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前言：
本文主要描述Android BLE的一些基礎(chǔ)知識及相關(guān)操作流程，不牽扯具體的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，其中提供了針對廣播包及響應(yīng)包的解析思路，希望對正在或即將面臨Android BLE開發(fā)的伙伴們有所引導(dǎo)。
注：其中的單模、雙模、BR、BT、BLE、藍(lán)牙3.0、藍(lán)牙4.0等概念混在一起可能比較難理解，不知下文描述是否清晰，如果有不理解的地方，歡迎留言交流！
一、相關(guān)介紹 1、概述
藍(lán)牙無線技術(shù)是一種全球通用的短距離無線技術(shù)，通過藍(lán)牙技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種電子設(shè)備間的相互連接，特別是在小型無線電、耗電量低、成本低、安全性、穩(wěn)定性、易用性以及特別的聯(lián)網(wǎng)能力等固有的優(yōu)勢上，藍(lán)牙無線技術(shù)發(fā)展迅速。
2、分類
藍(lán)牙分為三種：Bluetooth Smart Ready、Bluetooth Smart（Smart是低功耗藍(lán)牙的標(biāo)識）、以及標(biāo)準(zhǔn) Bluetooth。根據(jù) Bluetooth SIG的說法，這樣是為了要分辨裝置間的相容性以及標(biāo)識各版本的傳輸頻率?；旧蟻碚f，Bluetooth Smart Ready適用于任何雙模藍(lán)牙4.0的電子產(chǎn)品,而Bluetooth Smart是應(yīng)用在心率監(jiān)視器或計(jì)步器等使用扭扣式電池并傳輸單一的裝置。Bluetooth Smart Ready的相容性最高，可與Bluetooth Smart及標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙相通。標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙則無法與Bluetooth Smart相通。
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3、BLE介紹BLE是Bluetooth Low Energy的縮寫，又叫藍(lán)牙4.0，區(qū)別于藍(lán)牙3.0和之前的技術(shù)。BLE前身是NOKIA開發(fā)的Wibree技術(shù)，主要用于實(shí)現(xiàn)移動智能終端與周邊配件之間的持續(xù)連接，是功耗極低的短距離無線通信技術(shù)，并且有效傳輸距離被提升到了100米以上，同時(shí)只需要一顆紐扣電池就可以工作數(shù)年之久。BLE是在藍(lán)牙技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，既同于藍(lán)牙，又區(qū)別于傳統(tǒng)藍(lán)牙。BLE設(shè)備分單模和雙模兩種，雙模簡稱BR，商標(biāo)為Bluetooth Smart Ready，單模簡稱BLE或者LE,商標(biāo)為Bluetooth Smart。Android是在4.3后才支持BLE，這說明不是所有藍(lán)牙手機(jī)都支持BLE，而且支持BLE的藍(lán)牙手機(jī)一般是雙模的。雙模兼容傳統(tǒng)藍(lán)牙，可以和傳統(tǒng)藍(lán)牙通信，也可以和BLE通信，常用在手機(jī)上，android4.3和IOS4.0之后版本都支持BR，也就是雙模設(shè)備。單模只能和BR和單模的設(shè)備通信，不能和傳統(tǒng)藍(lán)牙通信，由于功耗低，待機(jī)長，所以常用在手環(huán)的智能設(shè)備上。
二、基本概念 1、Generic Access Profile(GAP)
用來控制設(shè)備連接和廣播，GAP使你的設(shè)備被其他設(shè)備可見，并決定了你的設(shè)備是否可以或者怎樣與合同設(shè)備進(jìn)行交互。
2、Generic Attribute Profile(GATT)通過BLE連接，讀寫屬性類數(shù)據(jù)的Profile通用規(guī)范，現(xiàn)在所有的BLE應(yīng)用Profile都是基于GATT的。
3、Attribute Protocol (ATT)GATT是基于ATTProtocol的，ATT針對BLE設(shè)備做了專門的優(yōu)化，具體就是在傳輸過程中使用盡量少的數(shù)據(jù)，每個(gè)屬性都有一個(gè)唯一的UUID，屬性將以characteristics and services的形式傳輸。
4、CharacteristicCharacteristic可以理解為一個(gè)數(shù)據(jù)類型，它包括一個(gè)value和0至多個(gè)對次value的描述（Descriptor）。
5、Descriptor對Characteristic的描述，例如范圍、計(jì)量單位等。
6、ServiceCharacteristic的集合。例如一個(gè)service叫做“Heart Rate Monitor”，它可能包含多個(gè)Characteristics，其中可能包含一個(gè)叫做“heart ratemeasurement”的Characteristic。
7、UUID唯一標(biāo)示符，每個(gè)Service，Characteristic，Descriptor，都是由一個(gè)UUID定義。
三、Android BLE API 1、BluetoothGatt
繼承BluetoothProfile，通過BluetoothGatt可以連接設(shè)備（connect）,發(fā)現(xiàn)服務(wù)（discoverServices），并把相應(yīng)地屬性返回到BluetoothGattCallback，可以看成藍(lán)牙設(shè)備從連接到斷開的生命周期。
2、BluetoothGattCharacteristic相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)類型，可以看成一個(gè)特征或能力，它包括一個(gè)value和0~n個(gè)value的描述（BluetoothGattDescriptor）。
3、BluetoothGattDescriptor描述符，對Characteristic的描述，包括范圍、計(jì)量單位等。
4、BluetoothGattService服務(wù)，Characteristic的集合。
5、BluetoothProfile一個(gè)通用的規(guī)范，按照這個(gè)規(guī)范來收發(fā)數(shù)據(jù)。
6、BluetoothManager
通過BluetoothManager來獲取BluetoothAdapter。
BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
代表了移動設(shè)備的本地的藍(lán)牙適配器, 通過該藍(lán)牙適配器可以對藍(lán)牙進(jìn)行基本操作，一個(gè)Android系統(tǒng)只有一個(gè)BluetoothAdapter，通過BluetoothManager獲取。
BluetoothAdapter bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
掃描后發(fā)現(xiàn)可連接的設(shè)備，獲取已經(jīng)連接的設(shè)備。
BluetoothDevice bluetoothDevice = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
已經(jīng)連接上設(shè)備，對設(shè)備的某些操作后返回的結(jié)果。
1 2 3 4 ? BluetoothGattCallback bluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback(){ //實(shí)現(xiàn)回調(diào)方法，根據(jù)業(yè)務(wù)做相應(yīng)處理 }; BluetoothGatt bluetoothGatt = bluetoothDevice.connectGatt(this, false, bluetoothGattCallback); ?三、操作流程 1、藍(lán)牙開啟
在使用藍(lán)牙BLE之前，需要確認(rèn)Android設(shè)備是否支持BLE feature(required為false時(shí))，另外要需要確認(rèn)藍(lán)牙是否打開。如果發(fā)現(xiàn)不支持BLE，則不能使用BLE相關(guān)的功能；如果支持BLE，但是藍(lán)牙沒打開，則需要打開藍(lán)牙。代碼示例如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 ? //是否支持藍(lán)牙模塊 @TargetApi(18) public static boolean isSupportBle(Context context) { if(context != null && context.getPackageManager().hasSystemFeature("android.hardware.bluetooth_le")) { BluetoothManager manager = (BluetoothManager)context.getSystemService("bluetooth"); return manager.getAdapter() != null; } else { return false; } } //是否開啟藍(lán)牙 @TargetApi(18) public static boolean isBleEnable(Context context) { if(!isSupportBle(context)) { return false; } else { BluetoothManager manager = (BluetoothManager)context.getSystemService("bluetooth"); return manager.getAdapter().isEnabled(); } } //開啟藍(lán)牙 public static void enableBle(Activity act, int requestCode) { Intent mIntent = new Intent("android.bluetooth.adapter.action.REQUEST_ENABLE"); act.startActivityForResult(mIntent, requestCode); } //藍(lán)牙開啟過程 if(isSupportBle(mContext)){ //支持藍(lán)牙模塊 if(!isBleEnable(mContext)){ //沒開啟藍(lán)牙則開啟 enableBle(mSelfActivity, 1); } } else{ //不支持藍(lán)牙模塊處理 } //藍(lán)牙開啟回調(diào) @Override protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) { //判斷requestCode是否為開啟藍(lán)牙時(shí)傳進(jìn)去的值，再做相應(yīng)處理 if(requestCode == 1){ //藍(lán)牙開啟成功后的處理 } super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data); } ?2、設(shè)備搜索
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BluetoothAdapter.startDiscovery在大多數(shù)手機(jī)上是可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)經(jīng)典藍(lán)牙和Ble的，但是startDiscovery的回調(diào)無法返回Ble的廣播，所以無法通過廣播識別設(shè)備，且startDiscovery掃描Ble的效率比StartLeScan低很多。所以在實(shí)際應(yīng)用中，還是StartDiscovery和StartLeScan分開掃，前者掃傳統(tǒng)藍(lán)牙，后者掃低功耗藍(lán)牙。
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由于搜索需要盡量減少功耗，因此在實(shí)際使用時(shí)需要注意：當(dāng)找到對應(yīng)的設(shè)備后，立即停止掃描；不要循環(huán)搜索設(shè)備，為每次搜索設(shè)置適合的時(shí)間限制，避免設(shè)備不在可用范圍的時(shí)候持續(xù)不停掃描，消耗電量。
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通過調(diào)用BluetoothAdapter的 startLeScan() 搜索BLE設(shè)備。調(diào)用此方法時(shí)需要傳入 BluetoothAdapter.LeScanCallback 參數(shù)。具體代碼示例如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 ? BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE); BluetoothAdapter bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter(); bluetoothAdapter.startLeScan(new BluetoothAdapter.LeScanCallback() { @Override public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { //對掃描到的設(shè)備進(jìn)行處理，可以依據(jù)BluetoothDevice中的信息、信號強(qiáng)度rssi以及廣播包和響應(yīng)包組成的scanRecord字節(jié)數(shù)組進(jìn)行分析 } }); ??
3、設(shè)備通信兩個(gè)設(shè)備通過BLE通信，首先需要建立GATT連接，這里我們講的是Android設(shè)備作為client端，連接GATT Server。連接GATT Server，需要調(diào)用BluetoothDevice的connectGatt()方法，此函數(shù)帶三個(gè)參數(shù)：Context、autoConnect(boolean)和 BluetoothGattCallback 對象。調(diào)用后返回BluetoothGatt對象，它是GATT profile的封裝，通過這個(gè)對象，我們就能進(jìn)行GATT Client端的相關(guān)操作。如斷開連接bluetoothGatt.disconnect()，發(fā)現(xiàn)服務(wù)bluetoothGatt.discoverServices()等等。示例代碼如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 ? BluetoothDevice bluetoothDevice = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address); BluetoothGattCallback bluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback(){ @Override public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) { super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState); } @Override public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) { super.onServicesDiscovered(gatt, status); } @Override public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) { super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status); } @Override public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) { super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status); } @Override public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) { super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic); } @Override public void onDescriptorRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) { super.onDescriptorRead(gatt, descriptor, status); } @Override public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) { super.onDescriptorWrite(gatt, descriptor, status); } @Override public void onReliableWriteCompleted(BluetoothGatt gatt, int status) { super.onReliableWriteCompleted(gatt, status); } @Override public void onReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status) { super.onReadRemoteRssi(gatt, rssi, status); } @Override public void onMtuChanged(BluetoothGatt gatt, int mtu, int status) { super.onMtuChanged(gatt, mtu, status); } }; BluetoothGatt bluetoothGatt = bluetoothDevice.connectGatt(this, false, bluetoothGattCallback); //以下為獲得Gatt后的相關(guān)操作對應(yīng)的響應(yīng)方法 //notification to onCharacteristicChanged； bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true); //readCharacteristic to onCharacteristicRead； bluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic); //writeCharacteristic to onCharacteristicWrite； bluetoothGatt.wirteCharacteristic(mCurrentcharacteristic); //connect and disconnect to onConnectionStateChange； bluetoothGatt.connect(); bluetoothGatt.disconnect(); //readDescriptor to onDescriptorRead； bluetoothGatt.readDescriptor(descriptor); //writeDescriptor to onDescriptorWrite； bluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor); //readRemoteRssi to onReadRemoteRssi； bluetoothGatt.readRemoteRssi(); //executeReliableWrite to onReliableWriteCompleted； bluetoothGatt.executeReliableWrite(); //discoverServices to onServicesDiscovered; bluetoothGatt.discoverServices(); ?四、數(shù)據(jù)解析
2、TYPE = 0x02：非完整的16 bit UUID列表
3、TYPE = 0x03：完整的16 bit UUID列表
4、TYPE = 0x04：非完整的32 bit UUID列表
5、TYPE = 0x05：完整的32 bit UUID列表
6、TYPE = 0x06：非完整的128 bit UUID列表
7、TYPE = 0x07：完整的128 bit UUID列表
8、TYPE = 0x08：設(shè)備簡稱
9、TYPE = 0x09：設(shè)備全名
10、TYPE = 0x0A：表示設(shè)備發(fā)送廣播包的信號強(qiáng)度
11、TYPE = 0x0D：設(shè)備類別
12、TYPE = 0x0E：設(shè)備配對的Hash值
13、TYPE = 0x0F：設(shè)備配對的隨機(jī)值
14、TYPE = 0x10：TK安全管理（Security Manager TK Value）
15、TYPE = 0x11：帶外安全管理（Security Manager Out of Band），各bit定義如下：
16、TYPE = 0x12：外設(shè)（Slave）連接間隔范圍，數(shù)據(jù)中定義了Slave最大和最小連接間隔，數(shù)據(jù)包含4個(gè)字節(jié)：前兩字節(jié)定義最小連接間隔，取值范圍：0x0006 ~ 0x0C80，而0xFFFF表示未定義；后兩字節(jié)，定義最大連接間隔，取值范圍同上，不過需要保證最大連接間隔大于或者等于最小連接間隔。
17、TYPE = 0x14：服務(wù)搜尋16 bit UUID列表
18、TYPE = 0x15：服務(wù)搜尋128 bit UUID列表
19、TYPE = 0x16：16 bit UUID Service，前兩個(gè)字節(jié)是UUID，后面是Service的數(shù)據(jù)
20、TYPE = 0x17：公開目標(biāo)地址，表示希望這個(gè)廣播包被指定的目標(biāo)設(shè)備處理，此設(shè)備綁定了公開地址
21、TYPE = 0x18：隨機(jī)目標(biāo)地址，表示希望這個(gè)廣播包被指定的目標(biāo)設(shè)備處理，此設(shè)備綁定了隨機(jī)地址
22、TYPE = 0x19：表示設(shè)備的外觀
23、TYPE = 0x1A：廣播區(qū)間
24、TYPE = 0x1B：LE設(shè)備地址
25、TYPE = 0x1C：LE設(shè)備角色
26、TYPE = 0x1D：256位設(shè)備配對的Hash值
27、TYPE = 0x1E：256位設(shè)備配對的隨機(jī)值
28、TYPE = 0x20：32 bit UUID Service，前4個(gè)字節(jié)是UUID，后面是Service的數(shù)據(jù)
29、TYPE = 0x21：128 bit UUID Service，前16個(gè)字節(jié)是UUID，后面是Service的數(shù)據(jù)
30、TYPE = 0x3D：3D信息數(shù)據(jù)
31、TYPE = 0xFF：廠商自定義數(shù)據(jù)，廠商自定義的數(shù)據(jù)中，前兩個(gè)字節(jié)表示廠商ID，剩下的是廠商自己按照需求添加，里面的數(shù)據(jù)內(nèi)容自己定義。
根據(jù)如下數(shù)據(jù)包，舉例說明解析的思路
搜索設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)包如下： 1 ? 02 01 06 14 FF 11 22 00 00 00 01 00 1F 09 01 00 00 00 CE DD 5E 5A 5D 23 06 08 48 45 54 2D 35 09 03 E7 FE 12 FF 0F 18 0A 18 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
根據(jù)解析規(guī)則，可分成如下部分：
1、廣播數(shù)據(jù)
2、響應(yīng)數(shù)據(jù)
1 ? 09 03 E7 FE 12 FF 0F 18 0A 18 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ?3、有效數(shù)據(jù)
1 ? 02 01 06 14 FF 11 22 00 00 00 01 00 1F 09 01 00 00 00 CE DD 5E 5A 5D 23 06 08 48 45 54 2D 35 09 03 E7 FE 12 FF 0F 18 0A 18 ?4、無效數(shù)據(jù)
1 ? 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ?
其中的有效數(shù)據(jù)又可分為如下幾個(gè)數(shù)據(jù)單元：
02 01 06
14 FF 11 22 00 00 00 01 00 1F 09 01 00 00 00 CE DD 5E 5A 5D 23
06 08 48 45 54 2D 35
09 03 E7 FE 12 FF 0F 18 0A 18
根據(jù)上面定義的AD Type分別解析如下：
第一組數(shù)據(jù)告訴我們該設(shè)備屬于LE普通發(fā)現(xiàn)模式，不支持BR/EDR；
第二組數(shù)據(jù)告訴我們該數(shù)據(jù)為廠商自定義數(shù)據(jù)，一般是必須解析的，可根據(jù)協(xié)議規(guī)則進(jìn)行解析獲取對應(yīng)的所需信息；
第三組數(shù)據(jù)告訴我們該設(shè)備的簡稱為HET-5，其中對應(yīng)的字符是查找ASSIC表得出的；
第四組數(shù)據(jù)告訴我們UUID為E7FE-12FF-0F18-0A18(此處有疑，類型03表示的是16位的UUID，對應(yīng)的兩個(gè)字節(jié)，而此處有8個(gè)字節(jié)，估計(jì)是設(shè)備燒錄時(shí)把字節(jié)位數(shù)理解為了字符位數(shù)導(dǎo)致的問題).
五、參考鏈接
1、藍(lán)牙Bluetooth BR/EDR 和 Bluetooth Smart 必需要知道的十個(gè)不同點(diǎn)
2、BLE簡介和Android BLE編程
3、BLE廣播數(shù)據(jù)解析
工商網(wǎng)監(jiān)
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