Android蓝牙开发—BLE（低功耗）蓝牙详细开发流程 - 好文

Android蓝牙开发前，首先要区分是经典蓝牙开发还是BLE（低功耗）蓝牙开发，它们的开发是有区别的，如果还分不清经典蓝牙和BLE（低功耗）蓝牙的小伙伴，可以先看
Android蓝牙开发—经典蓝牙和BLE（低功耗）蓝牙的区别
<https://blog.csdn.net/zqf_888/article/details/80982337>

本文是针对BLE蓝牙开发的，如果是经典蓝牙开发，可以看Android蓝牙开发—经典蓝牙详细开发流程
<https://blog.csdn.net/zqf_888/article/details/81060606>

注意：蓝牙4.0只有android4.3或4.3以上才支持

简单介绍

基本概念

1、Generic Access Profile(GAP)

用来控制设备连接和广播，GAP使你的设备被其他设备可见，并决定了你的设备是否可以或者怎样与合同设备进行交互。

2、Generic Attribute Profile(GATT)

通过BLE连接，读写属性类数据的Profile通用规范，现在所有的BLE应用Profile都是基于GATT的。

3、Attribute Protocol (ATT)

GATT是基于ATTProtocol的，ATT针对BLE设备做了专门的优化，具体就是在传输过程中使用尽量少的数据，每个属性都有一个唯一的UUID，属性将以characteristics
and services的形式传输。

4、Characteristic

Characteristic可以理解为一个数据类型，它包括一个value和0至多个对次value的描述（Descriptor）。

5、Descriptor

对Characteristic的描述，例如范围、计量单位等。

6、Service

Characteristic的集合。例如一个service叫做“Heart Rate
Monitor”，它可能包含多个Characteristics，其中可能包含一个叫做“heart
ratemeasurement”的Characteristic。

7、UUID

唯一标示符，每个Service，Characteristic，Descriptor，都是由一个UUID定义。

Android ble api

1、BluetoothManager

通过BluetoothManager来获取BluetoothAdapter。

2、BluetoothAdapter

代表了移动设备的本地的蓝牙适配器,
通过该蓝牙适配器可以对蓝牙进行基本操作，一个Android系统只有一个BluetoothAdapter，通过BluetoothManager获取。

3、BluetoothDevice

扫描后发现可连接的设备，获取已经连接的设备，通过它可以获取到BluetoothGatt。

4、BluetoothGatt

继承BluetoothProfile，通过BluetoothGatt可以连接设备（connect）,发现服务（discoverServices），并把相应地属性返回到BluetoothGattCallback，可以看成蓝牙设备从连接到断开的生命周期。

5、BluetoothGattService

服务，Characteristic的集合。

6、BluetoothGattCharacteristic

相当于一个数据类型，可以看成一个特征或能力，它包括一个value和0~n个value的描述（BluetoothGattDescriptor）。

7、BluetoothGattDescriptor

描述符，对Characteristic的描述，包括范围、计量单位等。

8、BluetoothProfile

一个通用的规范，按照这个规范来收发数据。

9、BluetoothGattCallback

已经连接上设备，对设备的某些操作后返回的结果。

简单总结：当我们扫描后发现多个设备BluetoothDevice，每个设备下会有很多服务BluetoothGattService，这些服务通过service_uuid（唯一标识符）来区分，每个服务下又会有很多特征BluetoothGattCharacteristic，这些特征通过uuid来区分的，它是手机与BLE终端设备交换数据的关键。而BluetoothGatt可以看成手机与BLE终端设备建立通信的一个管道，只有有了这个管道，才有了通信的前提。

开发流程

开发的流程和经典蓝牙是一样的，都需要以下这几个步骤。

* 开启蓝牙
* 扫描蓝牙
* 绑定蓝牙
* 连接蓝牙
* 通信
开启蓝牙

1.获取BluetoothAdapter对象

这里有两种方法可以获取到BluetoothAdapter对象（区别在于版本不同而已，没有太大的区别）

第一种通过BluetoothManager对象获取
final BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager)
context.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE); BluetoothAdapter
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
第二种通过单例获取
mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
2.判断是否有蓝牙功能模块
if
(getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
//有蓝牙功能模块 }
3.判断设备是否支持蓝牙
/** * 设备是否支持蓝牙 true为支持 * @return */ public boolean isSupportBlue(){ return
mBluetoothAdapter != null; }
4.判断蓝牙是否开启
/** * 蓝牙是否打开 true为打开 * @return */ public boolean isBlueEnable(){ return
isSupportBlue() && mBluetoothAdapter.isEnabled(); }
5.开启蓝牙

* 异步自动开启蓝牙 /** * 自动打开蓝牙（异步：蓝牙不会立刻就处于开启状态） * 这个方法打开蓝牙不会弹出提示 */ public void
openBlueAsyn(){ if (isSupportBlue()) { mBluetoothAdapter.enable(); } }
* 同步提示开启蓝牙 /** * 自动打开蓝牙（同步） * 这个方法打开蓝牙会弹出提示 * 需要在onActivityResult
方法中判断resultCode == RESULT_OK true为成功 */ public void openBlueSync(Activity
activity, int requestCode){ Intent intent = new
Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
activity.startActivityForResult(intent, requestCode); }
6.权限处理

* 处理6.0以下版本的权限
在AndroidManifest里面添加权限
 <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"
/>  <uses-permission
android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
* 处理6.0及以上版本的权限
（1）在AndroidManifest里面添加权限
 <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"
/>  <uses-permission
android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" /> 
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
 <uses-permission
android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
（2）动态检查权限
/** * 检查权限 */ private void checkPermissions() { String[] permissions =
{Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION}; List<String> permissionDeniedList =
new ArrayList<>(); for (String permission : permissions) { int permissionCheck
= ContextCompat.checkSelfPermission(this, permission); if (permissionCheck ==
PackageManager.PERMISSION_GRANTED) { onPermissionGranted(permission); } else {
permissionDeniedList.add(permission); } } if (!permissionDeniedList.isEmpty())
{ String[] deniedPermissions = permissionDeniedList.toArray(new
String[permissionDeniedList.size()]); ActivityCompat.requestPermissions(this,
deniedPermissions, REQUEST_CODE_PERMISSION_LOCATION); } } /** * 权限回调 * @param
requestCode * @param permissions * @param grantResults */ @Override public
final void onRequestPermissionsResult(int requestCode, @NonNull String[]
permissions, @NonNull int[] grantResults) {
super.onRequestPermissionsResult(requestCode, permissions, grantResults);
switch (requestCode) { case REQUEST_CODE_PERMISSION_LOCATION: if
(grantResults.length > 0) { for (int i = 0; i < grantResults.length; i++) { if
(grantResults[i] == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
onPermissionGranted(permissions[i]); } } } break; } }
（3）开启GPS
/** * 开启GPS * @param permission */ private void onPermissionGranted(String
permission) { switch (permission) { case
Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION: if (Build.VERSION.SDK_INT >=
Build.VERSION_CODES.M && !checkGPSIsOpen()) { new AlertDialog.Builder(this)
.setTitle("提示") .setMessage("当前手机扫描蓝牙需要打开定位功能。") .setNegativeButton("取消", new
DialogInterface.OnClickListener() { @Override public void
onClick(DialogInterface dialog, int which) { finish(); } })
.setPositiveButton("前往设置", new DialogInterface.OnClickListener() { @Override
public void onClick(DialogInterface dialog, int which) { Intent intent = new
Intent(Settings.ACTION_LOCATION_SOURCE_SETTINGS);
startActivityForResult(intent, REQUEST_CODE_OPEN_GPS); } })
.setCancelable(false) .show(); } else { //GPS已经开启了 } break; } }
（4）检查GPS是否开启
/** * 检查GPS是否打开 * @return */ private boolean checkGPSIsOpen() {
LocationManager locationManager = (LocationManager)
this.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE); if (locationManager == null)
return false; return
locationManager.isProviderEnabled(android.location.LocationManager.GPS_PROVIDER);
}
扫描蓝牙

1.扫描周围蓝牙设备（配对上的设备有可能扫描不出来）

调用BluetoothAdapter的startLeScan()方法来实现开始搜索。此方法时需要传入
BluetoothAdapter.LeScanCallback参数。搜索到的蓝牙设备都会通过这个回调返回。
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter; private boolean
isScanning;//是否正在搜索 private Handler mHandler; //15秒搜索时间 private static final
long SCAN_PERIOD = 15000; private void scanLeDevice(final boolean enable) { if
(enable) {//true //15秒后停止搜索 mHandler.postDelayed(new Runnable() { @Override
public void run() { isScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); } }, SCAN_PERIOD); isScanning =
true; mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback); //开始搜索 } else {//false
isScanning = false; mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);//停止搜索 } }
2.BluetoothAdapter.LeScanCallback回调
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new
BluetoothAdapter.LeScanCallback() { @Override public void onLeScan(final
BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { //这里是个子线程，下面把它转换成主线程处理
runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { //在这里可以把搜索到的设备保存起来
//device.getName();获取蓝牙设备名字 //device.getAddress();获取蓝牙设备mac地址
//这里的rssi即信号强度，即手机与设备之间的信号强度。 } }); } };
3.停止扫描设备

扫描设备是一个耗能的操作，在我们连接蓝牙之前如果扫描没有结束，应该先停止扫描。
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);//停止搜索
绑定蓝牙

绑定蓝牙是在我们调用连接方法时去绑定的，不用我们手动的去调方法绑定。

连接蓝牙

1.调用BluetoothDevice的connectGatt()方法，此函数带三个参数：Context、autoConnect(boolean)和
BluetoothGattCallback 对象。调用后返回BluetoothGatt对象

//这个方法需要三个参数：一个Context对象，自动连接（boolean值,表示只要BLE设备可用是否自动连接它），和BluetoothGattCallback调用。
BluetoothGatt mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false,
mBluetoothGattCallback);
2.BluetoothGattCallback的回调
BluetoothGattCallback mBluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
@Override public void onPhyUpdate(BluetoothGatt gatt, int txPhy, int rxPhy, int
status) { super.onPhyUpdate(gatt, txPhy, rxPhy, status); } @Override public
void onPhyRead(BluetoothGatt gatt, int txPhy, int rxPhy, int status) {
super.onPhyRead(gatt, txPhy, rxPhy, status); } //当连接状态发生改变 @Override public
void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState); }
//发现新服务，即调用了mBluetoothGatt.discoverServices()后，返回的数据 @Override public void
onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
super.onServicesDiscovered(gatt, status); }
//调用mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)读取数据回调，在这里面接收数据 @Override
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status); } //发送数据后的回调
@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) {//descriptor读
super.onDescriptorRead(gatt, descriptor, status); } @Override public void
onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int
status) {//descriptor写 super.onDescriptorWrite(gatt, descriptor, status); }
@Override public void onReliableWriteCompleted(BluetoothGatt gatt, int status)
{ super.onReliableWriteCompleted(gatt, status); }
//调用mBluetoothGatt.readRemoteRssi()时的回调，rssi即信号强度 @Override public void
onReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status) {//读Rssi
super.onReadRemoteRssi(gatt, rssi, status); } @Override public void
onMtuChanged(BluetoothGatt gatt, int mtu, int status) {
super.onMtuChanged(gatt, mtu, status); } };
3.断开连接
mBluetoothGatt.disconnect(); //主动断开连接
通信

1.写入数据，通过mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic)
/** * 向蓝牙发送数据 */ public void dataSend(){ //byte[] send={(byte)
0xaa,0x01,0x01,(byte)0x81,(byte) 0xff}; byte[] send = new byte[20]; send =
hexStringToBytes(et_send.getText().toString()); byte[] sendData=new
byte[send.length+2]; sendData[0]=(byte) 0xaa;
sendData[sendData.length-1]=(byte) 0xff; for(int i=1;i<sendData.length-1;i++){
sendData[i]=send[i-1]; } Log.e("dataSend", bytesToHexString(sendData));
Log.e("dataSend", linkLossService +""); mCharacteristic.setValue(sendData);
boolean status = mBluetoothGatt.writeCharacteristic(mCharacteristic);
Log.e("dataSend", status+""); }
注意：写入的数据长度是有限制的，如果要改变这个限制，可以通过MTU来改变。

2.读取数据，通过mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)，在BluetoothGattCallback
回调方法onCharacteristicRead中获取到数据。
//读取数据时调用这个方法，数据会在回调接口中（BluetoothGattCallback ）获取到
mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic) BluetoothGattCallback
mBluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
//调用mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)读取数据回调，在这里面接收数据 @Override
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status); //这里面就是数据
characteristic.getValue(); } }
总结

首先，我们要判断手机是否支持BLE，并且获得各种权限，才能让我们之后的程序能正常运行。
然后，我们去搜索BLE设备，得到它的MAC地址。
其次，我们通过这个MAC地址去连接，连接成功后，去遍历得到Characteristic的uuid。

在我们需要发送数据的时候，通过这个uuid找到Characteristic，去设置其值，最后通过writeCharacteristic(characteristic)方法发送数据。
如果我们想知道手机与BLE设备的距离，则可以通过readRemoteRssi()去得到rssi值，通过这个信号强度，就可以换算得到距离。
只要我们连接上，我们就可以用BluetoothGatt的各种方法进行数据的读取等操作。

以上就是BLE（低功耗）蓝牙的开发流程和部分代码，后期会提供demo下载。若有不当之处，请留言讨论，一起学习进步。

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