概述
中心角色和外圍角色
在BLE中存在兩個角色，一個是中心角色（Central），一個是外圍角色（Peripheral）,藍牙設備或手機都可以單獨作為Central或Peripheral角色。外設角色的作用是為中心角色提供各種數據，中心角色可以掃描并接收多個外設角色數據（ 外圍角色中的設備進行廣播，中心角色的設備掃描尋找廣播），數據以服務（Service）和特征（Characteristic）的形式呈現。其中Ble中心角色的API在Android 4.3得到支持，而外圍角色的API在Android 5.0才得到支持
協議、服務、特征、描述符
一份協議（BluetoothGatt）由一個或多個服務（BluetoothGattService）構成，一個服務由零個或多個特征（BluetoothGattCharacteristic）構成，一個特征可以包含零個或多個描述符（BluetoothGattDescriptor）。每一個服務、特征、描述符都有一個UUID作為唯一識別符，識別符有通用的，也可以自定義，也可以隨機生成，固定格式00000000-0000-0000-0000-000000000000（8-4-4-4-12），一般來說自定義的UUID只有前8位有變化，后面的基本是固定的0000-1000-8000-00805f9b34fb，所以一個自定義的UUID一般看起來就像這樣 “0000????-0000-1000-8000-00805f9b34fb” 通配符就表示4個16進制數。每一個特征都有其屬性和權限（Read | Write | Notify | Indicate），特征根據屬性可讀可寫。在每個Ble藍牙設備中，都會有兩個默認的服務如下：
//Generic Access（Generic Attribute Profile 通用屬性規范GATT）service：00001801-0000-1000-8000-00805f9b34fbcharacteristic：00002a05-0000-1000-8000-00805f9b34fb//Generic Attribute (Generic Access Profile 通用接入規范GAP)service：00001800-0000-1000-8000-00805f9b34fbcharacteristic：00002a00-0000-1000-8000-00805f9b34fbcharacteristic：00002a01-0000-1000-8000-00805f9b34fbcharacteristic：00002aa6-0000-1000-8000-00805f9b34fb
適配器，掃描器：
每一臺支持藍牙的手機中都會有一個藍牙適配器，由藍牙管理器管理著，從其中獲得藍牙適配器。適配器中自帶掃描器，使用掃描器可以掃描周邊的藍牙設備。
Ble中常用類
BluetoothDeivce：藍牙設備，代表一個具體的藍牙外設
BluetoothManager：藍牙管理器，主要用于獲取藍牙適配器和管理所有和藍牙相關的東西
BluetoothAdapter：藍牙適配器，每一臺支持藍牙功能的手機都有一個藍牙適配器，一般來說，只有一個，可以通過BluetoothManager獲取
BluetoothLeScanner：藍牙適配器里面的掃描器，用于掃描BLE外設，可以通過BluetoothAdapter獲取
BluetoothGatt：通用屬性協議，定義了BLE通訊的基本規則，就是通過把數據包裝成服務和特征的約定過程，可以通過建立連接獲取
BluetoothGattService：服務，描述了一個BLE設備的一項基本功能，由零或多個特征組構成，可以通過BluetoothGatt獲取并自定義（現有的約定服務可以在bluetooth.org上找到）
BluetoothGattCallback：作為中央的回調類，用于回調GATT通信的各種狀態和結果
BluetoothGattServerCallback：作為周邊的回調類，用于回調GATT通信的各種狀態和結果
BluetoothGattCharacteristic：特征，里面包含了一組或多組數據，是GATT通信中的最小數據單元。
BluetoothGattDescriptor：特征描述符，對特征的額外描述，包括但不僅限于特征的單位，屬性等。
BluetoothProfile：一個通用的規范，按照這個規范來收發數據
使用流程
中心設備：判斷藍牙是否可用->打開藍牙->開始掃描->獲取被掃描到的設備->連接設備->發現服務->獲取到指定特征->寫入特征值
外圍設備：判斷藍牙是否可用->打開藍牙->創建廣播數據->發送廣播->添加服務至廣播->根據監聽獲取寫入的數據
下圖是中心設備的使用流程圖來源
image.png
權限聲明
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/><uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>//獲取掃描結果權限，Android6.0以上需要動態權限（這兩個權限是在經典藍牙的掃描中需要聲明的）<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>//或者<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>//當android:required為true的時候，app只能強制運行在支持BLE功能的設備商，為false的時候，可以運行在所有設備上，但某些方法需要手動檢測，否則可能存在隱性BUG<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le"android:required="false"/>
Ble可用性判斷
不是任何設備都支持BLE，最開始要確定設備是否支持，還要確定藍牙已經打開。
Android系統從4.3以后才支持，這是先決條件
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2){? ? ... ...}
判斷藍牙是否可用
//小于等于API17時直接使用BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()來獲取AdapterprivateBluetoothAdaptergetAdapter(){if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT>=android.os.Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2){mBluetoothManager=(BluetoothManager)getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);mBluetoothAdapter=mBluetoothManager.getAdapter();}else{mBluetoothAdapter=BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();}returnmBluetoothAdapter;}if(mBluetoothAdapter==null){//藍牙不可用}//Ble不可用privatebooleancheckIfSupportBle(){returngetPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE);}
藍牙開啟
//開啟藍牙功能需要一小段時間，所以不能執行開啟藍牙立即執行其他操作，這時藍牙實際還沒有開啟，回出現異常，所以后續操作應該在藍牙狀態廣播中處理privatevoidenableBluetooth(){if(mBluetoothAdapter==null&&!mBluetoothAdapter.isEnabled()){//使用系統彈框來啟動藍牙，REQUEST_ENABLE_BT為自定義的開啟藍牙請求碼IntentenableBtIntent=newIntent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);startActivityForResult(enableBtIntent,REQUEST_ENABLE_BT);//或者靜默打開bluetoothAdapter.enable();}}//靜默關閉bluetoothAdapter.disable();
藍牙開關廣播更多藍牙相關廣播
//廣播的ActionBluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED//四種狀態值? ? BluetoothAdapter.STATE_ON//已開啟BluetoothAdapter.STATE_OFF//已關閉BluetoothAdapter.STATE_TURNING_ON//正在開啟BluetoothAdapter.STATE_TURNING_OFF//正在關閉//當前狀態值的獲取intcurState=intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE,BluetoothAdapter.STATE_ON);
掃描具體使用流程
經典通用方式
//此過程大概持續10秒，當掃描到藍牙設備后，會發出廣播，只要在需要的地方注冊接收廣播，就可以獲得掃描結果。這種方法可以掃描出所有藍牙設備，包括BLE，但貌似不同手機有不同體驗。privatevoidstartDiscover(){mBluetoothAdapter.startDiscover();}//注冊此廣播，監聽BluetoothDevice.ACTION_FOUND，以接收系統消息取得掃描結果 privateclassDeviceReceiverextendsBroadcastReceiver{@OverridepublicvoidonReceive(Contextcontext,Intentintent){Stringaction=intent.getAction();if(BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)){//這個就是所獲得的藍牙設備。BluetoothDevicedevice=intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);mDevices.add(device);}}}
Ble掃描方式
//Ble藍牙掃描方式在5.0之后發生了變更if(Build.VERSION.SDK_INT>=Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP){BluetoothLeScannerbluetoothLeScanner=bluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();//過濾器設置ArrayList<ScanFilter>filters=newArrayList<>();ScanFilter.BuilderfilterBuilder=newScanFilter.Builder();filters.add(filterBuilder);//掃描結果回調設置ScanCallbackscanCallback=newScanCallback(){publicvoidonScanResult(intcallbackType,ScanResultresult){//scanResult.getDevice()取得device}};//掃描參數設置ScanSettings.BuildersettingsBuilder=newScanSettings.Builder();//這種掃描方式占用資源比較高，建議當應用處于前臺時使用該模式settingsBuilder.setScanMode(SCAN_MODE_LOW_LATENCY);// 開啟掃描，第三項參數見下面，該操作為異步操作的，但是會消耗大量資源，一般掃描時長為12秒，建議找到需要的設備后，執行取消掃描bluetoothLeScanner.startScan(scanCallback,filter,settingsBuilder.build());}else{//掃描結果回調設置? BluetoothAdapter.LeScanCallbackleScanCallback=newBluetoothAdapter.LeScanCallback(){publicvoidonLeScan(BluetoothDevicedevice,intrssi,byte[]scanRecord){}};//該方法已被聲明為過時方法 adapter.startLeScan(leScanCallback)}
停止掃描
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP){? bluetoothLeScanner.stopScan(mScanCallback);}else{? ? bluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);}
設備信息獲取
根據藍牙地址獲取藍牙設備
BluetoothDevice bluetoothDevice = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
已綁定設備獲取
privatevoidgetBoundDevices(){Set<BluetoothDevice>boundDevices=mBluetoothAdapter.getBondedDevices();for(BluetoothDevice device:boundDevices){//對device進行其他操作，比如連接等。}}
設備詳細信息獲取
privatevoidshowDetailOfDevice(){//獲得設備名稱，多個設備可以有同一個名稱。String deviceName=bluetoothDevice.getName();//獲取設備物理地址，一個設備只能有一個物理地址，每個設備都有每個設備的物理地址，無法相同。String deviceMacAddress=bluetoothDevice.getAddress();//綁定設備bluetoothDevice.createBond();}
連接
建立連接
//掃描回調的BluetoothDevice用于建立GATT連接，參數2是控制是否自動鏈接，為true的時候，當設備進入中心范圍，會進行自動連接，為false時是主動連接，一般推薦使用主動連接，因為這樣連接速度更快。BluetoothGatt bluetoothGatt = bluetoothDevice.connectGatt(context, false, bluetoothGattCallback);//如果已經連接后，但是又斷開了連接，需要重新連接時bluetoothGatt.connect();
連接狀態的獲取
//連接狀態改變會在BluetoothGattCallback的onConnectionStateChange方法中回調，同時也可以隨時主動去查詢intstate=bluetoothManager.getConnectionState(bluetoothDevice,BluetoothGatt.GATT);
發現服務
//在建立連接成功后進行發現服務，onServicesDiscovered為發現服務的回調bluetoothGatt.discoverServer();
特征改變
//該方法一般是在發現服務后，進行設置的，設置該方法的目的是讓硬件在特征數據改變的時候，發送數據給app，app則通過onCharacteristicChanged方法回調給用戶，從參數中可獲取到回調回來的數據bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic,true);
連接數據回調（在非UI線程）
//mBluetoothGattCallback 為所有藍牙數據回調的處理者，也是整個藍牙操作當中最為核心的一部分。它里面有很多方法，但并非所有都需要在開發當中用到，這里列出來只是作為部分解析，需要哪個方法，就重寫哪個方法，不需要的，直接去掉privateBluetoothGattCallbackmBluetoothGattCallback=newBluetoothGattCallback(){@OverridepublicvoidonConnectionStateChange(BluetoothGattgatt,intstatus,intnewState){super.onConnectionStateChange(gatt,status,newState);//當設備與中心連接狀態發生改變時，下面是已連接的判斷if(status==BluetoothGatt.GATT_SUCCESS&&newState==BluetoothProfile.STATE_CONNECTED){...}}@OverridepublicvoidonServicesDiscovered(BluetoothGattgatt,intstatus){super.onServicesDiscovered(gatt,status);//當發現設備服務時，會回調到此處，下面是遍歷所有發現的服務if(status==BluetoothGatt.GATT_SUCCESS){//gatt.getServices()可以獲得外設的所有服務for(BluetoothGattServiceservice:gatt.getServices()){//每發現一個服務，我們再次遍歷服務當中所包含的特征，service.getCharacteristics()可以獲得當前服務所包含的所有特征for(BluetoothGattCharacteristiccharacteristic:service.getCharacteristics()){//通常可以把所發現的特征放進一個列表當中以便后續操作，如果你想知道每個特征都包含哪些描述符，很簡單，再用一個循環去遍歷每一個特征的getDescriptor()方法。mCharacteristics.add(characteristic);//UUID獲取，或者根據UUID判斷是否是自己需要的服務/特征Log.i("",characteristic.getUuid().toString());//打印特征的UUID。}}}}@OverridepublicvoidonCharacteristicRead(BluetoothGattgatt,BluetoothGattCharacteristiccharacteristic,intstatus){//讀取特征后回調到此處。}@OverridepublicvoidonCharacteristicWrite(BluetoothGattgatt,BluetoothGattCharacteristiccharacteristic,intstatus){//寫入特征后回調到此處，status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS代表寫入成功}@OverridepublicvoidonCharacteristicChanged(BluetoothGattgatt,BluetoothGattCharacteristiccharacteristic){//當特征（值）發生變法時回調到此處。}@OverridepublicvoidonDescriptorRead(BluetoothGattgatt,BluetoothGattDescriptordescriptor,intstatus){//讀取描述符后回調到此處。}@OverridepublicvoidonDescriptorWrite(BluetoothGattgatt,BluetoothGattDescriptordescriptor,intstatus){//寫入描述符后回調到此處}@OverridepublicvoidonReliableWriteCompleted(BluetoothGattgatt,intstatus){//暫時沒有用過。}@OverridepublicvoidonReadRemoteRssi(BluetoothGattgatt,intrssi,intstatus){//Rssi表示設備與中心的信號強度，發生變化時回調到此處。}@OverridepublicvoidonMtuChanged(BluetoothGattgatt,intmtu,intstatus){//暫時沒有用過。}};
數據傳輸
寫入特征值，會回調onCharacteristicWrite
BluetoothGattService service=bluetoothGatt.getService(SERVICE_UUID);BluetoothGattCharacteristic characteristic=service.getCharacteristic(CHARACTERISTIC_UUID);characteristic.setValue(writeString);//設置回復方式bluetoothGattCharacteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_NO_RESPONSE);bluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);
寫入描述符
bluetoothGattDescriptor.setValue(writeContent.getBytes());bluetoothGatt.writeDescriptor(bluetoothGattDescriptor);
讀取特征值
bluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);
外圍設備實現（被連接者/服務端 ）
廣播的設定
privateAdvertiseSettingsbuildAdvertiseSettings(){AdvertiseSettings.Builder builder=newAdvertiseSettings.Builder()//設置廣播模式：低功耗、平衡、低延時，廣播間隔時間依次越來越短.setAdvertiseMode(AdvertiseSettings.ADVERTISE_MODE_BALANCED)//設置是否可以連接，一般不可連接廣播應用在iBeacon設備上.setConnectable(true)//設置廣播的最長時間，最大時長為LIMITED_ADVERTISING_MAX_MILLIS(180秒).setTimeout(10*1000)//設置廣播的信號強度 ADVERTISE_TX_POWER_ULTRA_LOW, ADVERTISE_TX_POWER_LOW,//ADVERTISE_TX_POWER_MEDIUM, ADVERTISE_TX_POWER_HIGH 信號強度依次增強.setTxPowerLevel(AdvertiseSettings.ADVERTISE_TX_POWER_HIGH);returnbuilder.build();}
對外廣播的數據（數據限制 31 Bytes）
privateAdvertiseDatabuildAdvertiseData(){AdvertiseData.BuilderdataBuilder=newAdvertiseData.Builder();//添加廠家信息，第一個參數為廠家ID(不足兩個字節會自動補0，例如這里為0x34，實際數據則為34,00)//一般情況下無需設置，否則會出現無法被其他設備掃描到的情況.addManufacturerData(0x34,newbyte[]{0x56})//添加服務進行廣播，即對外廣播本設備擁有的服務.addServiceData(...);//是否廣播信號強度.setIncludeTxPowerLevel(true)//是否廣播設備名稱.setIncludeDeviceName(true);returndataBuilder.build();}
對外廣播（即允許被掃描到）
privatevoidadvertise(){BluetoothManagerbluetoothManager=(BluetoothManager)getSystemService(BLUETOOTH_SERVICE);BluetoothAdaptermAdapter=bluetoothManager.getAdapter();AdvertiseCallbackadvertiseCallback=newAdvertiseCallback(){@OverridepublicvoidonStartSuccess(AdvertiseSettingssettingsInEffect){//廣播成功，建議在這里開啟服務}@OverridepublicvoidonStartFailure(interrorCode){//廣播失敗}};BluetoothLeAdvertisermAdvertiser=mAdapter.getBluetoothLeAdvertiser();mAdvertiser.startAdvertising(buildAdvertiseSettings(),buildAdvertiseData(),mAdvertiseCallback);}
開啟服務
//聲明需要廣播的服務的UUID和特征的UUID，注意不要占用藍牙設備默認的UUIDUUID UUID_SERVICE=UUID.fromString("00001354-0000-1000-8000-00805f9b34fb");UUID UUID_CHARACTERISTIC=UUID.fromString("00001355-0000-1000-8000-00805f9b34fb");UUID UUID_DESCRIPTOR=UUID.fromString("00001356-0000-1000-8000-00805f9b34fb");//外圍設備狀態、數據回調，詳情見后面BluetoothGattServerCallback serverCallback=newBluetoothGattServerCallback(){...};//GATT協議服務BluetoothGattServer server=bluetoothManager.openGattServer(this,serverCallback);//創建一個服務BluetoothGattService service=newBluetoothGattService(UUID_SERVICE,BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY);//創建一個特征，首先此characteristic屬性滿足BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITY或BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITY_NO_RESPONSE,//如果其property都不包含這兩個，寫特征值writeCharacteristic()函數直接返回false，什么都不做處理。其次此characteristic權限應滿足//BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE,否則onCharacteristicWrite()回調收到GATT_WRITE_NOT_PERMITTED回應//如果需要既能讀，又能寫，則可以參考如下寫法BluetoothGattCharacteristic characteristic=newBluetoothGattCharacteristic(Constants.UUID_CHARACTERISTIC,BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ|BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE,BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE|BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ);//創建一個描述符BluetoothGattDescriptor descriptor=newBluetoothGattDescriptor(UUID_DESCRIPTOR,BluetoothGattDescriptor.PERMISSION_READ);//將描述符添加到特征中，一個特征可以包含0至多個描述符characteristic.addDescriptor(descriptor);//將特征添加到服務中，一個服務可以包含1到多個特征service.addCharacteristic(characteristic);server.addService(service);
BluetoothGattServerCallback
publicabstractclassBluetoothGattServerCallback{publicBluetoothGattServerCallback(){}publicvoidonConnectionStateChange(BluetoothDevicedevice,intstatus,intnewState){//連接狀態被改變}publicvoidonServiceAdded(intstatus,BluetoothGattServiceservice){//添加服務}publicvoidonCharacteristicReadRequest(BluetoothDevicedevice,intrequestId,intoffset,BluetoothGattCharacteristiccharacteristic){//被讀取特征}publicvoidonCharacteristicWriteRequest(BluetoothDevicedevice,intrequestId,BluetoothGattCharacteristiccharacteristic,booleanpreparedWrite,booleanresponseNeeded,intoffset,byte[]value){//被寫入數據，其中device是寫入的設備，value是寫入的值，responseNeeded指是否需要恢復，如果需要恢復則調用gattServer.sendResponse()方法回復}publicvoidonDescriptorReadRequest(BluetoothDevicedevice,intrequestId,intoffset,BluetoothGattDescriptordescriptor){//被讀取描述符}publicvoidonDescriptorWriteRequest(BluetoothDevicedevice,intrequestId,BluetoothGattDescriptordescriptor,booleanpreparedWrite,booleanresponseNeeded,intoffset,byte[]value){//被寫入描述符}publicvoidonExecuteWrite(BluetoothDevicedevice,intrequestId,booleanexecute){}@OverridepublicvoidonNotificationSent(BluetoothDevicedevice,intstatus){}@OverridepublicvoidonMtuChanged(BluetoothDevicedevice,intmtu){}@OverridepublicvoidonPhyUpdate(BluetoothDevicedevice,inttxPhy,intrxPhy,intstatus){}@OverridepublicvoidonPhyRead(BluetoothDevicedevice,inttxPhy,intrxPhy,intstatus){}}
廣播數據格式
廣播數據（或者掃描應答數據）由一個一個的AD Structure組成，對于未滿31bytes的其它數據，則填充為0；每個AD Structure由兩部分組成：1byte的長度信息（Data的長度），和剩余的Data信息；
Data信息又由兩部分組成：AD Type（長度不定）指示該AD Structure的類型，以及具體的AD Data。
image.png
例如：
02 01 06 03 03 aa fe 17 16 aa fe 00 -10 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a 0b 0e 0f 00 00 00 00
02 01 06是一個AD Structure：Data的長度是02；Data是01 06；AD Type是01（Flags）；AD Data是06，表明支持General Discoverable Mode、不支持BR/EDR。
03 03 aa fe是一個AD Structure：Data的長度是03；Data是03 aa fe；AD Type是03（16 bits的Service UUID）；AD Data是aa fe，是Eddystone profile的Service UUID。AD Type查詢
注意
外圍設備廣播的數據最多31 byte
寫特征一次最多寫入20 byte
單次掃描時間不宜過長（建議10~15秒）
BluetoothGattCallback的回調是在非UI線程
每個設備所能使用的Gatt連接是有限個數的，所以應該斷開連接時也關閉GattbluetoothGatt.close()，然后重新連接
外圍設備藍牙關閉后，中心設備的BluetoothGattCallback的onConnectionStateChange會回調狀態碼status = 19，newState = 0（斷開連接）
外圍設備藍牙關閉后，中心設備再進行連接，BluetoothGattCallback的onConnectionStateChange會回調狀態碼133，并且當外圍設備藍牙開啟后再調用中心設備的bluetoothGatt.connect()不能重新連接，仍然是133錯誤，所以建議針對133錯誤進行關閉gatt并釋放資源
