android藍(lán)牙BLE（一） —— 掃描

nRF Connect 官方有開源BLE基礎(chǔ)框架，具體查看 這里

前序

? Google在android 4.3（API Level 18）的android版本中引入了低功耗藍(lán)牙BLE核心API。低功耗藍(lán)牙BLE也就是我們經(jīng)常說的藍(lán)牙4.0， 該技術(shù)擁有極低的運(yùn)行和待機(jī)功耗，使用一粒紐扣電池甚至可連續(xù)工作數(shù)年之久。先不講藍(lán)牙協(xié)議與藍(lán)牙模塊一些類的作用與之間的關(guān)系，本章僅僅記錄android Ble開發(fā)中的掃描模塊及其一些細(xì)節(jié)。

一、聲明藍(lán)牙權(quán)限和定位權(quán)限

<!--藍(lán)牙權(quán)限-->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<!--讓應(yīng)用啟動設(shè)備發(fā)現(xiàn)或操縱藍(lán)牙設(shè)置-->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
<!-- LE Beacons位置相關(guān)權(quán)限-->
<!-- 如果設(shè)配Android9及更低版本，可以申請 ACCESS_COARSE_LOCATION -->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
<!--ble模塊 設(shè)置為true表示只有支持ble的手機(jī)才能安裝-->
<uses-feature
    android:name="android.hardware.bluetooth_le"
    android:required="true" />

? 由于藍(lán)牙掃描需要用到模糊定位權(quán)限( Android10 后需要精準(zhǔn)定位權(quán)限 )，所以android6.0之后,除了在 AndroidManifest.xml中 申明權(quán)限之外，還需要動態(tài)申請定位權(quán)限，才可進(jìn)行藍(lán)牙掃描，否則不會掃描到任何Ble設(shè)備。

可依據(jù) PackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE) 獲知該手機(jī)是否支持BLE

二、中心設(shè)備與外圍設(shè)備

Ble開發(fā)中,存在著兩個角色：中心設(shè)備角色和外圍設(shè)備角色。粗略了解下：

  • 外圍設(shè)備：一般指非常小或者低功耗設(shè)備,更強(qiáng)大的中心設(shè)備可以連接外圍設(shè)備為中心設(shè)備提供數(shù)據(jù)。外設(shè)會不停的向外廣播，讓中心設(shè)備知道它的存在。 例如小米手環(huán)。
  • 中心設(shè)備：可以掃描并連接多個外圍設(shè)備,從外設(shè)中獲取信息。

? 外圍設(shè)備會設(shè)定一個廣播間隔，每個廣播間隔中，都會發(fā)送自己的廣播數(shù)據(jù)。廣播間隔越長，越省電。一個沒有被連接的Ble外設(shè)會不斷發(fā)送廣播數(shù)據(jù)，這時可以被多個中心設(shè)備發(fā)現(xiàn)。一旦外設(shè)被連接，則會馬上停止廣播。

? android 4.3 時引入的Ble核心Api只支持android手機(jī)作為中心設(shè)備角色，當(dāng)android 5.0 更新Api后，android手機(jī)支持充當(dāng)作為外設(shè)角色和中心角色。即 android 5.0 引入了外設(shè)角色的Api，同時也更新了部分中心角色的Api。比如：中心角色中，更新了藍(lán)牙掃描的Api。

三、打開藍(lán)牙

//初始化ble設(shè)配器
BluetoothManager manager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = manager.getAdapter();
//判斷藍(lán)牙是否開啟，如果關(guān)閉則請求打開藍(lán)牙
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
    //方式一：請求打開藍(lán)牙
    Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(intent, 1);
    //方式二：半靜默打開藍(lán)牙
    //低版本android會靜默打開藍(lán)牙，高版本android會請求打開藍(lán)牙
    //mBluetoothAdapter.enable();
}

mBluetoothAdapter.isEnabled()判斷當(dāng)前藍(lán)牙是否打開，如果藍(lán)牙處于打開狀態(tài)返回true。

同時可以在activity層通過廣播監(jiān)聽藍(lán)牙的關(guān)閉與開啟，進(jìn)行自己的邏輯處理：

new BroadcastReceiver() {
    @Override
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        //獲取藍(lán)牙廣播  本地藍(lán)牙適配器的狀態(tài)改變時觸發(fā)
        String action = intent.getAction();
        if (action.equals(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED)) {
            //獲取藍(lán)牙廣播中的藍(lán)牙新狀態(tài)
            int blueNewState = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, 0);
            //獲取藍(lán)牙廣播中的藍(lán)牙舊狀態(tài)
            int blueOldState = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, 0);
            switch (blueNewState) {
                //正在打開藍(lán)牙
                case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_ON:
                    break;
                    //藍(lán)牙已打開
                case BluetoothAdapter.STATE_ON:
                    break;
                    //正在關(guān)閉藍(lán)牙
                case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_OFF:
                    break;
                    //藍(lán)牙已關(guān)閉
                case BluetoothAdapter.STATE_OFF:
                    break;
            }
        }
    }
};

四、掃描

android 4.3 掃描

在android 4.3 和 android 4.4進(jìn)行藍(lán)牙掃描，可使用BluetoothAdapter.startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback)進(jìn)行藍(lán)牙掃描。

//開始掃描
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
//停止掃描
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);

android 5.0以上 掃描

在 android 5.0之后的版本（包括 5.0）建議使用新的Api進(jìn)行藍(lán)牙掃描：

  • BluetoothLeScanner.startScan(ScanCallback)
  • BluetoothLeScanner.startScan(List<ScanFilter>, ScanSettings, ScanCallback)。
//獲取 5.0 的掃描類實(shí)例
mBLEScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
//開始掃描
//可設(shè)置過濾條件，在第一個參數(shù)傳入，但一般不設(shè)置過濾。
mBLEScanner.startScan(null,mScanSettings,mScanCallback);
//停止掃描
mBLEScanner.stopScan(mScanCallback);

藍(lán)牙掃描示例

//如果沒打開藍(lán)牙，不進(jìn)行掃描操作，或請求打開藍(lán)牙。
if(!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
    return;
}
 //處于未掃描的狀態(tài)  
if (!mScanning){
    //android 5.0后
    if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 21) {
        //標(biāo)記當(dāng)前的為掃描狀態(tài)
        mScanning = true;
        //獲取5.0新添的掃描類
        if (mBLEScanner == null){
            //mBLEScanner是5.0新添加的掃描類，通過BluetoothAdapter實(shí)例獲取。
            mBLEScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
        }
        //開始掃描 
        //mScanSettings是ScanSettings實(shí)例，mScanCallback是ScanCallback實(shí)例，后面進(jìn)行講解。
        mBLEScanner.startScan(null,mScanSettings,mScanCallback);
    } else {
        //標(biāo)記當(dāng)前的為掃描狀態(tài)
        mScanning = true;
        //5.0以下  開始掃描
        //mLeScanCallback是BluetoothAdapter.LeScanCallback實(shí)例
        mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
    }
    //設(shè)置結(jié)束掃描
    mHandler.postDelayed(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            //停止掃描設(shè)備
            if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 21) {
                //標(biāo)記當(dāng)前的為未掃描狀態(tài)
                mScanning = false;
                mBLEScanner.stopScan(mScanCallback);
            } else {
                //標(biāo)記當(dāng)前的為未掃描狀態(tài)
                mScanning = false;
                //5.0以下  停止掃描
                mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
            }
        }
    },SCAN_TIME);
}

掃描代碼如上述所示，當(dāng)掃描到所需要的設(shè)備的時候，就要手動馬上停止藍(lán)牙掃描，因?yàn)樗{(lán)牙掃描是耗電操作。

注意事項(xiàng)

  • android 6.0 以上需要獲取到定位權(quán)限。否則會報(bào)如下運(yùn)行時異常：
image
  • android 7.0 后不能在30秒內(nèi)掃描+停止超過5次。（官網(wǎng)沒特意說明，可自行測試，設(shè)置掃描時長為3秒，連續(xù)掃描10次，穩(wěn)定復(fù)現(xiàn)5次后不能掃描到任何設(shè)備。android 藍(lán)牙模塊會打印當(dāng)前應(yīng)用掃描太頻繁的log日志,并在android 5.0 的ScanCallback回調(diào)中觸發(fā)onScanFailed(int）,返回錯誤碼：ScanCallback.SCAN_FAILED_APPLICATION_REGISTRATION_FAILED,表示app無法注冊，無法開始掃描）。
image

五、掃描回調(diào)

android 4.3 掃描回調(diào)：LeScanCallback

android 4.3 的掃描回調(diào)接口BluetoothAdapter.LeScanCallback：

image

回調(diào)接口中只有一個回調(diào)函數(shù)onLeScan，掃描到的設(shè)備會通過該方法返回。
參數(shù)：

  • BluetoothDevice 掃描到的設(shè)備實(shí)例，可從實(shí)例中獲取到相應(yīng)的信息。如：名稱，mac地址
  • rssi 可理解成設(shè)備的信號值。該數(shù)值是一個負(fù)數(shù)，越大則信號越強(qiáng)。
  • scanRecord 遠(yuǎn)程設(shè)備提供的廣播數(shù)據(jù)的內(nèi)容。
//5.0以下
mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
    @Override
    public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
        //對掃描到的設(shè)備進(jìn)行操作。如：獲取設(shè)備信息。
        
    }
};

獲取BluetoothDevice中的信息

image

可以從中獲取到設(shè)備的mac地址，設(shè)備名稱，綁定狀態(tài)和設(shè)備類型等信息，并作相應(yīng)的保存。

  • mac可用于再創(chuàng)建BluetoothDevice對象進(jìn)行gatt連接。

  • 綁定狀態(tài)：

    • BOND_NONE：數(shù)值 10
      表示遠(yuǎn)程設(shè)備未綁定，沒有共享鏈接密鑰，因此通信（如果允許的話）將是未經(jīng)身份驗(yàn)證和未加密的。（掃描到未綁定的小米手環(huán)）
    • BOND_BONDING：數(shù)值 11 表示正在與遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行綁定;
    • BOND_BONDED：數(shù)值 12 表示遠(yuǎn)程設(shè)備已綁定，遠(yuǎn)程設(shè)備本地存儲共享連接的密鑰，因此可以對通信進(jìn)行身份驗(yàn)證和加密。（掃描到已綁定的小米手環(huán)）

  • 設(shè)備類型：一般是2，表示LE設(shè)備

android 5.0 掃描回調(diào)：ScanCallback 

mScanCallback = new ScanCallback() {
    //當(dāng)一個藍(lán)牙ble廣播被發(fā)現(xiàn)時回調(diào)
    @Override
    public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
        super.onScanResult(callbackType, result);
        //掃描類型有開始掃描時傳入的ScanSettings相關(guān)
        //對掃描到的設(shè)備進(jìn)行操作。如：獲取設(shè)備信息。
        
    }

    //批量返回掃描結(jié)果
    //@param results 以前掃描到的掃描結(jié)果列表。
    @Override
    public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
        super.onBatchScanResults(results);
        
    }

    //當(dāng)掃描不能開啟時回調(diào)
    @Override
    public void onScanFailed(int errorCode) {
        super.onScanFailed(errorCode);
        //掃描太頻繁會返回ScanCallback.SCAN_FAILED_APPLICATION_REGISTRATION_FAILED，表示app無法注冊，無法開始掃描。
    
    }
};

ScanCallback掃描回調(diào)存在三個回調(diào)函數(shù)：

  • onScanResult(int,ScanResult)：類似于BluetoothAdapter.LeScanCallback中的onLeScan()，可在ScanResult實(shí)例中獲取到BluetoothDevice藍(lán)牙設(shè)備對象，rssi信號值等信息。一般都是在該函數(shù)中回調(diào)獲取掃描到藍(lán)牙設(shè)備和信號值，在本函數(shù)中執(zhí)行和onLeScan()中相同的邏輯處理即可。
  • onBatchScanResults(List) 批量返回掃描結(jié)果。
  • onScanFailed(int) 掃描失敗返回錯誤碼。

注意事項(xiàng)

  • 回調(diào)函數(shù)中盡量不要做耗時操作！
  • 一般藍(lán)牙設(shè)備對象都是通過onScanResult(int,ScanResult)返回，而不會在onBatchScanResults(List)方法中返回，除非手機(jī)支持批量掃描模式并且開啟了批量掃描模式。批處理的開啟請查看ScanSettings。

六、掃描設(shè)置

? ScanSettings實(shí)例對象是通過ScanSettings.Builder構(gòu)建的。通過Builder對象為ScanSettings實(shí)例設(shè)置掃描模式、回調(diào)類型、匹配模式等參數(shù)，用于配置android 5.0 的掃描參數(shù)。

//創(chuàng)建ScanSettings的build對象用于設(shè)置參數(shù)
ScanSettings.Builder builder = new ScanSettings.Builder()
    //設(shè)置高功耗模式
    .setScanMode(SCAN_MODE_LOW_LATENCY);
    //android 6.0添加設(shè)置回調(diào)類型、匹配模式等
    if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 23) {
        //定義回調(diào)類型
        builder.setCallbackType(ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES)
        //設(shè)置藍(lán)牙LE掃描濾波器硬件匹配的匹配模式
        builder.setMatchMode(ScanSettings.MATCH_MODE_STICKY);
    }
//芯片組支持批處理芯片上的掃描
if (bluetoothadapter.isOffloadedScanBatchingSupported()) {
    //設(shè)置藍(lán)牙LE掃描的報(bào)告延遲的時間（以毫秒為單位）
    //設(shè)置為0以立即通知結(jié)果
    builder.setReportDelay(0L);
}
builder.build();

配置描述：

  • setScanMode() 設(shè)置掃描模式。可選擇模式主要三種( 從上到下，會越來越耗電,但掃描間隔越來越短，即掃描速度會越來越快。)：
    • ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_POWER 低功耗模式(默認(rèn)掃描模式,如果掃描應(yīng)用程序不在前臺，則強(qiáng)制使用此模式。)
    • ScanSettings.SCAN_MODE_BALANCED 平衡模式
    • ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_LATENCY 高功耗模式(建議僅在應(yīng)用程序在前臺運(yùn)行時才使用此模式。)
  • setCallbackType() 設(shè)置回調(diào)類型。可選擇模式主要三種：

    • ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES 數(shù)值: 1。

      尋找符合過濾條件的藍(lán)牙廣播，如果沒有設(shè)置過濾條件，則返回全部廣播包

    • ScanSettings.CALLBACK_TYPE_FIRST_MATCH 數(shù)值: 2

      僅針對與篩選條件匹配的第一個廣播包觸發(fā)結(jié)果回調(diào)。

    • ScanSettings.CALLBACK_TYPE_MATCH_LOST 數(shù)值: 4

      回調(diào)類型一般設(shè)置ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES，有過濾條件時過濾，返回符合過濾條件的藍(lán)牙廣播。無過濾條件時，返回全部藍(lán)牙廣播。

  • setMatchMode() 設(shè)置藍(lán)牙LE掃描濾波器硬件匹配的匹配模式
    • ScanSettings.MATCH_MODE_STICKY 粘性模式，在通過硬件報(bào)告之前，需要更高的信號強(qiáng)度和目擊閾值
    • MATCH_MODE_AGGRESSIVE 激進(jìn)模式，即使信號強(qiáng)度微弱且持續(xù)時間內(nèi)瞄準(zhǔn)/匹配的次數(shù)很少，hw也會更快地確定匹配。
  • Bluetoothadapter.isOffloadedScanBatchingSupported() 判斷當(dāng)前手機(jī)藍(lán)牙芯片是否支持批處理掃描。
    • 如果支持掃描則使用批處理掃描，可通過ScanSettings.Builder對象調(diào)用setReportDelay(Long)方法來設(shè)置藍(lán)牙LE掃描的報(bào)告延遲的時間（以毫秒為單位）來啟動批處理掃描模式。
  • ScanSettings.Builder.setReportDelay(Long);
    • 當(dāng)設(shè)備藍(lán)牙芯片支持批處理掃描時，用來設(shè)置藍(lán)牙LE掃描的報(bào)告延遲的時間（以毫秒為單位）。
    • 該參數(shù)默認(rèn)為 0，如果不修改它的值，則默認(rèn)只會在onScanResult(int,ScanResult)中返回掃描到的藍(lán)牙設(shè)備，不會觸發(fā)不會觸發(fā)onBatchScanResults(List)方法。(onScanResult(int,ScanResult) 和 onBatchScanResults(List) 是互斥的。 )
    • 設(shè)置為0以立即通知結(jié)果,不開啟批處理掃描模式。即ScanCallback藍(lán)牙回調(diào)中，不會觸發(fā)onBatchScanResults(List)方法，但會觸發(fā)onScanResult(int,ScanResult)方法，返回掃描到的藍(lán)牙設(shè)備。
    • 當(dāng)設(shè)置的時間大于0L時，則會開啟批處理掃描模式。即觸發(fā)onBatchScanResults(List)方法，返回掃描到的藍(lán)牙設(shè)備列表。但不會觸發(fā)onScanResult(int,ScanResult)方法。

提示

  • Android 10 進(jìn)行BLE掃描時需要打開GPS。

  • 具體源碼可參考Ble實(shí)戰(zhàn)BleScanHelper.kt

  • Android 8更新了一個掃描API，系統(tǒng)層為你提供后臺持續(xù)掃描的能力。(即便APP已被殺死，掃描仍會繼續(xù)。但如果用戶重啟或關(guān)閉藍(lán)牙后，該掃描停止)。 具體可查看官網(wǎng)： BluetoothLeScanner#startScan。

public int startScan (List<ScanFilter> filters, 
                ScanSettings settings, 
                PendingIntent callbackIntent)

android BLE系列：

android藍(lán)牙BLE（一） —— 掃描

android藍(lán)牙BLE（二） —— 通信

android藍(lán)牙BLE（三） —— 廣播

android藍(lán)牙BLE（四） —— 實(shí)戰(zhàn)

最后編輯于 ：
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