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導語：
不知不覺從事 iOS 低功耗藍牙開發也很長一段時間了，一直沒時間來的及把自己關于這方面的學習和收獲寫下來，最近項目迭代更新上線完，有點業余時間，抓緊時間總結一下，說這是與同階段的小伙伴們之間的交流也好，是給后來的小伙伴的掉坑經驗也好。畢竟時間是擠出來的！做技術的人一般都有一個很開放的心態！
現在我們都知道，很多智能硬件設備都已經集成了低功耗藍牙模塊，這樣我們就可以開發一個 iOS 或者 Mac APP 與它們進行交互。從 macOS 10.9 和 iOS 6 以后，Mac 和 iOS 設備就支持 低功耗藍牙技術了，我們可以通過 CoreBluetooth 這個框架與底層的各種藍牙協議棧進行交互，比如 GATT、ATT 和 L2CAP 等。
與底層交互的過程如下圖所示：
開始下文之前，我們需要了解幾個概念。對藍牙不夠了解的可以看一下維基百科關于藍牙的簡介。
Bluetooth 4.0: 藍牙 4.0 是 Bluetooth SIG 于2010年7月7日推出的新的規范，其最重要的特性是功耗低，省電！
BLE: Bluetooth low energy wireless technology,也就是低功耗無線藍牙技術。
簡單了解 CoreBluetooth
BLE 是什么？
BLE 是關于藍牙4.0 的詳細說明，它定義了一套用于低功耗設備之間通信的協議。而CoreBluetooth 則是對 BLE 協議棧的抽象。也就是說，它隱藏了許多底層的詳細實現細節，這樣對我們開發者來說，開發一個 APP 與 BLE 設備進行交互將會很便捷。
兩個核心角色 Central 和 Peripheral
CoreBluetooth 中最關鍵的兩個角色就是 Central(中心) 和 Peripheral（周邊）, Peripheral 一般是提供數據的一方，而 Central 一般獲取 Peripheral 提供的數據然后來完成特定的任務。舉個例子，一個集成 BLE 的數字室溫計可能提供房間中的實時溫度，我們通過 APP 就可以讀取、分析和顯示房間中的溫度。
Peripheral 通過向空中廣播數據的方式來使我們能感知到它的存在。Central 通過掃描搜索來發現周圍正在廣播數據的 Peripheral, 找到指定的 Peripheral 后，發送連接請求進行連接，連接成功后則與 Peripheral 進行一些數據交互， Peripheral 則會通過合適的方式對 Central 進行響應。
CoreBluetooth 簡化常見藍牙任務
CoreBluetooth 對通用的藍牙任務進行了簡化處理，你在 App 中通過 CoreBluetooth 來集成 BLE 功能將會變得簡單，如果你開發的 APP 遵循了 Centrals 的開發規范，CoreBluetooth 將會幫你處理與 Peripheral 的掃描、連接以及數據交互的過程，除此之外，通過 CoreBluetooth 將你的設備設置為 本地 Peripheral 也會很便捷。
iOS APP 的狀態影響藍牙的行為
iOS APP 的狀態也會影響藍牙的行為，當你的 APP 在后臺運行或者處于暫停狀態中，藍牙的行為將會受到影響。默認情況下，當你的 APP 在后臺運行時或者處于暫停狀態中，你的 APP 是不能與 BLE 進行數據通信的，也就是說，當 APP 后臺運行時，你需要與 BLE 進行數據通信，你需要聲明你的 APP 支持藍牙后臺運行模式，即使你聲明了支持后臺運行模式，藍牙在后臺運行模式下的數據處理方式也會變得不同，當開發你的 BLE APP 時，你需要注意這些不同點。
即使 APP 在后臺運行時，當系統內存過低時也會殺掉 APP 的后臺進程，對于 iOS 7，CoreBluetooth 支持 Central 和 Peripheral 的狀態信息的保存和恢復。可以通過這個功能來實現與 BLE 設備的長期交互。
通過恰當的方式提高用戶體驗
CoreBluetooth 框架為你的 APP 與許多常見的 BLE 設備進行交互提供了交互接口，通過合理的利用和實踐將會提高用戶的體驗。
舉個例子，當你實現 Central 或 Peripheral 的功能時，會利用設備攜帶的無線電廣播設備（Radio）向空中廣播信號，這樣就會影響到電池的續航時間，因此當你設計 APP 時，需要盡可能的減少 Radio 的使用頻率。
深入 CoreBluetooth
重要提醒： 在 iOS 10以后，通過 CoreBluetooth 與 BLE 設備進行數據通信時，必須在項目的Info.plist文件中包含關于NSBluetoothPerpheralUsageDescription的描述,否則會導致 APP 閃退，詳情見NSBluetoothPerpheralUsageDescription。
Central 和 Peripheral 的通信方式
在 BLE 通信中主要包含兩種角色：Central（中心）和 Peripheral（周邊），基于傳統的客戶-服務器架構，Peripheral 通常會提供其他設備需要的數據，Central 通常利用通過 Peripheral 獲取的信息來完成特定的任務，如圖所示，心率監視器 提供數據給 Mac 或 iOS APP，然后來顯示用戶的心率數據。
Central 搜索和連接正在廣播數據的 Peripheral
Peripheral 以廣播數據包的形式廣播服務中的數據，廣播數據包指的是包含 Peripheral 有用信息的一個較小數據包，比如 Peripheral 的名字和主要功能數據。比如，一個數字室溫計廣播的數據中可能包括當前室溫，對于 BLE，廣播是顯示它們存在的主要方式。
如圖，對于一個 Central 來說，它能夠搜索和獲取到它想要的 Peripheral 的廣播信息。
Peripheral 是如何組織數據的
連接 Peripheral 的目的就是和 Peripheral 提供的數據進行交互，在你理解這一點后，可以更好的明白 Peripheral 的數據組成結構。
Peripheral 包含一個或多個 Service(服務)和連接信號強度的有用信息。Service 可以理解成是一個完成指定功能的數據集合。舉個例子，一個心率監測服務的功能就是可能就是從心率傳感器中讀取心率數據。
Service 是由 Characteristic（特征） 組成的，Characteristic 為 Peripheral 的 Service 提供更詳細的信息，舉個例子，心率服務可能包含一個測量不同體位的心率數據的 Characteristic 和一個傳輸心率數據的 Characteristic，下圖所示的是一個心率監測設備的數據組成結構。
Central 與 Peripheral 的數據交互
當 Central 與 Peripheral 建立成功的連接后，Central 可以發現 Peripheral 提供的全系列的 Service 和 Characteristic，廣播數據包中的數據僅僅是可用服務的一小部分而已。
Central 可以通過讀取或寫入 Service Characteristic 值的方式與 Service 進行交互。你的 APP 也許需要從數字室溫計中獲取當前室內的溫度或者設置一個溫度值到數字室溫計中。
如何表示 Central、Peripheral和 Peripheral 數據
BLE 通信過程中涉及到的主要角色和數據處理已經簡單的集成到 CoreBluetooth 框架中了。
Central 方面的對象
當你通過本地 Central 與周邊 Peripheral 進行交互時，你只需要調用 Central 方面的方法就可以了，除非你設置一個本地 Peripheral，并用它來響應其他的 Central 的交互請求，實際運用中，你的藍牙處理大部分會在 Central 方面。
Local（本地） Central 和 Remote（遠程） Peripheral
在 Central 方面，用 CBCentralManager 對象來表示一個Local Central 設備，這個對象被用來管理 Remote Peripheral 設備（用 CBPeripheral 對象來表示），包括搜索和連接正在廣播數據的 Peripheral。如圖所示的是 CoreBluetooth 框架中如何表示 Local Central 和 Remote Peripheral。
用 CBService 和 CBCharacteristic 對象來表示 Peripheral 中的服務數據
當你與 Remote Peripheral 進行數據交互時，你將處理它的 Service 和 Characteristic，在 CoreBluetooth 框架中，用 CBService 對象來表示 Peripheral 中的服務，同樣地，用 CBCharacteristic 對象來表示 Service 中的特征。下圖所示的是 Remote Peripheral 的服務特征結構樹。
Peripheral 方面的對象
對于 macOS 10.9 和 iOS 6， Mac 和 iOS 設備可以實現 BLE Peripheral 的功能，如為其他設備（包括 Mac，iPhone，和 iPad）提供數據。當你遵循 Peripheral 的開發規范時，就可以調用 BLE 通信的 Peripheral 方面的方法。
Local（本地） Peripheral 和 Remote（遠程） Central
在 Peripheral 方面，一個 Local Peripheral 可以用 CBPeripheralManager 對象來表示，這個對象被用來管理發布包含的服務，包括組織構建 Peripheral 的數據結構以及向中心設備廣播數據，Peripheral Manager 也對 Remote Central的讀寫交互請求做出響應。如圖所示的是一個 Local Peripheral 和 Remote Central。
用 CBMutableService 和 CBMutableCharacteristic 對象表示 LocalPeripheral 的數據
當你設置并與 Local Peripheral 進行數據交互時，你處理的是它的可變的 Service 和 Characteristic，在 CoreBluetooth 框架中，用 CBMutableService 對象來表示 Local Peripheral 中的服務，同樣地，用 CBMutableCharacteristic 對象來表示Local Peripheral 服務中的特征。下圖表示的是一個 Local Peripheral 中的服務特征結構樹。
后續章節會進一步補充關于 BLE 開發的知識。
參考文獻
結束語
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