IOS藍牙協議以及藍牙指令的下發

由于需要藍牙設備,這兒就不上效果圖了。

先說說 藍牙協議吧。之前在用到藍牙代碼的時候,搞不懂怎么進行通信,而網上大多的文章都是介紹ios藍牙代碼的部分,這兒我就項目中的協議來說說。

FE39BFCA-C3B7-4B2B-99E1-5125B870CE96.png

就通過指令下發來介紹吧。

49ECB240-9E9F-414A-B626-BC6807AE7D14.png

這是藍牙協議中的一個,對設備進行寫入時間的指令。

最終APP會發類似這樣的指令5501111213141308011010001200000000FF,當然我們是遵守指令協議規則的,那么下面我來介紹這條指令是怎樣構成的。

就通過16進制字節來說吧,指令分為兩大類,寫或讀,這里寫是第一個字節55,如果是讀就是FF。

1.寫或讀(55 或 FF)
2.協議版本(01)(PROTOCOL)
3.設備對應的id,4個字節去定義。(11121314)(DEVICE)
4.協議中的命令id,一個字節(13)(CMD)
5.要發送的內容長度,這兒是8個長度,故是08。(PACKSIZE)
6.內容中的具體指令。(DATA)
7.校驗位2個字節,當然需要根據算法來。

這樣就構成了一個完整的藍牙指令了。

了解了藍牙協議后,再來看看怎樣去通過代碼去轉換十六進制到十進制,或是轉成字符串。

那么先看看藍牙代碼那一塊吧。

這兒我用一個單例來控制藍牙那兒的代碼,先說說這一塊的邏輯。

1.在需要用到藍牙列表中,先通過單例中實現藍牙的協議方法,主要是看手機的藍牙狀態。
2.在手機藍牙正常開啟后,獲得手機周圍的藍牙的設備。
3.點擊某一個需要連接的藍牙設備,通過特定服務的特征值進行區分連接。
4.在3的基礎之上我們進而可以通過寫和讀的外設服務的特征值。
5.以上全部準備完畢之后,手機會監聽設備發過來的指令(讀),并在相應的方法中進行回應;而寫是手機APP主動發出的,直接調用方法即可。

這兒我通過模擬場景來用代碼介紹:

ConnectBluetoothVC 這個控制器啟動的時候,需要通過藍牙單例去觸發相應的準備工作,它的界面顯示的是藍牙設備的列表。

    override func viewDidLoad() {
        
        super.viewDidLoad()
        
        MBProgressHUD.showAdded(to: self.view, animated: true)
        BluetoothManager.shareBlueInstanse().scanDevice()
        blueToothNotification()
    }

    func blueToothNotification() {
        
        NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(reloadTableView(note:)), name: Notification.Name(rawValue: BLUE_TOOTH_Notification), object: nil)
        RSToothWrite_Read_Manager.shared().openBluetoothNote()
    }

當然這兒還做了一個通知的初始化,用來監聽藍牙設備發過來的指令(讀)。

那么在RSToothWrite_Read_Manager這個類中,這個主要負責指令的生成,寫或讀的方法。這個類我也是用單例的形式進行,因為如果是對象的話,考慮到對象如果銷毀的話,監聽方法就不能被觸發了。

swift單例的創建:

    class func shared() -> RSToothWrite_Read_Manager {
        
        return sharedManager
    }
    
    private static let sharedManager: RSToothWrite_Read_Manager = {
        
        let shared = RSToothWrite_Read_Manager.init()
        return shared
    }()

藍牙指令讀的通知的監聽:這是設備發送請求APP當前時間的指令。

    func openBluetoothNote() {//監聽藍牙讀的通知
        
        NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(getDeviceTime), name: NSNotification.Name(rawValue:BLUE_TOOTH_Device_Time), object: nil)
    }

然后就是指令的構建了:

    // app -> 設備
    func appToDevice() -> String {
        
        var appString = ""
        if (UserDefault.object(forKey: "DeviceID") != nil) {
            
            let string: String = UserDefault.object(forKey: "DeviceID") as! String
            appString = "5501" + string
        }
        
        return appString
    }

當然這兒用到了設備的id,但這是在哪兒初始化的呢?
這兒我和硬件那邊商量,是在APP連接好了藍牙的時候,會發送請求時間的指令,那么APP就會記錄到設備的id,至于那一塊的部分在藍牙單例中會說到。

在這個指令單例中主要說說寫入時間的指令的構建以及寫入。

//參數的格式 weekone: xx ; beginTime: xx:xx:xx   timeType: xx
    func writeTimeToDevice(weekone: String,
                           beginTime: String,
                           endTime: String,
                           timeType: String,
                           completed completion: (() -> Swift.Void)? = nil) {   //寫入時間
        
        let beginString = RS_OC_Helper.string(with: beginTime.components(separatedBy: ":"))
        let endString = RS_OC_Helper.string(with: endTime.components(separatedBy: ":"))
        
        let codeString1 = appToDevice() + "1308"
        let codeString = codeString1 + timeType + beginString! + endString! + weekone
        sendCodeStringToDevice(codeString: codeString, completed: completion)
    }

    func sendCodeStringToDevice(codeString: String, completed completion: (() -> Swift.Void)? = nil) {
        
        let codeData: Data = Helper.hex(toBytes: codeString)
        let checkCodeStr = Helper.getCheckCodeStr(codeData)
        
        let allString = codeString + checkCodeStr!
        let allCodeData = Helper.hex(toBytes: allString)
        
        BluetoothManager.shareBlueInstanse().write(allCodeData, complete: completion)
    }

這兒的block是為了在藍牙寫入完成的時候進行回調的。(當初想寫入藍牙成功后,再把該設備的這個記錄寫到服務器,但后來發現這樣同步進行用戶體驗是在太差,就讓藍牙指令的寫入和服務器的寫入異步進行,但在block中會提示藍牙寫入的結果)。

指令的幫助類:這是用oc寫的,用的話,可以進行oc,swift的混合編程。

1.String -> Data

+ (NSData *)hexToBytes:(NSString *)str
{
    NSMutableData* data = [NSMutableData data];
    int idx;
    for (idx = 0; idx+2 <= str.length; idx+=2) {
        NSRange range = NSMakeRange(idx, 2);
        NSString* hexStr = [str substringWithRange:range];
        NSScanner* scanner = [NSScanner scannerWithString:hexStr];
        unsigned int intValue;
        [scanner scanHexInt:&intValue];
        [data appendBytes:&intValue length:1];
    }
    
    return data;
}

2.獲取某個字節(在NSData的擴展類中)

//在index處獲取一個字節
- (Byte)getByteAtIndex:(NSUInteger)index{
    Byte value = 0;
    if(index < self.length){
        [self getBytes:&value range:NSMakeRange(index, 1)];
    }
    return value;
}

//轉為16進制字符串
- (NSString*)toHexString{
    const unsigned char *dataBuffer = (const unsigned char *)[self bytes];
    
    if (!dataBuffer)
        return [NSString string];
    
    NSUInteger          dataLength  = [self length];
    NSMutableString     *hexString  = [NSMutableString stringWithCapacity:(dataLength * 2)];
    
    for (int i = 0; i < dataLength; ++i)
        [hexString appendString:[NSString stringWithFormat:@"%02lx", (unsigned long)dataBuffer[i]]];
    
    return [NSString stringWithString:hexString];
}

3.NSData->NSString

+ (NSString*)coverFromHexDataToStr:(NSData*)hexData {
    
    NSString* result;
    const unsigned char* dataBuffer = (const unsigned char*)[hexData bytes];
    
    if(!dataBuffer) {
        
        return nil;
        
    }
    
    NSUInteger dataLength = [hexData length];
    
    NSMutableString* hexString = [NSMutableString stringWithCapacity:(dataLength * 2)];
    
    for(int i = 0; i < dataLength; i++){
        
        [hexString appendString:[NSString stringWithFormat:@"%02lx", (unsigned long)dataBuffer[i]]];
        
    }
    
    result = [NSString stringWithString:hexString];
    
    return result;
    
}

4.十進制->十六進制

+ (NSString *)getHexByDecimal:(NSUInteger)decimal {  // 十進制 -- 十六進制
    
    NSString *hex =@"";
    NSString *letter;
    NSInteger number;
    for (int i = 0; i<9; i++) {
        
        number = decimal % 16;
        decimal = decimal / 16;
        switch (number) {
                
            case 10:
                letter =@"A"; break;
            case 11:
                letter =@"B"; break;
            case 12:
                letter =@"C"; break;
            case 13:
                letter =@"D"; break;
            case 14:
                letter =@"E"; break;
            case 15:
                letter =@"F"; break;
            default:
                letter = [NSString stringWithFormat:@"%ld", number];
        }
        hex = [letter stringByAppendingString:hex];
        if (decimal == 0) {
            
            break;
        }
    }
    return hex;
}

5.取某一個字節的數值(12131415),想要取第二個字節數值13。

+ (NSUInteger)contentLengthOfData:(NSData *)data {
    
    NSUInteger contenNum = [data getByteAtIndex:1];
    return contenNum;
}

上面中的sendCodeStringToDevice方法中用到了藍牙單例中的方法,然后把需要的指令通過其中的方法寫入。

那么接下來看看藍牙單例類BluetoothManager,這個類主要負責藍牙協議,指令的寫入與讀取。

在類ConnectBluetoothVC中也用到了藍牙單例進行藍牙的初始化準備工作。

+ (instancetype)shareBlueInstanse
{
    static BluetoothManager *model = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        model = [[BluetoothManager alloc] init];
    });
    return model;
}

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        _cMgr = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil];
        _mutPerArr = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)scanperpheral
{
    if ([self.cMgr isScanning]) {
        [self.cMgr stopScan];
    }
    [self.cMgr scanForPeripheralsWithServices:nil          // 通過某些服務篩選外設
                                      options:nil];        // dict,條件
}

- (void)scanDevice {
    
    [self.mutPerArr removeAllObjects];
    [self scanperpheral];
}

- (void)stopScan {
    
    [self.cMgr stopScan];
}

- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    switch (central.state) {
        case CBManagerStateUnknown:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnknown");
            break;
        case CBManagerStateResetting:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateResetting");
            break;
        case CBManagerStateUnsupported:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnsupported");
            break;
        case CBManagerStateUnauthorized:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnauthorized");
            break;
        case CBManagerStatePoweredOff:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStatePoweredOff");
            break;
        case CBManagerStatePoweredOn:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStatePoweredOn");
            [self.cMgr scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];
            
            break;
        default:
            break;
    }
}

準備工作做好后,之后手機APP會獲取周圍的藍牙設備。

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *,id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
{
    NSLog(@"%s, line = %d, per = %@, data = %@, rssi = %@", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral, advertisementData, RSSI);
    if (![self.mutPerArr containsObject:peripheral] && peripheral.name != nil) {
        
        [self.mutPerArr addObject:peripheral];
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"BluetoothNoti" object:self.mutPerArr];
    }
}

并通過發送通知給ConnectBluetoothVC,需要發送的數據就是外設設備數組。

ok,在界面中我們就會看到所有的藍牙設備了,之后用戶會點擊連接某一個設備時:

- (void)connectPeriphralDidTouchCell:(CBPeripheral *)peripheral {
    
    self.per = peripheral;
    [self.cMgr connectPeripheral:self.per options:nil];
}

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    [self showAlertView:[NSString stringWithFormat:@">>>連接到名稱為(%@)的設備-成功",peripheral.name] value:@""];
    
    [self.cMgr stopScan];
    self.per.delegate = self;
    [self.per discoverServices:nil];
}

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    [self showAlertView:[NSString stringWithFormat:@">>>連接到名稱為(%@)的設備-失敗",peripheral.name] value:@""];
}

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
    if (!error) {
        for (CBService *service in peripheral.services) {
            
            NSLog(@"serviceUUID:%@", service.UUID.UUIDString);
            
            if ([SERVICE_UUID isEqualToString:[service.UUID.UUIDString lowercaseString]]) {
                //發現特定服務的特征值
                [service.peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
            }
        }
    }
}

// 外設發現service的特征
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{
    
    NSLog(@"peripheral discover :%@", peripheral);
    
    for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
                
        if ([[characteristic.UUID.UUIDString lowercaseString] containsString:Notify_UUID]) {

            [self.per setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
        }else if ([WRITE_UUID isEqualToString:[characteristic.UUID.UUIDString lowercaseString]]) {

            self.writeCharacteristic = characteristic;
        }
    }
}

而這幾個uuid參數就是開始藍牙文件協議中定義好的數值:

#define SERVICE_UUID @"fff0"
#define Notify_UUID @"fff1"
#define WRITE_UUID @"fff3"

經過這兩層比較,如果設備連接是正確的話,這樣讀和寫的準備工作都弄好了,接下來如果是讀到了設備發送過來的指令,就會:

// 獲取characteristic的值(監聽指令)
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error
{
    //打印出characteristic的UUID和值
    //!注意,value的類型是NSData,具體開發時,會根據外設協議制定的方式去解析數據
    if (characteristic.value == nil) {
        return;
    }
    
    if ([Helper getTimeFromDevice:characteristic.value]) { //獲取發送時間指令的通知
        
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"GetDeviceTime" object:nil];
    }
}

//監聽是否是獲取時間指令 (獲取時間指令), 同時初始化設備的id信息
+ (BOOL )getTimeFromDevice:(NSData *)value {
    
    NSString *valueString = [self coverFromHexDataToStr:value];
    
    if ([valueString hasPrefix:@"FF"] || [valueString hasPrefix:@"ff"]) {
        
        if ([self checkCodeIsRight:value]) {
            
            NSRange range = NSMakeRange(12, 2);
            NSString *typeString = [valueString substringWithRange:range];
            
            if ([typeString isEqualToString:@"11"]) {
                
                NSString *str = [valueString substringWithRange:NSMakeRange(4, 8)];
                [[NSUserDefaults standardUserDefaults] setObject:str forKey:@"DeviceID"];
                [[NSUserDefaults standardUserDefaults] synchronize];
                
            }
            
            return [typeString isEqualToString:@"11"];
        }
    }
    
    return NO;
}

這兒就說到了初始化設備id的地方了。

然后就是寫了,指令的寫入。

- (void)writeData:(NSData *)data complete:(void (^)(void))completion {
    
    if (self.writeCharacteristic == nil) {
        
        [self showAlertView:@"請先確認連接藍牙設備" value:@""];
        return;
    }
    
    self.actionBlock = completion;
    [self.per writeValue:data forCharacteristic:self.writeCharacteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
}

// 寫入成功
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error {
    
    if (!error) {
        
        if (self.actionBlock) {
            
            self.actionBlock();
        }
        
    } else {
        
        NSLog(@"WriteVale Error = %@", error);
    }
}

- (void)showAlertView:(NSString *)message value:(NSString *)value {
    
    UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:message
                                                    message:value
                                                   delegate:nil
                                          cancelButtonTitle:@"確定"
                                          otherButtonTitles:nil];
    [alert show];
}

當然block的回調會在指令完成的方法中執行。

這樣藍牙指令的整個流程就大致是完成了,我這個藍牙協議的類是用oc寫的(之前用的是swift寫的,但老是不能正確的寫入指令,而oc寫的就可以,沒辦法目前這一塊的代碼用oc寫了),所以需要swift和oc混合編程。

最后在某個控制器需要寫入的地方調用:

RSToothWrite_Read_Manager.shared().writeTimeToDevice(weekone: (self?.weekCodeString)!,
                                                                 beginTime: startTime,
                                                                 endTime: endTime,
                                                                 timeType: "01") {
                                                                    
                                                                  RSHelper.showHudOnView(view: RSHelper.topControllerView(), withMsg: "設備設置時間成功")
            }

最后的最后貼上我說的邏輯圖

3CCBFB12-80FA-4BC9-AE13-E719194EC3E4.png

結尾給出藍牙類的兩個文件的GitHub地址吧

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