Android蓝牙开发经典笔记,程序和说明

BluetoothLowEnergy——蓝牙低功耗Android4.3（API级别18）引入内置平台支持BLE的central角色，同时提供API和app应用程序用来发现设备，查询服务，和读/写characteristics。与传统蓝牙（ClassicBluetooth）不同，蓝牙低功耗（BLE）的目的是提供更显著的低功耗。这使得Android应用程序可以和具有低功耗的要求BLE设备，如接近传感器，心脏速率监视器，健身设备等进行通信。

关键术语和概念下面是关键BLE术语和概念的总结：通用属性规范（GATT）—GATTprofile是一个通用规范用于在BLE链路发送和接收被称为“属性（attributes）”的数据片。目前所有的低功耗应用profile都是基于GATT。蓝牙SIG定义了许多profile用于低功耗设备。Profile（配置文件）是一个规范，规范了设备如何工作在一个特定的应用场景。注意：一个设备可以实现多个profile。例如，一个设备可以包含一个心脏监测仪和电池电平检测器。

属性协议（ATT）—GATT是建立在属性协议（ATT）的顶层，通常也被称为GATT/ATT。ATT进行了优化用于在BLE设备上运行。为此，它采用尽可能少的字节越好。每个attribute属性被UUID（通用唯一标识符）唯一标识，UUID是标准128-bit格式的ID用来唯一标识信息。attributes被ATT格式化characteristics和services形式进行传送。特征（Characteristics）—一个characteristics包含一个单独的value值和0–n个用来描述characteristic值（value）的descriptors。一个characteristics可以被认为是一种类型的，类似于一个类。描述符(descriptor)—descriptor是被定义的attributes，用来描述一个characteristic的值。例如，一个descriptor可以指定一个人类可读的描述中，在可接受的范围里characteristic值，或者是测量单位，用来明确characteristic的值。服务（service）—service是characteristic的集合。例如，你可以有一个所谓的“HeartRateMonitor”service，其中包括characteristic，如“heartratemeasurement”。你可以在

找到关于一系列基于GATT的profile和service。

角色和职责以下是适用于当一个Android设备与BLE设备交互的角色和责任：中心设备（central）与外围设备（peripheral）。这也适用于BLE连接本身。Central设备进行扫描，寻找advertisenment，peripheral设备发出advertisement。GATTserver（服务器）与GATTclient（客户端）。这决定了两个设备建立连接后如何互相交互。

要了解它们的区别，假设你有一个Android手机和活动跟踪器，活动跟踪器是一个BLE装置。这款手机扮演central角色;活动跟踪器扮演peripheral角色（建立一个BLE连接，必须具备两者。如果两个设备只支持central角色或peripheral角色，不能跟对方建立一个BLE连接）。

一旦手机与活动跟踪器已经建立连接，他们开始相互传送GATT数据。根据它们传送数据的种类，其中一个可能作为GATTserver。例如，如果该活动跟踪器将传感器数据汇报到手机上，活动跟踪器作为server。如果活动跟踪器想要从手机接收更新，那么手机作为server。

在本文档中使用的示例中，Android应用程序（在Android设备上运行）是GATTclient。该应用从GATTserver获取数据，server是一款支持

HeartRateProfile的BLE心脏速率监测仪。但你可以设计​​你的Andr​​oid应用程序，作为GATTserver角色。见BluetoothGattServer

获取更多信息。

BLE权限为了使用应用程序中的蓝牙功能，你必须声明蓝牙权限BLUETOOTH。你需要这个权限执行任意蓝牙通讯，如请求连接，接受连接，传输数据。如果你希望你的应用程序启动设备发现或操纵蓝牙设置，还必须声明BLUETOOTH_ADMIN权限。注意：如果您使用BLUETOOTH_ADMIN权限，那么你还必须有BLUETOOTH权限。

声明蓝牙权限在你的应用程序清单（manifest）文件。例如：<uses-permissionandroid:name="android.permission.BLUETOOTH"/><uses-permissionandroid:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>如果你想声明，你的应用程序是只提供给BLE功能的设备，在您的应用程序的清单包括如下语句：<uses-featureandroid:name="android.hardware.bluetooth_le"android:required="true"/>不过，如果你想使你的应用程序提供给那些不支持BLE设备，你仍然应该在您的应用程序的清单包含这个上述语句，但设置required="false"。然后在运行时可以通过使用

PackageManager.hasSystemFeature()确定BLE可用性：//UsethischecktodeterminewhetherBLEissupportedonthedevice.Then//youcanselectivelydisableBLE-relatedfeatures.if(!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)){Toast.makeText(this,R.string.ble_not_supported,Toast.LENGTH_SHORT).show();finish();}设置BLE在你的应用程序可以进行BLE通信之前，你需要验证这个设备上BLE是否被支持，如果支持，请确保它已启用。请注意，如果<uses-feature.../>设置为false，这个检查才是必需的。如果不支持BLE，那么你应该适当地禁用任何BLE功能。如果BLE支持，但被禁用，那么你可以要求用户启动蓝牙时不要离开应用程序。这种设置两个步骤完成，使用

BluetoothAdapter.

1.获取BluetoothAdapter该BluetoothAdapter是所有的蓝牙活动所必需的。该BluetoothAdapter代表设备自身的蓝牙适配器（蓝牙无线电）。只有一个蓝牙适配器用于整个系统，并且你的应用程序可以使用该对象进行交互。下面的代码片段显示了如何获取适配器。注意，该方法使用getSystemService()

返回BluetoothManager的一个实例,用于获取适配器。Android4.3（API级别18）引入BluetoothManager：//InitializesBluetoothadapter.finalBluetoothManagerbluetoothManager=(BluetoothManager)getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);mBluetoothAdapter=bluetoothManager.getAdapter();2.启用蓝牙接下来，你需要确保蓝牙已启用。用isEnabled()

来检查蓝牙当前是否启用。如果此方法返回false，那么蓝牙被禁用。下面的代码片段检查蓝牙是否开启。如果不是，该片段将显示错误提示用户去设置以启用蓝牙：privateBluetoothAdaptermBluetoothAdapter;...//EnsuresBluetoothisavailableonthedeviceanditisenabled.Ifnot,//displaysadialogrequestinguserpermissiontoenableBluetooth.if(mBluetoothAdapter==null||!mBluetoothAdapter.isEnabled()){IntentenableBtIntent=newIntent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);startActivityForResult(enableBtIntent,REQUEST_ENABLE_BT);}查找BLE设备为了找到BLE设备，您可以使用startLeScan()

方法。此方法需要一个BluetoothAdapter.LeScanCallback作为参数。你必须实现这个回调，因为它决定扫描结果如何返回。因为扫描耗电量大，你应当遵守以下准则：1）只要你找到所需的设备，停止扫描。2）不要扫描一个循环，并设置您的扫描时间限制。以前可用的设备可能已经移出范围，继续扫描消耗电池电量。下面的代码片段显示了如何启动和停止扫描：/***ActivityforscanninganddisplayingavailableBLEdevices.*/publicclassDeviceScanActivityextendsListActivity{privateBluetoothAdaptermBluetoothAdapter;privatebooleanmScanning;privateHandlermHandler;//Stopsscanningafter10seconds.privatestaticfinallongSCAN_PERIOD=10000;...privatevoidscanLeDevice(finalbooleanenable){if(enable){//Stopsscanningafterapre-definedscanperiod.mHandler.postDelayed(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){mScanning=false;mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);}},SCAN_PERIOD);mScanning=true;mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);}else{mScanning=false;mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);}...}...}如何你想要扫描指定类型的peripheral设备，你可以用

startLeScan(UUID[],BluetoothAdapter.LeScanCallback)取代,它提供了一组UUID对象用于说明你的应用程序支持的GATTservices.下面是用于传送BLE扫描结果的接口函数BluetoothAdapter.LeScanCallback的具体实现：privateLeDeviceListAdaptermLeDeviceListAdapter;...//Devicescancallback.privateBluetoothAdapter.LeScanCallbackmLeScanCallback=newBluetoothAdapter.LeScanCallback(){@OverridepublicvoidonLeScan(finalBluetoothDevicedevice,intrssi,byte[]scanRecord){runOnUiThread(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){mLeDeviceListAdapter.addDevice(device);mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();}});}};注意：你可以只扫描BLE设备或传统蓝牙设备，就像Bluetooth描述那样。你不可以同时扫描BLE设备和传统蓝牙设备。

连接到GATTserver在和一个BLE设备交互的第一步是连接到它，更具体地，连接到所述装置上的GATTserver。要连接到一个BLE设备上的GATTserver，您可以使用connectGatt()方法。这个方法有三个参数：一个Context

对象，一个autoConnect（布尔值，表示是否自动连接到BLE装置）和BluetoothGattCallback:mBluetoothGatt=device.connectGatt(this,false,mGattCallback);

这个函数连接到由BLE设备上的GATTserver，并返回一个BluetoothGatt实例，您可以使用它来进行GATTclient操作。调用者（Android应用程序）是GATTclient。该BluetoothGattCallback是用来提供结果给client，如连接状态，以及任何进一步的GATTclient操作。

在这个例子中，BLE应用程序提供了一个活动（DeviceControlActivity）连接，显示数据，和显示该设备支持的GATTservices和characteristics。根据用户的输入，这一活动与一个叫BluetoothLeService的Service交互，BluetoothService通过AndroidBLE的API与BLE设备进行交互：//AservicethatinteractswiththeBLEdeviceviatheAndroidBLEAPI.publicclassBluetoothLeServiceextendsService{privatefinalstaticStringTAG=BluetoothLeService.class.getSimpleName();privateBluetoothManagermBluetoothManager;privateBluetoothAdaptermBluetoothAdapter;privateStringmBluetoothDeviceAddress;privateBluetoothGattmBluetoothGatt;privateintmConnectionState=STATE_DISCONNECTED;privatestaticfinalintSTATE_DISCONNECTED=0;privatestaticfinalintSTATE_CONNECTING=1;privatestaticfinalintSTATE_CONNECTED=2;publicfinalstaticStringACTION_GATT_CONNECTED="com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_CONNECTED";publicfinalstaticStringACTION_GATT_DISCONNECTED="com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_DISCONNECTED";publicfinalstaticStringACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED="com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED";publicfinalstaticStringACTION_DATA_AVAILABLE="com.example.bluetooth.le.ACTION_DATA_AVAILABLE";publicfinalstaticStringEXTRA_DATA="com.example.bluetooth.le.EXTRA_DATA";publicfinalstaticUUIDUUID_HEART_RATE_MEASUREMENT=UUID.fromString(SampleGattAttributes.HEART_RATE_MEASUREMENT);//VariouscallbackmethodsdefinedbytheBLEAPI.privatefinalBluetoothGattCallbackmGattCallback=newBluetoothGattCallback(){@OverridepublicvoidonConnectionStateChange(BluetoothGattgatt,intstatus,intnewState){StringintentAction;if(newState==BluetoothProfile.STATE_CONNECTED){intentAction=ACTION_GATT_CONNECTED;mConnectionState=STATE_CONNECTED;broadcastUpdate(intentAction);Log.i(TAG,"ConnectedtoGATTserver.");Log.i(TAG,"Attemptingtostartservicediscovery:"+mBluetoothGatt.discoverServices());}elseif(newState==BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED){intentAction=ACTION_GATT_DISCONNECTED;mConnectionState=STATE_DISCONNECTED;Log.i(TAG,"DisconnectedfromGATTserver.");broadcastUpdate(intentAction);}}@Override//NewservicesdiscoveredpublicvoidonServicesDiscovered(BluetoothGattgatt,intstatus){if(status==BluetoothGatt.GATT_SUCCESS){broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);}else{Log.w(TAG,"onServicesDiscoveredreceived:"+status);}}@Override//ResultofacharacteristicreadoperationpublicvoidonCharacteristicRead(BluetoothGattgatt,BluetoothGattCharacteristiccharacteristic,intstatus){if(status==BluetoothGatt.GATT_SUCCESS){broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE,characteristic);}}...};...}当一个特定的回调被触发时，它会调用相应的broadcastUpdate（）辅助方法并传递给它一个动作。注意，在该部分中的数据解析参照BluetoothHeartRateMeasurement

profilespecifications进行。privatevoidbroadcastUpdate(finalStringaction){finalIntentintent=newIntent(action);sendBroadcast(intent);}privatevoidbroadcastUpdate(finalStringaction,finalBluetoothGattCharacteristiccharacteristic){finalIntentintent=newIntent(action);//ThisisspecialhandlingfortheHeartRateMeasurementprofile.Data//parsingiscarriedoutasperprofilespecifications.if(UUID_HEART_RATE_MEASUREMENT.equals(characteristic.getUuid())){intflag=characteristic.getProperties();intformat=-1;if((flag&0x01)!=0){format=BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT16;Log.d(TAG,"HeartrateformatUINT16.");}else{format=BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT8;Log.d(TAG,"HeartrateformatUINT8.");}finalintheartRate=characteristic.getIntValue(format,1);Log.d(TAG,String.format("Receivedheartrate:%d",heartRate));intent.putExtra(EXTRA_DATA,String.valueOf(heartRate));}else{//Forallotherprofiles,writesthedataformattedinHEX.finalbyte[]data=characteristic.getValue();if(data!=null&&data.length>0){finalStringBuilderstringBuilder=newStringBuilder(data.length);for(bytebyteChar:data)stringBuilder.append(String.format("%02X",byteChar));intent.putExtra(EXTRA_DATA,newString(data)+"\n"+stringBuilder.toString());}}sendBroadcast(intent);}早在DeviceControlActivity,这些事件由一个BroadcastReceiver处理://HandlesvariouseventsfiredbytheService.//ACTION_GATT_CONNECTED:connectedtoaGATTserver.//ACTION_GATT_DISCONNECTED:disconnectedfromaGATTserver.//ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED:discoveredGATTservices.//ACTION_DATA_AVAILABLE:receiveddatafromthedevice.Thiscanbea//resultofreadornotificationoperations.privatefinalBroadcastReceivermGattUpdateReceiver=newBroadcastReceiver(){@OverridepublicvoidonReceive(Contextcontext,Intentintent){finalStringaction=intent.getAction();if(BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED.equals(action)){mConnected=true;updateConnectionState(R.string.connected);invalidateOptionsMenu();}elseif(BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED.equals(action)){mConnected=false;updateConnectionState(R.string.disconnected);invalidateOptionsMenu();clearUI();}elseif(BluetoothLeService.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED.equals(action)){//Showallthesupportedservicesandcharacteristicsonthe//userinterface.displayGattServices(mBluetoothLeService.getSupportedGattServices());}elseif(BluetoothLeService.ACTION_DATA_AVAILABLE.equals(action)){displayData(intent.getStringExtra(BluetoothLeService.EXTRA_DATA));}}};读取BLE属性一旦你的Android应用程序已连接到GATTserver和discoveriableservice，它可以读取和写入支持的attributes。例如，通过server的service和characteristic这个片段进行迭代，在UI上显示它们：publicclassDeviceControlActivityextendsActivity{...//DemonstrateshowtoiteratethroughthesupportedGATT//Services/Characteristics.//Inthissample,wepopulatethedatastructurethatisboundtothe//ExpandableListViewontheUI.privatevoiddisplayGattServices(List<BluetoothGattService>gattServices){if(gattServices==null)return;Stringuuid=null;StringunknownServiceString=getResources().getString(R.string.unknown_service);StringunknownCharaString=getResources().getString(R.string.unknown_characteristic);ArrayList<HashMap<String,String>>gattServiceData=newArrayList<HashMap<String,String>>();ArrayList<ArrayList<HashMap<String,String>>>gattCharacteristicData=newArrayList<ArrayList<HashMap<String,String>>>();mGattCharacteristics=newArrayList<ArrayList<BluetoothGattCharacteristic>>();//LoopsthroughavailableGATTServices.for(BluetoothGattServicegattService:gattServices){HashMap<String,String>currentServiceData=newHashMap<String,String>();uuid=gattService.getUuid().toString();currentServiceData.put(LIST_NAME,SampleGattAttributes.lookup(uuid,unknownServiceString));currentServiceData.put(LIST_UUID,uuid);gattServiceData.add(currentServiceData);ArrayList<HashMap<String,String>>gattCharacteristicGroupData=newArrayList<HashMap<String,String>>();List<BluetoothGattCharacteristic>gattCharacteristics=gattService.getCharacteristics();ArrayList<BluetoothGattCharacteristic>charas=newArrayList<BluetoothGattCharacteristic>();//LoopsthroughavailableCharacteristics.for(BluetoothGattCharacteristicgattCharacteristic:gattCharacteristics){charas.add(gattCharacteristic);HashMap<String,String>currentCharaData=newHashMap<String,String>();uuid=gattCharacteristic.getUuid().