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[操作系统]Android BLE开发——Android手机与BLE终端通信初识


蓝牙BLE官方Demo下载地址:   http://download.csdn.net/detail/lqw770737185/8116019
参考博客地址:    http://www.eoeandroid.com/thread-563868-1-1.html?_dsign=843d16d6

 

     设备:MX5手机一台,农药残留检测仪一台(BLE终端设备)

     目的:实现手机控制仪器,如发送打印指令,仪器能进行打印操作等

 

      关于如何打开蓝牙,配置相关权限,搜索BLE设备等步骤网上有很多资料,这里就不多做作解释了,本文主要讲通信方面的内容。需要注意的是搜索BLE设备的结果是异步返回的,在BluetoothAdapter.LeScanCallback这个回调中返回,并且搜索过程是一个非常耗电的过程,所以我们应该做好相应处理,例如可以让它搜索10s就停止搜索等。

      在我们理解Android设备与BLE终端设备通信过程之前,我们需要来先了解几个类:

      BluetoothGatt:BluetoothGatt 是我们用的最多,也是我们最重要的一个类,为了尽可能通俗的理解,这里我们可以把它看成Android手机与BLE终端设备建立通信的一个管道,只有有了这个管道,我们才有了通信的前提。

      BluetoothGattService:蓝牙设备的服务,在这里我们把BluetoothGattService比喻成班级。而Bluetoothdevice我们把它比喻成学校,一个学校里面可以有很多班级,也就是说我们每台BLE终端设备拥有多个服务,班级(各个服务)之间通过UUID(唯一标识符)区别。

      BluetoothGattCharacteristic: 蓝牙设备所拥有的特征,它是手机与BLE终端设备交换数据的关键,我们做的所有事情,目的就是为了得到它。在这里我们把它比喻成学生,一个班级里面有很多个学生,也就是说我们每个服务下拥有多个特征,学生(各个特征)之间通过UUID(唯一标识符)区别。

      总结:当我们想要用手机与BLE设备进行通信时,实际上也就相当于我们要去找一个学生交流,首先我们需要搭建一个管道,也就是我们需要先获取得到一个BluetoothGatt,其次我们需要知道这个学生在哪一个班级,学号是什么,这也就是我们所说的serviceUUID,和charUUID。这里我们还需要注意一下,找到这个学生后并不是直接和他交流,他就好像一个中介一样,在手机和BLE终端设备之间帮助这两者传递着信息,我们手机所发数据要先经过他,在由他传递到BLE设备上,而BLE设备上的返回信息,也是先传递到他那边,然后手机再从他那边进行读取。

      Android手机与BLE终端设备通信结果都是以回调的形式返回,如下是几个常见的返回回调(可见于官方Demo的BluetoothLeservice类):

private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {    //连接状态改变的回调    @Override    public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,        int newState) {      if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {        // 连接成功后启动服务发现        Log.e("AAAAAAAA", "启动服务发现:" + mBluetoothGatt.discoverServices());      }    };    //发现服务的回调    public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {      if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {                          Log.e(TAG, "成功发现服务");              }else{          Log.e(TAG, "服务发现失败,错误码为:" + status);            }    };             //写操作的回调    public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {      if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {         Log.e(TAG, "写入成功" +characteristic.getValue());            }        };         //读操作的回调    public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {      if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {          Log.e(TAG, "读取成功" +characteristic.getValue());          }        }           //数据返回的回调(此处接收BLE设备返回数据)   public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic) {        };      };   }

一、连接蓝牙BLE终端设备

       在我们打开蓝牙,扫描发现想要连接的设备后,接下来要做的,当然就是去连接它了,连接方法很简单,我们一句代码就可以实现了(如下)。可以发现,当我们开始连接BLE终端设备的时候,连接方法就自动就帮我们返回了一个BluetoothGatt对象了,前面我们说到BluetoothGatt是我们最重要的一个类,它相当于一个管道,是我们建立通信的前提:(这里面有三个参数,第一个参数是上下文对象,第二个参数是是否自动连接,这里设置为false,第三个参数就是上面的回调方法)

mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);

连接成功与否都会通过下面这个回调来告诉我们:

// 连接状态改变的回调    @Override    public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,        int newState) {            //代表连接成功,此处我们可以发送一个广播回去告诉activity已成功连接      if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {        //连接成功后启动服务发现        Log.e("AAAAAAAA", "启动服务发现:" + mBluetoothGatt.discoverServices());      }    }

二、启动服务发现

 连接成功后,我们就要去寻找我们所需要的服务,这里需要先启动服务发现,使用一句代码即可:

mBluetoothGatt.discoverServices() ;

启动服务发现,它的结果也是通过回调函数返回:

    // 发现服务的回调    public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {         //成功发现服务后可以调用相应方法得到该BLE设备的所有服务,并且打印每一个服务的UUID和每个服务下各个特征的UUID      if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {          List<BluetoothGattService> supportedGattServices =mBluetoothGatt.getServices();          for(int i=0;i<supportedGattServices.size();i++){            Log.e("AAAAA","1:BluetoothGattService UUID=:"+supportedGattServices.get(i).getUuid());            List<BluetoothGattCharacteristic> listGattCharacteristic=supportedGattServices.get(i).getCharacteristics();            for(int j=0;j<listGattCharacteristic.size();j++){                Log.e("a","2:  BluetoothGattCharacteristic UUID=:"+listGattCharacteristic.get(j).getUuid());                  }                 }      } else {        Log.e("AAAAA", "onservicesdiscovered收到: " + status);      }    }

我们也可以通过调用下面方法得知每个特征所具有的属性:可读或者可写或者具备通知功能或者都具备等

// 循环遍历服务以及每个服务下面的各个特征,判断读写,通知属性    for (BluetoothGattService gattService :supportedGattServices) {      List<BluetoothGattCharacteristic> gattCharacteristics =supportedGattServices.getCharacteristics();      for (BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic : gattCharacteristics) {        int charaProp = gattCharacteristic.getProperties();        if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ) > 0) {          // Log.e("nihao","gattCharacteristic的UUID为:"+gattCharacteristic.getUuid());          // Log.e("nihao","gattCharacteristic的属性为: 可读");        }        if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE) > 0) {          // Log.e("nihao","gattCharacteristic的UUID为:"+gattCharacteristic.getUuid());          // Log.e("nihao","gattCharacteristic的属性为: 可写");        }        if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY) > 0) {          // Log.e("nihao","gattCharacteristic的UUID为:"+gattCharacteristic.getUuid()+gattCharacteristic);          // Log.e("nihao","gattCharacteristic的属性为: 具备通知属性");        }      }    }

三、获取Characteristic

       之前我们说过,我们的最终目的就是获取Characteristic来进行通信,正常情况下,我们可以从硬件工程师那边得到serviceUUID和characteristicUUID,也就是我们所比喻的班级号和学号,以此来获得我们的characteristic,但如果我们无法得知这两个所需的UUID时,我们也可以通过上一步的方法来获取(打印所有特征UUID,取出自己想要的特征)。这次试验我就是通过此方法获得,但是通过打印日志发现,虽然我这边的BLE终端它每个服务下的所有特征都具有可读可写可通知属性,但是只有characteristicUUID="0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"这个特征UUID能进行通信,它对应的serviceUUID="0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb",暂且就先用这个,反正一个能用就行。假设我们在知道serviceUUID和characteristicUUID的前提下,我们就可以通过下面代码获取相应特征值:  

BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString("0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb"));BluetoothGattCharacteristic characteristic= service.getCharacteristic(UUID.fromString("0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"));

四、开始通信

       我们在得到一个相应的特征以后,接下来就可以开始读写操作进行通信了。

      a.读操作,读操作比较简单,只需将相应的特征值传入即可得到该特征值下的数据,如下代码:       

mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);

读取的结果通过onCharacteristicRead回调返回:(通过characteristic.getValue()就可以得到读取到的值了)

  // 读操作的回调    public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,        BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {      if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {        Log.e(TAG, "读取成功" +characteristic.getValue());      }    }

       b.写操作,写操作是我们的重点,我们可以通过向characteristic写入指令(发送指令)以此来达到控制BLE终端设备的目的:

              //将指令放置进特征中              characteristic.setValue(new byte[] {0x7e, 0x14, 0x00, 0x00,0x00,(byte) 0xaa});              //设置回复形式              characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_NO_RESPONSE);              //开始写数据              mBluetoothGatt.writeCharacteristic(chharacteristic);

注:与仪器通信,我们这里发送的是16进制的数据,发送的时候需要先将其装载到byte[]数组中,例如我发送 7e 14 00 00 00 aa这个指令,我需要把它转化为ew byte[] {0x7e, 0x14, 0x00, 0x00,0x00,(byte) 0xaa }这样去发送,因为BLE传输过程每次最大只能传输20个字节,所以如果发送的指令大于20字节的话要分包发送,例如现在要发送28个字节的,可以先write(前20个字节),开启线程sleep(几十毫秒)后在write(后面8个字节)

五、BLE终端设备返回数据
       当我们向BLE终端设备写入指令时,如果写入成功并且指令也正确,我们就会获得相应的响应指令,在下面这个回调中我们可以得到BLE设备返回回来的响应指令(通过characteristic.getValue()取出返回数据):

  // 数据返回的回调(此处接收机器返回数据并作处理)    public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,        BluetoothGattCharacteristic characteristic) {      Log.e("AAAAAAAA",characteristic.getValue());    };

接收到返回数据的前提是我们设置了该特征具有Notification功能,所以完整的写操作代码应该是这样的(注意设置特征Notification的代码要放在最前):

      mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic,true)      //将指令放置进来      characteristic.setValue(new byte[] {0x7e, 0x14, 0x00, 0x00,0x00,(byte) 0xaa});      //设置回复形式      characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_NO_RESPONSE);      //开始写数据      mBluetoothGatt.writeCharacteristic(chharacteristic);

  以上就是自己对Android手机与BLE设备通信一些初步认识,如果有哪里说的不正确,还请指正。