Android 蓝牙BLE开发详解

蓝牙是一种短距离的无线通信技术，可以实现固定设备、移动设备之间的数据交换。一般将蓝牙分为两大类，蓝牙3.0规范之前的版本称为传统蓝牙，蓝牙4.0规范之后的版本称为低功耗蓝牙，也就是常说的BLE（Bluetooth Low Energy）。

本文主要讲解的是Android设备与BLE设备之间的通信，Android 从4.3版本（API Level 18）开始支持BLE通信。

看图说话：

首先要判断当前的Android设备是否支持蓝牙，如果支持则再判断当前蓝牙是否处于开启状态，如果未开启则发送广播通知系统开启蓝牙，蓝牙开启后开始搜索周围的蓝牙设备，注意搜索一定要设置超时处理，搜索到指定蓝牙设备后停止搜索任务。

此时可以以列表的形式供用户选择需要连接的设备，或者内部自动连接特定的设备，连接成功后，搜索此蓝牙设备提供的服务（特性、描述符的集合），搜索完成后设置一些对应的参数，即可与蓝牙设备进行通信了。

看下我们在开发过程中需要用到的一些API：

1.BluetoothAdapter

本地蓝牙适配器，用于一些蓝牙的基本操作，比如判断蓝牙是否开启、搜索蓝牙设备等。

2.BluetoothDevice

蓝牙设备对象，包含一些蓝牙设备的属性，比如设备名称、mac地址等。

3.BluetoothProfile

一个通用的蓝牙规范，设备之间按照这个规范来收发数据。

4.BluetoothGatt

蓝牙通用属性协议，定义了BLE通讯的基本规则，是BluetoothProfile的实现类，Gatt是Generic Attribute Profile的缩写，用于连接设备、搜索服务等操作。

5.BluetoothGattCallback

蓝牙设备连接成功后，用于回调一些操作的结果，必须连接成功后才会回调。

6.BluetoothGattService

蓝牙设备提供的服务，是蓝牙设备特征的集合。

7.BluetoothGattCharacteristic

蓝牙设备特征，是构建GATT服务的基本数据单元。

8.BluetoothGattDescriptor

蓝牙设备特征描述符，是对特征的额外描述。

需用用到的权限：

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" /> <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

Demo中把蓝牙的相关操作写在了Service中，这样即使应用退出也不会影响蓝牙的连接，在Service中通过广播的方式通知Activity做相应的处理，看下Service：

public class BleService extends Service {      private final String TAG = BleService.class.getSimpleName();     private BluetoothGatt mBluetoothGatt;      // 蓝牙连接状态     private int mConnectionState = 0;     // 蓝牙连接已断开     private final int STATE_DISCONNECTED = 0;     // 蓝牙正在连接     private final int STATE_CONNECTING = 1;     // 蓝牙已连接     private final int STATE_CONNECTED = 2;      // 蓝牙已连接     public final static String ACTION_GATT_CONNECTED = "com.yl.ble.ACTION_GATT_CONNECTED";     // 蓝牙已断开     public final static String ACTION_GATT_DISCONNECTED = "com.yl.ble.ACTION_GATT_DISCONNECTED";     // 发现GATT服务     public final static String ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED = "com.yl.ble.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED";     // 收到蓝牙数据     public final static String ACTION_DATA_AVAILABLE = "com.yl.ble.ACTION_DATA_AVAILABLE";     // 连接失败     public final static String ACTION_CONNECTING_FAIL = "com.yl.ble.ACTION_CONNECTING_FAIL";     // 蓝牙数据     public final static String EXTRA_DATA = "com.yl.ble.EXTRA_DATA";      // 服务标识     private final UUID SERVICE_UUID = UUID.fromString("0000ace0-0000-1000-8000-00805f9b34fb");     // 特征标识（读取数据）     private final UUID CHARACTERISTIC_READ_UUID = UUID.fromString("0000ace0-0001-1000-8000-00805f9b34fb");     // 特征标识（发送数据）     private final UUID CHARACTERISTIC_WRITE_UUID = UUID.fromString("0000ace0-0003-1000-8000-00805f9b34fb");     // 描述标识     private final UUID DESCRIPTOR_UUID = UUID.fromString("00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb");      // 服务相关     private final IBinder mBinder = new LocalBinder();      public class LocalBinder extends Binder {         public BleService getService() {             return BleService.this;         }     }      @Override     public IBinder onBind(Intent intent) {         return mBinder;     }      @Override     public boolean onUnbind(Intent intent) {         release();         return super.onUnbind(intent);     }      /**      * 蓝牙操作回调      * 蓝牙连接状态才会回调      */     private final BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {         @Override         public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {             if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {                 // 蓝牙已连接                 mConnectionState = STATE_CONNECTED;                 sendBleBroadcast(ACTION_GATT_CONNECTED);                 // 搜索GATT服务                 mBluetoothGatt.discoverServices();              } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {                 // 蓝牙已断开连接                 mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;                 sendBleBroadcast(ACTION_GATT_DISCONNECTED);             }         }          @Override         public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {             // 发现GATT服务             if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {                 setBleNotification();             }         }          @Override         public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {             // 收到数据             sendBleBroadcast(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);         }     };      /**      * 发送通知      *      * @param action 广播Action      */     private void sendBleBroadcast(String action) {         Intent intent = new Intent(action);         sendBroadcast(intent);     }      /**      * 发送通知      *      * @param action         广播Action      * @param characteristic 数据      */     private void sendBleBroadcast(String action, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {         Intent intent = new Intent(action);         if (CHARACTERISTIC_READ_UUID.equals(characteristic.getUuid())) {             intent.putExtra(EXTRA_DATA, characteristic.getValue());         }         sendBroadcast(intent);     }      /**      * 蓝牙连接      *      * @param bluetoothAdapter BluetoothAdapter      * @param address          设备mac地址      * @return true：成功 false：      */     public boolean connect(BluetoothAdapter bluetoothAdapter, String address) {         if (bluetoothAdapter == null || TextUtils.isEmpty(address)) {             return false;         }          BluetoothDevice device = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);         if (device == null) {             return false;         }         mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);         mConnectionState = STATE_CONNECTING;         return true;     }      /**      * 蓝牙断开连接      */     public void disconnect() {         if (mBluetoothGatt == null) {             return;         }         mBluetoothGatt.disconnect();     }      /**      * 释放相关资源      */     public void release() {         if (mBluetoothGatt == null) {             return;         }         mBluetoothGatt.close();         mBluetoothGatt = null;     }      /**      * 设置蓝牙设备在数据改变时，通知App      */     public void setBleNotification() {         if (mBluetoothGatt == null) {             sendBleBroadcast(ACTION_CONNECTING_FAIL);             return;         }          // 获取蓝牙设备的服务         BluetoothGattService gattService = mBluetoothGatt.getService(SERVICE_UUID);         if (gattService == null) {             sendBleBroadcast(ACTION_CONNECTING_FAIL);             return;         }          // 获取蓝牙设备的特征         BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic = gattService.getCharacteristic(CHARACTERISTIC_READ_UUID);         if (gattCharacteristic == null) {             sendBleBroadcast(ACTION_CONNECTING_FAIL);             return;         }          // 获取蓝牙设备特征的描述符         BluetoothGattDescriptor descriptor = gattCharacteristic.getDescriptor(DESCRIPTOR_UUID);         descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);         if (mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor)) {             // 蓝牙设备在数据改变时，通知App，App在收到数据后回调onCharacteristicChanged方法             mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(gattCharacteristic, true);         }     }      /**      * 发送数据      *      * @param data 数据      * @return true：发送成功 false：发送失败      */     public boolean sendData(byte[] data) {         // 获取蓝牙设备的服务         BluetoothGattService gattService = null;         if (mBluetoothGatt != null) {             gattService = mBluetoothGatt.getService(SERVICE_UUID);         }         if (gattService == null) {             return false;         }          // 获取蓝牙设备的特征         BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic = gattService.getCharacteristic(CHARACTERISTIC_WRITE_UUID);         if (gattCharacteristic == null) {             return false;         }          // 发送数据         gattCharacteristic.setValue(data);         return mBluetoothGatt.writeCharacteristic(gattCharacteristic);     } }

当蓝牙连接成功后，会回调BluetoothGattCallback中的onConnectionStateChange方法，但是此时还不能与蓝牙设备进行通信，还需要调用BluetoothGatt中的discoverServices方法搜索蓝牙设备提供的服务，也就是我们上文中提到的BluetoothGattService，搜索完成后会回调BluetoothGattCallback中的onServicesDiscovered方法，这时就轮到setBleNotification方法大显身手了。

首先通过一个UUID获取到蓝牙设备提供的服务（BluetoothGattService），这个UUID是由硬件程序定义的，开发的过程中看文档就可以了，获取到服务后，再通过一个UUID获取到蓝牙设备的特征（BluetoothGattCharacteristic），然后再获取设备特征的描述符（BluetoothGattDescriptor），设置在蓝牙设备数据改变时，主动通知App，此时回调BluetoothGattCallback中的onCharacteristicChanged方法，通过characteristic.getValue()可以获取到通知的数据。

在BluetoothGattCallback还有很多回调方法，都是与BluetoothGatt的操作相对应的，很好理解，在这里就不一一举例了。

到这里Service的逻辑就介绍完了，下面来看下在Activity中如何进行处理：

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {      private final int REQUEST_ENABLE_BT = 1;     private RecyclerView rvDeviceList;     private Button btnScan;     private BluetoothAdapter mBtAdapter;     private BleService mBleService;     private BroadcastReceiver mBleReceiver;     private DeviceListAdapter mDeviceListAdapter;     private List<BluetoothDevice> mBluetoothDeviceList;     private List<String> mRssiList;      @Override     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {         super.onCreate(savedInstanceState);         setContentView(R.layout.activity_main);          rvDeviceList = findViewById(R.id.rv_device_list);         btnScan = findViewById(R.id.btn_scan);         btnScan.setOnClickListener(this);          initBle();         initData();         registerBleReceiver();     }      /**      * 初始化蓝牙      */     private void initBle() {         mBtAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();         if (mBtAdapter == null) {             Toast.makeText(this, "蓝牙不可用", Toast.LENGTH_LONG).show();             return;         }          if (!mBtAdapter.isEnabled()) {             Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);             startActivityForResult(intent, REQUEST_ENABLE_BT);             return;         }          // 搜索蓝牙设备         scanBleDevice();     }      /**      * 初始化数据      */     private void initData() {         // 蓝牙设备列表         mBluetoothDeviceList = new ArrayList<>();         // 蓝牙设备RSSI列表         mRssiList = new ArrayList<>();         mDeviceListAdapter = new DeviceListAdapter(mBluetoothDeviceList, mRssiList);         rvDeviceList.setLayoutManager(new LinearLayoutManager(this));         rvDeviceList.setAdapter(mDeviceListAdapter);          // 连接蓝牙设备         mDeviceListAdapter.setOnItemClickListener(new DeviceListAdapter.OnItemClickListener() {             @Override             public void onItemClick(View view, int position) {                 Toast.makeText(MainActivity.this, "开始连接", Toast.LENGTH_SHORT).show();                 mBtAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);                 mBleService.connect(mBtAdapter, mBluetoothDeviceList.get(position).getAddress());             }         });     }      /**      * 注册蓝牙信息接收器      */     private void registerBleReceiver() {         // 绑定服务         Intent intent = new Intent(this, BleService.class);         bindService(intent, mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);         startService(intent);          // 注册蓝牙信息广播接收器         IntentFilter filter = new IntentFilter();         filter.addAction(BleService.ACTION_GATT_CONNECTED);         filter.addAction(BleService.ACTION_GATT_DISCONNECTED);         filter.addAction(BleService.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);         filter.addAction(BleService.ACTION_DATA_AVAILABLE);         filter.addAction(BleService.ACTION_CONNECTING_FAIL);         mBleReceiver = new BleReceiver();         registerReceiver(mBleReceiver, filter);     }      /**      * 搜索蓝牙设备      */     private void scanBleDevice() {         mBtAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);         mBtAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);         // 搜索10s         new Handler().postDelayed(new Runnable() {             @Override             public void run() {                 mBtAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);             }         }, 10000);     }      /**      * 搜索蓝牙设备回调      */     private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {         @Override         public void onLeScan(BluetoothDevice bluetoothDevice, int i, byte[] bytes) {             if (!mBluetoothDeviceList.contains(bluetoothDevice)) {                 mBluetoothDeviceList.add(bluetoothDevice);                 mRssiList.add(String.valueOf(i));                 mDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();             }         }     };      /**      * 服务      */     private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {         public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder rawBinder) {             mBleService = ((BleService.LocalBinder) rawBinder).getService();         }          public void onServiceDisconnected(ComponentName classname) {             mBleService = null;         }     };      /**      * 蓝牙信息接收器      */     private class BleReceiver extends BroadcastReceiver {          @Override         public void onReceive(Context context, Intent intent) {             String action = intent.getAction();             if (TextUtils.isEmpty(action)) {                 return;             }             switch (action) {                 case BleService.ACTION_GATT_CONNECTED:                     Toast.makeText(MainActivity.this, "蓝牙已连接", Toast.LENGTH_SHORT).show();                     break;                  case BleService.ACTION_GATT_DISCONNECTED:                     Toast.makeText(MainActivity.this, "蓝牙已断开", Toast.LENGTH_SHORT).show();                     mBleService.release();                     break;                  case BleService.ACTION_CONNECTING_FAIL:                     Toast.makeText(MainActivity.this, "蓝牙已断开", Toast.LENGTH_SHORT).show();                     mBleService.disconnect();                     break;                  case BleService.ACTION_DATA_AVAILABLE:                     byte[] data = intent.getByteArrayExtra(BleService.EXTRA_DATA);                     Log.i("蓝牙", "收到的数据：" + ByteUtils.byteArrayToHexString(data));                     break;                  default:                     break;             }         }     }      @Override     public void onClick(View view) {         switch (view.getId()) {             case R.id.btn_scan: // 搜索蓝牙                 // 搜索蓝牙设备                 scanBleDevice();                 // 初始化数据                 initData();                 // 注册蓝牙信息接收器                 registerBleReceiver();                 break;              default:                 break;         }     }      @Override     public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {         if (resultCode != Activity.RESULT_OK) {             return;         }         switch (requestCode) {             case REQUEST_ENABLE_BT:                 // 搜索蓝牙设备                 scanBleDevice();                 break;              default:                 break;         }     }      @Override     protected void onDestroy() {         super.onDestroy();         if (mBleReceiver != null) {             unregisterReceiver(mBleReceiver);             mBleReceiver = null;         }         unbindService(mServiceConnection);         mBleService = null;     } }