Android4.3 藍牙BLE初步
一、關鍵概念：
Generic Attribute Profile (GATT)
通過BLE連接，讀寫屬性類小數據的Profile通用規范?，F在所有的BLE應用Profile都是基于GATT的。
Attribute Protocol (ATT)
GATT是基于ATT Protocol的。ATT針對BLE設備做了專門的優化，具體就是在傳輸過程中使用盡量少的數據。每個屬性都有一個唯一的UUID，屬性將以characteristics and services的形式傳輸。
Characteristic
Characteristic可以理解為一個數據類型，它包括一個value和0至多個對次value的描述（Descriptor）。
Descriptor
對Characteristic的描述，例如范圍、計量單位等。
Service
Characteristic的集合。例如一個service叫做“Heart Rate Monitor”，它可能包含多個Characteristics，其中可能包含一個叫做“heart rate measurement"的Characteristic。
二、角色和職責：
Android設備與BLE設備交互有兩組角色：
中心設備和外圍設備（Central vs. peripheral）；
GATT server vs. GATT client.
Central vs. peripheral:
中心設備和外圍設備的概念針對的是BLE連接本身。Central角色負責scan advertisement。而peripheral角色負責make advertisement。
GATT server vs. GATT client:
這兩種角色取決于BLE連接成功后，兩個設備間通信的方式。
舉例說明：
現有一個活動追蹤的BLE設備和一個支持BLE的Android設備。Android設備支持Central角色，而BLE設備支持peripheral角色。創建一個BLE連接需要這兩個角色都存在，都僅支持Central角色或者都僅支持peripheral角色則無法建立連接。
當連接建立后，它們之間就需要傳輸GATT數據。誰做server，誰做client，則取決于具體數據傳輸的情況。例如，如果活動追蹤的BLE設備需要向Android設備傳輸sensor數據，則活動追蹤器自然成為了server端；而如果活動追蹤器需要從Android設備獲取更新信息，則Android設備作為server端可能更合適。
三、權限及feature：
和經典藍牙一樣，應用使用藍牙，需要聲明BLUETOOTH權限，如果需要掃描設備或者操作藍牙設置，則還需要BLUETOOTH_ADMIN權限：
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
除了藍牙權限外，如果需要BLE feature則還需要聲明uses-feature：
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
按時required為true時，則應用只能在支持BLE的Android設備上安裝運行；required為false時，Android設備均可正常安裝運行，需要在代碼運行時判斷設備是否支持BLE feature：
// Use this check to determine whether BLE is supported on the device. Then
// you can selectively disable BLE-related features.
if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
}
四、啟動藍牙：
在使用藍牙BLE之前，需要確認Android設備是否支持BLE feature(required為false時)，另外要需要確認藍牙是否打開。
如果發現不支持BLE，則不能使用BLE相關的功能。如果支持BLE，但是藍牙沒打開，則需要打開藍牙。
打開藍牙的步驟：
1、獲取BluetoothAdapter
BluetoothAdapter是Android系統中所有藍牙操作都需要的，它對應本地Android設備的藍牙模塊，在整個系統中BluetoothAdapter是單例的。當你獲取到它的示例之后，就能進行相關的藍牙操作了。
獲取BluetoothAdapter代碼示例如下：
// Initializes Bluetooth adapter.
final BluetoothManager bluetoothManager =
(BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
注：這里通過getSystemService獲取BluetoothManager，再通過BluetoothManager獲取BluetoothAdapter。BluetoothManager在Android4.3以上支持(API level 18)。
2、判斷是否支持藍牙，并打開藍牙
獲取到BluetoothAdapter之后，還需要判斷是否支持藍牙，以及藍牙是否打開。
如果沒打開，需要讓用戶打開藍牙：
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
...
// Ensures Bluetooth is available on the device and it is enabled. If not,
// displays a dialog requesting user permission to enable Bluetooth.
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
五、搜索BLE設備：
由于搜索需要盡量減少功耗，因此在實際使用時需要注意：
1、當找到對應的設備后，立即停止掃描；
2、不要循環搜索設備，為每次搜索設置適合的時間限制。避免設備不在可用范圍的時候持續不停掃描，消耗電量。
搜索的示例代碼如下：
/**
* Activity for scanning and displaying available BLE devices.
*/
public class DeviceScanActivity extends ListActivity {
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
private boolean mScanning;
private Handler mHandler;
// Stops scanning after 10 seconds.
private static final long SCAN_PERIOD = 10000;
...
private void scanLeDevice(final boolean enable) {
if (enable) {
// Stops scanning after a pre-defined scan period.
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}, SCAN_PERIOD);
mScanning = true;
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
} else {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
...
}
...
}
其中UUID數組指定你的應用程序所支持的GATT Services的UUID。
private LeDeviceListAdapter mLeDeviceListAdapter;
...
// Device scan callback.
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback =
new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
byte[] scanRecord) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mLeDeviceListAdapter.addDevice(device);
mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();
}
});
}
};
注意：搜索時，你只能搜索傳統藍牙設備或者BLE設備，兩者完全獨立，不可同時被搜索。
六、連接GATT Server：
兩個設備通過BLE通信，首先需要建立GATT連接。這里我們講的是Android設備作為client端，連接GATT Server。
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
BluetoothGatt常規用到的幾個操作示例:
connect() ：連接遠程設備。
discoverServices() : 搜索連接設備所支持的service。
disconnect()：斷開與遠程設備的GATT連接。
close()：關閉GATT Client端。
readCharacteristic(characteristic) ：讀取指定的characteristic。
setCharacteristicNotification(characteristic, enabled) ：設置當指定characteristic值變化時，發出通知。
getServices() ：獲取遠程設備所支持的services。
等等。
注：
1、某些函數調用之間存在先后關系。例如首先需要connect上才能discoverServices。
2、一些函數調用是異步的，需要得到的值不會立即返回，而會在BluetoothGattCallback的回調函數中返回。例如discoverServices與onServicesDiscovered回調，readCharacteristic與onCharacteristicRead回調，setCharacteristicNotification與onCharacteristicChanged回調等。