Android Bluetooth 入門

升級之路發表於2019-04-09
Android

概述

藍芽（英語：Bluetooth），一種無線通訊技術標準，用來讓固定與移動裝置，在短距離間交換資料，以形成個人區域網（PAN）。藍芽技術當前由藍芽技術聯盟（SIG）來負責維護其技術標準。

版本

圖片

分類

藍芽可分為經典藍芽（Classic Bluetooth）、低功耗藍芽（Bluetooth Low Energy）、雙模藍芽三大類。2009 年釋出的藍芽 3.0 及之前的藍芽版本包括 BR、EDR 和 HS(AMP) 三種藍芽技術，統稱為經典藍芽技術，只支援經典藍芽技術的藍芽稱為經典藍芽。2010 年 SIG 聯盟合併了 Wibree 聯盟，並把 Wibree 聯盟提出的低功耗無線技術重新命名為低功耗藍芽技術（BLE）。2010 年釋出的藍芽 4.0 規格就同時包含經典藍芽和低功耗藍芽，只支援低功耗藍芽技術的藍芽稱為低功率藍芽，同時支援經典藍芽和低功率藍芽技術的藍芽稱為雙模藍芽。低功耗藍芽與經典藍芽技術是不相容的，所以低功耗藍芽和經典藍芽兩者之間是不能相互通訊的。

優缺點

經典藍芽技術持續保持連線，可以傳輸大資料，適合檔案傳輸、音訊播放等，相容性高，廣播通道多，缺點是連線成本高，功耗高；低功耗藍芽連線速度快，低功耗，廣播通道少，缺點是資料傳輸量有限制。

Android

Android 平臺包含藍芽網路堆疊支援，憑藉此項支援，裝置能以無線方式與其他藍芽裝置交換資料。應用框架提供了通過 Android Bluetooth API 訪問藍芽功能的途徑。針對具有低功耗要求的藍芽裝置，Android 4.3（API 級別 18）中引入了面向低功耗藍芽的 API 支援。即 SPP 協議（經典藍芽）和 GATT 協議（低功耗藍芽）的連線方式。 使用 Android 藍芽功能需要在 Manifest.xml 檔案中宣告藍芽許可權，如果使用了藍芽掃描功能還需要宣告位置許可權，因為藍芽是具有定位功能的，目標版本是 Android 23 及以上版本需要新增動態許可權申請。

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
// 藍芽掃描需要位置許可權
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>
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SPP 方式

  1. 啟用藍芽
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()
if (!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
    Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
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  1. 查詢配對的裝置
Set<BluetoothDevice> pairedDevices = mBluetoothAdapter.getBondedDevices();
// If there are paired devices
if (pairedDevices.size() > 0) {
    // Loop through paired devices
    for (BluetoothDevice device : pairedDevices) {
        // Add the name and address to an array adapter to show in a ListView
        mArrayAdapter.add(device.getName() + "\n" + device.getAddress());
    }
}
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  1. 發現裝置，這裡需要註冊 ACTION_FOUND Intent BroadcastReceiver， Intent 攜帶額外欄位 EXTRA_DEVICE 和 EXTRA_CLASS，二者分別包含 BluetoothDevice 和 BluetoothClass，如果沒申請位置許可權，這裡發現不了其他裝置。
mBluetoothAdapter.startDiscovery();
// Create a BroadcastReceiver for ACTION_FOUND
private final BroadcastReceiver mReceiver = new BroadcastReceiver() {
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        String action = intent.getAction();
        // When discovery finds a device
        if (BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)) {
            // Get the BluetoothDevice object from the Intent
            BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
            // Add the name and address to an array adapter to show in a ListView
            mArrayAdapter.add(device.getName() + "\n" + device.getAddress());
        }
    }
};
// Register the BroadcastReceiver
IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
registerReceiver(mReceiver, filter); // Don't forget to unregister during onDestroy
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  1. 連線裝置，藍芽連線屬於耗時操作，需要放在子執行緒執行。在藍芽協議中，UUID 被用來標識藍芽裝置所提供的服務，並非是標識藍芽裝置本身。一個藍芽裝置可以提供多種服務，比如 A2DP（藍芽音訊傳輸）、HEADFREE（擴音）、PBAP（電話本）等，每種服務都對應一個UUID。連線成功後可以獲取藍芽裝置的輸入輸出流，進行資料互動操作。
private class ConnectThread extends Thread {
    private final BluetoothSocket mmSocket;
    private final BluetoothDevice mmDevice;
    private final InputStream mmInStream;
    private final OutputStream mmOutStream;

    public ConnectThread(BluetoothDevice device) {
        // Use a temporary object that is later assigned to mmSocket,
        // because mmSocket is final
        BluetoothSocket tmp = null;
        mmDevice = device;

        // Get a BluetoothSocket to connect with the given BluetoothDevice
        try {
            // MY_UUID is the app's UUID string, also used by the server code
            tmp = device.createRfcommSocketToServiceRecord(MY_UUID);
        } catch (IOException e) { }
        mmSocket = tmp;
    }

    public void run() {
        // Cancel discovery because it will slow down the connection
        mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();

        try {
            // Connect the device through the socket. This will block
            // until it succeeds or throws an exception
            mmSocket.connect();
            tmpIn = socket.getInputStream();
            tmpOut = socket.getOutputStream();
        } catch (IOException connectException) {
            // Unable to connect; close the socket and get out
            try {
                mmSocket.close();
            } catch (IOException closeException) { }
            return;
        }

        // Do work to manage the connection (in a separate thread)
        manageConnectedSocket(mmSocket);
    }

    /** Will cancel an in-progress connection, and close the socket */
    public void cancel() {
        try {
            mmSocket.close();
        } catch (IOException e) { }
    }
}
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GATT 方式

  1. 啟用藍芽和 SPP 方式是一樣的
  2. 發現裝置，同樣需要在子執行緒執行，不過通過接收回撥的方式獲取發現的裝置，而不是註冊廣播。不過需要注意的是發現裝置是高功耗行為，需要設定一個超時時間停止掃描。
private ScanCallback mLeScanCallback = new ScanCallback() {
    @Override
    public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
        super.onScanResult(callbackType, result);
    }

    @Override
    public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
        super.onBatchScanResults(results);
    }

    @Override
    public void onScanFailed(int errorCode) {
        super.onScanFailed(errorCode);
    }
};

 mHandler.postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        bluetoothLeScanner.stopScan(mLeScanCallback);
    }
  }, SCAN_PERIOD);
 bluetoothLeScanner.startScan(mLeScanCallback);
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  1. 連線裝置，可以在 BluetoothGattCallback 中實現各種回撥方法，如發現服務、監聽藍芽資料等。值得注意的一點是連線 API 在 Android version >= 23 時多了一個引數，如果不加上 BluetoothDevice.TRANSPORT_LE 可能導致連線不上 BLE 裝置
// Various callback methods defined by the BLE API.
    private final BluetoothGattCallback gattCallback =
            new BluetoothGattCallback() {
        @Override
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
                int newState) {
            String intentAction;
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED;
                connectionState = STATE_CONNECTED;
                Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
                Log.i(TAG, "Attempting to start service discovery:" +
                        bluetoothGatt.discoverServices());

            } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
                connectionState = STATE_DISCONNECTED;
                Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
            }
        }

        @Override
        // New services discovered
        public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                
            } else {
                Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
            }
        }

        @Override
        // Result of a characteristic read operation
        public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
                BluetoothGattCharacteristic characteristic,
                int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
            }
        }
     ...
    };
BluetoothGatt bluetoothGatt;
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
     bluetoothGatt = device.connectGatt(context, false, mGattCallback, BluetoothDevice.TRANSPORT_LE);
} else {
   bluetoothGatt = device.connectGatt(context, false, mGattCallback);
}
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總結

其實 Android 藍芽相關的 API 使用還是比較簡單的，對於初次接觸藍芽開發的小白來說，弄清楚藍芽裝置的型別以及連線方式就成功了一半（經典藍芽 SPP，低功耗藍芽 GATT）。另外一半在於藍芽裝置的適配及細節的掌握，適配問題可以多聯絡藍芽裝置供應商的技術支援，細節問題就靠平時積累和多搜尋查閱資料了。 最後安利兩個 BLE 開源庫：RxAndroidBle、flutter_blue。

@123lxw123， 本文版權屬於再惠研發團隊，歡迎轉載，轉載請保留出處。

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