android BLE系列：
android藍芽BLE（一） —— 掃描
android藍芽BLE（二） —— 通訊
Google在android 4.3（API Level 18）的android版本中引入了低功耗藍芽BLE核心API。低功耗藍芽BLE也就是我們經常說的藍芽4.0， 該技術擁有極低的執行和待機功耗，使用一粒鈕釦電池甚至可連續工作數年之久。先不講藍芽協議與藍芽模組一些類的作用與之間的關係，本章僅僅記錄android Ble開發中的掃描模組及其一些細節。
一、宣告藍芽許可權和定位許可權
<!--藍芽許可權-->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
<!-- LE Beacons位置相關許可權-->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
<!--藍芽模組 設定為true表示只有支援藍芽的手機才能安裝-->
<uses-feature
android:name="android.hardware.bluetooth_le"
android:required="true" />
複製程式碼 由於藍芽掃描需要用到模糊定位許可權,所以android6.0之後,除了在 AndroidManifest.xml中 申明許可權之外,還需要動態申請定位許可權,才可進行藍芽掃描,否則不會掃描到任何Ble裝置。
二、中心裝置與外圍裝置
Ble開發中,存在著兩個角色：中心裝置角色和外圍裝置角色。粗略瞭解下：
- 外圍裝置:一般指非常小或者低功耗裝置,更強大的中心裝置可以連線外圍裝置為中心裝置提供資料。外設會不停的向外廣播，讓中心裝置知道它的存在。 例如小米手環。
- 中心裝置：可以掃描並連線多個外圍裝置,從外設中獲取資訊。
外圍裝置會設定一個廣播間隔，每個廣播間隔中，都會傳送自己的廣播資料。廣播間隔越長，越省電。一個沒有被連線的Ble外設會不斷髮送廣播資料，這時可以被多箇中心裝置發現。一旦外設被連線，則會馬上停止廣播。
android 4.3 時引入的Ble核心Api只支援android手機作為中心裝置角色,當android 5.0 更新Api後，android手機支援充當作為外設角色和中心角色。即 android 5.0 引入了外設角色的Api，同時也更新了部分中心角色的Api。比如：中心角色中，更新了藍芽掃描的Api。
三、開啟藍芽
//初始化ble設配器
BluetoothManager manager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = manager.getAdapter();
//判斷藍芽是否開啟，如果關閉則請求開啟藍芽
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
//方式一：請求開啟藍芽
Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(intent, 1);
//方式二：半靜默開啟藍芽
//低版本android會靜默開啟藍芽，高版本android會請求開啟藍芽
//mBluetoothAdapter.enable();
}
複製程式碼 mBluetoothAdapter.isEnabled()判斷當前藍芽是否開啟，如果藍芽處於開啟狀態返回true。
同時可以在activity層通過廣播監聽藍芽的關閉與開啟，進行自己的邏輯處理：
new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
//獲取藍芽廣播 本地藍芽介面卡的狀態改變時觸發
String action = intent.getAction();
if (action.equals(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED)) {
//獲取藍芽廣播中的藍芽新狀態
int blueNewState = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, 0);
//獲取藍芽廣播中的藍芽舊狀態
int blueOldState = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, 0);
switch (blueNewState) {
//正在開啟藍芽
case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_ON:
break;
//藍芽已開啟
case BluetoothAdapter.STATE_ON:
break;
//正在關閉藍芽
case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_OFF:
break;
//藍芽已關閉
case BluetoothAdapter.STATE_OFF:
break;
}
}
}
};
複製程式碼 四、掃描
在android 4.3 和 android 4.4進行藍芽掃描中，可使用BluetoothAdapter.startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback)進行藍芽掃描。
//開始掃描
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
//停止掃描
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
複製程式碼 在 android 5.0之後的版本（包括 5.0）建議使用新的Api進行藍芽掃描：
BluetoothLeScanner.startScan(ScanCallback)或
BluetoothLeScanner.startScan(List, ScanSettings, ScanCallback)。
//獲取 5.0 的掃描類例項
mBLEScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
//開始掃描
//可設定過濾條件，在第一個引數傳入，但一般不設定過濾。
mBLEScanner.startScan(null,mScanSettings,mScanCallback);
//停止掃描
mBLEScanner.stopScan(mScanCallback);
複製程式碼藍芽掃描示例：
//如果沒開啟藍芽，不進行掃描操作，或請求開啟藍芽。
if(!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
return;
}
//處於未掃描的狀態
if (!mScanning){
//android 5.0後
if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 21) {
//標記當前的為掃描狀態
mScanning = true;
//獲取5.0新添的掃描類
if (mBLEScanner == null){
//mBLEScanner是5.0新新增的掃描類，通過BluetoothAdapter例項獲取。
mBLEScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
}
//開始掃描
//mScanSettings是ScanSettings例項，mScanCallback是ScanCallback例項，後面進行講解。
mBLEScanner.startScan(null,mScanSettings,mScanCallback);
} else {
//標記當前的為掃描狀態
mScanning = true;
//5.0以下 開始掃描
//mLeScanCallback是BluetoothAdapter.LeScanCallback例項
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
}
//設定結束掃描
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//停止掃描裝置
if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 21) {
//標記當前的為未掃描狀態
mScanning = false;
mBLEScanner.stopScan(mScanCallback);
} else {
//標記當前的為未掃描狀態
mScanning = false;
//5.0以下 停止掃描
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}
},SCAN_TIME);
}
複製程式碼掃描程式碼如上述所示，當掃描到所需要的裝置的時候，就要手動馬上停止藍芽掃描，因為藍芽掃描是耗電操作。但還需要注意兩點：
- android 6.0 以上需要獲取到定位許可權。否則會爆如下執行時異常：
- android 7.0 後不能在30秒內掃描和停止超過5次。（官網沒特意說明，可自行測試，設定掃描時長為3秒，連續掃描10次，穩定復現5次後不能掃描到任何裝置。android 藍芽模組會列印當前應用掃描太頻繁的log日誌,並在android 5.0 的ScanCallback回撥中觸發onScanFailed(int）,返回錯誤碼：ScanCallback.SCAN_FAILED_APPLICATION_REGISTRATION_FAILED,表示app無法註冊，無法開始掃描）。
五、掃描回撥
1、android 4.3 的掃描回撥介面BluetoothAdapter.LeScanCallback：
引數：
- BluetoothDevice 掃描到的裝置例項，可從例項中獲取到相應的資訊。如：名稱，mac地址
- rssi 可理解成裝置的訊號值。該數值是一個負數，越大則訊號越強。
- scanRecord 遠端裝置提供的廣播記錄的內容。
//5.0以下
mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
//對掃描到的裝置進行操作。如：獲取裝置資訊。
}
};
複製程式碼1.1、獲取BluetoothDevice中的資訊：
可以從中獲取到裝置的mac地址，裝置名稱，繫結狀態和裝置型別等資訊，並作相應的儲存。
mac可用於再建立BluetoothDevice物件進行gatt連線。
繫結狀態：
BOND_NONE：數值 10
表示遠端裝置未繫結，沒有共享連結金鑰，因此通訊（如果允許的話）將是未經身份驗證和未加密的。（掃描到未繫結的小米手環）
BOND_BONDING：數值 11
表示正在與遠端裝置進行繫結;
BOND_BONDED：數值 12
表示遠端裝置已繫結，遠端裝置本地儲存共享連線的金鑰，因此可以對通訊進行身份驗證和加密。（掃描到已繫結的小米手環）
裝置型別：一般是2，表示LE裝置
注：回撥函式中儘量不要做耗時操作！
2、android 5.0 的掃描回撥介面ScanCallback：
mScanCallback = new ScanCallback() {
//當一個藍芽ble廣播被發現時回撥
@Override
public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
super.onScanResult(callbackType, result);
//掃描型別有開始掃描時傳入的ScanSettings相關
//對掃描到的裝置進行操作。如：獲取裝置資訊。
}
//批量返回掃描結果
//@param results 以前掃描到的掃描結果列表。
@Override
public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
super.onBatchScanResults(results);
}
//當掃描不能開啟時回撥
@Override
public void onScanFailed(int errorCode) {
super.onScanFailed(errorCode);
//掃描太頻繁會返回ScanCallback.SCAN_FAILED_ALREADY_STARTED，表示app無法註冊，無法開始掃描。
}
};
複製程式碼 ScanCallback掃描回撥存在三個回撥函式：
- onScanResult(int,ScanResult)：
類似於BluetoothAdapter.LeScanCallback中的onLeScan()，可在ScanResult例項中獲取到BluetoothDevice藍芽裝置物件，rssi訊號值等資訊，一般都是在該函式中回撥獲取掃描到藍芽裝置和訊號值，在本函式中執行onLeScan()中相同的邏輯處理即可。 - onBatchScanResults(List) 批量返回掃描結果
- onScanFailed(int) 掃描失敗返回錯誤碼
一般藍芽裝置物件都是通過onScanResult(int,ScanResult)返回，而不會在onBatchScanResults(List)方法中返回，除非手機支援批量掃描模式並且開啟了批量掃描模式。批處理的開啟請檢視ScanSettings。
3、ScanSettings：
ScanSettings例項物件是通過ScanSettings.Builder構建的。通過Builder物件為ScanSettings例項設定掃描模式、回撥型別、匹配模式等引數，用於配置android 5.0 的掃描引數。
//建立ScanSettings的build物件用於設定引數
ScanSettings.Builder builder = new ScanSettings.Builder()
//設定高功耗模式
.setScanMode(SCAN_MODE_LOW_LATENCY);
//android 6.0新增設定回撥型別、匹配模式等
if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 23) {
//定義回撥型別
builder.setCallbackType(ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES)
//設定藍芽LE掃描濾波器硬體匹配的匹配模式
builder.setMatchMode(ScanSettings.MATCH_MODE_STICKY);
}
//晶片組支援批處理晶片上的掃描
if (bluetoothadapter.isOffloadedScanBatchingSupported()) {
//設定藍芽LE掃描的報告延遲的時間（以毫秒為單位）
//設定為0以立即通知結果
builder.setReportDelay(0L);
}
builder.build();
複製程式碼配置描述：
-
setScanMode() 設定掃描模式
可選擇模式主要三種：
ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_POWER 低功耗模式
ScanSettings.SCAN_MODE_BALANCED 平衡模式
ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_LATENCY 高功耗模式
從上到下，會越來越耗電,但掃描間隔越來越短，即掃描速度會越來越快。 -
setCallbackType() 設定回撥型別
可選擇模式主要三種：
ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES 數值: 1
尋找符合過濾條件的藍芽廣播，如果沒有設定過濾條件，則返回全部廣播包 ScanSettings.CALLBACK_TYPE_FIRST_MATCH 數值: 2
僅針對與篩選條件匹配的第一個廣播包觸發結果回撥。 ScanSettings.CALLBACK_TYPE_MATCH_LOST 數值: 4
回撥型別一般設定ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES，有過濾條件時過濾，返回符合過濾條件的藍芽廣播。無過濾條件時，返回全部藍芽廣播。
-
setMatchMode() 設定藍芽LE掃描濾波器硬體匹配的匹配模式
一般設定ScanSettings.MATCH_MODE_STICKY -
Bluetoothadapter.isOffloadedScanBatchingSupported()
判斷當前手機藍芽晶片是否支援批處理掃描。如果支援掃描則使用批處理掃描，可通過ScanSettings.Builder物件呼叫setReportDelay(Long)方法來設定藍芽LE掃描的報告延遲的時間（以毫秒為單位）來啟動批處理掃描模式。 -
ScanSettings.Builder.setReportDelay(Long);
當裝置藍芽晶片支援批處理掃描時，用來設定藍芽LE掃描的報告延遲的時間（以毫秒為單位）。
該引數預設為 0，如果不修改它的值，則預設只會在onScanResult(int,ScanResult)中返回掃描到的藍芽裝置，不會觸發不會觸發onBatchScanResults(List)方法。
設定為0以立即通知結果,不開啟批處理掃描模式。即ScanCallback藍芽回撥中，不會觸發onBatchScanResults(List)方法，但會觸發onScanResult(int,ScanResult)方法，返回掃描到的藍芽裝置。
當設定的時間大於0L時，則會開啟批處理掃描模式。即觸發onBatchScanResults(List)方法，返回掃描到的藍芽裝置列表。但不會觸發onScanResult(int,ScanResult)方法。