Android BLE 藍芽開發——掃碼槍基於BLESSED

鍋叔發表於2022-03-28
Android藍芽

　　一、藍芽模式HID與BLE

　　當掃碼槍與手機連線時，通常採用的是藍芽HID（Human Interface Device）模式。本質上是一個把掃碼槍作為一個硬體鍵盤，按照鍵盤協議把掃碼後的結果逐個輸入到對應的控制元件上。

　　優點：無需開發整合，配對就可以立即作為鍵盤輸入使用。可以使用輸入框等元件直接接收掃碼結果。

　　缺點：對非數字支援不佳，與輸入法相關，在某些時候會觸發英文聯想-_-||，與虛擬鍵盤會發生衝突，連線掃碼槍時需要切換鍵盤輸入法輸入。

　　而我們要掃描的標籤，不僅有英文，特殊符號，還有中文，因此以HID模式接入的藍芽掃碼槍，最終是不能滿足要求的。於是重新選型了支援BLE模式的掃碼槍。

　　BLE模式掃碼槍

　　優點：相容性好，遵循藍芽協議，與鍵盤輸入法無關。更底層，直接返回原始二進位制資料流，方便判定編碼以及進行字元編碼轉換。

　　缺點：需要進行原生開發， 處理裝置掃描，連線，資料讀寫等操作。

　　二、BLE協議白話

　　好在有github，其中的 BLESSED for Android - BLE made easy 專案，就是一個致力於簡化android上BLE開發工作的開源庫。但在擼程式碼前還是要簡單理解下BLE協議的主要概念。

　　較為重要的兩個東西是Service（服務） 與Characteristic（特性，譯為功能可能更好理解），簡而言之，一個裝置可以提供多個服務，每個服務可以提供多個特性功能，每個服務及特性對應一個UUID。

　　與裝置的通訊通過功能進行，每個功能通過Properties（屬性）表明該特性支援讀，寫或者通知。

　　為了便於理解BLE協議，推薦下載一個叫做“BLE除錯助手”的APP。下面是APP的截圖。

　　    

 　  截圖演示瞭如何從一個支援BLE協議的裝置中讀取電量，不需要提前配對，開啟APP掃描到對應裝置後，點選Connect， 隨後列出的就是一堆上面說的Service（服務），能夠顯示服務名稱的如“Battery Service”，是根據UUID的約定取得的。

　　如電池服務為0x180F。點開服務後是Characteristic，其中的Battery Level（也是UUID約定 0x2A19）的Properties為 READ NOTIFY，表明該特性支援讀取和通知。

　　點選那個下箭頭，點選讀取，顯示出返回資料為0x5D（十進位制估計九十多:-0）。

　　電池服務是一個在協議中約定的標準服務，但掃碼槍的似乎不是，我們還需要找到掃碼後，是通過哪個Service的哪個Characteristic進行通知的，通過這個工具APP也不難找，注意，要開啟那個接受通知資料。

　　掃碼後會有資料顯示，找到之後就可以開始編碼了。

　　三、第三方庫  BLESSED for Android 的使用

 　　https://github.com/weliem/blessed-android

　　下面進入具體的擼程式碼環節

　　安裝 gradle file加入

allprojects {
        repositories {
                ...
                maven { url 'https://jitpack.io' }
        }
}

dependencies {
        implementation 'com.github.weliem:blessed-android:2.0.6'
}

　　掃描裝置

BluetoothCentralManager central = new BluetoothCentralManager(AppContext.baseAppContext,
                                                              bluetoothCentralManagerCallback,
                                                              new Handler(Looper.getMainLooper()));
central.scanForPeripherals();

　　bluetoothCentralManagerCallback是掃描回撥方法，重要的有下面三個

//發現了一個裝置
@Override
public void onDiscoveredPeripheral(BluetoothPeripheral peripheral, ScanResult scanResult)
//連線裝置
@Override
public void onConnectedPeripheral(BluetoothPeripheral peripheral)
//裝置斷開
@Override
public void onDisconnectedPeripheral(BluetoothPeripheral peripheral, HciStatus status)

　　發現裝置後onDiscoveredPeripheral，連線裝置，停止掃描 。bluetoothPeripheralCallback 為裝置回撥，用於接受通知

central.autoConnectPeripheral(peripheral, bluetoothPeripheralCallback);
central.stopScan();

　　onConnectedPeripheral連線後查詢提供的服務及特性

Log.i("BLE","onConnectedPeripheral");
List<BluetoothGattService> serviceList =  peripheral.getServices();
for (int i = 0; i < serviceList.size(); i++) {
    Log.i("BLE", "Service:  " + serviceList.get(i).getUuid());
    if(serviceList.get(i).getUuid().toString().equals("6e400001-b5a3-f393-e0a9-e50e24dcca9e")){
        List<BluetoothGattCharacteristic> list=  serviceList.get(i).getCharacteristics();
        for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
            Log.i("BLE", "Characteristic:  " + list.get(j).getUuid());
        }
    }
}

　　onConnectedPeripheral後，對特性開啟通知，接受掃碼結果，服務的和特性的UUID，需要對應填寫，掃碼結果是以通知資訊返回的。

BluetoothGattCharacteristic currentTimeCharacteristic = peripheral.getCharacteristic(SERVICE_UUID, CURRENT_TIME_CHARACTERISTIC_UUID);
if (currentTimeCharacteristic != null) {
　　 //開啟通知
    peripheral.setNotify(currentTimeCharacteristic, true);
}
//與裝置通訊需要建立繫結
boolean bret=  peripheral.createBond();

　　斷開重連可以在onDisconnectedPeripheral中處理

　　接收掃碼結果 在裝置回撥類 bluetoothPeripheralCallback中的下列方法處理。其中value為掃到的二維碼值 

@Override
public void onCharacteristicUpdate(@NonNull BluetoothPeripheral peripheral, @NonNull byte[] value, @NonNull BluetoothGattCharacteristic characteristic, @NonNull GattStatus status)

　　另：

  • 　　中文編碼通常為GBK或者UTF8，需要猜測判斷，最後附了個工具函式
  • 　　因為BLE預設資料包較短，對大量資料，會拆分多次傳送，onCharacteristicUpdate會被呼叫多次，需要將value拼接後，進行字元編碼判斷處理。　　
Android BLE 藍芽開發——掃碼槍基於BLESSED 
public static Boolean isUtf8(byte[] buffer) {
        boolean isUtf8 = true;
        int end = buffer.length;
        for (int i = 0; i < end; i++) {
            byte temp = buffer[i];
            if ((temp & 0x80) == 0) {// 0xxxxxxx
                continue;
            } else if ((temp & 0xC0) == 0xC0 && (temp & 0x20) == 0) {// 110xxxxx 10xxxxxx
                if (i + 1 < end && (buffer[i + 1] & 0x80) == 0x80 && (buffer[i + 1] & 0x40) == 0) {
                    i = i + 1;
                    continue;
                }
            } else if ((temp & 0xE0) == 0xE0 && (temp & 0x10) == 0) {// 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
                if (i + 2 < end && (buffer[i + 1] & 0x80) == 0x80 && (buffer[i + 1] & 0x40) == 0
                        && (buffer[i + 2] & 0x80) == 0x80 && (buffer[i + 2] & 0x40) == 0) {
                    i = i + 2;
                    continue;
                }
            } else if ((temp & 0xF0) == 0xF0 && (temp & 0x08) == 0) {// 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
                if (i + 3 < end && (buffer[i + 1] & 0x80) == 0x80 && (buffer[i + 1] & 0x40) == 0
                        && (buffer[i + 2] & 0x80) == 0x80 && (buffer[i + 2] & 0x40) == 0
                        && (buffer[i + 3] & 0x80) == 0x80 && (buffer[i + 3] & 0x40) == 0) {
                    i = i + 3;
                    continue;
                }
            }
            isUtf8 = false;
            break;
        }
        return isUtf8;
    }
isUtf8　　

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