谈谈蓝牙4.0（BLE）模块与安卓的数据交互

发表于 | 分类于 |
字数统计 1,427 | 阅读时长 6

开发蓝牙4.0也快两个月了，给我的感受还是颇多的。
我开发的是与TI的蓝牙模块CC2540交互的安卓端蓝牙软件，对于安卓都不是很熟悉的我，是一个不小的挑战。
我用的是google官方的源码，它本身把很多基本框架都搭好了。直接就能运行，当然前提是在Android Studio上，如果是Eclipse上还需要稍作改动。
我们先来看下代码。它主要有两个Avtivity和一个Service组成，顾名思义，两个Activity的用途分别为设备扫描与设备管理。
这里我不准备介绍基本的BLE知识（自行百度即可），我只是说一下一些需要注意的地方，特别是我百度不到的好多东西，希望跟大家分享一下。
一开始的软件已经可以查看Service和Characteristic的UUID，不过只能接收消息，原因大概是这个Sample当初设计的时候就只负责接收。当然要发送也简单，只要在BluetoothLeService中加writeCharacteristic方法。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
public boolean writeCharacteristic(BluetoothGattCharacteristic charac，String message){
    // check if mBluetoothGatt is available
    if (mBluetoothGatt == null) {
        Log.e(TAG, "lost connection");
        return false;
    }
    charac.setValue(message.getBytes());
    boolean status = mBluetoothGatt.writeCharacteristic(charac);
    return status;
}

写数据比较简单，直接调用这个方法即可。当然，这里也有个陷阱，我们发现，如果你在cc2540中定义了Byte字节的长度，那么在charac.setValue()中的数组长度要跟其相同，不然模块是收不到的。
我们发现在很多地方都用到了BluetoothGattCharacteristic这个类，即特性，BLE就是靠改变特性值来传递数据的，那么，这些BluetoothGattCharacteristic是从哪里得到的呢？我们知道，BluetoothGattCharacteristic是BluetoothGattService中的属性，我们要得到BluetoothGattCharacteristic，就要先得到BluetoothGattService。那要怎么样得到BluetoothGattService呢？

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
    String intentAction;
    if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
        intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED;
        mConnectionState = STATE_CONNECTED;
        broadcastUpdate(intentAction);
        Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
        // Attempts to discover services after successful connection.
        Log.i(TAG, "Attempting to start service discovery:" + mBluetoothGatt.discoverServices());
    } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
        intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
        mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
        Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
        broadcastUpdate(intentAction);
    }
}

这里先简单见一下回调，开发过安卓的朋友们应该了解，在安卓开发中，某个动作可能会出发后续的动作，这个被触发的动作就是回调。这里onConnectionStateChange函数就是在连接状态改变后会触发的回调，我们看到mBluetoothGatt.discoverServices()这里执行了发现服务的方法，那么在发现完服务呢？没错，它同样触发回调。

1
2
3
4
5
6
7
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
    if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
        broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);
    } else { 
        Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
    }
}

它会调用onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status)方法，在这里它会发出一个广播broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED)。值得注意的是，在这里，BluetoothLeService与DeviceControlActivity交互的方式是广播。我们看到broadcastUpdate方法，在BluetoothLeService中。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
private void broadcastUpdate(final String action) {
    final Intent intent = new Intent(action);
    sendBroadcast(intent);
}
private void broadcastUpdate(final String action, final BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
    final Intent intent = new Intent(action);
    final byte[] data = characteristic.getValue();
    if (data != null && data.length > 0) {
        final StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(data.length);
        for(byte byteChar : data) {
            stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar));
        }
        intent.putExtra(EXTRA_DATA, new String(data) + "\n" + stringBuilder.toString());
    }
    sendBroadcast(intent);
}

这里有两个broadcastUpdate，但效果是相似的，他们都调用sendBroadcast(intent)，至于sendBroadcast方法，就是底层的一些实现了，这里不用管他。我们知道了，在发现了服务之后，BluetoothLeService就sendBroadcast。那么，这个Broadcast传到哪里呢？答案是这里。

1
2
3
4
5
6
7
private final BroadcastReceiver mGattUpdateReceiver = new BroadcastReceiver() {
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED.equals(action)) {
            mBluetoothLeService.getSupportedGattServices()；
        }
    }
}

在DeviceControlActivity中有个onReceive方法，就是接受广播的地方。他通过参数intent的值判断广播的内容。ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED这个参数表示发现服务。这里再调用getSupportedGattServices就可以获得服务啦。然后特性什么的就都知道了。
目前为止我们解决了往特性里写值的问题，那么，如何读取模块发来的消息呢？我们来说说具体的接收流程。
我们首先要明确的是，安卓端接收消息的被动的，它只能被动地告知要接收消息，而告诉他的人就是模块。这里我们说一下特性，特性有自身的一些属性，其实一个服务的每个特性都有自己独立的作用，这个可以自己定义，主要有可写，可读，还有专门用来通知的，即Notification，在模块改变了特性值，他得让手机知道，那么他就通过有Notification功能的特性发出通知。那么，如果模块的Service有好多特性，他怎么知道往哪个特性中发通知呢？所以，我们必须先告知模块我们通过那个特性接收通知，代码如下。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
public void setCharacteristicNotification(BluetoothGattCharacteristic characteristic, boolean enabled) {
    if (mBluetoothAdapter == null || mBluetoothGatt == null) {
        Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized");
        return;
    }
    BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(UUID.fromString(DeviceControlActivity.NotificationCharacDescripter));
    descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
    mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);  
    mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);
}

这里设置了BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE，相当于告知模块，我们从这个特性接受通知。然后，如果模块改变了其他特性值，他就会通过这个特性通知我们去读取。
在我们接收到通知后，安卓触发回调onCharacteristicChanged，并广播通知DeviceControlActivity去接收消息。
这里我们再看一下broadcastUpdate函数，这里调用的是private void broadcastUpdate(final String action, final BluetoothGattCharacteristic characteristic)。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
private void broadcastUpdate(final String action, final BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
    final Intent intent = new Intent(action);
    final byte[] data = characteristic.getValue();
    if (data != null && data.length > 0) {
        final StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(data.length);
        for(byte byteChar : data) {
            stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar));
        }
        intent.putExtra(EXTRA_DATA, new String(data) + "\n" + stringBuilder.toString());
    }
    sendBroadcast(intent);
}

上面的代码中BluetoothLeService把接收的数据保存到了EXTRA_DATA里面。

1
2
3
if (BluetoothLeService.ACTION_DATA_AVAILABLE.equals(action)) {
    intent.getStringExtra(BluetoothLeService.EXTRA_DATA);
}

DeviceControlActivity再通过这里接收广播并取出数据，完成数据接收。

坚持原创技术分享，您的支持将鼓励我继续创作！