詳解Android 藍(lán)牙通信方式總結(jié)

更新時間：2021年05月06日 10:32:53 作者：zolty

這篇文章主要介紹了詳解Android 藍(lán)牙通信方式總結(jié)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

1.摘要

Android手機(jī)間通過藍(lán)牙方式進(jìn)行通信，有兩種常見的方式，一種是socket方式，另一種是通過Gatt Server（Android 5.0以后）通信，socket方式最為簡單，但是很多低功耗的藍(lán)牙設(shè)備，如單片機(jī)上的藍(lán)牙模塊可能不支持；而Gatt方式相對比較復(fù)雜。其實(shí)無論是socket方式還是Gatt，Android設(shè)備間藍(lán)牙通信都是一種C/S（client-server)模式。
本文基于兩種通信方式，進(jìn)行詳細(xì)展開，并推薦了開源項目，建議配合學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞

（1）Bluetooth

藍(lán)牙（Bluetooth）：藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)，能在包括移動電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。

（2） UUID

UUID（Universally Unique Identifier）：用于標(biāo)識藍(lán)牙服務(wù)以及通訊特征訪問屬性，不同的藍(lán)牙服務(wù)和屬性使用不同的訪問方法。

（3）服務(wù)UUID

服務(wù)UUID（Service UUID）：不同的服務(wù)（Service）應(yīng)該有不同的編號(UUID)，用以區(qū)分不同的服務(wù)(Service)。

（4）特征值UUID

特征值UUID（Characteristic　UUID）：特性（Characteristic）是依附于某個服務(wù)（Service）的

（5）屬性（Property）（5.1）Read：讀屬性

Read：讀屬性，具有這個屬性的特性是可讀的，也就是說這個屬性允許手機(jī)來讀取一些信息。手機(jī)可以發(fā)送指令來讀取某個具有讀屬性UUID的信息。

（5.2）Notify：通知屬性

Notify：通知屬性，具有這個屬性的特性是可以發(fā)送通知的，也就是說具有這個屬性的特性（Characteristic）可以主動發(fā)送信息給手機(jī)。

（5.3）Write：寫屬性

Write：寫屬性，具有這個屬性的特性是可以接收寫入數(shù)據(jù)的。通常手機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給藍(lán)模塊就是通過這個屬性完成的。這個屬性在Write 完成后，會發(fā)送寫入完成結(jié)果的反饋給手機(jī)，然后手機(jī)再可以寫入下一包或處理后續(xù)業(yè)務(wù)，這個屬性在寫入一包數(shù)據(jù)后，需要等待應(yīng)用層返回寫入結(jié)果，速度比較慢。

（5.4）WriteWithout Response：寫屬性

WriteWithout Response：寫屬性，從字面意思上看，只是寫，不需要返回寫的結(jié)果，這個屬性的特點(diǎn)是不需要應(yīng)用層返回，完全依靠協(xié)議層完成，速度快，但是寫入速度超過協(xié)議處理速度的時候，會丟包。

(6) GATT

GATT（Generic Attribute Profile）：中文名叫通用屬性協(xié)議，它定義了services和characteristic兩種東西來完成低功耗藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。它是建立在通用數(shù)據(jù)協(xié)議Attribute Protocol (ATT),之上的，ATT把services和characteristic以及相關(guān)的數(shù)據(jù)保存在一張簡單的查找表中，該表使用16-bit的id作為索引。

(7)profile

profile可以理解為一種規(guī)范，一個標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，它存在于從機(jī)中。藍(lán)牙組織規(guī)定了一些標(biāo)準(zhǔn)的profile，例如 HID OVER GATT ，防丟器，心率計等。每個profile中會包含多個service，每個service代表從機(jī)的一種能力。

2. Bluetooth Socket

推薦開源項目：https://github.com/Zweo/Bluetooth （https://github.com/zolty-lionheart/Bluetooth）
以該項目demo為例介紹
藍(lán)牙端口監(jiān)聽接口和TCP端口類似：Socket和ServerSocket類。在服務(wù)器端，使用BluetoothServerSocket類來創(chuàng)建一個監(jiān)聽服務(wù)端口。當(dāng)一個連接被BluetoothServerSocket所接受，它會返回一個新的BluetoothSocket來管理該連接。在客戶端，使用一個單獨(dú)的BluetoothSocket類去初始化一個外接連接和管理該連接。

最通常使用的藍(lán)牙端口是RFCOMM，它是被Android API支持的類型。RFCOMM是一個面向連接，通過藍(lán)牙模塊進(jìn)行的數(shù)據(jù)流傳輸方式，它也被稱為串行端口規(guī)范（Serial Port Profile，SPP）。

為了創(chuàng)建一個BluetoothSocket去連接到一個已知設(shè)備，使用方法 BluetoothDevice.createRfcommSocketToServiceRecord()。然后調(diào)用connect()方法去嘗試一個面向遠(yuǎn)程設(shè)備的連接。這個調(diào)用將被阻塞指導(dǎo)一個連接已經(jīng)建立或者該鏈接失效。

為了創(chuàng)建一個BluetoothSocket作為服務(wù)端（或者“主機(jī)”），查看BluetoothServerSocket文檔。

每當(dāng)該端口連接成功，無論它初始化為客戶端，或者被接受作為服務(wù)器端，通過getInputStream()和getOutputStream()來打開IO流，從而獲得各自的InputStream和OutputStream對象

BluetoothSocket類線程安全。特別的，close()方法總會馬上放棄外界操作并關(guān)閉服務(wù)器端口。

注意：需要BLUETOOTH權(quán)限。

2.1 Server端

private static final String UUIDString = "00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB";
//開啟服務(wù)器
private class ServerThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
                /* 創(chuàng)建一個藍(lán)牙服務(wù)器
                 * 參數(shù)分別：服務(wù)器名稱、UUID   */
            mServerSocket = bluetoothAdapter.listenUsingRfcommWithServiceRecord(PROTOCOL_SCHEME_RFCOMM, UUID.fromString(UUIDString));
            while (true){
                Log.d("server", "wait cilent connect...");
                Message msg = new Message();
                msg.obj = "請稍候，正在等待客戶端的連接...";
                msg.what = WAITING_FOR_CLIENT;
                linkDetectedHandler.sendMessage(msg);
                /* 接受客戶端的連接請求 */
                BluetoothSocket socket = mServerSocket.accept();
                socketMap.put(socket.getRemoteDevice().getAddress(), socket);
//                  remoteDeviceMap.put(socket.getRemoteDevice().getAddress(),socket.getRemoteDevice());
                Log.d("server", "accept success !");
                Message msg2 = new Message();
                String info = "客戶端已經(jīng)連接上！可以發(fā)送信息。";
                msg2.obj = info;
                msg.what = CONNECTED_CLIENT;
                linkDetectedHandler.sendMessage(msg2);
                //啟動接受數(shù)據(jù)
                ReadThread mreadThread = new ReadThread(socket.getRemoteDevice().getAddress());
                readThreadMap.put(socket.getRemoteDevice().getAddress(),mreadThread);
                mreadThread.start();
            }

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.2 Server

//開啟客戶端
private class ClientThread extends Thread {
    private String remoteAddress;
    public ClientThread(String remoteAddress) {
        this.remoteAddress = remoteAddress;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            //創(chuàng)建一個Socket連接：只需要服務(wù)器在注冊時的UUID號
            BluetoothDevice device = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(remoteAddress);
            BluetoothSocket socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(UUID.fromString(UUIDString));
            //連接
            Message msg2 = new Message();
            msg2.obj = "請稍候，正在連接服務(wù)器:" + remoteAddress;
            msg2.what = IS_CONNECTING_SERVER;
            linkDetectedHandler.sendMessage(msg2);
            socket.connect();
            socketMap.put(remoteAddress, socket);
            Message msg = new Message();
            msg.obj = remoteAddress;
            msg.what = CONNECTED_SERVER;
            linkDetectedHandler.sendMessage(msg);
            //啟動接受數(shù)據(jù)
            ReadThread mreadThread = new ReadThread(remoteAddress);
            readThreadMap.put(remoteAddress,mreadThread);
            mreadThread.start();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            socketMap.remove(remoteAddress);
            Log.e("connect", e.getMessage(), e);
            Message msg = new Message();
            msg.obj = "連接服務(wù)端異常！斷開連接重新試一試。"+e.getMessage();
            msg.what = CONNECT_SERVER_ERROR;
            linkDetectedHandler.sendMessage(msg);
        }
    }
}

3. Bluetooth GATT

在這里插入圖片描述

推薦開源項目：https://github.com/dingpwen/bl_communication （https://github.com/zolty-lionheart/bl_communication）
以該項目demo為例介紹

3.1 Server

private fun setupServer() {
    val gattService = BluetoothGattService(Constants.BLE_SERVICE_UUID, BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY)
    val characteristicRead = BluetoothGattCharacteristic(Constants.BLE_READ_UUID, BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ, BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ)
    val descriptor = BluetoothGattDescriptor(Constants.BLE_DESC_UUID, BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE)
    characteristicRead.addDescriptor(descriptor)
    gattService.addCharacteristic(characteristicRead)
    val characteristicWrite = BluetoothGattCharacteristic(Constants.BLE_WRITE_UUID, BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE or
            BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ or BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY,
            BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE)
    gattService.addCharacteristic(characteristicWrite)
    Log.d("wenpd", "startGattServer:stagattServicetus=$gattService")
    mGattServer.addService(gattService)
}

3.2 Client

private class GattClientCallback extends BluetoothGattCallback {
    @Override
    public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
        super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState);
        if (status == BluetoothGatt.GATT_FAILURE) {
            disconnectGattServer();
            return;
        } else if (status != BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
            disconnectGattServer();
            return;
        }
        if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
            mConnected = true;
            gatt.discoverServices();
        } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
            disconnectGattServer();
        }
    }

    @Override
    public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
        super.onServicesDiscovered(gatt, status);
        Log.d(TAG, "onServicesDiscovered status:" + status);
        if (status != BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
            return;
        }
        BluetoothGattService service = gatt.getService(Constants.SERVICE_UUID);
        BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(Constants.CHARACTERISTIC_UUID);
        characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_DEFAULT);
        mInitialized = gatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true);
    }

    @Override
    public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
        super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);
        byte[] messageBytes = characteristic.getValue();
        /*for(int i = 0, j = messageBytes.length -1; i < j; ++i, --j) {
            byte temp = messageBytes[i];
            messageBytes[i] = messageBytes[j];
            messageBytes[j] = temp;
        }*/
        String messageString = new String(messageBytes, StandardCharsets.UTF_8);
        Log.d(TAG,"Received message: " + messageString);
        setReceivedData(messageString);
    }
}