这段时间要定制一个蓝牙BLE设备的主机端APP，负责读写iBeacon等设备的蓝牙数据，计划用Java和Qt for Android实现两个简单的demo，比较后决定继续基于哪个开发，其中Qt 蓝牙模块以前使用过，在官方demo上做过一个蓝牙心率计的APP，现在考虑尝试使用Java 开发，谷歌在Android4.3开始提供的BLE API。
第一部分记录本人调试、分析谷歌官方demo：BluetoothLeGatt的源码要点。
第二部分总结Android BLE开发的七个主要步骤。
一、Android4.3官方BLE demo源码要点
1.官方源码共3个Activity和1个Service:
服务BluetoothService提供BLE标准API；
MainActivity仅作主菜单的显示，菜单栏里提供scan和stop两个按钮的功能；
扫描设备在DeviceScanActivity,扫描成功会将设备显示在一个简易的设备listview；
点击ListviewItem（某个设备）时会跳转到DeviceControlActivity，然后可以开始进行连接、数据交互操作。
2.APP和BLE设备交互的过程分析：
点击设备后跳转到DeviceControlActivity，该活动主要通过BroadcastReceiver来判定操作：
（1）首先会建立连接（BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED。equals(action)条件触发），更新连接状态；
（2）然后会刷新显示所有的services和characteristics(BluetoothLeService.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED.equals(action)条件触发)；
（3）然后等待点击ExpandableListView的child(二级item：此处为某个service下的characteristic)，即ExpandableListView.OnChildClickListener监听事件，
监听事件中开始进行数据的交互：根据characteristic的uuid来决定发送哪条数据，并设置哪些characteristics需要被写的通知（notification）；
（4）返回BroadcastReceiver，接收到BLE设备数据后会触发数据有效（BluetoothLeService.ACTION_DATA_AVAILABLE.equals(action)条件触发），显示BLE设备发来的数据。
以上四步便完成一次数据发送和接收的交互过程。
注：除了上述3种action，BroadcastReceiver里还有一种action就是断开连接（BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED），条件触发则执行断开连接操作。
3.DeviceControlActivity补充代码：
二、Android BLE开发七步走
//退出时断开蓝牙连接
@Override
protected void onStop() {
super.onStop();
Toast.makeText(this,"BLE is closing...", Toast.LENGTH_SHORT).show();
mBLE.close();
}1.解决BLE权限问题
在manifest中加入BLUETOOTH和BLUETOOTH_ADMIN权限：
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
如果想声明你的app只为具有BLE的设备提供，在manifest文件中包括：
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
但是如果想让你的app提供给那些不支持BLE的设备，需要在manifest中包括上面代码并设置required="false"
然后加入检查BLE是否被设备支持的代码：
// 检查当前手机是否支持ble 蓝牙,如果不支持退出程序
if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
}2.设置BLE适配器
所有的蓝牙活动都需要蓝牙适配器。BluetoothAdapter代表设备本身的蓝牙适配器(蓝牙无线）。整个系统只有一个蓝牙适配器。
（1）获取BluetoothAdapter
// 初始化 Bluetooth adapter, 通过蓝牙管理器得到一个参考蓝牙适配器(API必须在以上android4.3或以上和版本)
final BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
（2）检查是否打开蓝牙
// 蓝牙适配器获取失败
if (mBluetoothAdapter == null) {
Toast.makeText(this, R.string.error_bluetooth_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
return;
}
3.扫描BLE设备
为了发现BLE设备，使用startLeScan())方法。这个方法需要一个参数BluetoothAdapter.LeScanCallback。
通过该回调函数返回扫描结果，因此必须自行实现。
/**
* 扫描和显示可以提供的蓝牙设备.
*/
public class DeviceScanActivity extends ListActivity {
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
private boolean mScanning;
private Handler mHandler;
// 10秒后停止寻找.
private static final long SCAN_PERIOD = 10000;
...
private void scanLeDevice(final boolean enable) {
if (enable) {
// 经过预定扫描期后停止扫描
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}, SCAN_PERIOD);
mScanning = true;
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
} else {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
...
}
...
}若只想扫描指定类型的外围设备，可以改为调用startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)),需要提供你的app支持的GATT services的UUID对象数组。
注意：只能扫描BLE设备或传统蓝牙设备，不能同时扫描BLE和传统蓝牙设备。
作为BLE扫描结果的接口，下面是BluetoothAdapter.LeScanCallback的实现。
private LeDeviceListAdapter mLeDeviceListAdapter;
...
// Device scan callback.
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback =
new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
byte[] scanRecord) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mLeDeviceListAdapter.addDevice(device);
mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();
}
});
}
};
4.连接到BLE设备服务
与BLE设备交互的第一步是连接，需要调用connectGATT()方法，三个参数：
参1：context对象；参2：自动连接（boolean）；参3：BluetoothGattCallback
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
BluetoothGattCallback用于传递给用户，如连接状态以及任何进一步GATT客户端的操作。官方demo是在其BluetoothService的服务代码中实现了不同类型的回调方法，当一个回调被触发时，会调用相应的broadcastUpdate()方法并传递一个action.
然后返回到DeviceControlActivity（官方demo中处理连接事件的Activity），这个回调事件由BroadcastReceiver处理，判断以下四种情况：
ACTION_GATT_CONNECTED：连接到服务端
ACTION_GATT_DISCONNECTED：未连接到服务端
ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED：发现服务
ACTION_DATA_AVAILABLE：接收到数据
官方处理代码如下：
//通过BLE API服务端与BLE设备交互
public class BluetoothLeService extends Service {
private final static String TAG = BluetoothLeService.class.getSimpleName();
private BluetoothManager mBluetoothManager; //蓝牙管理器
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter; //蓝牙适配器
private String mBluetoothDeviceAddress; //蓝牙设备地址
private BluetoothGatt mBluetoothGatt;
private int mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
private static final int STATE_DISCONNECTED = 0; //设备无法连接
private static final int STATE_CONNECTING = 1; //设备正在连接状态
private static final int STATE_CONNECTED = 2; //设备连接完毕
public final static String ACTION_GATT_CONNECTED =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_CONNECTED";
public final static String ACTION_GATT_DISCONNECTED =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_DISCONNECTED";
public final static String ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED";
public final static String ACTION_DATA_AVAILABLE =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_DATA_AVAILABLE";
public final static String EXTRA_DATA =
"com.example.bluetooth.le.EXTRA_DATA";
public final static UUID UUID_HEART_RATE_MEASUREMENT =
UUID.fromString(SampleGattAttributes.HEART_RATE_MEASUREMENT);
//通过BLE API的不同类型的回调方法
private final BluetoothGattCallback mGattCallback =
new BluetoothGattCallback() {
@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
int newState) {//当连接状态发生改变
String intentAction;
if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {//当蓝牙设备已经连接
intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED;
mConnectionState = STATE_CONNECTED;
broadcastUpdate(intentAction);
Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
Log.i(TAG, "Attempting to start service discovery:" +
mBluetoothGatt.discoverServices());
} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {//当设备无法连接
intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
broadcastUpdate(intentAction);
}
}
@Override
// 发现新服务端
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);
} else {
Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
}
}
@Override
// 读写特性
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic,
int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
}
}
...
};
...
}
然后返回到DeviceControlActivity的BroadcastReceiver来处理回调：
// 通过服务控制不同的事件
// ACTION_GATT_CONNECTED: 连接到GATT服务端
// ACTION_GATT_DISCONNECTED: 未连接GATT服务端.
// ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED: 未发现GATT服务.
// ACTION_DATA_AVAILABLE: 接受来自设备的数据，可以通过读或通知操作获得。
private final BroadcastReceiver mGattUpdateReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
final String action = intent.getAction();
if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED.equals(action)) {
mConnected = true;
updateConnectionState(R.string.connected);
invalidateOptionsMenu();
} else if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED.equals(action)) {
mConnected = false;
updateConnectionState(R.string.disconnected);
invalidateOptionsMenu();
clearUI();
} else if (BluetoothLeService.
ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED.equals(action)) {
// 在用户接口上展示所有的services and characteristics
displayGattServices(mBluetoothLeService.getSupportedGattServices());
} else if (BluetoothLeService.ACTION_DATA_AVAILABLE.equals(action)) {
displayData(intent.getStringExtra(BluetoothLeService.EXTRA_DATA));
}
}
};
5.读写BLE特征值
android app完成与GATT服务端连接和发现services后，就可以读写支持的属性。
public class DeviceControlActivity extends Activity {
...
// 演示如何遍历支持GATT Services/Characteristics
// 这个例子中，我们填充绑定到UI的ExpandableListView上的数据结构
private void displayGattServices(List<BluetoothGattService> gattServices) {
if (gattServices == null) return;
String uuid = null;
String unknownServiceString = getResources().
getString(R.string.unknown_service);
String unknownCharaString = getResources().
getString(R.string.unknown_characteristic);
ArrayList<HashMap<String, String>> gattServiceData =
new ArrayList<HashMap<String, String>>();
ArrayList<ArrayList<HashMap<String, String>>> gattCharacteristicData
= new ArrayList<ArrayList<HashMap<String, String>>>();
mGattCharacteristics =
new ArrayList<ArrayList<BluetoothGattCharacteristic>>();
// 循环可用的GATT Services.
for (BluetoothGattService gattService : gattServices) {
HashMap<String, String> currentServiceData =
new HashMap<String, String>();
uuid = gattService.getUuid().toString();
currentServiceData.put(
LIST_NAME, SampleGattAttributes.
lookup(uuid, unknownServiceString));
currentServiceData.put(LIST_UUID, uuid);
gattServiceData.add(currentServiceData);
ArrayList<HashMap<String, String>> gattCharacteristicGroupData =
new ArrayList<HashMap<String, String>>();
List<BluetoothGattCharacteristic> gattCharacteristics =
gattService.getCharacteristics();
ArrayList<BluetoothGattCharacteristic> charas =
new ArrayList<BluetoothGattCharacteristic>();
// 循环可用的Characteristics.
for (BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic :
gattCharacteristics) {
charas.add(gattCharacteristic);
HashMap<String, String> currentCharaData =
new HashMap<String, String>();
uuid = gattCharacteristic.getUuid().toString();
currentCharaData.put(
LIST_NAME, SampleGattAttributes.lookup(uuid,
unknownCharaString));
currentCharaData.put(LIST_UUID, uuid);
gattCharacteristicGroupData.add(currentCharaData);
}
mGattCharacteristics.add(charas);
gattCharacteristicData.add(gattCharacteristicGroupData);
}
...
}
...
}
6.设置BLE通知
除了直接读写特征值，从机还有一种数据是通知型数据，即从机Notify数据，主机需要打开通知获取数据。
可以使用setCharacteristicNotification( )给一个特性设置通知。
private BluetoothGatt mBluetoothGatt;
BluetoothGattCharacteristic characteristic;
boolean enabled;
...
mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);
...
BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(
UUID.fromString(SampleGattAttributes.CLIENT_CHARACTERISTIC_CONFIG));
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
当特征值发生改变时会触发回调方法，官方demo在回调中调用了更新广播的方法：
// 广播更新
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
}7.断开BLE连接
当APP完成BLE的通信后，应关闭BLE功能，及时释放占用的资源。
public void close() {
if (mBluetoothGatt == null) {
return;
}
mBluetoothGatt.close();
mBluetoothGatt = null;
}
