Android低功耗蓝牙(BLE)开发（二）

在上一篇文章Android低功耗蓝牙(BLE)开发（一）中我们了解了BLE的相关概念，这里我们来实际用代码演示安卓进行BLE连接和通讯的功能。本文代码基于Android5.0以上（API 21）

1.声明权限

在AndroidManifest.xml文件中添加BLE相关的权限声明。

<!-- 蓝牙权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

<!-- 安卓12开始需要下列权限 compileSDK 32+ -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_CONNECT" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADVERTISE" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_SCAN" />

<!--安卓6.0以及以上版本需要添加定位的权限 (需要在代码中动态申请)-->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
<uses-feature android:name="android.hardware.location.gps" />
    
<!--如果你的app只为具有BLE的设备提供，请声明-->
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>

2.判断设备是否支持BLE以及蓝牙是否打开

/**
  *  判断设备是否支持BLE
  */
fun checkSupportBLE(context: Context):Boolean{
    val packageManager: PackageManager = context.packageManager
    return packageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)
}

/**
  * 判断蓝牙是否打开
  */
fun isBluetoothEnabled(context: Context):Boolean{
    val bluetoothManager = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()
    return bluetoothAdapter == null || bluetoothAdapter?.isEnabled == false
}

3.进行扫描

val scanCallback: ScanCallback = object : ScanCallback() {
    override fun onScanResult(callbackType: Int, result: ScanResult?) {
         val device= result?.getDevice()
          // 处理扫描到的设备
    }
}

val bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()
bluetoothAdapter.bluetoothLeScanner.startScan(scanCallback)

4.建立连接并监听

在BluetoothGattCallback进行监听相关回调

val gattCallback = object : BluetoothGattCallback() {

    override fun onConnectionStateChange(gatt: BluetoothGatt?, status: Int, newState: Int) {
        if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
            // 连接成功，进行服务发现
            gatt?.discoverServices()
        } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
            // 连接断开，处理断开逻辑
        }
    }

    override fun onServicesDiscovered(gatt: BluetoothGatt?, status: Int) {
        if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
            // 服务发现成功，处理服务和特征值
            val services = gatt?.services
            services?.let {
                for (service in it) {
                    // 处理服务和特征值
                }
            }
        } else {
            // 服务发现失败
        }
    }

    override fun onCharacteristicRead(
        gatt: BluetoothGatt,
        characteristic: BluetoothGattCharacteristic,
        value: ByteArray,
        status: Int
    ) {
        if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
            Log.i(TAG, "读取特征值")
            // 从特征值读取数据
            // characteristic 是特征值，而特征值是用 16bit 或者 128bit，16bit 是官方认证过的，128bit 是可以自定义的
            val sucString = characteristic.value
        }
    }

    override fun onCharacteristicWrite(
        gatt: BluetoothGatt?,
        characteristic: BluetoothGattCharacteristic?,
        status: Int
    ) {
        super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status)
        if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
            Log.i(TAG, "写入特征值")
        }
    }

    override fun onCharacteristicChanged(
        gatt: BluetoothGatt,
        characteristic: BluetoothGattCharacteristic,
        value: ByteArray
    ) {
        Log.i(TAG, "特征值${characteristic.uuid.toString()}变化")
    }

    override fun onDescriptorRead(
        gatt: BluetoothGatt,
        descriptor: BluetoothGattDescriptor,
        status: Int,
        value: ByteArray
    ) {
        Log.i(TAG, "描述符${descriptor.uuid.toString()}读取")
        Log.i(TAG, "描述符值：${String(descriptor.value)}")
    }

    override fun onDescriptorWrite(
        gatt: BluetoothGatt?,
        descriptor: BluetoothGattDescriptor?,
        status: Int
    ) {
        Log.i(TAG, "描述符${descriptor?.uuid.toString()}写入")
    }

    override fun onReadRemoteRssi(gatt: BluetoothGatt?, rssi: Int, status: Int) {
        super.onReadRemoteRssi(gatt, rssi, status)
        //rssi值是蓝牙的信号值，离得越远信号越小
        Log.i(TAG, "蓝牙信号值：$rssi")
    }
}

val gatt: BluetoothGatt = bluetoothDevice.connectGatt(context, false, gattCallback)

5.读取特征值

 /**
   * 读取特征值，读取成功后将回调在BluetoothGattCallback的onCharacteristicRead方法中
   */
fun readCharacteristic(characteristic: BluetoothGattCharacteristic){
    //设置特征值变化通知,必须设置，否则无法监听特征值变化情况
    bluetoothGatt?.setCharacteristicNotification(characteristic, true)
    //读取特征值
    bluetoothGatt?.readCharacteristic(characteristic)
}

6.写入特征值

/**
  *  写入特征值，完成后将回调在BluetoothGattCallback的onCharacteristicWrite方法中
  */
fun writeCharacteristic(characteristic: BluetoothGattCharacteristic){
    bluetoothGatt?.writeCharacteristic(characteristic)
}

7.断开连接

fun disconnect(){
    bluetoothGatt?.disconnect()
    bluetoothGatt?.close()
}

8.分包

在Android BLE通信中，如果要发送的数据大小超过MTU（最大传输单元）的限制，就需要进行数据分包处理。BLE蓝牙一包数据最多为20字节，因此安卓系统下最好不要使用BLE蓝牙传输大量数据。以下是一种常见的方法来实现BLE数据分包发送：

（1）获取MTU大小：首先，通过调用BluetoothGatt对象的requestMtu()方法来请求MTU大小，例如：

val mtu = 20// 设置期望的MTU大小
bluetoothGatt.requestMtu(mtu)

注意：requestMtu设置不一定会成功，每个版本的蓝牙都有不同的最大值，设置时尽量小一点，一般在onConnectionStateChange中判断连接设备成功后调用这个方法，然后再去搜索Service

（2）监听MTU更新：在BluetoothGattCallback中的onMtuChanged()回调方法中处理MTU更新结果：

override fun onMtuChanged(gatt: BluetoothGatt, mtu: Int, status: Int) {
    if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
        // MTU更新成功，可以开始发送数据
        sendData(bluetoothGatt, data, mtu)
    } else {
        // MTU更新失败，处理失败逻辑
    }
}

（3）数据分包发送：根据MTU大小将要发送的数据拆分成多个分包，并通过BluetoothGattCharacteristic的setValue()和writeCharacteristic()方法进行发送。以下是一个简单的示例：

/**
  * 往指定特征值写数据,分包
  */
fun sendData(characteristic: BluetoothGattCharacteristic, data: ByteArray, mtu: Int) {
    Thread {
        val packetSize = mtu - 3 // 减去3个字节的包头
        // 将数据拆分为分包并发送
        var offset = 0
        while (offset < data.size) {
        val packet = data.sliceArray(offset until minOf(offset + packetSize, data.size))
            characteristic?.value = packet
            bleClient?.bluetoothGatt?.writeCharacteristic(characteristic)
            offset += packet.size
        }
        Log.d(BleClient.TAG, "发送完毕..")
    }.start()
}

在这个示例中，我们使用MTU大小减去3个字节（包头），得到每个分包的大小。然后，将要发送的数据按照分包大小拆分成多个分包，并通过setValue()方法设置分包数据，再通过writeCharacteristic()方法发送分包。

需要注意的是，每个分包的大小应该小于或等于MTU减去3个字节。另外，数据的接收端也需要对分包进行合并和处理，以确保正确接收和还原原始数据。

Android低功耗蓝牙(BLE)开发（二）

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