Android提高之Android手机与BLE终端通信

最近穿戴设备发展得很火，把相关技术也带旺了，其中一项是BLE（Bluetooth Low Energy）。BLE是蓝牙4.0的核心Profile，主打功能是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接和传输数据，弱点是数据传输速率低，由于BLE的低功耗特点，因此普遍用于穿戴设备。Android 4.3才开始支持BLE API，所以请各位客官把本文代码运行在蓝牙4.0和Android 4.3及其以上的系统，另外本文所用的BLE终端是一个蓝牙4.0的串口蓝牙模块。
注：笔者的i9100刷了4.4系统后，竟然也能跟BLE蓝牙模块通信。
BLE分为三部分Service、Characteristic、Descriptor，这三部分都由UUID作为唯一标示符。一个蓝牙4.0的终端可以包含多个Service，一个Service可以包含多个Characteristic，一个Characteristic包含一个Value和多个Descriptor，一个Descriptor包含一个Value。一般来说，Characteristic是手机与BLE终端交换数据的关键，Characteristic有较多的跟权限相关的字段，例如PERMISSION和PROPERTY，而其中最常用的是PROPERTY，本文所用的BLE蓝牙模块竟然没有标准的Characteristic的PERMISSION。Characteristic的PROPERTY可以通过位运算符组合来设置读写属性，例如READ|WRITE、READ|WRITE_NO_RESPONSE|NOTIFY，因此读取PROPERTY后要分解成所用的组合（本文代码已含此分解方法）。
本文代码改自Android 4.3 Sample的BluetoothLeGatt，把冗余代码去掉，获取的BLE设备信息都通过Log，还有一些必要的读写蓝牙方法，应该算是简化到大家一看就可以懂了。本文完整代码可以点击此处本站下载。
接下来贴出本文运行的结果，首先是连接BLE设备后，枚举出设备所有Service、Characteristic、Descriptor，并且手机会往Characteristic uuid=0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb写入“send data->”字符串，BLE终端收到数据通过串口传到PC串口助手：
04-21 18:28:25.465: E/DeviceScanActivity（12254）: -->service type:PRIMARY
04-21 18:28:25.465: E/DeviceScanActivity（12254）: -->includedServices size:0
04-21 18:28:25.465: E/DeviceScanActivity（12254）: -->service uuid:00001800-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.465: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char uuid:00002a00-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.465: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.465: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char property:READ
04-21 18:28:25.465: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char uuid:00002a01-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.470: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.470: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char property:READ
04-21 18:28:25.470: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char uuid:00002a02-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.470: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.470: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char property:READ|WRITE|
04-21 18:28:25.470: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char uuid:00002a03-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.470: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.475: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char property:READ|WRITE|
04-21 18:28:25.475: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char uuid:00002a04-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.475: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.475: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char property:READ
04-21 18:28:25.475: E/DeviceScanActivity（12254）: -->service type:PRIMARY
04-21 18:28:25.475: E/DeviceScanActivity（12254）: -->includedServices size:0
04-21 18:28:25.475: E/DeviceScanActivity（12254）: -->service uuid:00001801-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char uuid:00002a05-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char property:INDICATE
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: -------->desc uuid:00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: -------->desc permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: -->service type:PRIMARY
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: -->includedServices size:0
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: -->service uuid:0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char uuid:0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.480: E/DeviceScanActivity（12254）: ---->char property:READ|WRITE_NO_RESPONSE|NOTIFY|
04-21 18:28:25.490: E/DeviceScanActivity（12254）: -------->desc uuid:00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.490: E/DeviceScanActivity（12254）: -------->desc permission:UNKNOW
04-21 18:28:25.490: E/DeviceScanActivity（12254）: -------->desc uuid:00002901-0000-1000-8000-00805f9b34fb
04-21 18:28:25.490: E/DeviceScanActivity（12254）: -------->desc permission:UNKNOW
04-21 18:28:26.025: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharRead BLE DEVICE read 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> 00
这里红字是由BluetoothGattCallback的onCharacteristicRead（）回调而打出Log

以下Log是PC上的串口工具通过BLE模块发送过来，由BluetoothGattCallback的 onCharacteristicChanged（）打出Log
04-21 18:30:18.260: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:18.745: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:19.085: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:19.350: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:19.605: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:19.835: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:20.055: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:20.320: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:20.510: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:20.735: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
04-21 18:30:21.000: E/DeviceScanActivity（12254）: onCharWrite BLE DEVICE write 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb -> send data to phone
接下来贴出本文核心代码：

public class DeviceScanActivity extends ListActivity { private final static String TAG = DeviceScanActivity.class.getSimpleName（）; private final static String UUID_KEY_DATA = "0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb";private LeDeviceListAdapter mLeDeviceListAdapter;/**搜索BLE终端*/private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;/**读写BLE终端*/private BluetoothLeClass mBLE;private boolean mScanning;private Handler mHandler;// Stops scanning after 10 seconds.private static final long SCAN_PERIOD = 10000;@Overridepublic void onCreate（Bundle savedInstanceState） {super.onCreate（savedInstanceState）;getActionBar（）.setTitle（R.string.title_devices）;mHandler = new Handler（）;// Use this check to determine whether BLE is supported on the device. Then you can// selectively disable BLE-related features.if （！getPackageManager（）.hasSystemFeature（PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE）） {Toast.makeText（this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT）.show（）;finish（）;}// Initializes a Bluetooth adapter. For API level 18 and above, get a reference to// BluetoothAdapter through BluetoothManager.final BluetoothManager bluetoothManager =（BluetoothManager） getSystemService（Context.BLUETOOTH_SERVICE）;mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter（）;// Checks if Bluetooth is supported on the device.if （mBluetoothAdapter == null） {Toast.makeText（this, R.string.error_bluetooth_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT）.show（）;finish（）;return;}//开启蓝牙mBluetoothAdapter.enable（）;mBLE = new BluetoothLeClass（this）;if （！mBLE.initialize（）） {Log.e（TAG, "Unable to initialize Bluetooth"）;finish（）;}//发现BLE终端的Service时回调mBLE.setOnServiceDiscoverListener（mOnServiceDiscover）;//收到BLE终端数据交互的事件mBLE.setOnDataAvailableListener（mOnDataAvailable）;}@Overrideprotected void onResume（） {super.onResume（）;// Initializes list view adapter.mLeDeviceListAdapter = new LeDeviceListAdapter（this）;setListAdapter（mLeDeviceListAdapter）;scanLeDevice（true）;}@Overrideprotected void onPause（） {super.onPause（）;scanLeDevice（false）;mLeDeviceListAdapter.clear（）;mBLE.disconnect（）;}@Overrideprotected void onStop（） {super.onStop（）;mBLE.close（）;}@Overrideprotected void onListItemClick（ListView l, View v, int position, long id） {final BluetoothDevice device = mLeDeviceListAdapter.getDevice（position）;if （device == null） return;if （mScanning） {mBluetoothAdapter.stopLeScan（mLeScanCallback）;mScanning = false;}mBLE.connect（device.getAddress（））;}private void scanLeDevice（final boolean enable） {if （enable） {// Stops scanning after a pre-defined scan period.mHandler.postDelayed（new Runnable（） {@Overridepublic void run（） {mScanning = false;mBluetoothAdapter.stopLeScan（mLeScanCallback）;invalidateOptionsMenu（）;}}, SCAN_PERIOD）;mScanning = true;mBluetoothAdapter.startLeScan（mLeScanCallback）;} else {mScanning = false;mBluetoothAdapter.stopLeScan（mLeScanCallback）;}invalidateOptionsMenu（）;}/** * 搜索到BLE终端服务的事件 */private BluetoothLeClass.OnServiceDiscoverListener mOnServiceDiscover = new OnServiceDiscoverListener（）{ @Override public void onServiceDiscover（BluetoothGatt gatt） {displayGattServices（mBLE.getSupportedGattServices（））; }};/** * 收到BLE终端数据交互的事件 */private BluetoothLeClass.OnDataAvailableListener mOnDataAvailable = new OnDataAvailableListener（）{ /** * BLE终端数据被读的事件 */ @Override public void onCharacteristicRead（BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status） {if （status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS） Log.e（TAG,"onCharRead "+gatt.getDevice（）.getName（） +" read " +characteristic.getUuid（）.toString（） +" -> " +Utils.bytesToHexString（characteristic.getValue（）））; } /** * 收到BLE终端写入数据回调 */ @Override public void onCharacteristicWrite（BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic） {Log.e（TAG,"onCharWrite "+gatt.getDevice（）.getName（） +" write " +characteristic.getUuid（）.toString（） +" -> " +new String（characteristic.getValue（）））; }};// Device scan callback.private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback =new BluetoothAdapter.LeScanCallback（） {@Overridepublic void onLeScan（final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord） {runOnUiThread（new Runnable（） {@Overridepublic void run（） {mLeDeviceListAdapter.addDevice（device）;mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged（）;}}）;}};private void displayGattServices（List<BluetoothGattService> gattServices） {if （gattServices == null） return;for （BluetoothGattService gattService : gattServices） { //-----Service的字段信息-----// int type = gattService.getType（）;Log.e（TAG,"-->service type:"+Utils.getServiceType（type））;Log.e（TAG,"-->includedServices size:"+gattService.getIncludedServices（）.size（））;Log.e（TAG,"-->service uuid:"+gattService.getUuid（））;//-----Characteristics的字段信息-----//List<BluetoothGattCharacteristic> gattCharacteristics =gattService.getCharacteristics（）;for （final BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic: gattCharacteristics） {Log.e（TAG,"---->char uuid:"+gattCharacteristic.getUuid（））;int permission = gattCharacteristic.getPermissions（）;Log.e（TAG,"---->char permission:"+Utils.getCharPermission（permission））;int property = gattCharacteristic.getProperties（）;Log.e（TAG,"---->char property:"+Utils.getCharPropertie（property））;byte[] data = gattCharacteristic.getValue（）; if （data ！= null && data.length > 0） {Log.e（TAG,"---->char value:"+new String（data））; } //UUID_KEY_DATA是可以跟蓝牙模块串口通信的Characteristic if（gattCharacteristic.getUuid（）.toString（）.equals（UUID_KEY_DATA））{//测试读取当前Characteristic数据，会触发mOnDataAvailable.onCharacteristicRead（）mHandler.postDelayed（new Runnable（） {@Overridepublic void run（） { mBLE.readCharacteristic（gattCharacteristic）;}}, 500）;//接受Characteristic被写的通知,收到蓝牙模块的数据后会触发mOnDataAvailable.onCharacteristicWrite（）mBLE.setCharacteristicNotification（gattCharacteristic, true）;//设置数据内容gattCharacteristic.setValue（"send data->"）;//往蓝牙模块写入数据mBLE.writeCharacteristic（gattCharacteristic）; } //-----Descriptors的字段信息-----//List<BluetoothGattDescriptor> gattDescriptors = gattCharacteristic.getDescriptors（）;for （BluetoothGattDescriptor gattDescriptor : gattDescriptors） { Log.e（TAG, "-------->desc uuid:" + gattDescriptor.getUuid（））; int descPermission = gattDescriptor.getPermissions（）; Log.e（TAG,"-------->desc permission:"+ Utils.getDescPermission（descPermission））; byte[] desData = gattDescriptor.getValue（）; if （desData ！= null && desData.length > 0） { Log.e（TAG, "-------->desc value:"+ new String（desData））; }}}}//}}

感兴趣的读者可以动手测试一下代码的运行情况，希望能对大家的Android项目开发有所帮助。