Android - BlueTooth BLE 之 Central 与 Peripheral

一.前言

Andorid 5.0 之前是无法进行 外围设备开发的，在Android 5.0 API 21 android.bluetooth.le包下，新增加 Scaner相关类和 Advertiser 相关类。目前最后使用Scanner相关类实现蓝牙扫描。这段时间对蓝牙的学习与理解，对中心设备与周边设备做下面总结。

先看下 android.bluetooth.le 包下内容：

1. Android BLE 周边设备 （Peripheral）可以通过 Advertiser 相关类实现操作； 
2. Android BLE 中心设备 （Central）可以通过 Scanner相关类实现蓝牙扫描； 
3. Android BLE 建立中心连接的时候，使用 BlueToothDevice#connectGatt() 实现

如果你对 Central 与 Peripheral 理解的话，就移步下面文章 ！

Android 5.0 BLE 实现中心与外围设备 （待更…）

二. Central 和 Peripheral

1. 蓝牙通信规则

Bluetooth BLE 的交互有两个角色 ： Central 与 Peripheral 。可以对比传统的CS结构，理解为客户端-服务端结构。

• 服务端 （外围设备）： Peripheral 通常具有其他设备所需要的数据，即数据提供服务；

• 客户端（中心设备）：Central 通常通过使用Perpheral 的信息来实现一些特定的功能 ;

  例如 ： 如下图所示，心跳监听器提供心跳数据，在你的其他设备的app上 需要以用户友好的方式显示用户的心跳信息。

  （来源于网络） 
  

  

2.Central 发现并连接广播中的 Peripheral

在BLE中 ，Peripheral 通过广播的方式向Central提供数据是主要方式。主要操作如下：

• 服务端 外围设备（Peripheral）： 向外广播数据包（Advertising）形式的数据，比如设备名称，功能等！
• 客户端 中心设备（Central ） ： 可以通过实现扫描和监听到广播数据包，并展示数据。

如图所示 ：

（图片来源于网络） 

例如 ：

温度传感器设备会向外广播它获取到的温度信息

3. 外围设备（Peripheral ）数据如何构成

Peripheral 包含一个或者多个Service（服务）以及有关其连接信号强度的有用信息 。

• Service ：是指为了实现一个功能或者特性的数据采集和相关行为的集合，包含一个或多个特征（Characteristic）。

• Characteristic ：它包括一个value和0至多个对次value的描述（Descriptor），知道更多数据细节。

• Descriptor ： 对Characteristic的描述，例如范围、计量单位等

如图所示：

三. Central 与 Peripheral 交互总结

在 Central 与 Perpheral 建立连接后，就可以发现（discoverServices）Perpheral 提供的所有的Services和Characteristic 。然后，Central 可以通过读写Service中的Characteristic 的value与Perpheral进行交互。

以Android 开发举例 ：

I . Central （中心设备）开发流程

1. 建立中心角色 
   确定中心角色，客户端确立。

2. 扫描 外设 
   扫描设备：Android 5.0 以下使用 BluetoothAdapter#startLeScan() 实现扫描，Android5.0及其以上，使用android.bluetooth.le 包下 BluetoothLeScaner#startScan()实现。

3. 建立连接 
   中心设备主要的类 BluetoothGatt 核心对象，通过 BlueToothDevice#connectGatt（） 可以获取到操作对象

4. 获取services与characteristics 
   在连接设备的时候，会使用BluetoothGattCallback 进行一些数据返回和状态返回，当连接成功时，进行discoverservices ，比如

   @Override
   public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
       if (newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED) {
           gatt.discoverServices();
       }
       @Override
   public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
       super.onServicesDiscovered(gatt, status);
       //当调用 discoverServices的时候，会调用此方法
       printServices(gatt);
   }

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5. 与外设设备交互和订阅 Characteristic 通知

6. 断开连接 
   代码如下：

   public void disconnect() {
       if (mBluetoothGatt != null) {
           mBluetoothGatt.disconnect();
           mBluetoothGatt.close();
       }
   }

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II . Peripheral（外围设备）开发流程

1. 确定外围设备

2. 初始化外围设备管理对象 
   Android 5.0 之前没有外围设备开发，目前使用 BluetoothLeAdvertiser 进行外围设备管理；可以通过下面的方法获取 BluetoothAdapter#getBluetoothLeAdvertiser() 可以获取到该对象。

3. 打开外围广播 
   根据SERIVE_UUID，打开一个外围设备连接，通过下面类实现BluetoothLeAdvertiser#startAdvertising();

4. 获取外围设备Server 
   通过BluetoothGattServer 进行订阅通知，读写Characteristic操作，通过下面方法获取。 
   mBluetoothManager.openGattServer(mContext, bluetoothGattServerCallback)

四.参考文档

IOS Core Bluetooth 蓝牙通信

https://developer.android.google.cn/reference/android/bluetooth/le/AdvertiseData.html