iOS蓝牙开发 (一)蓝牙相关基础知识

一、蓝牙常见名称和缩写
(1) MFI ======= make for ipad ,iphone, itouch 专们为苹果设备制作的设备
(2)BLE ==== buletouch low energy,蓝牙4.0设备因为低耗电,所以也叫做BLE
(3)peripheral,central == 外设和中心,发起连接的时central,被连接的设备为perilheral
(4)service and characteristic === 服务和特征 每个设备会提供服务和特征,类似于服务端的api,但是机构不同。每个外设会有很多服务,每个服务中包含很多字段,这些字段的权限一般分为 读read,写write,通知notiy几种,就是我们连接设备后具体需要操作的内容。
(5) Description 每个characteristic可以对应一个或多个Description用户描述characteristic的信息或属性
(6)MFI === 开发使用ExternalAccessory 框架
(7) 4.0 BLE === 开发使用CoreBluetooth 框架

iOS中蓝牙的实现方案 共有4个框架用于实现蓝牙连接 
1)GameKit.framework(用法简单) 只能用于iOS设备之间的连接,多用于游戏(比如五子棋对战),从iOS7开始过期
2)MultipeerConnectivity.framework 只能用于iOS设备之间的连接,从iOS7开始引入,主要用于文件共享(仅限于沙盒的文件)
3)ExternalAccessory.framework 可用于第三方蓝牙设备交互,但是蓝牙设备必须经过苹果MFi认证
4)CoreBluetooth.framework 可用于第三方蓝牙设备交互,必须要支持蓝牙4.0,如果she be 硬件至少是4s,系统至少是iOS6 蓝牙4.0以低功耗著称,一般也叫BLE(BluetoothLowEnergy) 目前应用比较多的案例:运动手坏、嵌入式设备、智能家居等,我们此处主要研究的就是BLE。

二、蓝牙基础知识
CoreBluetooth框架的核心其实是两个东西,peripheral和central可以理解为外设和中心。对应他们分别有一组相关的API和类


CoreBluetoothFramework.jpeg

(1)这两组api分别对应不同的业务场景,左侧的叫做中心模式,就是以你的APP作为中兴,链接其他外设的场景,而右侧称为外设模式,使用手机作为外设被其他中心设备操作的场景。(ps:一般以作为中心模式为主)
(2)服务和特征,特征的属性(service and characteristic)
每个设备都会有一些服务,每个服务里面都会有一些特征,特征就是具体键值对,提供数据的地方。每个特征属性分为几种:读、写、通知这么几种方式。

 //objcetive c特征的定义枚举
  typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, CBCharacteristicProperties) {
      CBCharacteristicPropertyBroadcast                                             = 0x01,
      CBCharacteristicPropertyRead                                                  = 0x02,
      CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse                                  = 0x04,
      CBCharacteristicPropertyWrite                                                 = 0x08,
      CBCharacteristicPropertyNotify                                                    = 0x10,
      CBCharacteristicPropertyIndicate                                              = 0x20,
      CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites                             = 0x40,
      CBCharacteristicPropertyExtendedProperties                                        = 0x80,
      CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0)       = 0x100,
      CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0) = 0x200
  };

外设、服务、特征之间的关系


TreeOfServicesAndCharacteristics_Remote_2x.png

三、蓝牙中心模式流程(central)

  1. 建立中心角色
  2. 扫描外设(discover)
  3. 连接外设(connect)
  4. 扫描外设中的服务和特征(discover)
    • 4.1 获取外设的services
    • 4.2 获取外设的Characteristics,获取Characteristics的值,获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
  5. 与外设做数据交互(explore and interact)
  6. 订阅Characteristic的通知
  7. 断开连接(disconnect)

四、蓝牙外设模式流程

  1. 启动一个Peripheral管理对象
  2. 本地Peripheral设置服务,特性,描述,权限等等
  3. Peripheral发送广告
  4. 设置处理订阅、取消订阅、读characteristic、写characteristic的委托方法

五、蓝牙设备状态

  1. 待机状态(standby):设备没有传输和发送数据,并且没有连接到任何设
  2. 广播状态(Advertiser):周期性广播状态
  3. 扫描状态(Scanner):主动寻找正在广播的设备
  4. 发起链接状态(Initiator):主动向扫描设备发起连接。
  5. 主设备(Master):作为主设备连接到其他设备。
  6. 从设备(Slave):作为从设备连接到其他设备。

六、蓝牙设备的五种工作状态
准备(standby)
广播(advertising)
监听扫描(Scanning
发起连接(Initiating)
已连接(Connected)

七、蓝牙和版本的使用限制
蓝牙2.0 === 越狱设备
蓝牙4.0 === IOS6 以上
MFI认证设备(Make For ipod/ipad/iphone) === 无限制

八、名词解释
(1) GAAT : Generic Attribute Profile , GATT配置文件是一个通用规范,用于在BLE链路上发送和接收被称为“属性”的数据块。目前所有的BLE应用都基于GATT。 蓝牙SIG规定了许多低功耗设备的配置文件。配置文件是设备如何在特定的应用程序中工作的规格说明。注意一个设备可以实现多个配置文件。例如,一个设备可能包括心率监测仪和电量检测。
(2) Characteristic 一个characteristic包括一个单一变量和0-n个用来描述characteristic变量的descriptor,characteristic可以被认为是一个类型,类 似于类。
(3)Descriptor Descriptor用来描述characteristic变量的属性。例如,一个descriptor可以规定一个可读的描述,或者一个characteristic变量可接受的范围,或者一个characteristic变量特定的测量单位。 Service service是characteristic的集合。例如,你可能有一个叫“Heart Rate Monitor(心率监测仪)”的service,它包括了很多characteristics,如“heart rate measurement(心率测量)”等。你可以在bluetooth.org 找到一个目前支持的基于GATT的配置文件和服务列表。

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