iOS App连接外设的几种方式

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我是云峰小罗
2016.08.03 13:59* 字数 1986
iOS development


此文刚刚上CocoaChina的首页了“iOS连接外设的几种方式”,欢迎围观

//add by 云峰小罗  2016.08.04

      一般iOS开发者做APP开发大部分时候都是通过Http(s)请求跟后台服务器打交道,做一些信息展示和用户交互。很少涉及到去跟外部硬件设备连接的开发。随着近年来车联网和物联网的兴起,智能家居和智能硬件的逐步火热,越来越多的app被开发出来,用来跟硬件设备进行来连接,获取硬件相关信息展示或者发送指令控制硬件来提供服务。故本文就针对iOS的app如何跟外部设备进行连接通信这个问题跟大家交流一下,如有不正确的地方恳请各位看官指正。本文原创,欢迎转载,转载请注明出处。

如上图所示,我把iOS App连接外设的常用方式总结了一下,可以分为三大类:

iOS App连接外部硬件方式第一类是通过网络端口

建立Socket使用TCP/IP协议族进行通信,天然支持多通道,想要几个通道就建几个socket就行了。它主要有三种方式,第一种方式是Wi-Fi连接,优点是:简单,不需要集成MFi芯片,只要对应的硬件有无线网卡,然后手机和硬件连接到同一个局域网中就可以使用socket通过网络协议通信了。缺点也很明显:(1)无线连接信号容易受到干扰,不太稳定,容易断开;(2)如果硬件使用的场合没有公共wifi,就需要手机自建热点共享,硬件进行热点接入,操作步骤较多,对用户来说学习使用成本较高,并且热点共享要求手机本身的数据移动网络是稳定的,在没有移动数据网络信号的地方,热点无法建立。

使用网络端口的第二种方式是USB热点共享,这个其实跟Wi-Fi中的热点共享非常类似,也不需要集成MFI芯片,区别就是USB线共享热点,走的是有线,不容易受到干扰,更稳定,而且iPhone可以边使用可以边充电;缺点也是操作步骤比较复杂,需要先打开个人热点共享;

使用网络端口的第三种方式是NCM,就是把USB端口虚拟成标准的网络端口,然后手机和外设就能通过有线网络直连了,可以理解成手机和外设通过一跟网线连起来了,然后就可以用socket通过TCP,UDP进行通信了。它的优点是:有线连接,非常稳定,带宽足够;也不依赖移动网络信号;但是它的缺点就是:需要集成MFI芯片并进行MFI认证,有一定门槛。更变态的是这么好的一种方式,苹果只允许它自己的CarPlay使用,如果硬件使用NCM跟其他app通信,是不能通过MFI认证的。

关于如何使用Socket进行TCP、UDP连接,推荐github上的开源项目CocoaAsyncSocket

iOS App连接外部硬件方式的第二大类是EAP

EAP全拼是External Accessory Protocol ,外部设备协议。这个是苹果推荐使用的外设连接方式。需要外设集成MFI芯片进行MFI认证。手机端开发相对简单,只要集成iOS系统提供的一个框架ExternalAccessory.framework,并且在info.plist中配置好协议字符串(Supported external accessory protocols),当iOS 设备通过USB线或者蓝牙连接到对应硬件时,iOS系统会把符合MFI认证要求的外设抽象成了一个流对象,App通过指定的协议字符串来创建一个EASession类的实例来访问到该流对象,就能通过NSInputStream和NSOutputStream跟硬件件进行通信了。它有两种模式,一种是叫EASession的模式,它带宽相对较低,但是允许同时通过多个协议字符串创建多个会话,也就是说直接支持多个通道;另外一种是Native Transport的模式,这种模式的优点是带宽足够大,理论值是100MB以上,但是不支持多通道,如果业务层需要支持多数据通道的话需要App自己进行通道的复用与拆分,并且Native Transport需要iPhone工作在USB host模式,硬件需要支持USB 模式切换。

关于如何使用EAP跟外部设备进行通信,可以参考苹果官方的demo进行入门和学习。

iOS App连接外部硬件方式的第三大类就是BLE

BLE即低功耗蓝牙,是iOS7.0以后才支持的连接方式。它的优点是不需要集成MFI芯片做认证,功耗低,手机端开发也相对简单,集成iOS系统提供的CoreBluetooth.framework就行。缺点是:带宽很低,一般适合于只需要传输少量数据的场景。比如前两年非常火爆的各种所谓智能硬件,像智能水杯,智能体重计,运动手环等,都是采用这种连接方式。

关于如何使用BLE进行硬件连接,可以参考本人在github的一个小开源项目(https://github.com/luoxubin/BlueTooth4.0)。另外本人自己业余时间也做过一个BLE连接外设的App-裤宝(名字有创意吧,裤子里的宝贝,是跟我另外两个小伙伴一起做的创业项目,目前该项目黄了, 不过app还在线上,AppStore里搜索“裤宝”可以下载到

总结一下,图中带MFI字样的表示该连接方式需要硬件集成MFi芯片,做MFi认证。关于苹果的MFI认证,对iOS开发中来说其实是一个比较陌生并且繁琐的topic,原因如下:

(1)网上鲜有资料,Google基本上查不到。 因为MFi认证是由硬件生产商主导进行的,苹果首先对硬件生产商的实力(质量,信誉,生产规模)有很苛刻的要求,满足要求的才有进行MFI认证的资格。满足MFi认证资格要求的硬件生产商,提交了MFi产品计划后才能得到苹果MFi开发的官方文档,这个文档是带水印的,不允许外泄;

(2)MFi认证周期很长,过程也很复杂;

(3)苹果官方沟通渠道很窄,电话打不通,邮件回复不及时。

后面我计划找时间写一篇文章专门介绍本人关于MFI认证的一些经验和感想,有兴趣的可以关注我。谢谢大家宝贵时间阅读此文。

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本人维护了一个“MFi开发交流”的微信群,里面有iOS开发 、外设驱动、MFi认证等各类相关人员,大家相关交流,互帮互助。

想进群的可以加本人微信:luoxub ,备注:MFi, 邀请进群。

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