0x00 低功耗蓝牙（BLE）
上一篇简单介绍了传统蓝牙设备的使用，当你沿着上一篇的思路去连接某些蓝牙设备的时候，你会发现总是不成功。没错，我们还有另外一种蓝牙没有讲：低功耗蓝牙(BLE: Bluetooth Low Energy)。
这并不是一种新的东西，它只是蓝牙协议中的一个新的版本。之前提到的多是蓝牙2.0/2.1，这里的低功耗蓝牙（BLE）主要是指蓝牙4.0/4.1/4.2。在我们的日常生活中这种蓝牙越来越常见，比如各种手环、体脂秤、智能设备、便携蓝牙设备等等。
更多关于蓝牙的介绍可以参考这里
0x01 蓝牙协议栈
和学习 TCP/IP 一样，如果了解BLE的议栈对我们掌握蓝牙会有很大的帮助。
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物理 (PHY) 层
通过蓝牙通信信道控制 2.4Ghz 射频的传输/接收。BR/EDR 提供的信道较多但带宽较窄，而 LE 使用的信道较少但带宽较宽。
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链路层
定义数据包结构/信道、发现/连接程序以及发送/接收数据。
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直接测试模式
允许测试人员向 PHY 层发出指令以传输或接收给定数据包序列，通过 HCI 或 2 线 UART 接口提交命令。
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主机控制器接口 (HCI)
蓝牙控制器子系统（底部三层）和蓝牙主机之间的可选标准接口。
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逻辑链路控制和适配协议 (L2CAP) 层
基于数据包的协议，可将数据包传输至 HCI 或直接传输到无主机系统中的链路管理器。支持更高级别的协议多路复用、数据包分割和重组，以及将服务质量信息传输到更高层。
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属性协议 (ATT)
在建立连接之后定义数据交换客户端/服务器协议。使用通用属性配置文件 (GATT) 将属性分类为有意义的服务。ATT 主要用于 LE 部署，偶尔也会用于 BR/EDR 部署。
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安全管理器
定义管理蓝牙设备之间配对完整性、身份验证以及加密的协议和操作，提供安全功能工具箱，其他组件可利用该工具箱支持不同应用所需的各种安全级别。
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通用属性配置文件 (GATT)
使用属性协议，GATT 对封装设备组件性能的服务进行分组，并描述基于 GATT 功能的用例、角色和一般性能。其服务框架定义服务规程和格式及其特性，其中包括发现、读取、写入、通知以及指示特性以及配置特性广播。GATT 仅用于蓝牙 LE 部署。 详细了解 GATT 信息。
通用访问配置文件(GAP)
可与蓝牙 LE 部署中的 GATT 配合使用，以定义与发现蓝牙设备和共享信息相关的规程和角色，以及连接蓝牙设备的链路管理内容。
0x02 Android系统中的BLE
Android系统中对于低功耗蓝牙我们需要关心以下几点：
- Android 4.3（18）开始支持BLE
- Android 5.0（21）之前手机只可以作为中心设备（Central mode）使用，5.0之后可以作为外设（Peripheral mode）使用
除了以上信息，我们在对协议中的几个概念做个介绍，这涉及到之后的开发：
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Attribute Protocol (ATT)
属性协议，对应
BluetoothGattService -
Generic Attribute Profile (GATT)
通用属性配置文件，对应Android中的
BluetoothGatt -
Characteristic
BluetoothGattCharacteristic -
Descriptor
BluetoothGattDescriptor -
Service
BluetoothGattService
0x03 Android系统中的BLE操作流程
和之前的普通蓝牙相同，我们需要先检测设备的蓝牙是否可用，然后扫描周围的蓝牙设备，然后连接。这里可以看到，BLE的操作并不需要配对。如需要在设备必须支持低功耗蓝牙，则还需要加上这句：
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
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蓝牙扫描
private boolean mScanning; private void scanLeDevice(final boolean enable) { if (enable) { mHandler.postDelayed(new Runnable() { @Override public void run() { mScanning = false; mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); } }, SCAN_PERIOD); mScanning = true; mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback); } else { mScanning = false; mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); } } // Device scan callback. private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() { @Override public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { String format = "Name:%s, Mac:%s, Type:%s"; String msg = String.format(format, device.getName(), device.getAddress(), device.getType()); print(msg); } };扫描完成之后，我们会拿到蓝牙的设备信息，然后就可以进行连接了。
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连接蓝牙
@Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { if (null != intent) { mMAC = intent.getStringExtra(KEY_MAC); } if (TextUtils.isEmpty(mMAC)) { mMAC = MAC_BIKE; } mBluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE); mBluetoothAdapter = mBluetoothManager.getAdapter(); if (null == mBluetoothAdapter) { stopSelf(); return START_NOT_STICKY; } BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(mMAC); if (null == device) { stopSelf(); return START_NOT_STICKY; } closeConnect(); mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mCallBack); if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) { //5.0设置的传输最大空间 mBluetoothGatt.requestConnectionPriority(BluetoothGatt.CONNECTION_PRIORITY_HIGH); mBluetoothGatt.requestMtu(84); } print("Gatt connect"); return START_STICKY; } -
连接蓝牙
在连接的CallBack中如果我们检测到连接成功，才可以请求蓝牙提供的服务，这里先检测连接的状态：
private final BluetoothGattCallback mCallBack = new BluetoothGattCallback() { @Override public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) { super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState); print(String.format("status:%d, newState:%d", status, newState)); if (status != BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) { closeConnect(); } switch (newState) { case BluetoothProfile.STATE_CONNECTED: print("连接GATT服务成功，开始发现服务..."); gatt.discoverServices(); break; case BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED: print("断开GATT服务，Bye"); closeConnect(); break; default: break; } } ... }; -
发现服务
private final BluetoothGattCallback mCallBack = new BluetoothGattCallback() { @Override public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) { super.onServicesDiscovered(gatt, status); print("发现服务：" + status); if (BluetoothGatt.GATT_SUCCESS == status) { List<BluetoothGattService> gattServices = gatt.getServices(); if (null == gattServices || gattServices.size() == 0) { return; } for (BluetoothGattService gattService : gattServices) { String serviceUUID = gattService.getUuid().toString(); print("UUID GATT:" + serviceUUID); List<BluetoothGattCharacteristic> characteristics = gattService.getCharacteristics(); for (BluetoothGattCharacteristic characteristic : characteristics) { String uuid = characteristic.getUuid().toString(); print("UUID Cha:" + uuid); print("UUID Status:" + getProperties(characteristic)); if (UUID_RECEIVE.toString().equalsIgnoreCase(uuid)) { mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true); print("开始监听：" + uuid); } } } } } ... } -
使用服务
...
0x04 还需要了解的一些细节
- UUID
- 判断服务的属性
0x05 可能会遇到的坑
手上的两台魅族设备，连接一个客户提供的蓝牙模块，死活连不上，其他手机连接正常。这两部设备连接淘宝上买的一个蓝牙模块正常。
0xFF 参考
- https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/bluetooth-le.html
- https://www.bluetooth.com/zh-cn/specifications/bluetooth-core-specification
- https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%97%8D%E7%89%99#.E8.97.8D.E7.89.994.0
- https://race604.com/android-ble-in-action/
- http://blog.csdn.net/qinxiandiqi/article/details/40741269
- http://www.jianshu.com/p/8690dbafe849
- https://www.bluetooth.com/zh-cn/specifications/adopted-specifications
- https://www.bluetooth.org/DocMan/handlers/DownloadDoc.ashx?doc_id=286439
