Android 蓝牙4.0 BLE 串口模块最佳实践

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很多同学对BLE感兴趣，确实，作为主流的蓝牙协议，它还是很有竞争性的，但是BLE没有硬件也不好调试，所以我买了一块开发板来给大家写这篇文章，讲解各种细节和思路，希望你看完这篇文章能对BLE有一个更加清晰的认识。

一.蓝牙模块

首先介绍一下这块开发板，型号是HC-08，相关开发包和工具我也会在文末给大家提供，模块采用 TI 的 CC2540F256 芯片，配置 256K 字节空间，支持 AT 指令，用户可根据 需要更改角色（主、从模式）以及串口波特率、设备名称等参数，使用灵活。

再说一下指令，也就是协议，其实就是约定的字段，和接口文档类似，我们来看下一些基本的指令吧：

大家看下大概能明白就行，指令很多，就不一一列举出来了，连接BLE设备然后通信，这其实和我们所认知的C/S架构是一样的，不过，模块是支持身份互相转换的，我们默认即手机为从设备，模块为主设备，如图：

所以只要建立连接，然后按照协议去收发即可了，那么首先，我们需要来进行一些模块的初始化动作，先将模块插入USB，指示灯亮起，并且电脑识别到设备即可，然后打开HID传串口小助手，如图：

在这一步我们应该做的就是点击选择模块选择合适的模块，比如我这里选择的就是HC-08，然后紧接着就可以测试了，如下图，我们首先点击了一个测试指令，实际上他发送的就是AT，然后返回OK，说明我们的串口通信没问题，对吧，如图：

那么接下来就要设置波特率了，这里输入115200点击设置即可，可以看到控制台返回OK115200,NONE字样，首先OK115200是成功的意思，大家都知道，然后你可以看到下表中其实有一个模块波特率设置失败的提示，这其实是我们已经是115200波特率了，你也可以点击模块波特率查询查看，NONE的意思见下图：

我们查看协议文档，可知最后的是校验位代号，而NONE代表无校验。

接着我们再来设置下蓝牙名称，输入LGL后点击设置即可，同样的控制台也输出设置成功了。

对比一下协议你就清楚我们三方的关系了，现在你最起码会觉得这玩意其实没有想象中的那么难对吧，那么我们就可以来开始我们的Android实践了。

二.认识BLE API

我们做一个抽丝剥茧的应用，首先是搜索，对吧，搜索到对应的BLE设备，比如我们这个蓝牙模块之后建立通信，然后开始协议的发送和接口，所以我们的开发步骤：

1.搜索设备
2.连接设备
3.发送指令

那么你肯定得懂他的方法和回调，而之前的蓝牙方法是不支持BLE的，低功耗蓝牙的传输方面是有自己的一套理论体系，且听我慢慢分析

1.权限

在BLE之前，我们只需要添加两条权限就够了

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

但是现在还需要增加几条权限

<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>

<uses-feature
    android:name="android.hardware.bluetooth_le"
    android:required="true" />

分别是定位权限和声明BLE的标记，如果没有这些权限是无法使用BLE的，Android6.0还需要动态申请运行时权限

2.判断支持性

我们需要检查运行设备是否能支持BLE，这就刚好用到了刚才在清单文件定义的标志位了

//判断是否支持BLE
if(!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
    Toast.makeText(this, "设备不支持BLE", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    finish();
}

有些设备是不支持BLE的

3.BluetoothAdapter

本地蓝牙适配器，可以从中获取到本地蓝牙的相关信息，比如名称，地址等，我们可以通过两种方式来获取本地适配器

//1.获取本地蓝牙适配器
BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
//2.获取本地蓝牙适配器
mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

可以看到，我们可以通过实例化BluetoothManager来获取，也可以通过BluetoothAdapter的静态方法getDefaultAdapter来获取。

如果翻阅BluetoothManager的源码你就会发现，实际上getAdapter中获取的适配器对象就是BluetoothManager 初始化的时候调用BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()获取的，所以两者并没有什么区别。

4.BluetoothDevice

蓝牙设备类，代表远程端的设备信息

5.BluetoothManager

蓝牙的管理类，我们一般用他来获取我们本地的BluetoothAdapter。

6.BluetoothLeScanner

蓝牙的搜索类，负责搜索和停止搜索。

7.ScanCallback

BluetoothLeScanner搜索的结果回调，可以获取远程设备

8.BluetoothGatt

BLE协议的执行者，通过他可以连接设备，发现设备以及收发数据，而他其实是继承自BluetoothProfile，这个类就是一套通用的数据交互规范类，我们通过BluetoothGatt就可以发送和接收数据了。

9.BluetoothGattService

Gatt服务

10.BlueBluetoothGattCharacteristic

Gatt的特性

11.BluetoothGattDescriptor

Gatt描述

12.BluetoothGattCallback

Gatt回调

//连接状态发生变化
//newState:
//连接成功：BluetoothProfile.STATE_CONNECTED
//连接失败：BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED
onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState)
//UUID搜索服务成功回调
onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status)
//读取数据
//status:成功：BluetoothGatt.GATT_SUCCESS
onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)
//写入数据
//status:成功：BluetoothGatt.GATT_SUCCESS
onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)
//收到数据
onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic)

三.初始化

对于初始化，我们会分为两部分，第一部分是给搜索做准备的，第二部分是给连接做准备的，我们先来看下搜索的初始化，如下代码：

我们首先判断是否支持BLE，再到获取本地蓝牙适配器，以及判断蓝牙是否打开。

四.搜索与停止搜索

我们在初始化中获取到了BluetoothLeScanner的对象就可以实现搜索和停止搜索

从图中的代码可以看到，我写了一个scanBleDev的方法，如果传true,则startScan，反之则stopScan，这里我在搜索的时候做了一个定时关闭的处理，这是因为蓝牙的搜索实际上是非常耗电的，如果不及时关闭，则会消耗设备的电量，所以我们会规定一段时间后停止搜索，而他们所传递的都是同一个回调mScanCallback

五.搜索结果处理

ScanCallback的回调onScanResult中会有参数ScanResult返回，我们来看下这个类的参数：

我们可以看到，mDevice就是我们所需要的远程设备，并且我们还能获取到比如mRssi信号，mEventType事件类型等参数，而mDevice则是我们熟悉的BluetoothDevice，我们可以通过他获取想要的信息，如蓝牙名称，蓝牙地址等。

六.搜索实现

我们现在就可以去实现搜索了，我在menu中新建了两个item，效果如图：

然后在内部通过RecyclerView实现搜索结果的列表，来看下对应的代码

1.Menu的创建

2.数据源的填充

来看下实现效果：

七.连接设备

现在我们的列表已经搜索出来了，我们就可以根据地址去连接了，所以当我们点击某个Item的时候我们就跳转到另一个收发消息的界面：

我们的主要数据还是蓝牙地址，我们可以通过远程设备去连接，如图：

这样我们就能得到一个mBluetoothGatt对象以及一个mGattCallback回调了，我们的数据传输之旅就从这里开始了。

八.GattCallback

我们一起的起点是从这里开始，终点亦是从这里开始，先来看下第一个回调吧。

当我们调用connect并且成功开始连接之后，onConnectionStateChange就能收到回调了，并且其中有一个参数newState就是用来判断状态的

• 连接成功 BluetoothProfile.STATE_CONNECTED
• 连接失败 BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED

当我们里连接成功之后，就可以调用discoverServices去搜索服务，那么在我们的onServicesDiscovered中就能接到通知，这个时候我们就要去从众多服务中拿到我们的BluetoothGattCharacteristic对象了，只有拿到了它，我们才能去发送消息，来看代码：

这就是比较关键的代码了，我们通过Gatt客户端是可以获取到一个BluetoothGattService

的List，然后去遍历之后得到的BluetoothGattService再去获取对应BluetoothGattCharacteristic的List,然后再去根据他的UUID是否与我们初定的UUID想匹配，这个UUID是模块的：

//模块的UUID
public static String HEART_RATE_MEASUREMENT = "0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb";

如果想匹配就可以确定他对应的BluetoothGattCharacteristic特性则使我们需要的数据对象了，现在我们还有两个回调，对应的就是读写的操作了

九.指令的读写

我们读写操作分为三部曲

1. 发送数据
2. 发送数据结果回调
3. 接收数据

首先是发送数据，也就是我们的发送按钮的点击事件

我们每次发送只支持20字节，所以我们需要分包

最终封装我们从onServicesDiscovered中获取到的BluetoothGattCharacteristic对象由Gatt客户端来进行数据的写入，也就是

//发送数据
mBluetoothGatt.writeCharacteristic(target_chara);

那么我们的二部曲则是发送数据结果回调，来看下代码

当你发送成功，也就是status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS的时候，我就向UI写入一个发送成功，那么现在还有三部曲，也就是我们的收，收的话也简单：

在onCharacteristicChanged中就能得到values值，这样我们的通信就畅通无阻了。

十.测试

我们现在来测试一下：

需求：手机App连接蓝牙模块，然后发送一个Hello,串口接收到之后返回一个 Hi Android.

这个需求很简单吧，我们来看下运行效果

首先连接成功，然后发送一个Hello,也显示发送成功，这说明onCharacteristicWrite的status=BluetoothGatt.GATT_SUCCESS，那么来看下我们的串口

串口也收到了这个Hello,现在我们发送一个Hi Android回去

可以看到onCharacteristicChanged已经收到了，并且UI上也显示了

那么串口是如何发送消息的呢？

在输入框中输入指令，然后点击数据发送的按钮即可。

十一.注意事项

1.本次案例是基于蓝牙窗口通信的Android案例，在实际开发过程中，串口端是有自己的协议的，比如我Android端发送AT，则串口返回OK

2.关于数据字节码这块，首先发送字节是需要分包的，这个要注意下，其次是接收的字节，我只是简单的转换成String，数字和字母是没问题的，如果你想支持中文，还需要另外的解码，因为字节是以十六进制进行发送的，网上也能找到对应的资料。

最后来张模块的真机图片吧：

源码&PPT&蓝牙模块资料包
https://pan.baidu.com/s/1epSh2ScCSbhq6xmStywTQw
密码：t04q

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