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簡介
2017年1月18日，我進行了一次知乎live的活動，主題是： ”知乎live：一小時藍牙應用開發科普“，感謝微信公衆號，qq Babybluetooth開發羣的同學們參加了活動，現在活動已經結束，我把活動中語音內容整理了文字，就是下面的內容 ~
什麼是藍牙4.0, 藍牙其他標準又是什麼
低功耗藍牙(Low Energy; LE)，又視爲Bluetooth Smart或藍牙核心規格4.0版本。其特點具備節能、便於採用，是藍牙技術專爲物聯網(Internet of Things; IOT)開發的技術版本。
所以它最主要的特點是低功耗，普及率高。現在所說的藍牙設備，大部分都是在說4.0設備，ble也特指4.0設備。 在4.0之前重要的版本有2.1版本-基本速率／增強數據率(BR/EDR)和3.0 高速藍牙版本，這些統稱爲經典藍牙，
4.0還有4.1101和4.2的小版本，其中4.2版本對傳輸速率做了進一步他提升，提高了2.5倍，蘋果從iphone6開始使用4.2，
最新的藍牙標準爲藍牙5.0
其中最大的特點連接範圍擴大了4倍，速度又提高了2倍，無連接數據廣播能力提高了8倍，增加了藍牙組網的能力。2017年纔開始有芯片出廠，我和Ti，nordic工程師有聊過，他們的5.0芯片都已經完成，準備量產。
應用側iOS，android操作系統支持的藍牙協議
蘋果從iphone4s,ipad3,pod touch 5開始支持藍牙4.0,android從4.3以上系統開始支持4.0，此外，蘋果從iphone 6開始，支持藍牙4.2協議，提高了數據傳輸速度。就如前面所說的，提高大約2.5倍。
藍牙5.0很期待，不過要普及到手機和其他智能設備上，可能還需要等上幾年。
藍牙開發必須知道的概念
central和peripheral
藍牙應用開發中，存在兩種角色，分別是central和peripheral(pə’rɪfərəl) ,中文就是中心和外設。比如手機去連接智能設備，那手機就是central，智能設備就是peripheral。大多時候都是central去連接peripheral的場景，所以我們就來說他的流程
廣播和連接
peripheral會發出廣播(advertisement:ædvɚ’taɪzmənt),central掃描到廣播後，可以對設備進行連接，發出connect請求，peripheral接收到請求後，同意連接後，central和peripheral就建立了連接。
連接後的操作
write，read，notify，indecate， response or not … 這個在後面詳細說
indecate和notify的區別就在於，indecate是一定會收到數據，notify有可能會丟失數據（不會有central收到數據的迴應），write也分爲response和noresponse，如果是response，那麼write成功回收到peripheral的確認消息，但是會降低寫入的速率。
協議
每個具體的智能設備，都約定了一組數據格式，這個就是數據協議，例如手環中獲取到數據0X001023，其中第2位到第5位表示步數，那麼就2310就是步數的16進制的數據，轉換成10進制就是8976步，需要注意的是，設備端都是小端模式，所以取4位時候，高字節在前低字節在後
藍牙應用的一般開發流程
已iOS爲例，android也和這個是類似的。
- 建立中心角色
- 掃描外設（discover）
- 連接外設(connect)
- 掃描外設中的服務和特徵(discover)
- 4.1 獲取外設的services
- 4.2 獲取外設的Characteristics,獲取Characteristics的值，獲取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
- 與外設做數據交互(explore and interact)
- 訂閱Characteristic的通知
- 斷開連接(disconnect)
藍牙的數據交互
write，read，notify，indecate， response or not … 讀寫大家都是容易理解的，indecate和notify對應的是長連接，建立indecate後，peripheral可以隨時往central發送數據。
indecate和notify的區別就在於，indecate是一定會收到數據，notify有可能會丟失數據（不會有central收到數據的迴應），write也分爲response和noresponse，如果是response，那麼write成功回收到peripheral的確認消息，但是會降低寫入的速率。
對於一個charateristic，他的讀寫訂閱的權限是peripheral決定的，熟悉可以被同時設置，一般會根據外設的功能來決定。
藍牙ota DFU
藍牙ota,DFU（Device Firmware Update）指的是藍牙設備的固件升級，其實是一整套流程，不同的藍牙芯片，ota的流程有不同之處，我這裏用ti的芯片舉例。步驟爲：切系統(bootloader mode)，重啓，傳輸數據，驗證數據，切系統，重啓，完成。
其中數據傳輸也會分成很多節去發送，沒法送一段數據，做一次數據校驗。
ota存在的問題
以TI的芯片舉例，他需要可以存2個image，數據傳輸時候需要的空間比較大，而每個智能設備的速率，功耗，存儲都會有很多限制，導致很多設備會自己去實現ota的功能，自定義流程和數據傳輸方式，導致許多設備都是有自己私有的ota模式和協議，所以在做開發的時候，要仔細閱讀設備協議中對ota的描述。
藍牙開發中的常見的問題和坑
應用如何做自動重連
其實自動重連比想象的要簡單許多，無論是android還是ios端，只需要在設備斷開連接的委託方法中，重新調用gatt.connet或者是centralManager.connet方法就可以了，無論當時設備是否有點，是否在周圍，當設備再次開會或者連接到可連接範圍內，都會自動被連上，就是這麼簡單。
連接失敗處理
分兩個平臺來說，iOS端也有連接失敗的委託，但是好像幾乎不會發生這種情況，至少我從來沒遇見過，而對於同款設備，android常常會出現連接失敗的情況，status != BluetoothGatt.GATT_SUCCESS ，android端開發請不要把連接失敗和斷開連接放在一塊處理，因爲斷開連接可以直接嘗試重新連接，而連接失敗後嘗試重新連接，需要加一些延時，並且需要gatt.close，清空一下狀態，否則會把gatt阻塞導致手機不重啓藍牙就再也無法連接任何設備的情況。
後臺運行
iOS後來運行，需要設備中info.Plist權限，key:Required background modes ,value: bluetooth-central(手機作爲central) , bluetooth-peripheral（手機作爲外設） 參考鏈接
同時連接多個設備
android很簡單，創建多個gattCallback，每個gattCallback單獨管理設備連接後的操作，而iOS也最好不要創建多個CBCentralManager,多個CBCentralManager理論上可以用，但是會存在多個手機版本存在不同的行爲，還有一些很容易出錯的問題，這塊內容不細說了。使用同一個CBCentralManager，通過進入委託的peripheral的identifier區分不同的設備，進行不同的操作和處理。 在阿里的smurfs藍牙模塊中，我使用了一個dispatcher去分發每個連接設備的事件到不同實例中進行處理。
掃描廣播包
所有外設，只有在發出廣播包的情況下，才能被central發現，絕大多數情況下，外設被連接後就不會發出廣播（也有例外），很多人遇到無法找到設備的問題，大多屬於這種情況。 重複掃描問題——————
提高藍牙連接速度
無論是iOS，還是android，都可以通過已綁定的設備，在不開啓掃描的情況下進行快速連接，iOS需要的參數是peripheral的identifier，android需要mac地址。但android和iOS還是有一些區別的，比如iOS不能拿到已綁定的設備list，但是可以通過UUID去拿到peripheral的實例。而android可以拿到已綁定的設備list。android綁定過程需要手動調用createBond的方法，而iOS在連接成功一次後會自動綁定。 android在處理createBond時，常常會應爲不同手機平臺，不同設備，會產生兼容性的問題，這點需要注意。
定向掃描
在掃描時候可以傳入serviceUUID，這樣可以掃描到特定條件的設備，提高掃描的速度，排除干擾。
如何獲取mac地址
android可以直接通過getAddress得到mac地址，而iOS出於蘋果的安全策略問題，無法直接獲得mac地址，只能得到一個mac地址換算出來的identifier。不過在智能設備開發時，一般都會考慮到這個問題，大多數智能設備會把mac地址保存在廣播數據中，不同設備可能會存在不同的位置。
Babybluetooth藍牙庫的使用
Babybluetooth是iOS的藍牙庫的封裝，iOS藍牙委託層級特別討厭，一個委託接着一個委託，比如先進入掃描的委託，在進入鏈接的委託，在進入連接成功，發現服務，發現特徵，讀寫操作，一套操作被拆分的很散，容易出錯，代碼不易維護，上手慢等缺點，Babybluetooth對CoreBluetooth進行了封裝，把委託回調進行方法調用的方式，改成了鏈式方法順序調用，直接調用baby.enjoy()方法，完成一整套操作。簡化了上手難度和代碼維護成本。現在開源在github上，有2300個star，藍牙庫中排名第一。
由於時間關係，這裏不會詳細介紹BabyBluetooth的使用，想連接的可以看github bady的主頁。
作者：劉彥瑋，80後，一個全棧工程師，github開源作者，目前就職於阿里巴巴，從事iot智能藍牙設備應用端和基礎框架開發。
原文：知乎live：一小時藍牙科普 文字整理版
聲明：本文首發於作者博客，轉載已經作者授權。