Android ble蓝牙开发
BLE介绍
安卓4.3(API 18)为BLE的核心功能提供平台支持和API，App可以利用它来发现设备、查询服务和读写特性。相比传统的蓝牙，BLE更显著的特点是低功耗。这一优点使AndroidApp可以与具有低功耗要求的BLE设备通信，如近距离传感器、心脏速率监视器、健身设备等。
BLE开发
BLE权限添加
为了在app中使用蓝牙功能，必须声明蓝牙权限BLUETOOTH。利用这个权限去执行蓝牙通信，例如请求连接、接受连接、和传输数据。如果想让你的app启动设备发现或操纵蓝牙设置，必须声明BLUETOOTH_ADMIN权限。注意：如果你使用BLUETOOTH_ADMIN权限，你也必须声明BLUETOOTH权限。在你的app manifest文件中声明蓝牙权限。
设置BLE
你的app能与BLE通信之前，你需要确认设备是否支持BLE，如果支持，确认已经启用。虽然现在的手机基本都支持BLE，但是考虑到程序的健硕性,如果设置为false，这个检查是必需的。
获取:所有的蓝牙活动都需要蓝牙适配器。BluetoothAdapter代表设备本身的蓝牙适配器(蓝牙无线）。整个系统只有一个蓝牙适配器，而且你的app使用它与系统交互。下面的代码片段显示了如何得到适配器。注意该方法使用getSystemService（）]返回BluetoothManager，然后将其用于获取适配器的一个实例。Android 4.3（API 18）引入BluetoothManager。
// 初始化蓝牙适配器
final BluetoothManager bluetoothManager =
(BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
有了mBluetoothAdapter之后就可以判断当前蓝牙开关状态、蓝牙未开启情况下代码里面自动开启蓝牙、以及扫描周边的ble设备
开启蓝牙
接下来，你需要确认蓝牙是否开启。调用isEnabled())去检测蓝牙当前是否开启。如果该方法返回false,蓝牙被禁用。下面的代码检查蓝牙是否开启，如果没有开启，可以提示用户去设置开启蓝牙。
// 确保蓝牙在设备上可以开启
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
//蓝牙未开启
}
发现BLE设备
为了发现BLE设备，使用startLeScan())方法。这个方法需要一个参数BluetoothAdapter.LeScanCallback。你必须实现它的回调函数，那就是返回的扫描结果。因为扫描非常消耗电量，你应当遵守以下准则：
1·只要找到所需的设备，停止扫描。
2·不要在循环里扫描，并且对扫描设置时间限制。以前可用的设备可能已经移出范围，继续扫描消耗电池电量。
以下代码显示如何扫描设备和停止扫描设备
// 10秒后停止寻找.
private static final long SCAN_PERIOD = 10000;
private void scanLeDevice(final boolean enable) {
if (enable) {
// 经过预定扫描期后停止扫描
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);
}
...
}
...
}
如果你只想扫描指定类型的外围设备，可以改为调用startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)),需要提供你的app支持的GATT services的UUID对象数组。
扫描的信息在LeScallCallback里面返回
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback =
new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
//device 里面包含设备的mac地址和设备的名称
//scanRecord里面就是ble设备发出的广播包数据
//rssi表示ble设备的信号值，该值为负数，值越大表示信号值越好
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
byte[] scanRecord) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mLeDeviceListAdapter.addDevice(device);
mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();
}
});
}
};
连接到GATT服务端
与一个BLE设备交互的第一步就是连接它——更具体的，连接到BLE设备上的GATT服务端。为了连接到BLE设备上的GATT服务端，需要使用connectGatt( )方法。这个方法需要三个参数：一个Context对象，自动连接（boolean值,表示只要BLE设备可用是否自动连接到它），和BluetoothGattCallback调用。
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
连接到GATT服务端时，由BLE设备做主机，并返回一个BluetoothGatt实例，然后你可以使用这个实例来进行GATT客户端操作。请求方（Android app)是GATT客户端。BluetoothGattCallback用于传递结果给用户，例如连接状态，以及任何进一步GATT客户端操作。
private final BluetoothGattCallback mGattCallback =
new BluetoothGattCallback() {
@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
int newState) {//当连接状态发生改变
String intentAction;
if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {//当蓝牙设备已经连接
//获取ble设备上面的服务
Log.i(TAG, "Attempting to start service discovery:" +
mBluetoothGatt.discoverServices());
} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {//当设备无法连接
}
}
@Override
//调用discoverServices后的回调
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
//获取服务成功
} else {
Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
}
}
@Override
// 读写特性
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic,
int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
}
}
...
};
...
}
发送数据
首先通过UUID拿到对应的服务，再通过UUID拿到服务的特征,设置特征的属性是BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE。设置成功后可以在该特征值上发送数据到ble设备和接收ble设备的数据。看到这里也许各位不熟ble开发和刚ble开发的看官也许就一脸懵逼，我只是想发送数据到ble设备，怎么一下子搞出个UUID 服务和特征值了,难道就不能和B/S开发一样，连接之后我把数据发送到一个接口,服务器端就返回我需要的数据那么简单。这还得从ble蓝牙的架构说起。
BLE分为三部分Service、Characteristic、Descriptor，这三部分都由UUID作为唯一标示符。一个蓝牙4.0的终端可以包含多个Service，一个Service可以包含多个Characteristic，一个Characteristic包含一个Value和多个Descriptor，一个Descriptor包含一个Value。service是characteristic的集合.一个characteristic包括一个单一变量和0-n个用来描述characteristic变量的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。一般来说，Characteristic是手机与BLE终端交换数据的关键.。
举个栗子:当我们想要用手机与BLE设备进行通信时，实际上也就相当于我们要去找一个学生交流，首先我们需要搭建一个管道，也就是我们需要先获取得到一个BluetoothGatt，其次我们需要知道这个学生在哪一个班级，学号是什么，这也就是我们所说的serviceUUID，和charUUID。这里我们还需要注意一下，找到这个学生后并不是直接和他交流，他就好像一个中介一样，在手机和BLE终端设备之间帮助这两者传递着信息，我们手机所发数据要先经过他，在由他传递到BLE设备上，而BLE设备上的返回信息，也是先传递到他那边，然后手机再从他那边进行读取。
在发送数据之前需先设置特征的具有notificaion功能
private BluetoothGatt mBluetoothGatt;
BluetoothGattCharacteristic characteristic;
boolean enabled;
mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);
BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(
UUID.fromString(SampleGattAttributes.CLIENT_CHARACTERISTIC_CONFIG));
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE)
mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
设置完成后回调
@Override
public final void onDescriptorWrite(final BluetoothGatt gatt, final BluetoothGattDescriptor descriptor, final int status) {
//设置成功
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
}
}
设置成功后就开始发送数据了。
//将指令放置进特征中
characteristic.setValue(data);
//设置回复形式characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_NO_RESPONSE);
//开始写数据
mBluetoothGatt.writeCharacteristic(chharacteristic);
写入数据成功后回调
protected void onCharacteristicWrite(final BluetoothGatt gatt, final BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
//发送数据成功啦啦啦
}
如何设备回复数据则会回调
@Override
public final void onCharacteristicChanged(final BluetoothGatt gatt, final BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
}
关闭客户端App
当你的app完成BLE设备的使用后，应该调用close( ))，系统可以合理释放占用资源。
public void close() {
if (mBluetoothGatt == null) {
return;
}
mBluetoothGatt.close();
mBluetoothGatt = null;
}
最后分享我在BLE 开发中遇到的坑和一些经验
1 在所有蓝牙的回调中不要操作UI。我是不会告诉你我是怎么发现这个坑的。
2 在所有的蓝牙回调中不要执行耗时操作。
3 发送数据要等到上一条数据发送成功后再发下一条数据，毕竟BLE设备运算没有手机快，这里可以推荐一个开源蓝牙连接工具https://github.com/NordicSemiconductor/Android-nRF-Toolbox,里面非常好的对发送的数据做了一个数据队列。
4 合理的控制扫描过程，一般出现133错误的时候重连就可以先去扫描再去连接。若扫描不到时不要马上又去扫描，不然你把手机放那一夜，把设备远离它，第二天回来看手机时会惊喜的发现手机没电自动关机了
遇到的坑
1 断线重连的时候总是报133错误,
断线后不要马上去连接.先扫描设备，扫描到设备后再去连接。
2 扫描不到设备
手动关闭蓝牙再打开蓝牙开关。这个可能是重连里面的扫描引起的，如果设备未在周边，一直去扫描的话,后来设备在身边也可能扫描不到设备。如果未能连接设备，也不能一直去扫描。扫描不到设备时说明设备并不到周边，可以延迟多少时间后再去扫描
3 连接设备后发送数据，发送数据的回调函数也已经走了。没有接收到数据
查看设置特征值的描述值
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE)
mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor)的回调里面是不是回调成功了
4反复断开蓝牙后再重连导致连接失败
断开蓝牙后应该调用close()方法释放资源.连接时应该设置超时，在超时时间内继续去连接,基本低、中、高端机都能重新连接上。
5 连接上之后自动断开连接，重连上之后又自动断开连接，如此反复。
我们的BLE设备在某些低端机会遇到这种问题。听固件工程师说是BLE设备蓝牙芯片频率和手机蓝牙频率问题，需调BLE设备频率。遇到这种问题APP就束手无策了。
6 反复操作断开和连接导致系统蓝牙挂掉(无响应)
基本也是没有合理释放资源导致
7 调用扫描操作导致APP无响应
查看系统蓝牙是否挂掉了。基本和问题6类似
参考文章:
http://www.cnblogs.com/cxk1995/p/5693979.html
https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/bluetooth-le.html#roles