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Android ble理解

news 2025/11/1 9:22:07

好的，我们来系统地梳理一下 Android BLE（蓝牙低功耗）的基础概念。理解这些核心概念是进行 BLE 应用开发的第一步。

核心角色：Central（中心设备）和 Peripheral（外围设备）

BLE 通信基于一种不对称的客户端-服务器模型：

1. Central（中心设备 / 客户端 / 主机）

· 角色：主动扫描、发现并连接到其他设备。通常是手机、平板等功能强大的设备。

· 在 Android 中的体现：你的 Android 应用就是 Central。

· 类比：像在商场里购物的顾客，主动寻找店铺。

2. Peripheral（外围设备 / 服务器 / 从机）

· 角色：被动广播自身的存在，等待被连接。通常是传感器、手环、智能门锁等功耗很低的设备。

· 在 Android 中的体现：从 Android 5.0（API 21）开始，设备也可以作为 Peripheral，但相对复杂，不如 iOS 方便。

· 类比：像商场的店铺，不断播放广告（广播）来吸引顾客。

关键点：在绝大多数 Android BLE 开发场景中，你的手机是 Central，你要连接的智能设备（如手环、心率带）是 Peripheral。

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核心架构：GATT（通用属性协议）

一旦 Central 和 Peripheral 建立连接，它们之间的所有通信都通过 GATT 协议进行。GATT 定义了一个基于服务（Service）和特征（Characteristic）的分层数据结构。

你可以把它想象成一个文件系统：

· Profile（配置文件）：一个标准的应用场景规范。例如心率 Profile。它本身不是一个实体，而是定义了一个设备为了实现某种功能（如心率监测）必须包含哪些服务。一个设备可以实现多个 Profile。

· Service（服务）：一个独立的功能单元。例如电池服务、设备信息服务。它就像一个文件夹，里面包含了一系列相关的数据。

· Characteristic（特征）：服务内部的实际数据点。它是 GATT 通信的基础实体。一个 Characteristic 包含一个值（Value）和多个描述符（Descriptor）。它就像一个文件。

· Value（值）：特征所代表的数据本身，比如电池电量80%，设备名称MyTracker。

· Properties（属性）：定义了可以对 Characteristic 进行什么操作。例如：

· READ：可以读取这个值。

· WRITE：可以写入这个值（发送命令）。

· NOTIFY：当值改变时，Peripheral 会主动通知 Central（最常用、最节能的通信方式）。

· INDICATE：类似 NOTIFY，但需要 Central 确认，更可靠。

· Descriptor（描述符）：用于描述 Characteristic 的元数据。最重要的一个是 CCCD（客户端特征配置描述符），它用于开启或关闭某个 Characteristic 的 NOTIFY 或 INDICATE 功能。

关系总结：

Profile-> 包含多个 Service -> 包含多个 Characteristic -> 包含一个 Value 和多个 Descriptor（最重要的是 CCCD）。

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Android BLE 开发关键类

这些类位于 android.bluetooth 包中，是与上述概念的直接映射。

1. BluetoothAdapter

· 代表设备本身的蓝牙硬件。

· 通过 BluetoothManager 获取：(BluetoothManager) getSystemService(BLUETOOTH_SERVICE).getAdapter()。

· 核心操作：检查蓝牙是否开启、开启/关闭蓝牙、开始扫描设备。

2. BluetoothDevice

· 代表一个远端的蓝牙设备（即 Peripheral）。

· 通常在扫描回调中获取。

· 核心操作：获取设备名称、MAC 地址，最重要的方法是 connectGatt()，用于建立 GATT 连接。

3. BluetoothGatt

· 这是 BLE 通信的核心类。一旦通过 BluetoothDevice.connectGatt() 成功连接，你就会得到一个 BluetoothGatt 实例。

· 它代表了与 Peripheral 的 GATT 连接。所有后续的服务发现、读写、通知等操作都通过它来完成。

· 核心操作：discoverServices()， readCharacteristic()， writeCharacteristic()， setCharacteristicNotification()。

4. BluetoothGattService

· 代表一个 GATT 服务。

· 通过 BluetoothGatt.getService(UUID) 获取。

5. BluetoothGattCharacteristic

· 代表一个 GATT 特征。

· 包含其 value, properties, descriptors。

· 通过 BluetoothGattService.getCharacteristic(UUID) 获取。

6. BluetoothGattDescriptor

· 代表一个描述符。

· 最重要的操作是向 CCCD 写入 BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE 来开启通知。

7. BluetoothLeScanner 和 ScanCallback（API 21+ 推荐）

· 用于扫描 BLE 设备。

· BluetoothLeScanner 通过 BluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner() 获取。

· 扫描结果在 ScanCallback 中返回。

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典型 BLE 交互流程（Central 端）

1. 权限检查

· 在 AndroidManifest.xml 中声明 BLUETOOTH, BLUETOOTH_ADMIN, 以及（对于 Android 12+）BLUETOOTH_CONNECT, BLUETOOTH_SCAN。对于定位相关的权限（ACCESS_FINE_LOCATION 等）在旧版本中也是必须的，因为扫描设备可以用于定位。

2. 扫描设备

· 获取 BluetoothLeScanner。

· 创建 ScanSettings 和 ScanFilter（可选）。

· 启动扫描，在 ScanCallback.onScanResult 中获取到的 ScanResult 里包含 BluetoothDevice。

3. 连接设备

· 调用 bluetoothDevice.connectGatt(context, autoConnect, bluetoothGattCallback)。

· autoConnect 设为 false 表示直接连接，设为 true 表示在设备可用时自动连接（更耗电）。

· 连接状态回调在 BluetoothGattCallback 中。

4. 发现服务

· 在 BluetoothGattCallback.onConnectionStateChange 中，当状态变为 STATE_CONNECTED 时，调用 bluetoothGatt.discoverServices()。

· 服务发现完成后，会触发 BluetoothGattCallback.onServicesDiscovered。

5. 读写操作和开启通知