CoreBluetooth框架使用详解

发表于

之前没接触过蓝牙开发，最近一直在跟蓝牙打交道。iOS开发蓝牙APP主要使用的是苹果原生的框架CoreBluetooth，这篇文章是对CoreBluetooth框架做一个简单的介绍，也是对前面一阶段的工作做一个梳理，加强自己对蓝牙开发这一块的理解。

概念

CBPeripheral蓝牙外设，与APP通信的蓝牙设备，比如蓝牙手环。
CBCentralManager蓝牙管理中心，管理APP与外设之间的交互。
CBService蓝牙外设的服务，每一个外设都有0个或者多个服务。而每一个服务又可能包含0个或者多个蓝牙服务，也可能包含0个或者多个蓝牙特征。
CBCharacteristic特征，每一个蓝牙特征中都包含有一些数据或者信息。

代码分析

步骤

  1. 创建CBCentralManager。
  2. 在蓝牙开启的状态下扫描可连接的蓝牙外设。
  3. 根据连接目标蓝牙外设。
  4. 查询目标蓝牙外设下的服务。
  5. 遍历服务中的特征，获取特征中的数据或者保存某些可写的特征，或者设置某些特征值改变时，通知主动获取。
  6. 在通知更新特征中值的方法中读取特征中的数据（再设置特征的通知为YES的情况下）
  7. 读取特征中的值。
  8. 根据可写特征的UUID，向蓝牙外设写入数据。

创建CBCentralManager

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//在蓝牙管理单例中创建管理中心
CBCentralManager *manager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:dispatch_get_main_queue()];

创建完之后，就会调用一次CBCentralManagerDelegate代理方法

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//在蓝牙模板的状态发生改变的时候，就会回调。
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central {
NSError *error = nil;
switch (self.manager.state) {
case CBCentralManagerStatePoweredOn: //蓝牙打开
[self.manager scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];//扫描可用的蓝牙外设
break;
case CBCentralManagerStatePoweredOff: //蓝牙关闭
error = [NSError errorWithDomain:@"CBCentralManagerStatePoweredOff" code:-1 userInfo:nil];
break;
case CBCentralManagerStateResetting: //蓝牙重置
break;
case CBCentralManagerStateUnknown: //未知状态
error = [NSError errorWithDomain:@"CBCentralManagerStateUnknown" code:-1 userInfo:nil];
break;
case CBCentralManagerStateUnsupported: //设备不支持
error = [NSError errorWithDomain:@"CBCentralManagerStateUnsupported" code:-1 userInfo:nil];
break;
default:
break;
}

扫描到可用的外设之后，会调用CBCentralManagerDelegate的此代理方法：

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/**
*  搜索到设备回调
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*  @param central           CBCentralManager
*  @param peripheral        CBPeripheral（扫描到的外设）
*  @param advertisementData NSDictionary（蓝牙设备的广播数据）
*  @param RSSI              NSNumber（设备的信息强度）
*/
//在此方法中接收到外设的广播信息
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *,id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI {
if ( [peripheral.name hasPrefix:@"xxx-"])
// 连接某个蓝牙外设
[self.manager connectPeripheral:peripheral options:@{CBConnectPeripheralOptionNotifyOnDisconnectionKey:@(YES)}];
// 设置外设的代理是为了后面查询外设的服务和外设的特性，以及特性中的数据。
[peripheral setDelegate:self];
// 既然已经连接到某个蓝牙了，那就不需要在继续扫描外设了
[self.manager stopScan];
}

连接外设成功后，查找其具有的服务：

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- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
NSLog(@"didConnectPeripheral");
// 连接成功后，查找服务
[peripheral discoverServices:nil];
}
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error
{
NSLog(@"didFailToConnectPeripheral");
}
#pragma mark - CBPeripheralDelegate
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(nullable NSError *)error
{
NSString *UUID = [peripheral.identifier UUIDString];
NSLog(@"didDiscoverServices:%@",UUID);
if (error) {
NSLog(@"出错");
return;
}
CBUUID *cbUUID = [CBUUID UUIDWithString:UUID];
NSLog(@"cbUUID:%@",cbUUID);
for (CBService *service in peripheral.services) {
NSLog(@"service:%@",service.UUID);
//如果我们知道要查询的特性的CBUUID，可以在参数一中传入CBUUID数组。
[peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
}
}
//遍历服务中的特性
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(nullable NSError *)error
{
if (error) {
NSLog(@"出错");
return;
}
CBUUID * uuid = [CBUUID UUIDWithString:NewServiceUUIDCharacteristicUUIDRead];
CBUUID * uuid_Write = [CBUUID UUIDWithString:NewServiceUUIDCharacteristicUUIDWrite];
for (CBCharacteristic *c in service.characteristics) {
if ([c.UUID isEqual:uuid]) {
if (peripheral.state == CBPeripheralStateConnected){
CBCharacteristic * chara = [self findCharacteristic:peripheral CharacteristicUUID:NewServiceUUIDCharacteristicUUIDRead ServiceUUID:NewServiceUUID];
chara != nil?[peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:chara]:nil;
}
}
if ([c.UUID isEqual:uuid_Write]) {
if (peripheral.state == CBPeripheralStateConnected){
//查询数据
}
}
}
}
//获取外设发来的数据，read和notify，都在这个方法
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error {
CBUUID * ReadUUID = [CBUUID UUIDWithString:NewServiceUUIDCharacteristicUUIDRead];
if ([characteristic.UUID isEqual:ReadUUID]) {
NSLog(@"返回的数据:%@",characteristic.value);
}
}

向外设写入数据：

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[peripheral writeValue:infoData forCharacteristic:_chatacter type:CBCharacteristicWriteWithoutResponse];

与蓝牙外设断开连接：

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[self.manager cancelPeripheralConnection:peripheral];

中心设备连接中断回调

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- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
NSLog(@"连接断开 %@", [error localizedDescription]);
[_operationDelegate disconnected];
}

注意问题

1.在ios中蓝牙广播信息中通常会包含以下4种类型的信息。ios的蓝牙通信协议中不接受其他类型的广播信息。因为iOS端的限制，所以需要将设备的Mac地址放到kCBAdvDataManufacturerData这个字段中。

2.iOS10以上需要在info.plist里声明向用户申请蓝牙权限

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2
Privacy - Bluetooth Peripheral Usage Description
需要使用蓝牙来连接您的设备

3.扫描设备过程中，会弹出是否配对的弹窗(蓝牙固件传回来系统才会弹出的，手机端控制不了)。用户点击取消的时候，设备会进入假连接状态（杀掉APP之后，设备即断开连接）.点击配对之后，系统就会把设备信息存在我的设备里，后续调retrive函数直接可以连接，相当于自动重连(杀掉APP之后，设备仍然连接中)，如果需要断开连接的话，需要提醒用户去设置-蓝牙-忽略设备。暂未发现可以解决此问题的方法。

为何要获取蓝牙外设的Mac地址？

蓝牙外设的Mac地址，简而言之就是这个物理地址，每个设备都是唯一的，可以理解为身份证号。
一般在做BLE的开发中，会遇到通过APP去绑定一个蓝牙外设的需求，由于在APP关闭后，BLE就会断开连接，所以第二次打开APP的时候，就需要通过绑定时保存在本地或者数据库中的这个外设的信息，来进行定向扫描以及绑定。所以这里就涉及到了这个外设信息的唯一性的问题，如果不能保证保存的这个外设信息的唯一性的话，可能我第二次打开APP就连接不到之前的设备，或者连接到别的设备。
然而万恶的苹果在原生的CoreBluetooth中，将设备的Mac进行了封装（通过外设的Mac地址和手机的Mac地址进行了加密计算），最后对外提供了一个UUID，在一台手机上，一般情况，UUID就可以作为这个外设的唯一标识了，但是如果换了一台手机的话，可能就会发生变化，所以如果需求是需要在多台手机上的话，UUID可能就不太实用了。
特别是需要兼容安卓的情况下，安卓是可以获取到Mac地址的，所以我们就只能想办法获取外设的Mac地址了(正常情况下，为了方便iOS端，硬件工程师会把蓝牙地址放到外设的广播数据中(kCBAdvDataManufacturerData)字段)。