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一、扫描BLE设备

传统蓝牙虽然历史悠久，但它的缺陷也很明显，包括但不限于下列几点：

（1）需要两部设备配对之后才能继续连接，而且连接速度也慢；

（2）连接之后就一直保持传输链路，很消耗电能；

（3）数据传输的有效距离不到10米，导致使用场景受限；

为解决传统蓝牙的上述痛点，蓝牙技术联盟制定了低功耗蓝牙技术（BLE），因为BLE采取非常快速的连接方式，所以平时处于非连接的状态，此时链路两端仅仅只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，完成传输后会尽快关闭链路，BLE技术与之前版本的蓝牙标准相比，主要有三个方面的改进，更省电，连接速度更快以及传输距离更远

低功耗蓝牙所有BLE设备遵循统一的通用属性规范（GATT）：

（1）BLE从机，又称服务端，它接受GATT指令，并根据指令调整自身行为。

（2）BLE主机，又称客户端，它向服务端发送GATT指令，令其遵照指令行事。

（3）特征值（characteristic），BLE通过参数来传输数据，这种参数被称作特征值。

（4）服务（service），一个设备可拥有多个服务，每个服务也可包含多个特征值，每个特征值又存在多种属性（properties）。

GATT规范的内容框架如下 

扫描与连接BLE设备

调用蓝牙适配器的getBluetoothLeScanner方法，获得BluetoothLeScanner扫描器对象。 扫描器的主要方法说明如下：

startScan方法表示开始扫描BLE设备，

stopScan方法表示停止扫描BLE设备。 调用设备对象的connectGatt方法，连接GATT服务器并获得客户端的GATT对象。 

BLE连接之后的回调

BluetoothGattCallback接口定义了许多方法，常用方法主要有：

onConnectionStateChange：BLE连接的状态发生变化时回调。此时判断如果连接成功，就调用GATT对象的discoverServices方法查找BLE服务。

onServicesDiscovered：发现BLE服务端的服务列表及其特征值时回调。 onCharacteristicChanged：收到BLE服务端的数据变更时回调。该方法会收到服务端送来的消息。

onCharacteristicWrite：收到BLE服务端的数据写入时回调。此时判断执行成功的话，表示服务端已经收到了客户端发给它的消息。

运行测试App效果如下 系统会自动扫描附近的低功耗蓝牙设备

 代码如下

package com.example.iot;import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;import android.bluetooth.BluetoothAdapter;
import android.bluetooth.BluetoothDevice;
import android.bluetooth.BluetoothGatt;
import android.bluetooth.BluetoothGattCharacteristic;
import android.bluetooth.BluetoothGattServer;
import android.bluetooth.BluetoothGattServerCallback;
import android.bluetooth.BluetoothGattService;
import android.bluetooth.BluetoothManager;
import android.bluetooth.BluetoothProfile;
import android.bluetooth.le.AdvertiseCallback;
import android.bluetooth.le.AdvertiseData;
import android.bluetooth.le.AdvertiseSettings;
import android.bluetooth.le.BluetoothLeAdvertiser;
import android.content.Context;
import android.content.pm.PackageManager;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.text.TextUtils;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.WindowManager;
import android.widget.EditText;
import android.widget.LinearLayout;
import android.widget.ScrollView;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;import com.example.iot.constant.BleConstant;
import com.example.iot.util.BluetoothUtil;
import com.example.iot.util.ChatUtil;
import com.example.iot.util.DateUtil;
import com.example.iot.util.Utils;
import com.example.iot.util.ViewUtil;import java.util.List;public class BleServerActivity extends AppCompatActivity {private static final String TAG = "BleServerActivity";private TextView tv_hint; // 声明一个文本视图对象private ScrollView sv_chat; // 声明一个滚动视图对象private LinearLayout ll_show; // 声明一个线性视图对象private LinearLayout ll_input; // 声明一个线性视图对象private EditText et_input; // 声明一个编辑框对象private Handler mHandler = new Handler(Looper.myLooper()); // 声明一个处理器对象private int dip_margin; // 每条聊天记录的四周空白距离private String mMinute = "00:00";private BluetoothManager mBluetoothManager; // 声明一个蓝牙管理器对象private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter; // 声明一个蓝牙适配器对象private BluetoothDevice mRemoteDevice; // 声明一个蓝牙设备对象private BluetoothGattServer mGattServer; // 声明一个蓝牙GATT服务器对象private BluetoothGattCharacteristic mReadChara; // 客户端读取数据的特征值@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_ble_server);getWindow().addFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_KEEP_SCREEN_ON); // 保持屏幕常亮initView(); // 初始化视图initBluetooth(); // 初始化蓝牙适配器mHandler.postDelayed(mAdvertise, 200); // 延迟200毫秒开启低功耗蓝牙广播任务}// 初始化视图private void initView() {dip_margin = Utils.dip2px(this, 5);tv_hint = findViewById(R.id.tv_hint);sv_chat = findViewById(R.id.sv_chat);ll_show = findViewById(R.id.ll_show);ll_input = findViewById(R.id.ll_input);et_input = findViewById(R.id.et_input);findViewById(R.id.btn_send).setOnClickListener(v -> sendMesssage());}// 初始化蓝牙适配器private void initBluetooth() {if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {Toast.makeText(this, "当前设备不支持低功耗蓝牙", Toast.LENGTH_SHORT).show();finish(); // 关闭当前页面}// 获取蓝牙管理器，并从中得到蓝牙适配器mBluetoothManager =(BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);mBluetoothAdapter = mBluetoothManager.getAdapter(); // 获取蓝牙适配器if (!BluetoothUtil.getBlueToothStatus()) { // 还未打开蓝牙BluetoothUtil.setBlueToothStatus(true); // 开启蓝牙功能}}// 创建一个低功耗蓝牙广播任务private Runnable mAdvertise = new Runnable() {@Overridepublic void run() {if (BluetoothUtil.getBlueToothStatus()) { // 已经打开蓝牙stopAdvertise(); // 停止低功耗蓝牙广播String server_name = getIntent().getStringExtra("server_name");startAdvertise(server_name); // 开始低功耗蓝牙广播tv_hint.setText("“"+server_name+"”服务端正在广播，请等候客户端连接");} else {mHandler.postDelayed(this, 2000);}}};// 开始低功耗蓝牙广播private void startAdvertise(String ble_name) {// 设置广播参数AdvertiseSettings settings = new AdvertiseSettings.Builder().setConnectable(true) // 是否允许连接.setTimeout(0) // 设置超时时间.setTxPowerLevel(AdvertiseSettings.ADVERTISE_TX_POWER_HIGH).setAdvertiseMode(AdvertiseSettings.ADVERTISE_MODE_LOW_LATENCY).build();// 设置广播内容AdvertiseData advertiseData = new AdvertiseData.Builder().setIncludeDeviceName(true) // 是否把设备名称也广播出去.setIncludeTxPowerLevel(true) // 是否把功率电平也广播出去.build();mBluetoothAdapter.setName(ble_name); // 设置BLE服务端的名称// 获取BLE广播器BluetoothLeAdvertiser advertiser = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeAdvertiser();// BLE服务端开始广播，好让别人发现自己advertiser.startAdvertising(settings, advertiseData, mAdvertiseCallback);}// 停止低功耗蓝牙广播private void stopAdvertise() {if (mBluetoothAdapter != null) {// 获取BLE广播器BluetoothLeAdvertiser advertiser = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeAdvertiser();if (advertiser != null) {advertiser.stopAdvertising(mAdvertiseCallback); // 停止低功耗蓝牙广播}}}// 创建一个低功耗蓝牙广播回调对象private AdvertiseCallback mAdvertiseCallback = new AdvertiseCallback() {@Overridepublic void onStartSuccess(AdvertiseSettings settings) {Log.d(TAG, "低功耗蓝牙广播成功："+settings.toString());addService(); // 添加读写服务UUID，特征值等}@Overridepublic void onStartFailure(int errorCode) {Log.d(TAG, "低功耗蓝牙广播失败，错误代码为"+errorCode);}};// 添加读写服务UUID，特征值等private void addService() {BluetoothGattService gattService = new BluetoothGattService(BleConstant.UUID_SERVER, BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY);// 只读的特征值mReadChara = new BluetoothGattCharacteristic(BleConstant.UUID_CHAR_READ,BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY,BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ);// 只写的特征值BluetoothGattCharacteristic charaWrite = new BluetoothGattCharacteristic(BleConstant.UUID_CHAR_WRITE,BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY,BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE);gattService.addCharacteristic(mReadChara); // 将特征值添加到服务里面gattService.addCharacteristic(charaWrite); // 将特征值添加到服务里面// 开启GATT服务器等待客户端连接mGattServer = mBluetoothManager.openGattServer(this, mGattCallback);mGattServer.addService(gattService); // 向GATT服务器添加指定服务}private BluetoothGattServerCallback mGattCallback = new BluetoothGattServerCallback() {// BLE连接的状态发生变化时回调@Overridepublic void onConnectionStateChange(BluetoothDevice device, int status, int newState) {super.onConnectionStateChange(device, status, newState);Log.d(TAG, "onConnectionStateChange device=" + device.toString() + " status=" + status + " newState=" + newState);if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {mRemoteDevice = device;runOnUiThread(() -> {String desc = String.format("已连接BLE客户端，对方名称为“%s”，MAC地址为%s",device.getName(), device.getAddress());tv_hint.setText(desc);ll_input.setVisibility(View.VISIBLE);});}}// 收到BLE客户端写入请求时回调@Overridepublic void onCharacteristicWriteRequest(BluetoothDevice device, int requestId, BluetoothGattCharacteristic chara, boolean preparedWrite, boolean responseNeeded, int offset, byte[] value) {super.onCharacteristicWriteRequest(device, requestId, chara, preparedWrite, responseNeeded, offset, value);String message = new String(value); // 把客户端发来的数据转成字符串Log.d(TAG, "收到了客户端发过来的数据 " + message);// 向GATT客户端发送应答，告诉它成功收到了要写入的数据mGattServer.sendResponse(device, requestId, BluetoothGatt.GATT_SUCCESS, offset, chara.getValue());runOnUiThread(() -> appendChatMsg(message, false)); // 往聊天窗口添加聊天消息}};@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();stopAdvertise(); // 停止低功耗蓝牙广播if (mGattServer != null) {mGattServer.close(); // 关闭GATT服务器}}// 发送聊天消息private void sendMesssage() {String message = et_input.getText().toString();if (TextUtils.isEmpty(message)) {Toast.makeText(this, "请先输入聊天消息", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}et_input.setText("");ViewUtil.hideOneInputMethod(this, et_input); // 隐藏软键盘List msgList = ChatUtil.splitString(message, 20); // 按照20字节切片for (String msg : msgList) {mReadChara.setValue(msg); // 设置读特征值// 发送本地特征值已更新的通知mGattServer.notifyCharacteristicChanged(mRemoteDevice, mReadChara, false);}appendChatMsg(message, true); // 往聊天窗口添加聊天消息}// 往聊天窗口添加聊天消息private void appendChatMsg(String content, boolean isSelf) {appendNowMinute(); // 往聊天窗口添加当前时间// 把单条消息的线性布局添加到聊天窗口上ll_show.addView(ChatUtil.getChatView(this, content, isSelf));// 延迟100毫秒后启动聊天窗口的滚动任务new Handler(Looper.myLooper()).postDelayed(() -> {sv_chat.fullScroll(ScrollView.FOCUS_DOWN); // 滚动到底部}, 100);}// 往聊天窗口添加当前时间private void appendNowMinute() {String nowMinute = DateUtil.getNowMinute();if (!mMinute.substring(0, 4).equals(nowMinute.substring(0, 4))) {mMinute = nowMinute;ll_show.addView(ChatUtil.getHintView(this, nowMinute, dip_margin));}}}

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