2. 技术
    3. iOS蓝牙知识快速入门（详尽版）

    iOS蓝牙知识快速入门（详尽版）

    技术2022-07-14  86

    以前写过几篇蓝牙相关的文章，但是没有涉及扫描、收发指令这些基础功能的实现。所以打算写一篇尽可能详尽的蓝牙知识汇总，一方面给有需要的同学看，一方面是对自己学习蓝牙的一个总结。

    这篇文章的目的：教你实现设备的扫描，连接，数据收发，蓝牙数据解析。如果在实现上面任一功能遇到问题时，欢迎留下你的问题，我将进行补充，对于说法有误的地方也请老司机予以指正。

    目录

    0、思维导图

    1、苹果对蓝牙设备有什么要求

    2、操作蓝牙设备使用什么库

    3、如何扫描

    4、如何连接

    5、如何发送数据和接收数据

    6、如何解析数据

    7、扩展

    思维导图

    第一次做图，大家凑合着看哈。这张是我总结的蓝牙知识的结构图，下面的内容将围绕这些东西展开进行。 这张是蓝牙连接发送数据的流程图，下文进入coding阶段的讲解顺序，大家先有个大概印象，等阅读完本文再回来看这张图将理解的更深一些。

    苹果对蓝牙设备有什么要求

    BLE：bluetouch low energy，蓝牙4.0设备因为低功耗，所有也叫作BLE。苹果在iphone4s及之后的手机型号开始支持蓝牙4.0，这也是最常见的蓝牙设备。低于蓝牙4.0协议的设备需要进行MFI认证，关于MFI认证的申请工作可以看这里：关于MFI认证你所必须要知道的事情

    在进行操作蓝牙设备前，我们先下载一个蓝牙工具LightBlue，它可以辅助我们的开发，在进行蓝牙开发之前建议先熟悉一下LightBlue这个工具。

    操作蓝牙设备使用什么库

    苹果自身有一个操作蓝牙的库CoreBluetooth.framework，这个是大多数人员进行蓝牙开发的首选框架，除此之外目前github还有一个比较流行的对原生框架进行封装的三方库BabyBluetooth，它的机制是将CoreBluetooth中众多的delegate写成了block方法，有兴趣的同学可以了解下。下面主要介绍的是原生蓝牙库的知识。

    中心和外围设备

    如图所示，电脑、Pad、手机作为中心，心跳监听器作为外设，这种中心外设模式是最常见的。简单理解就是，发起连接的是中心设备（Central），被连接的是外围设备（Peripheral），对应传统的客户机-服务器体系结构。Central能够扫描侦听到，正在播放广告包的外设。

    服务与特征

    外设可以包含一个或多个服务（CBService），服务是用于实现装置的功能或特征数据相关联的行为集合。 而每个服务又对应多个特征（CBCharacteristic）,特征提供外设服务进一步的细节，外设，服务，特征对应的数据结构如下所示

    如何扫描蓝牙

    在进行扫描之前我们需要，首先新建一个类作为蓝牙类，例如FYBleManager，写成单例，作为处理蓝牙操作的管理类。引入头文件#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h> CBCentralManager是蓝牙中心的管理类，控制着蓝牙的扫描，连接，蓝牙状态的改变。

    1、初始化

    dispatch_queue_t centralQueue = dispatch_queue_create(“centralQueue",DISPATCH_QUEUE_SERIAL); NSDictionary *dic = @{CBCentralManagerOptionShowPowerAlertKey : YES, CBCentralManagerOptionRestoreIdentifierKey : @"unique identifier"}; self.centralManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:centralQueue options:dic]; 复制代码

    CBCentralManagerOptionShowPowerAlertKey对应的BOOL值，当设为YES时，表示CentralManager初始化时，如果蓝牙没有打开，将弹出Alert提示框 CBCentralManagerOptionRestoreIdentifierKey对应的是一个唯一标识的字符串，用于蓝牙进程被杀掉恢复连接时用的。

    2、扫描

    //不重复扫描已发现设备 NSDictionary *option = @{CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey : [NSNumber numberWithBool:NO],CBCentralManagerOptionShowPowerAlertKey:YES}; [self.centralManager scanForPeripheralsWithServices:nil options:option]; - (void)scanForPeripheralsWithServices:(nullable NSArray<CBUUID *> *)serviceUUIDs options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options; 复制代码

    扫面方法，serviceUUIDs用于第一步的筛选，扫描此UUID的设备 options有两个常用参数：CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey设置为NO表示不重复扫瞄已发现设备，为YES就是允许。CBCentralManagerOptionShowPowerAlertKey设置为YES就是在蓝牙未打开的时候显示弹框

    3、CBCentralManagerDelegate代理方法

    在初始化的时候我们调用了代理，在CoreBluetooth中有两个代理，

    CBCentralManagerDelegateCBPeripheralDelegate

    iOS的命名很友好，我们通过名字就能看出，上面那个是关于中心设备的代理方法，下面是关于外设的代理方法。我们这里先研究CBCentralManagerDelegate中的代理方法

    - (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central; 复制代码

    这个方法标了@required是必须添加的，我们在self.centralManager初始换之后会调用这个方法，回调蓝牙的状态。状态有以下几种：

    typedef NS_ENUM(NSInteger, CBCentralManagerState{ CBCentralManagerStateUnknown = CBManagerStateUnknown,//未知状态 CBCentralManagerStateResetting = CBManagerStateResetting,//重启状态 CBCentralManagerStateUnsupported = CBManagerStateUnsupported,//不支持 CBCentralManagerStateUnauthorized = CBManagerStateUnauthorized,//未授权 CBCentralManagerStatePoweredOff = CBManagerStatePoweredOff,//蓝牙未开启 CBCentralManagerStatePoweredOn = CBManagerStatePoweredOn,//蓝牙开启} NS_DEPRECATED(NA, NA, 5_0, 10_0, "Use CBManagerState instead” ); 复制代码

    该枚举在iOS10之后已经废除了，系统推荐使用CBManagerState，类型都是对应的

    typedef NS_ENUM(NSInteger, CBManagerState{ CBManagerStateUnknown = 0, CBManagerStateResetting, CBManagerStateUnsupported, CBManagerStateUnauthorized, CBManagerStatePoweredOff, CBManagerStatePoweredOn, } NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 10_0); - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI; 复制代码

    peripheral是外设类 advertisementData是广播的值，一般携带设备名，serviceUUIDs等信息 RSSI绝对值越大，表示信号越差，设备离的越远。如果想装换成百分比强度，（RSSI+100）/100，（这是一个约数，蓝牙信号值并不一定是-100 - 0的值，但近似可以如此表示）

    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central willRestoreState:(NSDictionary<NSString *, id> *)dict; 复制代码

    在蓝牙于后台被杀掉时，重连之后会首先调用此方法，可以获取蓝牙恢复时的各种状态

    如何连接

    在扫面的代理方法中，我们连接外设名是MI的蓝牙设备

    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI{ NSLog(@"advertisementData:%@，RSSI:%@",advertisementData,RSSI); if([peripheral.name isEqualToString:@"MI"]){ [self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];//发起连接的命令 self.peripheral = peripheral; } } 复制代码

    连接的状态 对应另外的CBCentralManagerDelegate代理方法 连接成功的回调

    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral; 复制代码

    连接失败的回调

    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error; 复制代码

    连接断开的回调

    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error; 复制代码

    连接成功之后并没有结束，还记得CBPeripheral中的CBService和CBService中的CBCharacteristic吗，对数据的读写是由CBCharacteristic控制的。我们先用lightblue连接小米手环为例，来看一下，手环内部的数据是不是我们说的那样。

    其中ADVERTISEMENT DATA显示的就是广播信息。

    iOS蓝牙无法直接获取设备蓝牙MAC地址，可以将MAC地址放到这里广播出来

    FEEO是ServiceUUIDs,里面的FF01、FF02是CBCharacteristic的UUID

    Properties是特征的属性，可以看出FF01具有读的权限，FF02具有读写的权限。特征拥有的权限类别有如下几种：

    typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, CBCharacteristicProperties{ CBCharacteristicPropertyBroadcast = 0x01, CBCharacteristicPropertyRead = 0x02, CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse = 0x04, CBCharacteristicPropertyWrite = 0x08, CBCharacteristicPropertyNotify = 0x10, CBCharacteristicPropertyIndicate = 0x20, CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites = 0x40, CBCharacteristicPropertyExtendedProperties = 0x80, CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0) = 0x100, CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0) = 0x200 }; 复制代码

    如何发送并接收数据

    通过上面的步骤我们发现CBCentralManagerDelegate提供了蓝牙状态监测、扫描、连接的代理方法，但是CBPeripheralDelegate的代理方法却还没使用。别急，马上就要用到了，通过名称判断这个代理的作用，肯定是跟Peripheral有关，我们进入系统API，看它的代理方法都有什么，因为这里的代理方法较多，我就挑选几个常用的拿出来说明一下。

    1、代理方法

    //发现服务的回调 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(nullable NSError *)error; //发现特征的回调 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(nullable NSError *)error; //读数据的回调 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error; //是否写入成功的回调 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error; 复制代码

    2、步骤

    通过这几个方法我们构建一个流程：连接成功->获取指定的服务->获取指定的特征->订阅指定特征值->通过具有写权限的特征值写数据->在didUpdateValueForCharacteristic回调中读取蓝牙反馈值

    解释一下订阅特征值：特征值具有Notify权限才可以进行订阅，订阅之后该特征值的value发生变化才会回调didUpdateValueForCharacteristic

    3、实现上面流程的实例代码

    //连接成功 - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral{ //连接成功之后寻找服务，传nil会寻找所有服务 [peripheral discoverServices:nil]; } //发现服务的回调 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error{ if (!error) { for (CBService *service in peripheral.services) { NSLog(@"serviceUUID:%@", service.UUID.UUIDString); if ([service.UUID.UUIDString isEqualToString:ST_SERVICE_UUID]) { //发现特定服务的特征值 [service.peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service]; } } } } //发现characteristics，由发现服务调用（上一步），获取读和写的characteristics - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error { for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) { //有时读写的操作是由一个characteristic完成 if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:ST_CHARACTERISTIC_UUID_READ]) { self.read = characteristic; [self.peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.read]; } else if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:ST_CHARACTERISTIC_UUID_WRITE]) { self.write = characteristic; } } } //是否写入成功的代理 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{ if (error) { NSLog(@"===写入错误：%@",error); }else{ NSLog(@"===写入成功"); } } //数据接收 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error { if([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:ST_CHARACTERISTIC_UUID_READ]){ //获取订阅特征回复的数据 NSData *value = characteristic.value; NSLog(@"蓝牙回复：%@",value); } } 复制代码

    比如我们要获取蓝牙电量，由硬件文档查询得知该指令是**0x1B9901**,那么获取电量的方法就可以写成

    - (void)getBattery{ Byte value[3]={0}; value[0]=x1B; value[1]=x99; value[2]=x01; NSData * data = [NSData dataWithBytes:&value length:sizeof(value)]; //发送数据 [self.peripheral writeValue:data forCharacteristic:self.write type:CBCharacteristicWriteWithoutResponse]; } 复制代码

    如果写入成功，我们将会在didUpdateValueForCharacteristic方法中获取蓝牙回复的信息。

    如何解析蓝牙数据

    如果你顺利完成了上一步的操作，并且看到了蓝牙返回的数据，那么恭喜你，蓝牙的常用操作你已经了解大半了。因为蓝牙的任务大部分就是围绕发送指令，获取指令，将蓝牙数据呈现给用户。上一步我们已经获取了蓝牙指令，但是获取的却是0x567b0629这样的数据，这是什么意思呢。这时我们参考硬件文档，看到这样一段:

    那么我们就可以得出设备电量是 60%。

    对数据解析的流程就是：判断校验和是否正确，是不是一条正确的数据->该条数据是不是我们需要的电量数据，即首字节为0x567b->根据定义规则解析电量，传给view显示。其中第一步校验数据，视情况而定，也有不需要的情况。

    扩展

    iOS蓝牙中的进制转换

    蓝牙固件升级

    nRF芯片设备DFU升级

    参考Demo

    *转载请私信联系

    Processed: 0.010, SQL: 9