iOS 初识CoreBluetooth

wongstar
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####导语：

近距离通讯目前主要有NFC(Near Field Communication),BLE(Bluetooth Low Energy)等技术，本文主要是讲BLE低功耗蓝牙传输。

###一,BLE前世今生 在iOS开发中，蓝牙通讯有两种方式，一种是传统的蓝牙(Classic Bluetooth)，另外一种就是低功耗BLE(Bluetooth Low Energy ).其中传统蓝牙用到的是ExternalAccessory库，需要过MFi认证，而BLE仅需要引入coreBluetooth Framework就行.

Note:使用CoreBluetooth库,手机需要iPhone 4S及以上机型, OS 版本需要iOS 6.0及以上版本。

###二,初识Core Bluetooth framework

CoreBluetooth framework提供了iOS or Mac app BLE通讯的class 库，如图一所示上层Apps 通过core Bluetooth 访问底层的BLE GATT(Generic Attribute Profile)协议。GATT层具体实现是基于Bluetooth 4.0 specification.

图一.png
#####1.CoreBluetooth framework角色分类

在CoreBluetooth framework中提供了两种角色。一种是中央设备，另外一种是外围设备.以下是它们具体定义：

  • 外围设备(Peripheral device)-->一般是简单的低功耗设备，用来提供数据，并连接到一个更加相对强大的中心设备。例如XX手环,心率等
  • 中央设备(Central device)-->一般是连接外围设备，比如手机等 如图二所示，Central对应的Client端，Peripherald对应Server端。Peripheral端做数据收集工作，比如心率，计步数据的采集。Central端一般是通过BLE获取到Peripheral端数据展示具体UI.
    图二.png

#####2.建立连接 如图三，外围设备一直广播自己的Ad(Advertising Data Payload广播数据)数据,中央设备负责Scan自己感兴趣的设备,接受到对应的Ad数据然后解析出相对应的数据，然后通过Scan Response Data Payload（扫描回复）包进行回复。如果中央设备扫描到相对应的设备，可以发送连接命令。连接成功就可以相互传输对应的数据。

图三.png

  • Ad(Advertising Data Payload) 如图四所示：每种Ad数据最长可以包含 31 byte。这里广播数据可以填充设备名称或者随机一串数据.具体的Strcut如图中1B定义数据的长度，1B定义数据类型，剩下的定义数据，通过这个数据结构可以知道怎么写出相对应的解析AD程序。

    图四.png

  • 广播工作流程 如下图五所示：外围设备会设定一个广播间隔，每个广播间隔中，它会重新发送自己的广播数据。广播间隔越长，越省电，但是也不太容易扫描到。其中广播间隔可以通过代码来调整。

    图五.png

###三,数据传输Core Bluetooth Object

CBUUID 来标明的是具体哪个Service,Characteristic,具有唯一性，可以通过 uuidgen 命令生成对应唯一的UUID Characteristic所对应的权限如下：使用枚举的形式来定义。如果需要2种以上的属性只需要加上逻辑或|符合比如CBCharacteristicPropertyRead|CBCharacteristicPropertyWrite可读可写权限

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

比如定义Notify具有通知模式的特征值，该特征值具有通知权限，可以在外设发生变化的时候直接通知中央设备.通常用这个属性来传输相应data，当外设更新及时通知中央设备更新UI.

  _notifyCharacteristic=[[CBMutableCharacteristic alloc] initWithType:charNotifyUUID properties:CBCharacteristicPropertyNotify value:nil permissions:CBAttributePermissionsReadable|CBAttributePermissionsWriteable];

图六.png

  • 在中央设备中获取外设相关信息 CBCentralManager：管理Peripheral 的类，Peripheral对象提供发送，扫描，连接等接口的类. CBService: 外设所提供的服务.包含数个Characteristic. CBCharacteristic:通过读取CBCharacteristic特征值来获取到相对应的数据.

CBCentralManager获取外围设备CBPeripheral,通过CBPeripheral能获取到相对应的CBService,然后通过相对应的CBService获取到相对应的CBCharacteristic.通过CBCharacteristic能获取到具体值。 它们关系图图七所示 ：

图七.png

  • 在外设中获取中央设备相关信息 CBPeripheralManager:管理Central的类。提供广播对应的服务等功能。 CBMutableService：通过CBPeripheralManager来广播相对应服务 CBMutableCharacteristic:相对应的服务。 它们关系图如图八所示：
    图八.png

后续会继续介绍外围设备，中央设备iOS android是如何实现。敬请期待。

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