发现设备 -> 配对/绑定设备 -> 建立连接 -> 数据通信 经典蓝牙和低功耗蓝牙除了配对/绑定这个环节是一样的之外,其它三个环节都是不同的。
1. 发现设备
- 经典蓝牙:经典蓝牙设备发现其它经典蓝牙设备的方式是调用BluetoothAdapter的startDiscovery()方法。
api上说的比较模糊,大致是说只能够发现经典蓝牙设备。
然而实验发现 BluetoothAdapter.startDiscovery是可以同时发现经典蓝牙和ble的
- 低功耗蓝牙:低功耗蓝牙中则有一个主设备(Central)和从设备(Peripheral,也叫外围设备)的概念。主设备作为发现方,调用发现设备的方法,通过BluetoothAdapter的startLeScan()方法实现。从设备则作为被发现方,发出广播,以供发现。同样,这个startLeScan()方法也仅能够发现低功耗蓝牙从设备。
- 总结:BluetoothAdapter.startDiscovery在大多数手机上是可以同时发现经典蓝牙和Ble的,但是startDiscovery的回调无法返回Ble的广播,所以无法通过广播识别设备,且startDiscovery扫描Ble的效率比StartLeScan低很多。所以在实际应用中,还是StartDiscovery和StartLeScan分开扫,前者扫传统蓝牙,后者扫低功耗蓝牙。注意:当两种蓝牙设备被某设备(包括当前的设备)配对/绑定后,可能不会再被扫描到。
2. 配对/绑定
不管是经典蓝牙还是低功耗蓝牙,绑定方法都是通用的,可以调用相同的绑定方法。
3. 建立连接
在建立连接的方式上,两者就千差万别了。
3.1 经典蓝牙的连接方式
- 在蓝牙设备中,存在着物理地址,我们也叫作蓝牙的MAC地址,这个地址是唯一的,就像咱们网络上的IP地址。同时还存在着一个叫做UUID的东西,可以把它理解为是IP地址中的端口号。正如知道了IP地址和端口号,就知道了怎么链接到目标网络服务器位置,知道了蓝牙设备的MAC地址和UUID也就能够确定到具体是哪一台蓝牙设备了,这两者合起来就是蓝牙的唯一身份标识。
- 经典蓝牙建立连接的方式实际上就是Socket的连接的建立。只不过这里不是直接用Socket,而是BluetoothSocket。获取BluetoothSocket的方式也很简单,利用搜索找到的BluetoothDevice,调用其方法createRfcommSocketToServiceRecord(UUID)。最后,使用获取到的BluetoothDevice调用其方法connect()就建立了经典蓝牙设备之间的连接通道。
3.2 低功耗蓝牙连接方式
低功耗蓝牙:低功耗蓝牙则用了一种看起来比较怪异的方式建立连接。
- Generic Attribute Profile (GATT) :通过BLE连接,读写属性类小数据的Profile通用规范。现在所有的BLE应用Profile都是基于GATT的。
- Attribute Protocol (ATT) : GATT是基于ATT Protocol的。ATT针对BLE设备做了专门的优化,具体就是在传输过程中使用尽量少的数据。每个属性都有一个唯一的UUID,属性将以characteristics and services的形式传输。
- Characteristic :Characteristic可以理解为一个数据类型,它包括一个value和0至多个对次value的描述(Descriptor)。
- Descriptor :对Characteristic的描述,例如范围、计量单位等。
- Service : Characteristic的集合。例如一个service叫做“Heart Rate Monitor”,它可能包含多个Characteristics,其中可能包含一个叫做“heart rate measurement”的Characteristic。
- 想要和一台BLE从设备建立连接,一般是某个智能设备,例如智能手环、智能灯泡之类的。如果使用智能手机作为测试平台,其硬件条件是,蓝牙得至少是低功耗蓝牙版本,然后安卓系统的话,至少得是Android 4.3以上系统才行,因为Google在Android 4.3以上才做了BLE主设备的支持,如果想将智能手机作为BLE从设备,则必须在Android 5.0以上才行。
- 具体建立GATT连接的顺序则是,首先通过BluetoothAdapter的getRemoteDevice(address)方法获取大相应BLE从设备的BluetoothDevice,其中的address为目标蓝牙设备MAC地址。然后通过此BluetoothDevice的connectGatt(this, false, mGattCallback)方法获取设备连接。此时的连接,只能够进行监听,也就是获取到当前BLE从设备广播出来的数据。
4. 数据通信
4.1 经典蓝牙通信方式
当建立连接后,就可以直接使用BluetoothSocket的getOutputStream()方法获取输出流写入需要发送的数据。读取发送回来的数据,则是调用BluetoothSocket的getInputStream()方法获取输入流读取。这点和Java中的Socket通信几乎是一模一样。
4.2 BLE通信方式
低功耗蓝牙:想要实现主设备对从设备的数据发送,则需要直接读取获取到的从设备的Characteristic,而Characteristic又是Service下面的一层,所以操作顺序是:
(1)通过BLE从设备相应的Service_UUID获取对应的BluetoothGattService,获取方法是:使用BluetoothDevice的connectGatt(this, false, mGattCallback)方法返回的BluetoothGatt对象,调用BluetoothGatt的方法getService(Service_UUID)获取相应的BluetoothGattService;
(2)调用BluetoothGattService和对应的Characteristic的写入UUID获取相应的BluetoothGattCharacteristic,获取方法是:调用BluetoothGattService的getCharacteristic(Characteristic_UUID)方法获得;
(3)设置需要发送的命令值,调用BluetoothGattCharacteristic的方法setValue(value)进行设置,其中value一般为byte[];
(4)最后,使用BluetoothGatt的写入方法writeCharacteristic(TxChar)完成命令发送。
可以看到,想要实现BLE的数据通信,步骤相当繁琐,这里只是做一个简单的概念理解,如果想要获取到BLE从设备的返回值,还需要设置Notification,然后调用BluetoothGatt的readCharacteristic(characteristic)方法进行数据的读取
5. 如何选择
既然有经典蓝牙和低功耗蓝牙之分,我们在设计物联网产品和智能硬件产品的时候,如何选择呢?
经典蓝牙:蓝牙最初的设计意图,是打电话放音乐。3.0版本以下的蓝牙,都称为“经典蓝牙”。功耗高、传输数据量大、传输距离只有10米。
低功耗蓝牙:就是BLE,通常说的蓝牙4.0(及以上版本)。低功耗,数据量小,距离50米左右。
5.1 经典蓝牙使用场景
传声音的,用经典蓝牙: 如蓝牙耳机、蓝牙音箱。蓝牙设计的时候就是为了传声音的,所以是近距离的音频传输的不二选择。
5.2 BLE使用场景
电池供电、连手机APP的,用BLE:如共享单车锁、蓝牙智能锁、蓝牙防丢器、蓝牙室内定位,是目前手机和智能硬件通信的性价比最高的手段。直线距离约50米,一节5号电池能用一年,传输模组成本10块钱,远比WIFI、4G等大数据量的通信协议更实用。
5.3 经典BT和BLE一起
对于又要声音又要数据的,用双模蓝牙: 双模蓝牙,就是同时支持经典蓝牙音频和低功耗蓝牙。如智能电视遥控器、降噪耳机等。很多智能电视配的遥控器带有语音识别,需要用经典蓝牙才能传输声音。
6. 总结
- 传大数据量的,用经典蓝牙: 如某些工控场景,使用Android或Linux主控,外挂蓝牙遥控设备的,可以使用经典蓝牙里的SPP协议,当作一个无线串口使用。速度比BLE传输快多了。
- 远距离的,不用蓝牙。 固定供电的、不考虑功耗的、要传超过几十米距离的、要传高速数据的,这些都不适合蓝牙。远距离的可以用2G、4G、NB-IOT,大数据量的可以用WIFI。
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