iOS 蓝牙开发蓝牙版本蓝牙2.0：蓝牙2.0是传统蓝牙，也叫做经典蓝牙。蓝牙2.0如要上架需进行MFI认证，使用

蓝牙版本

第一代蓝牙主要是指 90 年代的 V1.0～V1.2 版本，是关于短距离通信的早期探索，此时还存在许多问题，应用不是特别广泛
第二代蓝牙主要是 00 年中 V2.0～V2.1 版本，新增了 EDR（Enhanced Data Rate）技术提高传输速率，以及体验及安全
第三代蓝牙主要是 00 年末 V3.0 版本，新增了 802.11 WiFi 协议，引入了 AMP（Generic Alternate MAC/PHY）交替射频技术，极大的提高了传输速率并降低功耗
第四代蓝牙是 10 年以来的 V4.0～V4.2 版本，主推 LE（Low Energy，低功耗），大约仅消耗十分之一，将三种规格，包括经典蓝牙、高速蓝牙、和低功耗蓝牙，集中在一起形成一套综合协议规范
第五代蓝牙是 16 年开始提出的 V5.0 版本，主要是为了支持物联网，在功耗、传输速率、有效传输距离、数据包容量方面都做了极大的提升

蓝牙2.0：

蓝牙2.0是传统蓝牙，也叫做经典蓝牙。蓝牙2.0如要上架需进行MFI认证，使用ExternalAccessory框架。

其中：MFI —— 专们为苹果设备制作的设备(make for iPad, iPhone, iPod touch)

蓝牙4.0：

蓝牙4.0因为耗电低，也叫做BLE(bluetooth low energy)。它将三种规格集于一体，包括传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术。蓝牙4.0使用CoreBluetooth框架。

蓝牙 4.0 以后的版本分为两种模式，单模蓝牙和双模蓝牙。

单模蓝牙，即低功耗蓝牙模式，是蓝牙 4.0 中的重点技术，低功耗，快连接，长距离。
双模蓝牙，支持低功耗蓝牙的同时还兼容经典蓝牙，经典蓝牙的特点是大数据高速率，例如音频、视频等数据传输。

BLE 和 SPP 怎么选？

看应用场景：BLE适用于低功耗、轻量级的应用，例如穿戴设备、传感器网络等。而SPP适用于需要大容量数据传输的应用，例如音频设备、文件传输等。

看功耗需求：如果你的应用对功耗有严格要求，需要长时间运行，并且传输的数据量较小，那么选择BLE是明智的。如果你的应用对功耗要求不高，但需要高速数据传输，那么选择SPP可能更合适。

看连接距离需求：如果你需要在较远距离进行通信，经典蓝牙通常具备更广泛的连接范围。而如果通信是在相对较短的距离内进行，BLE可能是个更好的选择。

基本参数

CBCentralManager：就是用来扫描周围蓝牙硬件的设备，比如通过你手机的蓝牙来扫描并连接智能手环，这时候你的手机就是中心设备。

CBPeripheral：被扫描的设备。比如当你用手机的蓝牙扫描连接智能手环的时候，智能手环就是外设。

service：外部设备在与中心设备连接后会有服务，可以理解成一个功能模块，中心设备可以读取服务，筛选我们想要的服务，并从中获取出我们想要特征。（外设可以有多个服务）

characteristic：服务中的一个单位，一个服务可以多个特征，而特征会有一个value，一般我们向蓝牙设备写入数据、从蓝牙设备读取数据就是这个value

广播：外部设备不停的散播的蓝牙信号，让中心设备可以扫描到，也是我们开发中接收数据的入口。

UUID：区分不同服务和特征的唯一标识，使用该字端我们可以获取我们想要的服务或者特征

Descriptor:描述者,每个特征可以对应一个或者多个描述者,用于描述特征的信息或者属性

核心类：CBCentralManager 中心设备管理类、CBCentral 中心设备、CBPeripheralManager 外设设备管理类、CBPeripheral 外设设备、CBUUID 外围设备服务特征的唯一标志、CBService 外围设备的服务、CBCharacteristic 外围设备的特征。

一个外设包含多个服务,而每一个服务中又包含多个特征,特征包括特征的值和特征的描述.每个服务包含多个字段,字段的权限有read(读)、write(写)、notify(通知/订阅)。

characteristic的三种操作：

write（读）：发送信息给外围设备
read（写）：获取外围设备的信息。当部分设备为只读时，无法使用write发送信息给外围设备，但可以使用read去获取外围设备的信息。
notify（通知）：接收外围设备的通知。当设备的数据变化时，自动通知我们它的值变化了，值是多少。

UUID ：UUID在这里有多种意思。设备自身有硬件的UUID，不同的中心设备连接到同一个外设会显示不同的UUID，此外设发送的每个服务也都有自己的UUID，每个服务中的特征也有自己所属的UUID。

LightBlue:

BLE 协议栈

BLE 协议栈一般是指芯片厂家，依据 Bluetooth SIG 发布的 Bluetooth Core Specification（核心协议）的实现的代码固件，并提供函数接口，由芯片内部程序调用，可实现上节BLE工作流程等相关功能。

常见的协议栈有德州仪器 TI 的 ble-stack 和 Nordic 的 SoftDevice

TI 的 CC26 系列芯片协议栈结构图：

Nordic 的 nRF52 系列芯片的协议栈结构图

协议栈结构

无论是哪个芯片厂商实现的 BLE 协议栈，其结构都非常的相似，均三个部分：

顶层：Application
中层：Host
底层：Controller

然后每一层又分成若干个子模块。

GAP和GATT

蓝牙协议栈分为两类结构：控制器（Controller）和主机（Host）。每个类别都有子类别，这些子类别执行特定的角色。我们将要研究的两个子类别是：通用访问配置文件（GAP）和通用属性配置文件（GATT）

GAP：Generic Access Profile，通用访问配置文件。
GATT：Generic Attribute Profile，通用属性配置文件。

通用访问配置文件（GAP）

BLE 设备可以使用两种机制与外界通信：广播或连接。这些机制受通用访问配置文件（GAP）准则的约束。GAP 定义了启用 BLE 的设备如何使其自身可用，以及两个设备如何直接相互通信。

通用属性配置文件（GATT）

GATT 分为两种类型

客户端（Client）：客户端可以发送请求给 GATT 服务端，客户端可以读（Read）/写（Write）服务端的属性（Attributes ），通过属性可以通信数据。
服务端（Server）：服务端是用来存储属性（Attributes ）的，每当客户端发送请求时，服务端会相应这些请求。

iOS 中提供4个框架连接蓝牙

1.GameKit.framework

只能用于ios设备间连接，多用于游戏类 ios7以后开始有接口过期

2.MultipeerConnectivity.fremework

用于ios间设备通讯，主要用于沙盒文件共享在iOS7中，引入了一个全新的框架--Multipeer Connectivity（多点连接）。利用Multipeer Connectivity框架，即使在没有连接到WiFi（WLAN）或移动网络（xG）的情况下，距离较近的Apple设备（iMac / iPad / iPhone）之间可基于蓝牙和WiFi（P2P WiFi）技术进行发现和连接实现近场通信。

3.ExternalAccessory.framework

可用于第三方蓝牙设备交互，但是蓝牙设备必须经过苹果MFi认证，费用高

4.CoreBluetooth.framework

可用于第三方蓝牙设备交互，必须要支持蓝牙4.0

BLE中心模式流程

几个概念：

Central: 中心设备,发起蓝牙连接的设备(一般指手机)
Peripheral: 外设,被蓝牙连接的设备(一般是运动手环/蓝牙模块)
Service:服务,每个设备会提供服务,一个设备有很多服务，比如手环的震动和亮起来的颜色是两个不同服务
Characteristic:特征,每个服务中包含很多个特征,这些特征的权限一般分为:读(read)/写(write)/通知(notice)几种,可以通过特征进行读写数据(重要角色)(中心设备写入数据的时候一定要找到可写入特征才可以写入成功)
Descriptor:描述者,每个特征可以对应一个或者多个描述者,用于描述特征的信息或者属性

建立中心角色
扫描外设(Discover Peripheral)
连接外设(Connect Peripheral)
扫描外设中的服务和特征
获取外设的services
获取外设的Characteristics,获取characteristics的值,,获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
利用特征与外设做数据交互(Explore And Interact)
订阅Characteristic的通知
断开连接(Disconnect)

另：推荐LightBlue App，基于CoreBluetooth。是BLE开发的调试利器，该App上能获取的数据，你就能用代码实现，软硬件工程师蓝牙开发必备。

代码实现

1、首先导入CoreBluetooth框架，并遵守协议

#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
@interface ViewController () <CBCentralManagerDelegate,CBPeripheralDelegate>

2、创建外设管理对象，用一个属性来强引用这个对象。并且在创建的时候设置代理，声明放到哪个线程。

@property (nonatomic, strong) CBPeripheralManager *peripheralManager;

// 创建外设管理器，会回调peripheralManagerDidUpdateState方法
self.peripheralManager = [[CBPeripheralManager alloc] initWithDelegate:self queue:dispatch_get_main_queue()];

3、当创建CBPeripheralManager的时候，会回调判断蓝牙状态的方法。当蓝牙状态没问题的时候创建外设的Service（服务）和Characteristics（特征）。

/** 判断手机蓝牙状态
    CBManagerStateUnknown = 0,  未知
    CBManagerStateResetting,    重置中
    CBManagerStateUnsupported,  不支持
    CBManagerStateUnauthorized, 未验证
    CBManagerStatePoweredOff,   未启动
    CBManagerStatePoweredOn,    可用
 */
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central {
    // 蓝牙可用，开始扫描外设
    if (central.state == CBManagerStatePoweredOn) {
        NSLog(@"蓝牙可用");
        // 第一个参数为nil表扫描所有蓝牙设备 
        [central scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];
    }
    if(central.state==CBManagerStateUnsupported) {
        NSLog(@"该设备不支持蓝牙");
    }
    if (central.state==CBManagerStatePoweredOff) {
        NSLog(@"蓝牙已关闭");
    }
}

4、当扫描到外设之后，就会回调下面这个方法，可以在这个方法中继续设置筛选条件，例如根据外设名字的前缀来选择，如果符合条件就进行连接。

/** 发现符合要求的外设，回调 */
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI {
    // 对外设对象进行强引用
    self.peripheral = peripheral;
    //打印外设的UUID
    NSLog(@"===%@",peripheral.identifier);
    //打印外设的名称
    NSLog(@"===%@",peripheral.name);
    
    //根据外设名字来过滤外设，我的外设名字叫ble_mp008
        if ([peripheral.name hasPrefix:@"ble"]) {
            [central connectPeripheral:peripheral options:nil];
        }
    
}

5、当连接成功的时候，就会来到下面这个方法。为了省电，当连接上外设之后，就让中心设备停止扫描，并且别忘记设置连接上的外设的代理。在这个方法里根据UUID进行服务的查找。

/** 连接成功 */
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral{
    // 可以停止扫描
    [self.centralManager stopScan];
    // 设置代理
    peripheral.delegate = self;
    // 根据UUID来寻找服务，我的设备服务UUDI是 “FF00”
    [peripheral discoverServices:@[[CBUUID UUIDWithString:@"FF00"]]];
    NSLog(@"连接成功");
}

6、连接失败和断开连接也有各自的回调方法。在断开连接的时候，我们可以设置自动重连，根据项目需求来自定义里面的代码。

/** 连接失败的回调 */
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error {
    NSLog(@"连接失败");
}

/** 断开连接 */
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error {
    NSLog(@"断开连接");
    // 断开连接可以设置重新连接
    [central connectPeripheral:peripheral options:nil];
}

7、下面开始处理代理方法。最开始就是发现服务的方法。这个方法里可以遍历服务，找到需要的服务。我这里选择第一个服务。

找到服务之后，连贯的动作继续根据特征的UUID寻找服务中的特征。

/** 发现服务 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error {
    
    // 遍历出外设中所有的服务
    for (CBService *service in peripheral.services) {
        NSLog(@"所有的服务：%@",service);
    }
    
    // 这里仅有一个服务，所以直接获取
    CBService *service = peripheral.services.lastObject;
    // 根据UUID寻找服务中的特征
    [peripheral discoverCharacteristics:[CBUUID UUIDWithString:CHARACTERISTIC_UUID]] forService:service];
}

8、下面这个方法里做的事情不少。
当发现特征之后，与服务一样可以遍历特征，根据外设开发人员给的文档找出不同特征，做出相应的操作。我这里获取第一个特征。
再重复一遍，一般开发中可以设置两个特征，一个用来发送数据，一个用来接收中心设备写过来的数据。
这里用一个属性引用特征，是为了后面通过这个特征向外设写入数据或发送指令。
readValueForCharacteristic方法是直接读一次这个特征上的数据。

/** 发现特征回调 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error {
    
    // 遍历出所需要的特征
    for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
        NSLog(@"所有特征：%@", characteristic);
        // 从外设开发人员那里拿到不同特征的UUID，不同特征做不同事情，比如有读取数据的特征，也有写入数据的特征
    }
    
    // 这里只获取一个特征，写入数据的时候需要用到这个特征
    self.characteristic = service.characteristics.firstObject;
    
    // 直接读取这个特征数据，会调用didUpdateValueForCharacteristic
    [peripheral readValueForCharacteristic:self.characteristic];
    
    // 订阅通知
    [peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.characteristic];
}

9、当订阅的状态发生改变的时候，下面的方法就派上用场了。

/** 订阅状态的改变 */
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error {
    if (error) {
        NSLog(@"订阅失败");
        NSLog(@"%@",error);
    }
    if (characteristic.isNotifying) {
        NSLog(@"订阅成功");
    } else {
        NSLog(@"取消订阅");
    }
}

10、外设可以发送数据给中心设备，中心设备也可以从外设读取数据，当发生这些事情的时候，就会回调这个方法。通过特种中的value属性拿到原始数据，然后根据需求解析数据。

/** 接收到数据回调 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error {
    // 拿到外设发送过来的数据
    NSData *data = characteristic.value;
}

11、中心设备可以向外设写入数据，也可以向外设发送请求或指令，当需要进行这些操作的时候该怎么办呢。

首先把要写入的数据转化为NSData格式，然后根据上面拿到的写入数据的特征，运用方法writeValue:(NSData *)data forCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic type:(CBCharacteristicWriteType)type来进行数据的写入。

当写入数据的时候，系统也会回调这个方法peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error

/** 写入数据 */
    // 用NSData类型来写入
    NSData *data = [要写入的值 dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    // 根据上面的特征self.characteristic来写入数据
    [self.peripheral writeValue:data forCharacteristic:self.characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
}


/** 写入数据回调 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error {
    NSLog(@"写入成功");
}

12、中心设备如何主动从外设读取数据呢。

用正在连接的外设对象来调用readValueForCharacteristic方法，并且把将要读取数据的特征作为参数，这样就可以主动拿一次数据了。
去到第10步的回调方法中，在特征的value属性中拿到这次的数据。

 [self.peripheral readValueForCharacteristic:self.characteristic];

开发过程中遇到的问题

问题1.调用搜索函数时，搜索不到设备的问题，返回的nil。

答：当首次调用函数搜索设备外设时，无法获取外设设备信息的原因是central的state为CBCentralManagerStateUnknown,这个状态表示手机设备的蓝牙状态为未开启。解决方法：需要在此委托方法中监听蓝牙状态的状态改变为ON时，去开启扫描操作。

问题2.外设蓝牙名称被修改后可能搜索不到的问题

答：在测试的过程中正常获取蓝牙名称是通过peripheral.name获取，但是可能存在这种情况是当修改连接过的蓝牙名称后，可能存在搜索不到的情况。解决方法：在蓝牙的广播数据中根据@"kCBAdvDataLocalName"这个key 便可获得准确的蓝牙名称。

问题3.调用断开蓝牙的接口，手机蓝牙并没有马上与外设断开连接，而是等待5秒左右的时间后才真正断开。

答：可以与硬件开发的同事沟通，从设备收到数据后主动断开连接即可。

问题4.是否能长时间处于后台？

答：可以，后台长时间执行需要开启Background Modes。后台扫描设备跟前台扫描周围设备有一点不同：也许是考虑到功耗的原因，在后台只能搜索特定的设备，所以必须要传Service UUID。不传的话一台设备都搜不到。而这时就需要外设在广播包中有Service UUID。

问题5.蓝牙允许连接的最大距离支持是多少？

答：iOS 蓝牙允许连接的最大距离的限制是10m。

问题6.蓝牙连接成功需要多长时间

答：正常连接周围的蓝牙外设一般时在5秒内

问题7.多台设备是否能同时连接？

答：官方文档，以及蓝牙底层协议，说明理论上可以支持到同时连接 7 个，但这 7 个能同时正常工作么？貌似不能（三个蓝牙耳机测试的结果）

问题8.如何保证发送数据的完整性

答：做一个分包发送的操作，保证了数据的完整性。

问题9.如何实现重连机制？

答：自动重连函数被调用之后，会设置一个全局标识为_isAutoConnect=YES，然后判断手机设备的蓝牙是否开启，若开启，则重连扫描外设设备，当扫到上一次连接的蓝牙设备后就会调用连接的代理函数，并停止扫描。

如果手动杀掉APP，那么再次打开APP的时候APP是不会自动连接设备的，但是由于系统蓝牙此时还是与手表连接中的，所以需要重新扫描设备（因为在扫描的代理函数中添加了自动连接的逻辑），经过测试，当扫描到上次连接上的蓝牙外设后就会停止。方式一: 直接扫描重连

方式二：通过系统提供的函数retrieveConnectedPeripheralsWithServices

方式三：通过系统提供的函数retrievePeripheralsWithIdentifiers

问题10：如何获取已经配对过的蓝牙外设？

答：系统一共提供了两个函数来获取已经配对过的蓝牙外设,NSArray *[_centralManager retrieveConnectedPeripheralsWithServices:<#(nonnull NSArray<CBUUID *> *)#>];( CBUUID指的是ServiceUUID)、[_centralManager retrievePeripheralsWithIdentifiers:<#(nonnull NSArray<NSUUID *> *)#>]; 参数是个已连接的ServiceUUID或Identifiers的数组，是个必填项，若传@[]空数组，则返回值是nil。

问题11：开发蓝牙 APP，有什么工具可以协助蓝牙测试？

答：首先测试蓝牙必须时真机，其次安装了蓝牙调试助手或LightBlue等第三方App来调试蓝牙的开发。

问题12：App作为中心设备端，连接到蓝牙设备之后，如何获取外设设备的Mac地址？

答：iOS端是无法直接获取设备的Mac地址，但是可以间接获取，但都需要和硬件工程师进行沟通。

1，将蓝牙外设广播里，提供Mac地址，这样中心设备端在扫描阶段，可以直接读取广播里的值，从而获取到外设设备的Mac地址。 2，可以在外设设备的某个服务的特征中，提供Mac地址，但是前提是要确定是读取哪个特征，UUID是多少。

问题13：为什么两个 iPhone 手机的都打开蓝牙之后，却相互搜不到彼此手机上的同个蓝牙Demo？

答：在蓝牙通信中，分为中心端和设备端。而通常手机蓝牙Demo都处在中心端状态，也就是只能接收广播，而自己没有向周围发送广播。所以两台手机之间一般是无法发现对方的（因为大家都是中心端）

问题14：蓝牙外设设备升级等，大数据传输，耗时操作，数据发送时选择CBCharacteristicWriteWithResponse，会影响总交互时间，使用CBCharacteristicWriteWithoutResponse又回出现丢包的现象。

答：

[self.peripheral writeValue:data forCharacteristic:self.characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse]; [self.peripheral writeValue:data forCharacteristic:self.characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];

如果交互的总时间我们不能接受，可以选用CBCharacteristicWriteWithoutResponse模式每包20字节循环发，但注意每发12包延迟100毫秒（经验值，12包240字节小于250），即可加快大数据传输速率。

问题14：蓝牙设备的五种工作状态

准备（standby）

广播（advertising）

监听扫描（Scanning

发起连接（Initiating）

已连接（Connected）

iBeacon 调试工具：BrightBeacon