iOS 通信协议—— 蓝牙通信

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-11-12 13:49 784阅读 0赞

> 这几天小伙伴又给我提了一个新需求，要求给他们的项目提供一个iOS端的蓝牙通信App，虽然iOS也做过一些，Objective C和Swift多少也知道一些，不过并没有深入的研究过iOS的开发，为了节省工期囫囵吞枣的看了一些资料，像之前那篇文章一样，我这里就不舞大刀，我把我参考的资料就放在下面这里，你如果需要可以去看看。

[《\[iOS/swift\]蓝牙连接》][iOS_swift]

[Github代码仓库：MichaelLynx/BleDemo][Github_MichaelLynx_BleDemo]

[《Swift CoreBluetooth 蓝牙库》][Swift CoreBluetooth]

我参考这些资料和代码的基础上，重写了其中一部分代码，并且做了一定的封装，你可以直接复制黏贴，并且在自己的工程里使用。版本为Swift的，不使用Objective C是因为觉得写起来比较浪费时间，而且如果遇到了需要和底层数据打交到的地方，我依然可以用Objective C做封装就好了。

首先是这个BluetoothLowEnergy类的实现。

//
    // BluetoothLowEnergyHandler.swift
    // PetoiSerialSwift
    //
    // Created by Orlando Chen on 2021/3/23.
    //
    
    import Foundation
    import CoreBluetooth
    
    
    class BluetoothLowEnergy: NSObject { 
        
        // 一个蓝牙设备当中可能包含多个信道，一个UUID就是一个信道标记
        var uuids: [CBCharacteristic] = []
        
        // 中心对象
        var central : CBCentralManager!
        
        // 把中心设备扫描的外置设备保存起来
        var deviceList: [CBPeripheral] = []
    
        // 接收到的数据
        var peripheralData: Data?
        
        
        // MARK: 0. 初始化
        override init() { 
            super.init()
            
            // 初始化中心设备管理器
            // 它的delegate函数为centralManagerDidUpdateState
            // 其回调消息处理函数为：centralManager
            self.central = CBCentralManager.init(delegate:self, queue:nil, options:[CBCentralManagerOptionShowPowerAlertKey:false])
            
            // 初始化设备列表
            self.deviceList = []
        }
    
        // MARK: 1. 扫描设备
        func startScanPeripheral(serviceUUIDS: [CBUUID]?,
                                 options: [String: AnyObject]?) { 
            // 清空列表
            deviceList = []  // 清空设备列表
            uuids = [] // 清空信道列表
            
            // 开始进行扫描
            self.central?.scanForPeripherals(withServices: serviceUUIDS, options: options)
        }
         
        // MARK: 2. 停止扫描
        func stopScanPeripheral() { 
            self.central?.stopScan()
        }
        
        // MARK: 3.1. 获取搜索到的外接设备
        func getPeripheralList()-> [CBPeripheral] { 
            return deviceList
        }
        
        // MARK: 3.2. 获取到当前蓝牙设备可用的消息信道
        func getCharacteristic() -> [CBCharacteristic] { 
            return uuids
        }
        
        // MARK: 3.3. 指定监听信道
        func setNotifyCharacteristic(peripheral: CBPeripheral, notify: CBCharacteristic) { 
            peripheral.setNotifyValue(true, for: notify)
        }
        
        // MARK: 4.1. 连结设备
        // 连接设备之前要先设置代理，正常情况，当第一次获取外设peripheral的时候就会同时设置代理
        func connect(peripheral: CBPeripheral) { 
            if (peripheral.state != CBPeripheralState.connected) { 
                central?.connect(peripheral , options: nil)
                
                // 将外接设备的回掉函数连结到self
                // 回掉消息处理函数为：peripheral
                peripheral.delegate = self
            }
        }
        
        // MARK: 4.2. 检测是否建立了连结
        func isConnected(peripheral: CBPeripheral) -> Bool { 
            return peripheral.state == CBPeripheralState.connected
        }
        
        // MARK: 5.1. 发送数据
        func sendData(data: Data, peripheral: CBPeripheral, characteristic: CBCharacteristic,
                      type: CBCharacteristicWriteType = CBCharacteristicWriteType.withResponse) { 
            
            let step = 20
            for index in stride(from: 0, to: data.count, by: step) { 
                var len = data.count - index
                if len > step { 
                    len = step
                }
                let pData: Data = (data as NSData).subdata(with: NSRange(location: index, length: len))
                peripheral.writeValue(pData, for: characteristic, type: type)
            }
        }
    
        // MARK: 5.2. 接收数据
        func recvData() -> Data { 
            return peripheralData ?? Data([0x00])
        }
        
        // MARK: 6. 断开连结
        func disconnect(peripheral: CBPeripheral) { 
            central?.cancelPeripheralConnection(peripheral)
        }
    }
    
    extension BluetoothLowEnergy: CBCentralManagerDelegate { 
        
        // MARK: 检查运行这个App的设备是不是支持BLE。
        func centralManagerDidUpdateState(_ central: CBCentralManager) { 
         
            switch central.state { 
            case .poweredOn:
                NSLog("BLE poweredOn")
            case .poweredOff:
                NSLog("BLE powered off")
            case .unknown:
                NSLog("BLE unknown")
            case .resetting:
                NSLog("BLE ressetting")
            case .unsupported:
                NSLog("BLE unsupported")
            case .unauthorized:
                NSLog("BLE unauthorized")
            @unknown default:
                NSLog("BLE default")
            }
        }
        
        // MARK: 以ANCS协议请求的端，授权状态发生改变
        func centralManager(_ central: CBCentralManager, didUpdateANCSAuthorizationFor peripheral: CBPeripheral) { 
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n central:\(central)\n peripheral:\(peripheral)")
            
            // TODO
        }
        
        // MARK: 状态的保存或者恢复
        func centralManager(_ central: CBCentralManager, willRestoreState dict: [String : Any]) { 
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n central:\(central)\n peripheral:\(dict)")
            
            // TODO
        }
        
        // MARK:
        func centralManager(_ central: CBCentralManager, connectionEventDidOccur event: CBConnectionEvent, for peripheral: CBPeripheral) { 
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n central:\(central)\n peripheral:\(peripheral)")
            
            // TODO
        }
        
        // 开始扫描之后会扫描到蓝牙设备，扫描到之后走到这个代理方法
        // MARK: 中心管理器扫描到了设备
        func centralManager(_ central: CBCentralManager, didDiscover peripheral: CBPeripheral, advertisementData: [String : Any], rssi RSSI: NSNumber) { 
            
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n central:\(central)\n peripheral:\(peripheral)")
            
            guard !deviceList.contains(peripheral), let deviceName = peripheral.name, deviceName.count > 0 else { 
                return
            }
            
            // 把设备加入到列表中
            deviceList.append(peripheral)
            
            // TODO
        }
           
        // MARK: 连接外设成功，开始发现服务
        func centralManager(_ central: CBCentralManager, didConnect peripheral: CBPeripheral) { 
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n central:\(central)\n peripheral:\(peripheral)")
            
             // 设置代理
             peripheral.delegate = self
             
             // 开始发现服务
             peripheral.discoverServices(nil)
        }
    
           
        // MARK: 连接外设失败
        func centralManager(_ central: CBCentralManager, didFailToConnect peripheral:
                                CBPeripheral, error: Error?) { 
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n central:\(central)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n error:\(String(describing: error))")
            
            // TODO
        }
           
        // MARK: 连接丢失
        func centralManager(_ central: CBCentralManager, didDisconnectPeripheral peripheral: CBPeripheral, error: Error?) { 
            
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n central:\(central)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n error：\(String(describing: error))")
            
           // TODO
        }
    }
    
    
    // MARK: 外置设备被绑定后的事件响应
    extension BluetoothLowEnergy: CBPeripheralDelegate { 
        
        // MARK: 匹配对应服务UUID
        func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,
                        didDiscoverServices error: Error?) { 
            
            if error != nil {  // failed
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n error:\(String(describing: error))")
                return
            }
    
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))")
            
            
            for service in peripheral.services ?? [] { 
                peripheral.discoverCharacteristics(nil, for: service)
            }
        }
        
        
        // MARK: 服务下的特征
        func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,
                        didDiscoverCharacteristicsFor service:
                            CBService, error: Error?) { 
            
            if error != nil {  // failed
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n service:\(String(describing: service))\n error:\(String(describing: error))")
                return
            }
            
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n service:\(String(describing: service))")
              
            for characteristic in service.characteristics ?? [] { 
                uuids.append(characteristic)
            }
        }
    
        
        // MARK: 获取外设发来的数据
        // 注意，所有的，不管是 read , notify 的特征的值都是在这里读取
        func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didUpdateValueFor characteristic: CBCharacteristic, error: Error?) { 
            
            if error != nil { 
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n characteristic:\(String(describing: characteristic.description))\n error:\(String(describing: error))")
                return
            }
            
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n characteristic:\(String(describing: characteristic.description))")
            
            if let data = characteristic.value { 
                self.peripheralData = data
            }
        }
        
        //MARK: 检测中心向外设写数据是否成功
        func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didWriteValueFor characteristic: CBCharacteristic, error: Error?) { 
            if let error = error { 
    // NSLog("\(#file) \(#line) \(#function)\n peripheral:\(String(describing: peripheral.name))\n characteristic:\(String(describing: characteristic.description))\n error:\(String(describing: error))")
            }
            
            // TODO
        }
    }

所有的NSlog都是可以根据需要打开，方便调试使用的。TODO部分是你可以在上面进一步扩展的地方，当然修改原代码也是可以的。

至于如何使用？

首先，在iOS工程需要先在plist增加

Privacy - Bluetooth Always Usage Description

然后在某个类里实例化这个BLE类，如果是全局都需要进行蓝牙数据传输，那么就把这个类实例在AppDelegate文件里，并且设置为静态，这样就可以全局使用了。

用户需要具体调用的几个函数如下：

// MARK: 1. 扫描设备
    func startScanPeripheral(serviceUUIDS: [CBUUID]?, options: [String: AnyObject]?) 
         
    // MARK: 2. 停止扫描
    func stopScanPeripheral()
        
    // MARK: 3. 获取搜索到的外接设备
    func getPeripheralList()-> [CBPeripheral] 
        
    // MARK: 4.1. 连结设备
    func connect(peripheral: CBPeripheral)
        
    // MARK: 4.2. 检测是否建立了连结
    func isConnected(peripheral: CBPeripheral) -> Bool
    
    // MARK: 4.3. 获取到当前蓝牙设备可用的消息信道
    func getCharacteristic() -> [CBCharacteristic]
    
    // MARK: 4.4. 指定监听信道
    func setNotifyCharacteristic(peripheral: CBPeripheral, notify: CBCharacteristic)
        
    // MARK: 5.1. 发送数据
    func sendData(data: Data, peripheral: CBPeripheral, characteristic: CBCharacteristic, type: CBCharacteristicWriteType = CBCharacteristicWriteType.withResponse) 
    
    // MARK: 5.2. 接收数据
    func recvData() -> Data 
        
    // MARK: 6. 断开连结
    func disconnect(peripheral: CBPeripheral)

由于蓝牙设备的通信过程是一个异步过程，等价于创建了一个后台线程对数据服务进行监听，所以如果对于音频流这一类实时会接受大量数据的应用，你可能需要增加一个标记或者其他方式以便处理，具体处理函数为

func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didUpdateValueFor characteristic: CBCharacteristic, error: Error?)

只不对对于文本数据，这个代码已经足够使用了，比较简单的一种处理方法，就是用个定时器，每隔几十毫秒查询一次数据；而比较实时的处理方法，就是做一个回调函数，不过这些都由你自己决定怎么做吧，好运！

[iOS_swift]: https://c.lanmit.com/yidongkaifa/iOS/35778.html
[Github_MichaelLynx_BleDemo]: https://github.com/MichaelLynx/BleDemo
[Swift CoreBluetooth]: https://www.dazhuanlan.com/2020/01/20/5e252ec5a1c2a/