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Android-Ble蓝牙开发Demo示例–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包(附源码)

万物互联的物联网时代的已经来临，ble蓝牙开发在其中扮演着举重若轻的角色。最近刚好闲一点，抽时间梳理下这块的知识点。

涉及ble蓝牙通讯的客户端(开启、扫描、连接、发送和接收数据、分包解包)和服务端(初始化广播数据、开始广播、配置Services、Server回调操作)整个环节以及一些常见的问题即踩过的一些坑。

比如

1、在Android不同版本或不同手机的适配问题，扫描不到蓝牙设备

2、如何避免ble蓝牙连接出现133错误？

3、单次写的数据大小有20字节限制，如何发送长数据

蓝牙有传统(经典)蓝牙和低功耗蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy)之分，两者的开发的API不一样，本文主讲Ble蓝牙开发，传统蓝牙不展开，有需要的可以自行了解。

相对传统蓝牙，BLE低功耗蓝牙，主要特点是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接和数据传输。

客户端

服务端

Android4.3(API Level 18)开始引入BLE的核心功能并提供了相应的 API。应用程序通过这些 API 扫描蓝牙设备、查询 services、读写设备的 characteristics（属性特征）等操作。

BLE蓝牙协议是GATT协议, BLE相关类不多, 全都位于android.bluetooth包和android.bluetooth.le包的几个类:

android.bluetooth.

.BluetoothGattService 包含多个Characteristic(属性特征值), 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGattCharacteristic 包含单个值和多个Descriptor, 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGattDescriptor 对Characteristic进行描述, 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGatt 客户端相关

.BluetoothGattCallback 客户端连接回调

.BluetoothGattServer 服务端相关

.BluetoothGattServerCallback 服务端连接回调

android.bluetooth.le.

.AdvertiseCallback 服务端的广播回调

.AdvertiseData 服务端的广播数据

.AdvertiseSettings 服务端的广播设置

.BluetoothLeAdvertiser 服务端的广播

.BluetoothLeScanner 客户端扫描相关(Android5.0新增)

.ScanCallback 客户端扫描回调

.ScanFilter 客户端扫描过滤

.ScanRecord 客户端扫描结果的广播数据

.ScanResult 客户端扫描结果

.ScanSettings 客户端扫描设置

BLE设备分为两种设备: 客户端(也叫主机/中心设备/Central), 服务端(也叫从机/外围设备/peripheral)

客户端的核心类是 BluetoothGatt

服务端的核心类是 BluetoothGattServer 和 BluetoothLeAdvertiser

BLE数据的核心类是 BluetoothGattCharacteristic 和 BluetoothGattDescriptor

下面详细讲解下客户端和服务端的开发步骤流程

安卓手机涉及蓝牙权限问题，蓝牙开发需要在AndroidManifest.xml文件中添加权限声明：

在搜索设备之前需要询问打开手机蓝牙：

注意: BLE设备地址是动态变化(每隔一段时间都会变化),而经典蓝牙设备是出厂就固定不变了！

通过扫描BLE设备，根据设备名称区分出目标设备targetDevice，下一步实现与目标设备的连接，在连接设备之前要停止搜索蓝牙；停止搜索一般需要一定的时间来完成，最好调用停止搜索函数之后加以100ms的延时，保证系统能够完全停止搜索蓝牙设备。停止搜索之后启动连接过程；

BLE蓝牙的连接方法相对简单只需调用connectGatt方法；

参数说明

与设备建立连接之后与设备通信，整个通信过程都是在BluetoothGattCallback的异步回调函数中完成；

BluetoothGattCallback中主要回调函数如下：

上述几个回调函数是BLE开发中不可缺少的；

当调用targetdDevice.connectGatt(context, false, gattCallback)后系统会主动发起与BLE蓝牙设备的连接，若成功连接到设备将回调onConnectionStateChange方法，其处理过程如下：

判断newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED表明此时已经成功连接到设备；

mBluetoothGatt.discoverServices();

扫描BLE设备服务是安卓系统中关于BLE蓝牙开发的重要一步，一般在设备连接成功后调用，扫描到设备服务后回调onServicesDiscovered()函数，函数原型如下：

BLE蓝牙开发主要有负责通信的BluetoothGattService完成的。当且称为通信服务。通信服务通过硬件工程师提供的UUID获取。获取方式如下：

具体操作方式如下：

开启监听，即建立与设备的通信的首发数据通道，BLE开发中只有当客户端成功开启监听后才能与服务端收发数据。开启监听的方式如下：

BLE单次写的数据量大小是有限制的，通常是20字节，可以尝试通过requestMTU增大，但不保证能成功。分包写是一种解决方案，需要定义分包协议，假设每个包大小20字节，分两种包，数据包和非数据包。对于数据包，头两个字节表示包的序号，剩下的都填充数据。对于非数据包，主要是发送一些控制信息。

监听成功后通过向 writeCharacteristic写入数据实现与服务端的通信。写入方式如下：

其中：value一般为Hex格式指令，其内容由设备通信的蓝牙通信协议规定；

若写入指令成功则回调BluetoothGattCallback中的onCharacteristicWrite()方法，说明将数据已经发送给下位机；

若发送的数据符合通信协议，则服务端会向客户端回复相应的数据。发送的数据通过回调onCharacteristicChanged()方法获取，其处理方式如下：

通过向服务端发送指令获取服务端的回复数据，即可完成与设备的通信过程；

当与设备完成通信之后之后一定要断开与设备的连接。调用以下方法断开与设备的连接：

源码上传在CSDN上了，有需要的可以借鉴。

===== Android蓝牙Ble通讯Demo示例源码–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包

总体流程如下：

1、定义通讯协议，如下(这里只是个举例，可以根据项目需求扩展)

2、封装通用发送数据接口(拆包)

该接口根据会发送数据内容按最大字节数拆分(一般20字节)放入队列，拆分完后，依次从队列里取出发送

3、封装通用接收数据接口(组包)

该接口根据从接收的数据按协议里的定义解析数据长度判读是否完整包，不是的话把每条消息累加起来

4、解析完整的数据包，进行业务逻辑处理

5、协议还可以引入加密解密，需要注意的选算法参数的时候，加密后的长度最好跟原数据长度一致，这样不会影响拆包组包

一般都是Android版本适配以及不同ROM机型（小米/红米、华为/荣耀等）（EMUI、MIUI、ColorOS等）的权限问题

蓝牙开发中有很多问题，要静下心分析问题，肯定可以解决的，一起加油；

相关问答

Q1: android_studio手机蓝牙串口通信源代码

初涉android的蓝牙操作,按照固定MAC地址连接获取Device时，程序始终是异常终止，查了好多天代码都没查出原因。今天改了一下API版本，突然就成功连接了。总结之后发现果然是个坑爹之极的错误。

为了这种错误拼命查原因浪费大把时间是非常不值得的，但是问题不解决更是揪心。可惜我百度了那么多，都没有给出确切原因。今天特此mark，希望后来者遇到这个问题的时候能轻松解决。

下面是我的连接过程，中间崩溃原因及解决办法。

1：用AT指令获得蓝牙串口的MAC地址，地址是简写的，按照常理猜测可得标准格式。

2：开一个String adress= "************" //MAC地址， String MY_UUID= "************"//UUID根据通信而定，网上都有。

3：取得本地Adapter用getDefaultAdapter(); 远程的则用getRemoteDevice(adress)；之后便可用UUID开socket进行通信。

如果中途各种在getRemoteDevice处崩溃，大家可以查看一下当前的API版本，如果是2.1或以下版本的话，便能确定是API版本问题，只要换成2.2或者以上就都可以正常运行了~ 这么坑爹的错误的确很为难初学者。唉·········· 为这种小trick浪费很多时间真是难过。

（另外有个重要地方，别忘了给manifest里面加以下两个蓝牙操作权限哦~）

uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/uses-permission

uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/uses-permission

下面附上Android蓝牙操作中用固定MAC地址传输信息的模板，通用搜索模式日后再补删模板：

private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = null;

private BluetoothSocket btSocket = null;

private OutputStream outStream = null;

private InputStream inStream = null;

private static final UUID MY_UUID = UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB"); //这条是蓝牙串口通用的UUID，不要更改

private static String address = "00:12:02:22:06:61"; // ==要连接的蓝牙设备MAC地址

/*获得通信线路过程*/

/*1:获取本地BlueToothAdapter*/

mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

if(mBluetoothAdapter == null)

{

Toast.makeText(this, "Bluetooth is not available.", Toast.LENGTH_LONG).show();

finish();

return;

}

if(!mBluetoothAdapter.isEnabled())

{

Toast.makeText(this, "Please enable your Bluetooth and re-run this program.", Toast.LENGTH_LONG).show();

finish();

return;

}

/*2:获取远程BlueToothDevice*/

BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);

if(mBluetoothAdapter == null)

{

Toast.makeText(this, "Can't get remote device.", Toast.LENGTH_LONG).show();

finish();

return;

}

/*3:获得Socket*/

try {

btSocket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(MY_UUID);

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, "ON RESUME: Socket creation failed.", e);

}

/*4:取消discovered节省资源*/

mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();

/*5:连接*/

try {

btSocket.connect();

Log.e(TAG, "ON RESUME: BT connection established, data transfer link open.");

} catch (IOException e) {

try {

btSocket.close();

} catch (IOException e2) {

Log .e(TAG,"ON RESUME: Unable to close socket during connection failure", e2);

}

/*此时可以通信了，放在任意函数中*/

/* try {

outStream = btSocket.getOutputStream();

inStream = btSocket.getInputStream(); //可在TextView里显示

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, "ON RESUME: Output stream creation failed.", e);

}

String message = "1";

byte[] msgBuffer = message.getBytes();

try {

outStream.write(msgBuffer);

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, "ON RESUME: Exception during write.", e);

}

通用搜索模式代码模板：

简洁简洁方式1 demo

作用：用VerticalSeekBar控制一个 LED屏幕的亮暗。

直接上码咯~

package com.example.seed2;

import android.app.Activity;

import android.app.AlertDialog;

import android.app.Dialog;

import android.os.Bundle;

import java.io.IOException;

import java.io.InputStream;

import java.io.OutputStream;

import java.util.UUID;

import android.bluetooth.BluetoothAdapter;

import android.bluetooth.BluetoothDevice;

import android.bluetooth.BluetoothSocket;

import android.content.DialogInterface;

import android.util.Log;

import android.view.KeyEvent;

import android.widget.Toast;

public class MetalSeed extends Activity {

private static final String TAG = "BluetoothTest";

private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = null;

private BluetoothSocket btSocket = null;

private OutputStream outStream = null;

private InputStream inStream = null;

private VerticalSeekBar vskb = null;

private static final UUID MY_UUID = UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB"); //这条是蓝牙串口通用的UUID，不要更改

private static String address = "00:12:02:22:06:61"; // ==要连接的蓝牙设备MAC地址

/** Called when the activity is first created. */

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

this.vskb = (VerticalSeekBar)super.findViewById(R.id.mskb);

this.vskb.setOnSeekBarChangeListener(new OnSeekBarChangeListenerX());

mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

if(mBluetoothAdapter == null)

{

Toast.makeText(this, "Bluetooth is not available.", Toast.LENGTH_LONG).show();

finish();

return;

}

if(!mBluetoothAdapter.isEnabled())

{

Toast.makeText(this, "Please enable your Bluetooth and re-run this program.", Toast.LENGTH_LONG).show();

finish();

return;

}

private class OnSeekBarChangeListenerX implements VerticalSeekBar.OnSeekBarChangeListener {

public void onProgressChanged(VerticalSeekBar seekBar, int progress, boolean fromUser) {

//Main.this.clue.setText(seekBar.getProgress());

/* String message;

byte [] msgBuffer;

try {

outStream = btSocket.getOutputStream();

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG,"ON RESUME : Output Stream creation failed.", e);

}

message =Integer.toString( seekBar.getProgress() );

msgBuffer = message.getBytes();

try{

outStream.write(msgBuffer);

} catch (IOException e) {

Log.e (TAG, "ON RESUME : Exception during write.", e);

} */

}

public void onStartTrackingTouch(VerticalSeekBar seekBar) {

String message;

byte [] msgBuffer;

try {

outStream = btSocket.getOutputStream();

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG,"ON RESUME : Output Stream creation failed.", e);

}

message =Integer.toString( seekBar.getProgress() );

msgBuffer = message.getBytes();

try{

outStream.write(msgBuffer);

} catch (IOException e) {

Log.e (TAG, "ON RESUME : Exception during write.", e);

}

public void onStopTrackingTouch(VerticalSeekBar seekBar) {

String message;

byte [] msgBuffer;

try {

outStream = btSocket.getOutputStream();

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG,"ON RESUME : Output Stream creation failed.", e);

}

message =Integer.toString( seekBar.getProgress() );

msgBuffer = message.getBytes();

try{

outStream.write(msgBuffer);

} catch (IOException e) {

Log.e (TAG, "ON RESUME : Exception during write.", e);

}

@Override

public void onStart()

{

super.onStart();

}

@Override

public void onResume()

{

super.onResume();

BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);

try {

btSocket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(MY_UUID);

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, "ON RESUME: Socket creation failed.", e);

}

mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();

try {

btSocket.connect();

Log.e(TAG, "ON RESUME: BT connection established, data transfer link open.");

} catch (IOException e) {

try {

btSocket.close();

} catch (IOException e2) {

Log .e(TAG,"ON RESUME: Unable to close socket during connection failure", e2);

}

// Create a data stream so we can talk to server.

/* try {

outStream = btSocket.getOutputStream();

inStream = btSocket.getInputStream();

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, "ON RESUME: Output stream creation failed.", e);

}

String message = "read";

byte[] msgBuffer = message.getBytes();

try {

outStream.write(msgBuffer);

} catch (IOException e) {

Log.e(TAG, "ON RESUME: Exception during write.", e);

}

int ret = -1;

while( ret != -1)

{

try {

ret = inStream.read();

} catch (IOException e)

{

e.printStackTrace();

}

@Override

Q2: 如何使用android原生BLE蓝牙进行操作?

之前的涉及的物联网项目中使用的: BLE 低功耗蓝牙(蓝牙4.0), 支持android 4.3以上的手机

主从关系: BLE低功耗蓝牙只能做从端设备 ,一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯

1)低功耗

低功耗的原理:

1\低功耗蓝牙仅使用了3个广播通道,传统蓝牙技术采用 16~32 个频道

2\每次广播开启时间也由传统的 22.5ms 减少到 0.6~1.2ms(毫秒)

2)传输距离极大提高

传统蓝牙传输距离为 2~10m，而蓝牙4.0的有效传输距离可达到 60~100m

3)安全性

使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。

更多BLE蓝牙的解析参考博客 : BLE4.0教程一蓝牙协议连接过程与广播分析

添加权限

打开蓝牙

1.先拿到BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);

2.再拿到BluetoothAdapter bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();

判断是否打开蓝牙

未打开弹出系统弹框，除了魅族手机是打开系统设置

设备/手机都是蓝牙信号

在回调方法中:

一般在扫描的过程中,我们还会设置设备过滤原则 (因为我只想要搜索到我们想要的设备,忽略无关设备)

如:从 scanRecord -- beacon -- beacon.type == 0xFF代表Manufacture,通过与嵌入式软件定义自己的 Manufacture值即可

用BluetoothDevice得到BluetoothGatt：

断连:

关键问题:连接后一般要做什么事?

( 必须在刚连接成功后2秒内app写一个值给设备，否则会被设备断开连接）

主要是读写 characteristic

gatt.wirteCharacteristic(mCurrentcharacteristic);

gatt.readCharacteristic(characteristic);

bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(data, true);

真实工作中使用的蓝牙库BlueToothKit请参考我的另一篇博客:

android蓝牙入门知识和优秀蓝牙第三方库BluetoothKit的使用

Q3: Android开发之蓝牙（Bluetooth）

在上一篇中有介绍了Wifi与网络连接处理

Android开发之WiFi与网络连接处理

下面，来继续说说Android中蓝牙的基本使用。

Bluetooth是目前使用的最广泛的无线通讯协议之一,主要针对短距离设备通讯（10米），常用于连接耳机、鼠标和移动通讯设备等。

值得一提的是：

android4.2新增了部分新功能，但是对于Bluetooth熟悉的人或许开始头疼了，那就是Android4.2引入了一个新的蓝牙协议栈针BLE。谷歌和Broadcom之间的合作，开发新的蓝牙协议栈，取代了基于堆栈的Bluez。因此市场上出现了老设备的兼容问题，很多蓝牙设备在android4.2手机上不能正常使用。

BluetoothAdapter简单点来说就是代表了本设备(手机、电脑等)的蓝牙适配器对象。

first：we need permission

要操作蓝牙，先要在AndroidManifest.xml里加入权限

**下面来看看如何使用蓝牙。 **↓↓↓****

Demo已就绪：

返回值：如果设备具备蓝牙功能，返回BluetoothAdapter 实例；否则，返回null对象。

打开蓝牙设备的方式：

1.直接调用函数enable()去打开蓝牙设备；

2.系统API去打开蓝牙设备，该方式会弹出一个对话框样式的Activity供用户选择是否打开蓝牙设备。

注意： 1.如果蓝牙已经开启，不会弹出该Activity界面。2.在目前大多数Android手机中，是不支持在飞行模式下开启蓝牙的。如果蓝牙已经开启，那么蓝牙的开关 ,状态会随着飞行模式的状态而发生改变。

1. 搜索蓝牙设备

使用BluetoothAdapter的startDiscovery()方法来搜索蓝牙设备

startDiscovery()方法是一个异步方法，调用后会立即返回。该方法会进行对其他蓝牙设备的搜索，该过程会持续12秒。该方法调用后，搜索过程实际上是在一个System Service中进行的，所以可以调用cancelDiscovery()方法来停止搜索（该方法可以在未执行discovery请求时调用）。

系统开始搜索蓝牙设备

^( * ￣(oo)￣ ) ^ 系统会发送以下三个广播：

2.扫描设备

3.定义广播接收器接收搜索结果

4.注册广播

获取附近的蓝牙设备

第一步建立连接：首先Android sdk（2.0以上版本）支持的蓝牙连接是通过BluetoothSocket建立连接，服务端BluetoothServerSocket和客户端（BluetoothSocket）需指定同样的UUID，才能建立连接，因为建立连接的方法会阻塞线程，所以服务器端和客户端都应启动新线程连接。

（这里的服务端和客户端是相对来说的）

两个蓝牙设备之间的连接，则必须实现服务端与客户端的机制。

当两个设备在同一个RFCOMM channel下分别拥有一个连接的BluetoothSocket，这两个设备才可以说是建立了连接。

服务端设备与客户端设备获取BluetoothSocket的途径是不同的。

1，服务端设备是通过accepted一个incoming connection来获取的，

2，客户端设备则是通过打开一个到服务端的RFCOMM channel来获取的。

服务端

通过调用BluetoothAdapter的listenUsingRfcommWithServiceRecord(String, UUID)方法来获取BluetoothServerSocket（UUID用于客户端与服务端之间的配对）

客户端

调用BluetoothService的createRfcommSocketToServiceRecord(UUID)方法获取BluetoothSocket（该UUID应该同于服务端的UUID）。

调用BluetoothSocket的connect()方法（该方法为block方法），如果UUID同服务端的UUID匹配，并且连接被服务端accept，则connect()方法返回。

数据传递，通过以上操作，就已经建立的BluetoothSocket连接了，数据传递无非是通过流的形式