iOS开发-蓝牙模块

iOS6开始苹果推出了CoreBluetooth.framework,这个框架最大的特点就是完全基于BLE4.0标准并且支持非iOS设备。当前BLE应用相当广泛，不再仅仅是两个设备之间的数据传输，它还有很多其他应用市场，例如室内定位、无线支付、智能家居等等，这也使得CoreBluetooth成为当前最热门的蓝牙技术。CoreBluetooth设计同样也是类似于客户端-服务器端的设计，作为服务器端的设备称为外围设备（Peripheral），作为客户端的设备叫做中央设备（Central），CoreBlueTooth整个框架就是基于这两个概念来设计的。

外围设备和中央设备在CoreBluetooth中使用CBPeripheralManager和CBCentralManager表示。

CBPeripheralManager：外围设备通常用于发布服务、生成数据、保存数据。外围设备发布并广播服务，告诉周围的中央设备它的可用服务和特征。

CBCentralManager：中央设备使用外围设备的数据。中央设备扫描到外围设备后会就会试图建立连接，一旦连接成功就可以使用这些服务和特征。

外围设备和中央设备之间交互的桥梁是服务(CBService)和特征(CBCharacteristic)，二者都有一个唯一的标识UUID（CBUUID类型）来唯一确定一个服务或者特征。

一台iOS设备（注意iPhone4以下设备不支持BLE，另外iOS7.0、8.0模拟器也无法模拟BLE）既可以作为外围设备又可以作为中央设备，但是不能同时即是外围设备又是中央设备，同时注意建立连接的过程不需要用户手动选择允许，这一点和前面两个框架是不同的，这主要是因为BLE应用场景不再局限于两台设备之间资源共享了。

A.外围设备

创建一个外围设备通常分为以下几个步骤：

创建外围设备CBPeripheralManager对象并指定代理。

创建特征CBCharacteristic、服务CBSerivce并添加到外围设备

外围设备开始广播服务（startAdvertisting:）。

和中央设备CBCentral进行交互。

下面是简单的程序示例，程序有两个按钮“启动”和“更新”，点击启动按钮则创建外围设备、添加服务和特征并开始广播，一旦发现有中央设备连接并订阅了此服务的特征则通过更新按钮更新特征数据，此时已订阅的中央设备就会收到更新数据。

界面设计：

#import "ViewController.h"
#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
#define kPeripheralName @"Kenshin Cui's Device" //外围设备名称
#define kServiceUUID @"C4FB2349-72FE-4CA2-94D6-1F3CB16331EE" //服务的UUID
#define kCharacteristicUUID @"6A3E4B28-522D-4B3B-82A9-D5E2004534FC" //特征的UUID

@interface ViewController ()<CBPeripheralManagerDelegate>

@property (strong,nonatomic) CBPeripheralManager *peripheralManager;//外围设备管理器

@property (strong,nonatomic) NSMutableArray *centralM;//订阅此外围设备特征的中心设备

@property (strong,nonatomic) CBMutableCharacteristic *characteristicM;//特征
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextView *log; //日志记录

@end

@implementation ViewController
#pragma mark - 视图控制器方法
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
}

#pragma mark - UI事件
//创建外围设备
- (IBAction)startClick:(UIBarButtonItem *)sender {
_peripheralManager=[[CBPeripheralManager alloc]initWithDelegate:self queue:nil];
}
//更新数据
- (IBAction)transferClick:(UIBarButtonItem *)sender {
[self updateCharacteristicValue];
}

#pragma mark - CBPeripheralManager代理方法
//外围设备状态发生变化后调用
-(void)peripheralManagerDidUpdateState:(CBPeripheralManager *)peripheral{
switch (peripheral.state) {
case CBPeripheralManagerStatePoweredOn:
NSLog(@"BLE已打开.");
[self writeToLog:@"BLE已打开."];
//添加服务
[self setupService];
break;

default:
NSLog(@"此设备不支持BLE或未打开蓝牙功能，无法作为外围设备.");
[self writeToLog:@"此设备不支持BLE或未打开蓝牙功能，无法作为外围设备."];
break;
}
}
//外围设备添加服务后调用
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didAddService:(CBService *)service error:(NSError *)error{
if (error) {
NSLog(@"向外围设备添加服务失败，错误详情：%@",error.localizedDescription);
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"向外围设备添加服务失败，错误详情：%@",error.localizedDescription]];
return;
}

//添加服务后开始广播
NSDictionary *dic=@{CBAdvertisementDataLocalNameKey:kPeripheralName};//广播设置
[self.peripheralManager startAdvertising:dic];//开始广播
NSLog(@"向外围设备添加了服务并开始广播...");
[self writeToLog:@"向外围设备添加了服务并开始广播..."];
}
-(void)peripheralManagerDidStartAdvertising:(CBPeripheralManager *)peripheral error:(NSError *)error{
if (error) {
NSLog(@"启动广播过程中发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription);
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"启动广播过程中发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription]];
return;
}
NSLog(@"启动广播...");
[self writeToLog:@"启动广播..."];
}
//订阅特征
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didSubscribeToCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic{
NSLog(@"中心设备：%@ 已订阅特征：%@.",central,characteristic);
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"中心设备：%@ 已订阅特征：%@.",central.identifier.UUIDString,characteristic.UUID]];
//发现中心设备并存储
if (![self.centralM containsObject:central]) {
[self.centralM addObject:central];
}
/*中心设备订阅成功后外围设备可以更新特征值发送到中心设备,一旦更新特征值将会触发中心设备的代理方法：
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
*/

//    [self updateCharacteristicValue];
}
//取消订阅特征
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didUnsubscribeFromCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic{
NSLog(@"didUnsubscribeFromCharacteristic");
}
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(CBATTRequest *)request{
NSLog(@"didReceiveWriteRequests");
}
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral willRestoreState:(NSDictionary *)dict{
NSLog(@"willRestoreState");
}
#pragma mark -属性
-(NSMutableArray *)centralM{
if (!_centralM) {
_centralM=[NSMutableArray array];
}
return _centralM;
}

#pragma mark - 私有方法
//创建特征、服务并添加服务到外围设备
-(void)setupService{
/*1.创建特征*/
//创建特征的UUID对象
CBUUID *characteristicUUID=[CBUUID UUIDWithString:kCharacteristicUUID];
//特征值
//    NSString *valueStr=kPeripheralName;
//    NSData *value=[valueStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
//创建特征
/** 参数
* uuid:特征标识
* properties:特征的属性，例如：可通知、可写、可读等
* value:特征值
* permissions:特征的权限
*/
CBMutableCharacteristic *characteristicM=[[CBMutableCharacteristic alloc]initWithType:characteristicUUID properties:CBCharacteristicPropertyNotify value:nil permissions:CBAttributePermissionsReadable];
self.characteristicM=characteristicM;
//    CBMutableCharacteristic *characteristicM=[[CBMutableCharacteristic alloc]initWithType:characteristicUUID properties:CBCharacteristicPropertyRead value:nil permissions:CBAttributePermissionsReadable];
//    characteristicM.value=value;

/*创建服务并且设置特征*/
//创建服务UUID对象
CBUUID *serviceUUID=[CBUUID UUIDWithString:kServiceUUID];
//创建服务
CBMutableService *serviceM=[[CBMutableService alloc]initWithType:serviceUUID primary:YES];
//设置服务的特征
[serviceM setCharacteristics:@[characteristicM]];

/*将服务添加到外围设备*/
[self.peripheralManager addService:serviceM];
}
//更新特征值
-(void)updateCharacteristicValue{
//特征值
NSString *valueStr=[NSString stringWithFormat:@"%@ --%@",kPeripheralName,[NSDate   date]];
NSData *value=[valueStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
//更新特征值
[self.peripheralManager updateValue:value forCharacteristic:self.characteristicM onSubscribedCentrals:nil];
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"更新特征值：%@",valueStr]];
}
/**
*  记录日志
*
*  @param info 日志信息
*/
-(void)writeToLog:(NSString *)info{
self.log.text=[NSString stringWithFormat:@"%@\r\n%@",self.log.text,info];
}
@end

B.中央设备

中央设备的创建一般可以分为如下几个步骤：

创建中央设备管理对象CBCentralManager并指定代理。

扫描外围设备，一般发现可用外围设备则连接并保存外围设备。

查找外围设备服务和特征，查找到可用特征则读取特征数据。

下面是一个简单的中央服务器端实现，点击“启动”按钮则开始扫描周围的外围设备，一旦发现了可用的外围设备则建立连接并设置外围设备的代理，之后开始查找其服务和特征。一旦外围设备的特征值做了更新，则可以在代理方法中读取更新后的特征值。

界面设计：

#import "ViewController.h"
#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
#define kServiceUUID @"C4FB2349-72FE-4CA2-94D6-1F3CB16331EE" //服务的UUID
#define kCharacteristicUUID @"6A3E4B28-522D-4B3B-82A9-D5E2004534FC" //特征的UUID

@interface ViewController ()<CBCentralManagerDelegate,CBPeripheralDelegate>

@property (strong,nonatomic) CBCentralManager *centralManager;//中心设备管理器
@property (strong,nonatomic) NSMutableArray *peripherals;//连接的外围设备
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextView *log;//日志记录

@end

@implementation ViewController
#pragma mark - 控制器视图事件
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
}

#pragma mark - UI事件
- (IBAction)startClick:(UIBarButtonItem *)sender {
//创建中心设备管理器并设置当前控制器视图为代理
_centralManager=[[CBCentralManager alloc]initWithDelegate:self queue:nil];
}

#pragma mark - CBCentralManager代理方法
//中心服务器状态更新后
-(void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central{
switch (central.state) {
case CBPeripheralManagerStatePoweredOn:
NSLog(@"BLE已打开.");
[self writeToLog:@"BLE已打开."];
//扫描外围设备
//            [central scanForPeripheralsWithServices:@[[CBUUID UUIDWithString:kServiceUUID]] options:@{CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey:@YES}];
[central scanForPeripheralsWithServices:nil options:@{CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey:@YES}];
break;

default:
NSLog(@"此设备不支持BLE或未打开蓝牙功能，无法作为外围设备.");
[self writeToLog:@"此设备不支持BLE或未打开蓝牙功能，无法作为外围设备."];
break;
}
}
/**
*  发现外围设备
*
*  @param central           中心设备
*  @param peripheral        外围设备
*  @param advertisementData 特征数据
*  @param RSSI              信号质量（信号强度）
*/
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI{
NSLog(@"发现外围设备...");
[self writeToLog:@"发现外围设备..."];
//停止扫描
[self.centralManager stopScan];
//连接外围设备
if (peripheral) {
//添加保存外围设备，注意如果这里不保存外围设备（或者说peripheral没有一个强引用，无法到达连接成功（或失败）的代理方法，因为在此方法调用完就会被销毁
if(![self.peripherals containsObject:peripheral]){
[self.peripherals addObject:peripheral];
}
NSLog(@"开始连接外围设备...");
[self writeToLog:@"开始连接外围设备..."];
[self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];
}

}
//连接到外围设备
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral{
NSLog(@"连接外围设备成功!");
[self writeToLog:@"连接外围设备成功!"];
//设置外围设备的代理为当前视图控制器
peripheral.delegate=self;
//外围设备开始寻找服务
[peripheral discoverServices:@[[CBUUID UUIDWithString:kServiceUUID]]];
}
//连接外围设备失败
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error{
NSLog(@"连接外围设备失败!");
[self writeToLog:@"连接外围设备失败!"];
}

#pragma mark - CBPeripheral 代理方法
//外围设备寻找到服务后
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error{
NSLog(@"已发现可用服务...");
[self writeToLog:@"已发现可用服务..."];
if(error){
NSLog(@"外围设备寻找服务过程中发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription);
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"外围设备寻找服务过程中发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription]];
}
//遍历查找到的服务
CBUUID *serviceUUID=[CBUUID UUIDWithString:kServiceUUID];
CBUUID *characteristicUUID=[CBUUID UUIDWithString:kCharacteristicUUID];
for (CBService *service in peripheral.services) {
if([service.UUID isEqual:serviceUUID]){
//外围设备查找指定服务中的特征
[peripheral discoverCharacteristics:@[characteristicUUID] forService:service];
}
}
}
//外围设备寻找到特征后
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error{
NSLog(@"已发现可用特征...");
[self writeToLog:@"已发现可用特征..."];
if (error) {
NSLog(@"外围设备寻找特征过程中发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription);
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"外围设备寻找特征过程中发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription]];
}
//遍历服务中的特征
CBUUID *serviceUUID=[CBUUID UUIDWithString:kServiceUUID];
CBUUID *characteristicUUID=[CBUUID UUIDWithString:kCharacteristicUUID];
if ([service.UUID isEqual:serviceUUID]) {
for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
if ([characteristic.UUID isEqual:characteristicUUID]) {
//情景一：通知
/*找到特征后设置外围设备为已通知状态（订阅特征）：
*1.调用此方法会触发代理方法：-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
*2.调用此方法会触发外围设备的订阅代理方法
*/
[peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
//情景二：读取
//                [peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
//                    if(characteristic.value){
//                    NSString *value=[[NSString alloc]initWithData:characteristic.value encoding:NSUTF8StringEncoding];
//                    NSLog(@"读取到特征值：%@",value);
//                }
}
}
}
}
//特征值被更新后
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{
NSLog(@"收到特征更新通知...");
[self writeToLog:@"收到特征更新通知..."];
if (error) {
NSLog(@"更新通知状态时发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription);
}
//给特征值设置新的值
CBUUID *characteristicUUID=[CBUUID UUIDWithString:kCharacteristicUUID];
if ([characteristic.UUID isEqual:characteristicUUID]) {
if (characteristic.isNotifying) {
if (characteristic.properties==CBCharacteristicPropertyNotify) {
NSLog(@"已订阅特征通知.");
[self writeToLog:@"已订阅特征通知."];
return;
}else if (characteristic.properties ==CBCharacteristicPropertyRead) {
//从外围设备读取新值,调用此方法会触发代理方法：-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
[peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
}

}else{
NSLog(@"停止已停止.");
[self writeToLog:@"停止已停止."];
//取消连接
[self.centralManager cancelPeripheralConnection:peripheral];
}
}
}
//更新特征值后（调用readValueForCharacteristic:方法或者外围设备在订阅后更新特征值都会调用此代理方法）
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{
if (error) {
NSLog(@"更新特征值时发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription);
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"更新特征值时发生错误，错误信息：%@",error.localizedDescription]];
return;
}
if (characteristic.value) {
NSString *value=[[NSString alloc]initWithData:characteristic.value encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"读取到特征值：%@",value);
[self writeToLog:[NSString stringWithFormat:@"读取到特征值：%@",value]];
}else{
NSLog(@"未发现特征值.");
[self writeToLog:@"未发现特征值."];
}
}

#pragma mark - 属性
-(NSMutableArray *)peripherals{
if(!_peripherals){
_peripherals=[NSMutableArray array];
}
return _peripherals;
}

#pragma mark - 私有方法
/**
*  记录日志
*
*  @param info 日志信息
*/
-(void)writeToLog:(NSString *)info{
self.log.text=[NSString stringWithFormat:@"%@\r\n%@",self.log.text,info];
}

@end