前言：
本文参考文献：
1、https://learn.adafruit.com/introduction-to-bluetooth-low-energy?view=all
中文翻译：
http://www.race604.com/gatt-profile-intro/
2、http://blog.csdn.net/jimoduwu/article/details/21604215
一、工作原理
在说蓝牙通信之前，我们先了解一下蓝牙的工作原理。
蓝牙规定每一对设备进行通讯时，必须一个为主角色，另一为从角色，必须由主端进行查找，发起配对。连接成功，双方才可收发数据。
一个具备蓝牙功能的设备，可以在两个角色间切换，平时处于从模式，等待其它主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起连接时，需要知道对方的蓝牙地址，配对密码等信息。
二、相关名词和概念
在介绍名词概念之前，我们应该知道，现在的BLE连接都是建立在 GATT (Generic Attribute Profile) 协议之上。GATT 是一个在蓝牙连接之后，发送和接收很短的数据段的通用规范，这些很短的数据段被称为属性（Attribute）。
GAP
介绍 GATT 之前，需要了解 GAP (Generic Access Profile)，它用来控制设备连接和广播。GAP 使一个设备可被其他设备发现，并决定了该设备是否可以或者怎样与其他设备进行交互。
GAP 给设备定义了若干角色，其中主要的两个是：
- 外围设备（Peripheral）：一般是非常小或者简单的低功耗设备，用来提供数据，并能够连接到一个更加相对强大的中心设备。如蓝牙手环。
- 中心设备（Central）：相对比较强大，用来连接其他外围设备。如手机。
GATT
GATT 的全名是 Generic Attribute Profile（普通属性协议），它定义两个 BLE 设备通过叫做 Service 和 Characteristic 的东西进行通信。
中心设备和外设需要双向通信的话，唯一的方式就是建立 GATT 连接。
GATT 结构
GATT 事务是建立在嵌套的Profiles、Services 和 Characteristics之上的，如图：
Paste_Image.png
Profile： Profile 并不是实际存在于 BLE 外设上的，它只是一个被 Bluetooth SIG 或者外设设计者预先定义的 Service 的集合。
Service： Service 是把数据分成一个个独立逻辑项，它包含一个或者多个 Characteristic。每个 Service 有一个 UUID 唯一标识。
Characteristic： Characteristic在 GATT 事务中是最低级别的，是最小的逻辑数据单元，与 Service 类似，每个 Characteristic 也有一个UUID 唯一标识。
三、蓝牙通信
1、对应Android的API
在Android BLE的API中，对应于GATT结构的有3个文件：
** BluetoothGatt**
作为中央来使用和处理数据，通过device.connectGatt(this, false, mGattCallback) 得到。** BluetoothGattServer**
作为周边来提供数据，通过BluetoothGatt.getService(uuid)获取指定的BluetoothGattServer。** BluetoothGattCharacteristic**
周边服务的一些特性，分为Read，Write，notification。
2、获取蓝牙连接状态
2.1 BluetoothGattCallback
在上一篇中介绍了如何连接一个设备：
device.connectGatt(this, false, mGattCallback)
其中有一个BluetoothGattCallback 的一个实例：mGattCallback。
BluetoothGattCallback是返回中央的状态和周边提供的数据的一个重要的抽象类。看一下源码：
public abstract class BluetoothGattCallback {
/**
* 当GATT客户端已连接到GATT服务器或者从GATT服务器断开连接
* 时回调。
*
* @param gatt
* @param status 连接或断开操作的状态。BluetoothGatt.GATT_SUCCESS表示操作成功
*
* @param newState 返回新的连接状态。 如 BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED或
* BluetoothProfile.STATE_CONNECTED
*/
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
int newState) {
}
/**
* 当远程设备的远程服务列表，特征和描述符已被更新，即已发现新服务时，调用回调。
*
* @param gatt
* @param status BluetoothGatt.GATT_SUCCESS 远程设备的远程服务列表可被发现
*/
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
}
/**
* Read特性的操作回调
*
* @param gatt
* @param characteristic 从相关的远程设备读取的特性。
* @param status BluetoothGatt.GATT_SUCCESS 操作成功
*/
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic,
int status) {
}
/**
* write 特性的操作回调
*
* 如果在可靠的写事务正在进行时调用此回调，则characteristic的值表示远程设备报告的值。
* 应用程序应该将此值与要写入的所需值进行比较。
* 如果值不匹配，应用程序必须中止可靠的写事务。
*
* @param gatt
* @param characteristic
* @param status write 操作的结果
* {BluetoothGatt.GATT_SUCCESS}
*/
public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
}
/**
* notification 特性的结果
*
* @param gatt
* @param characteristic 由于远程通知事件而更新的特性。
*/
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
}
/**
* 报告描述符读操作的结果的回调.
*
* @param gatt
* @param descriptor 从关联的远程设备读取的描述符。
* @param status 如果读操作已成功完成 {BluetoothGatt.GATT_SUCCESS}
*/
public void onDescriptorRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor,
int status) {
}
/**
* 指示描述符写操作的结果。
*
* @param gatt
* @param descriptor 写入相关远程设备的描述符
* @param status 如果操作成功，写入操作的结果为{BluetoothGatt＃GATT_SUCCESS}。
*/
public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor,
int status) {
}
/**
* 当可靠的写事务已完成时调用回调。
*
* @param gatt
* @param status 如果可靠的写事务已成功执行，则{BluetoothGatt＃GATT_SUCCESS}
*/
public void onReliableWriteCompleted(BluetoothGatt gatt, int status) {
}
/**
* 报告远程设备连接的RSSI。
*
* 此回调是响应{BluetoothGatt＃readRemoteRssi}函数而触发的。
*
* @param gatt
* @param rssi 远程设备的RSSI值
* @param status 如果RSSI已成功读取 {BluetoothGatt＃GATT_SUCCESS}
*/
public void onReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status) {
}
/**
* 指示给定设备连接的MTU已更改。
*
* 此回调是响应{BluetoothGatt＃requestMtu}函数或响应连接事件而触发的。
*
* @param gatt
* @param mtu 新的MTU大小
* @param status 如果MTU已成功更改{ BluetoothGatt＃GATT_SUCCESS}
*/
public void onMtuChanged(BluetoothGatt gatt, int mtu, int status) {
}
}
从上面的代码可以看出，当我们与一个外设建立连接时，连接的状态以及连接成功之后与设备通信都会在BluetoothGattCallback中回调过来。
3、与设备的通信
3.1、BluetoothGatt.discoverServices()
此方法在成功连接到远程设备时调用，不调用此方法，无法与远程设备进行后续的通信。
@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
mBluetoothGatt.discoverServices();
} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
}
}
但是这个方法是异步操作，在回调函数onServicesDiscovered中得到status，通过判断status是否等于BluetoothGatt.GATT_SUCCESS来判断查找Service是否成功
@Override
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
//服务发现成功
} else {
//服务发现失败
}
}
只有当Service可被发现是即status为BluetoothGatt.GATT_SUCCESS时，我们才能继续后续的操作。
3.2、启用notification
如果设备主动发信息，可以通过notification的方式，这种方式不用去轮询地读设备上的数据。
BluetoothGattService service = bluetoothGatt.getService(serviceUuid);
if (service == null) {
return;
}
BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(characteristicUuid);
if (characteristic == null) {
return;
}
bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true);//激活通知
BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(descriptorUuid);
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
bluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
如果notificaiton方式对于某个Characteristic是enable的，那么当设备上的这个Characteristic改变时，手机上的onCharacteristicChanged()回调就会被促发。
@Override
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);
byte[] notice = characteristic.getValue();
onNotify(notice);
}
3.3、发送数据
BluetoothGattService service = bluetoothGatt.getService(serviceUuid);
if (service == null) {
return;
}
BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(characteristicUuid);
if (characteristic == null) {
return;
}
characteristic.setValue(data);
bluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);
}
3.4、读取数据
public void readData(UUID serviceUuid, UUID characteristicUuid) {
BluetoothGattService service = bluetoothGatt.getService(serviceUuid);
if (service == null) {
return;
}
BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(characteristicUuid);
if (characteristic == null) {
return;
}
bluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);
}
官方建议在进行read是如果有通知服务进行中，先关闭
bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, false);
读取的数据会在onCharacteristicRead()回调中返回
@Override
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic,
int status) {
//读取到值，在这里读数据
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
}
}
4、断开连接
public void disConnection() {
if (bluetoothGatt == null) {
return;
}
bluetoothGatt.disconnect();
}
5、关闭Gatt
使用给定的BLE设备后，应用程序必须调用此方法以确保资源正确释放。
/**
*
*/
public void close() {
if (mBluetoothGatt == null) {
return;
}
mBluetoothGatt.close();
mBluetoothGatt = null;
}
总结：
关于蓝牙BLE的开发流程，到这里就结束了，从扫描、连接到与设备的收发数据，基本上也就这些东西。
最后加上GitHub上面的仓库：https://github.com/eson-yunfei/AndroidBle ；项目刚创建不久，还在完善，欢迎大家Fork。
