iOS CoreBluetooth

一、引言

        蓝牙是设备近距离通信的一种方便手段，在iPhone引入蓝牙4.0后，设备之间的通讯变得更加简单。相关的蓝牙操作由专门的 CoreBluetooth.framework进行统一管理。通过蓝牙进行通讯交互分为两方，一方为中心设备central，一方为外设 peripheral，外设通过广播的方式向外发送信息，中心设备检索到外设发的广播信息，可以进行配对连接，进而进行数据交互。

二、中心设备CBCentralManager

        CBCentralManager是管理中心设备的管理类，其中重要方法如下：

//设置中心设备代理@property(assign, nonatomic, nullable) id<CBCentralManagerDelegate> delegate;//中心设备当前状态@property(readonly) CBCentralManagerState state;//中心设备是否正在扫描@property(readonly) BOOL isScanning NS_AVAILABLE(NA, 9_0);

   其中state是一个枚举，有关蓝牙是否可用的状态如下：

typedef NS_ENUM(NSInteger, CBCentralManagerState) {        //状态未知CBCentralManagerStateUnknown = 0,//连接断开 即将重置CBCentralManagerStateResetting,//该平台不支持蓝牙CBCentralManagerStateUnsupported,//未授权蓝牙使用CBCentralManagerStateUnauthorized,//蓝牙关闭CBCentralManagerStatePoweredOff,//蓝牙正常开启CBCentralManagerStatePoweredOn,};

下面这些方法用于初始化管理中心：

//初始化方法//设置的代理需要遵守CBCentralManagerDelegate协议//queue可以设置蓝牙扫描的线程 传入nil则为在主线程中进行- (instancetype)initWithDelegate:(nullable id<CBCentralManagerDelegate>)delegate   queue:(nullable dispatch_queue_t)queue;//此方法同上 在options字典中用于进行一些管理中心的初始化属性设置//字典中支持的键值如下/*NSString * const CBCentralManagerOptionShowPowerAlertKey 对应一个NSNumber类型的bool值，用于设置是否在关闭蓝牙时弹出用户提示NSString * const CBCentralManagerOptionRestoreIdentifierKey 对应一个NSString对象，设置管理中心的标识符ID*/- (instancetype)initWithDelegate:(nullable id<CBCentralManagerDelegate>)delegate   queue:(nullable dispatch_queue_t)queue options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options;

 

//根据获取所有已知设备- (NSArray<CBPeripheral *> *)retrievePeripheralsWithIdentifiers:(NSArray<NSUUID *> *)identifiers;//根据服务id获取所有连接的设备- (NSArray<CBPeripheral *> *)retrieveConnectedPeripheralsWithServices:(NSArray<CBUUID *> *)serviceUUIDs;

在初始化管理中心完成后，会回调代理中的如下方法，我们必须实现如下方法：

//这个方法中可以获取到管理中心的状态- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central;

如果上面方法中管理中心状态为蓝牙可用，可以通过下面方法开启扫描外设：

//serviceUUIDs用于扫描一个特点ID的外设 options用于设置一些扫描属性 键值如下/*//是否允许重复扫描 对应NSNumber的bool值，默认为NO，会自动去重NSString *const CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey;//要扫描的设备UUID 数组 对应NSArrayNSString *const CBCentralManagerScanOptionSolicitedServiceUUIDsKey;*/- (void)scanForPeripheralsWithServices:(nullable NSArray<CBUUID *> *)serviceUUIDs options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options;

//停止扫描外设- (void)stopScan;

扫描的结果会在如下代理方法中回掉：

//peripheral 扫描到的外设//advertisementData是外设发送的广播数据//RSSI 是信号强度- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI;

 

扫描到外设后，通过下面方法可以连接一个外设：

/*options中可以设置一些连接设备的初始属性键值如下//对应NSNumber的bool值，设置当外设连接后是否弹出一个警告NSString *const CBConnectPeripheralOptionNotifyOnConnectionKey;//对应NSNumber的bool值，设置当外设断开连接后是否弹出一个警告NSString *const CBConnectPeripheralOptionNotifyOnDisconnectionKey;//对应NSNumber的bool值，设置当外设暂停连接后是否弹出一个警告NSString *const CBConnectPeripheralOptionNotifyOnNotificationKey;*/- (void)connectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options;//取消一个外设的连接- (void)cancelPeripheralConnection:(CBPeripheral *)peripheral;

调用过连接外设的方法后，会回掉如下代理方法：

//连接外设成功- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral;//连接外设失败- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error;//断开外设连接- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error;

当管理中心恢复时会调用如下代理：

//dict中会传入如下键值对/*//恢复连接的外设数组NSString *const CBCentralManagerRestoredStatePeripheralsKey;//恢复连接的服务UUID数组NSString *const CBCentralManagerRestoredStateScanServicesKey;//恢复连接的外设扫描属性字典数组NSString *const CBCentralManagerRestoredStateScanOptionsKey;*/- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central willRestoreState:(NSDictionary<NSString *, id> *)dict;

三、外设CBPeripheralManager

        从上面我们知道，中心设备是用来扫描周围的外设，两台设备的通讯中，必须有一个充当中心设备，一个充当外设，外设是由CBPeripheralManager进行管理，主要方法如下：

//设置外设管理中心代理@property(assign, nonatomic, nullable) id<CBPeripheralManagerDelegate> delegate;//外设状态 枚举如中心设备@property(readonly) CBPeripheralManagerState state;//是否正在发送广播@property(readonly) BOOL isAdvertising;//用户的授权状态+ (CBPeripheralManagerAuthorizationStatus)authorizationStatus;//初始化并设置代理 参数的具体含义与中心设备管理中心- (instancetype)initWithDelegate:(nullable id<CBPeripheralManagerDelegate>)delegate   queue:(nullable dispatch_queue_t);- (instancetype)initWithDelegate:(nullable id<CBPeripheralManagerDelegate>)delegate   queue:(nullable dispatch_queue_t)queue options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options;//开始发送广播//advertisementData中可以发送的数据有约定 如下/*对应设置NSString类型的广播名NSString *const CBAdvertisementDataLocalNameKey;外设制造商的NSData数据NSString *const CBAdvertisementDataManufacturerDataKey;外设制造商的CBUUID数据NSString *const CBAdvertisementDataServiceDataKey;服务的UUID与其对应的服务数据字典数组NSString *const CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey;附加服务的UUID数组NSString *const CBAdvertisementDataOverflowServiceUUIDsKey;外设的发送功率 NSNumber类型NSString *const CBAdvertisementDataTxPowerLevelKey;外设是否可以连接NSString *const CBAdvertisementDataIsConnectable;服务的UUID数组NSString *const CBAdvertisementDataSolicitedServiceUUIDsKey;*/- (void)startAdvertising:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData;//停止发送广播- (void)stopAdvertising;//设置一个连接的具体central设备的延时 枚举如下/*typedef NS_ENUM(NSInteger, CBPeripheralManagerConnectionLatency) {CBPeripheralManagerConnectionLatencyLow = 0,CBPeripheralManagerConnectionLatencyMedium,CBPeripheralManagerConnectionLatencyHigh} NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0);*/- (void)setDesiredConnectionLatency:(CBPeripheralManagerConnectionLatency)latency forCentral:(CBCentral *)central;//添加一个服务- (void)addService:(CBMutableService *)service;//移除一个服务- (void)removeService:(CBMutableService *)service;//移除所有服务- (void)removeAllServices;//响应中心设备的读写请求- (void)respondToRequest:(CBATTRequest *)request withResult:(CBATTError)result;//更新一个连接中心设备的订阅特征值- (BOOL)updateValue:(NSData *)value forCharacteristic:(CBMutableCharacteristic *)characteristic onSubscribedCentrals:(nullable NSArray<CBCentral *> *)centrals;

外设代理的相关方法如下：

//这个方法是必须实现的 状态可用后可以发送广播- (void)peripheralManagerDidUpdateState:(CBPeripheralManager *)peripheral;//连接回复时调用的方法 和centralManager类似- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral willRestoreState:(NSDictionary<NSString *, id> *)dict;//开始发送广播时调用的方法- (void)peripheralManagerDidStartAdvertising:(CBPeripheralManager *)peripheral error:(nullable NSError *)error;//添加服务调用的回调- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didAddService:(CBService *)service error:(nullable NSError *)error;//当一个central设备订阅一个特征值时调用的方法- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didSubscribeToCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;//取消订阅一个特征值时调用的方法- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didUnsubscribeFromCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;//收到读请求时触发的方法- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveReadRequest:(CBATTRequest *)request;//收到写请求时触发的方法- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests;//外设准备更新特征值时调用的方法- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral;

四、中心设备与外设对象CBCentral与CBPeripheral

        上面介绍了中心设备管理类与外设管理类，这些类用于将设备连接建立起来，器具的数据交换的服务和一些信息则是在对应的设备对象中。

1、中心设备 CBCentral属性与方法

//设备UUID@property(readonly, nonatomic) NSUUID *identifier;//中心设备最大接收的数据长度@property(readonly, nonatomic) NSUInteger maximumUpdateValueLength;

2、外设CAPeripheral属性与方法

        外设对象要比中心对象复杂的多，当centralManager连接到外设后，需要通过外设对象的代理方法进行数据交互，其中主要方法属性如下：

//设置代理@property(assign, nonatomic, nullable) id<CBPeripheralDelegate> delegate;//外设name@property(retain, readonly, nullable) NSString *name;//信号强度@property(retain, readonly, nullable) NSNumber *RSSI NS_DEPRECATED(NA, NA, 5_0, 8_0);//外设状态/*typedef NS_ENUM(NSInteger, CBPeripheralState) {CBPeripheralStateDisconnected = 0,//未连接CBPeripheralStateConnecting,//正在链接CBPeripheralStateConnected,//已经连接CBPeripheralStateDisconnecting NS_AVAILABLE(NA, 9_0),//正在断开连接} NS_AVAILABLE(NA, 7_0);*/@property(readonly) CBPeripheralState state;//所有的服务数组@property(retain, readonly, nullable) NSArray<CBService *> *services;//获取当前信号强度- (void)readRSSI;//根据服务UUID寻找服务对象- (void)discoverServices:(nullable NSArray<CBUUID *> *)serviceUUIDs;//在服务对象UUID数组中寻找特定服务- (void)discoverIncludedServices:(nullable NSArray<CBUUID *> *)includedServiceUUIDs forService:(CBService *)service;//在一个服务中寻找特征值- (void)discoverCharacteristics:(nullable NSArray<CBUUID *> *)characteristicUUIDs forService:(CBService *)service;//从一个特征中读取数据- (void)readValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;//写数据的最大长度//type枚举如下/*typedef NS_ENUM(NSInteger, CBCharacteristicWriteType) {CBCharacteristicWriteWithResponse = 0,//写数据并且接收成功与否回执CBCharacteristicWriteWithoutResponse,//写数据不接收回执};*/- (NSUInteger)maximumWriteValueLengthForType:(CBCharacteristicWriteType)type NS_AVAILABLE(NA, 9_0);//向某个特征中写数据- (void)writeValue:(NSData *)data forCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic type:(CBCharacteristicWriteType)type;//为制定的特征值设置监听通知- (void)setNotifyValue:(BOOL)enabled forCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;//寻找特征值的描述- (void)discoverDescriptorsForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;//读取特征的描述值- (void)readValueForDescriptor:(CBDescriptor *)descriptor;//写特征的描述值- (void)writeValue:(NSData *)data forDescriptor:(CBDescriptor *)descriptor;

外设的代理方法如下：

//外设名称更改时回调的方法- (void)peripheralDidUpdateName:(CBPeripheral *)peripheral NS_AVAILABLE(NA, 6_0);//外设服务变化时回调的方法- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didModifyServices:(NSArray<CBService *> *)invalidatedServices NS_AVAILABLE(NA, 7_0);//信号强度改变时调用的方法- (void)peripheralDidUpdateRSSI:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error NS_DEPRECATED(NA, NA, 5_0, 8_0);//读取信号强度回调的方法- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didReadRSSI:(NSNumber *)RSSI error:(nullable NSError *)error NS_AVAILABLE(NA, 8_0);//发现服务时调用的方法- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(nullable NSError *)error;//在服务中发现子服务回调的方法- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverIncludedServicesForService:(CBService *)service error:(nullable NSError *)error;//发现服务的特征值后回调的方法- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(nullable NSError *)error;//特征值更新时回调的方法- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error;//向特征值写数据时回调的方法 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error; //特征值的通知设置改变时触发的方法 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error; //发现特征值的描述信息触发的方法 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverDescriptorsForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error; //特征的描述值更新时触发的方法 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForDescriptor:(CBDescriptor *)descriptor error:(nullable NSError *)error; //写描述信息时触发的方法 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForDescriptor:(CBDescriptor *)descriptor error:(nullable NSError *)error;

五、服务对象CBService

    服务对象是用来管理外设提供的一些数据服务的，其中属性如下：

//对应的外设@property(assign, readonly, nonatomic) CBPeripheral *peripheral;//是否是初等服务@property(readonly, nonatomic) BOOL isPrimary;//包含的自服务@property(retain, readonly, nullable) NSArray<CBService *> *includedServices;//服务中的特征值@property(retain, readonly, nullable) NSArray<CBCharacteristic *> *characteristics;

六、服务的特征值CBCharacteristic

        通过绑定服务中的特征值来进行数据的读写操作，其中属性如下：

//对应的服务对象@property(assign, readonly, nonatomic) CBService *service;//特征值的属性 枚举如下/*typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, CBCharacteristicProperties) {CBCharacteristicPropertyBroadcast,//允许广播特征CBCharacteristicPropertyRead,//可读属性CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse,//可写并且接收回执CBCharacteristicPropertyWrite,//可写属性CBCharacteristicPropertyNotify,//可通知属性CBCharacteristicPropertyIndicate,//可展现的特征值CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites,//允许签名的特征值写入CBCharacteristicPropertyExtendedProperties,CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired,CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired};*/@property(readonly, nonatomic) CBCharacteristicProperties properties;//特征值的数据@property(retain, readonly, nullable) NSData *value;//特征值的描述@property(retain, readonly, nullable) NSArray<CBDescriptor *> *descriptors;//是否是当前广播的特征@property(readonly) BOOL isBroadcasted;//是否是正在通知的特征@property(readonly) BOOL isNotifying;

七、读写请求对象CBATTRequest

        服务对象是外设向中心设备提供的相关数据服务，获取到相应服务后，中心设备可以进行读写请求，读写对象属性如下：

//对应的中心设备@property(readonly, nonatomic) CBCentral *central;//对应的特征值@property(readonly, nonatomic) CBCharacteristic *characteristic;//读写数据值@property(readwrite, copy, nullable) NSData *value;