Android经典蓝牙和Ble蓝牙的对比

xiaoxiao2021-02-28  58

本文转自:http://www.loverobots.cn/the-analysis-is-simple-compared-with-the-classic-bluetooth-and-bluetooth-low-energy-in-android.html

Android中的蓝牙开发

要说到蓝牙,小伙伴们听到的可能有蓝牙1.0、蓝牙2.0、蓝牙3.0、蓝牙4.0之类的以数字结尾的蓝牙版本号,而实际上,在最新的标准中,已经不再使用数字版本号作为蓝牙版本的区分了,取而代之的是经典蓝牙与低功耗蓝牙(BLE)这两种区别。

这里提到的低功耗蓝牙也会有很多人会误解为就是蓝牙4.0,但是完整的蓝牙4.0规范中实际上包括有经典蓝牙和低功耗蓝牙这两个部分,小伙伴们看看如下这张分类表就能够明白这其中的关系了。

如表中所述,咱们现在的蓝牙实际上分为了三类:单模、双模和经典。那么,最官方的蓝牙版本称呼就是,单模蓝牙、双模蓝牙和经典蓝牙。

在这其中,最前沿的当属单模蓝牙了,也就是低功耗蓝牙。这个蓝牙标准和经典蓝牙区别极大,在最初甚至考虑过加入WIFI阵营,但是因为蓝牙阵营这边条件较为优厚(比如授权费用极低)才并入了蓝牙标准。

那么,低功耗蓝牙和经典蓝牙的区别究竟在哪里呢?

要是仅仅从两者的通信方式上来说,可以说除了名字叫蓝牙外,完全可以当做两个东西。这也就为很多搞过经典蓝牙以为就可以很轻松的接着搞低功耗蓝牙的人埋下了一个大坑。

不过,两者在总体上的流程却也是相似的(好吧,无线通信貌似也都是这么个流程),那就是:

发现设备->配对/绑定设备->建立连接->数据通信

经典蓝牙和低功耗蓝牙除了配对/绑定这个环节是一样的之外,其它三个环节都是不同的。

1. 发现设备

经典蓝牙设备发现其它经典蓝牙设备的方式是调用BluetoothAdapter的startDiscovery()方法,这个方法只能够发现经典蓝牙设备。

低功耗蓝牙中则有一个主设备(Central)和从设备(Peripheral,也叫外围设备)的概念。主设备作为发现方,调用发现设备的方法,通过BluetoothAdapter的startLeScan()方法实现。从设备则作为被发现方,发出广播,以供发现。同样,这个startLeScan()方法也仅能够发现低功耗蓝牙从设备。

不过,在Android系统蓝牙搜索界面,两种蓝牙设备都是可以被发现的。只有当两种蓝牙设备被某设备(包括当前的设备)配对/绑定后,才不会再被扫描到。

2. 配对/绑定

有很多小伙伴都不太理解配对和绑定究竟有什么区别,或者它们根本就是同一个东西。好吧,严格说配对和绑定是有区别的,也就是不是指的同一件事情。但是这两者的区别比较模糊,也不好解释。目前JACK的机器人的理解是,配对是建立两者的对应关系,而绑定则把这层关系保存固定下来并进行了强化,暂时这么理解着吧。

不管是经典蓝牙还是低功耗蓝牙,绑定方法都是通用的,可以调用相同的绑定方法。

3. 建立连接

在建立连接的方式上,两者就千差万别了。

——蓝牙小知识——

在蓝牙设备中,存在着物理地址,我们也叫作蓝牙的MAC地址,这个地址是唯一的,就像咱们网络上的IP地址。同时还存在着一个叫做UUID的东西,可以把它理解为是IP地址中的端口号。正如知道了IP地址和端口号,就知道了怎么链接到目标网络服务器位置,知道了蓝牙设备的MAC地址和UUID也就能够确定到具体是哪一台蓝牙设备了,这两者合起来就是蓝牙的唯一身份标识。

经典蓝牙建立连接的方式实际上就是Socket的连接的建立。只不过这里不是直接用Socket,而是BluetoothSocket。获取BluetoothSocket的方式也很简单,利用搜索找到的BluetoothDevice,调用其方法createRfcommSocketToServiceRecord(UUID)。最后,使用获取到的BluetoothDevice调用其方法connect()就建立了经典蓝牙设备之间的连接通道。

低功耗蓝牙则用了一种看起来比较怪异的方式建立连接(JACK的机器人被这种建立连接的方式折腾了好久)。

——关于BLE的一些基本概念——

Generic Attribute Profile (GATT)

通过BLE连接,读写属性类小数据的Profile通用规范。现在所有的BLE应用Profile都是基于GATT的。

Attribute Protocol (ATT)

GATT是基于ATT Protocol的。ATT针对BLE设备做了专门的优化,具体就是在传输过程中使用尽量少的数据。每个属性都有一个唯一的UUID,属性将以characteristics and services的形式传输。

Characteristic

Characteristic可以理解为一个数据类型,它包括一个value和0至多个对次value的描述(Descriptor)。

Descriptor

对Characteristic的描述,例如范围、计量单位等。

Service

Characteristic的集合。例如一个service叫做“Heart Rate Monitor”,它可能包含多个Characteristics,其中可能包含一个叫做“heart rate measurement”的Characteristic。

这里举个例子,例如现在需要使用一个智能手机作为主设备去连接一个作为从设备的智能手环,那么,此时这个作为主设备的智能手机连接过程中实际是一个客户端(Client),而作为从设备的智能手环在此过程中则是服务端(Server)。这里的主设备和从设备,客户端和服务端一定要区分清楚。

想要和一台BLE从设备建立连接,一般是某个智能设备,例如智能手环、智能灯泡之类的。如果使用智能手机作为测试平台,其硬件条件是,蓝牙得至少是低功耗蓝牙版本,然后安卓系统的话,至少得是Android 4.3以上系统才行,因为Google在Android 4.3以上才做了BLE主设备的支持,如果想将智能手机作为BLE从设备,则必须在Android 5.0以上才行。

具体建立GATT连接的顺序则是,首先通过BluetoothAdapter的getRemoteDevice(address)方法获取大相应BLE从设备的BluetoothDevice,其中的address为目标蓝牙设备MAC地址。然后通过此BluetoothDevice的connectGatt(this, false, mGattCallback)方法获取设备连接。

此时的连接,只能够进行监听,也就是获取到当前BLE从设备广播出来的数据。

4. 数据通信

经典蓝牙中,当建立连接后,就可以直接使用BluetoothSocket的getOutputStream()方法获取输出流写入需要发送的数据。读取发送回来的数据,则是调用BluetoothSocket的getInputStream()方法获取输入流读取。这点和Java中的Socket通信几乎是一模一样。

而在低功耗蓝牙中,想要实现主设备对从设备的数据发送,则需要直接读取获取到的从设备的Characteristic,而Characteristic又是Service下面的一层,所以操作顺序是:

(1)通过BLE从设备相应的Service_UUID获取对应的BluetoothGattService,获取方法是:使用BluetoothDevice的connectGatt(this, false, mGattCallback)方法返回的BluetoothGatt对象,调用BluetoothGatt的方法getService(Service_UUID)获取相应的BluetoothGattService;

(2)调用BluetoothGattService和对应的Characteristic的写入UUID获取相应的BluetoothGattCharacteristic,获取方法是:调用BluetoothGattService的getCharacteristic(Characteristic_UUID)方法获得;

(3)设置需要发送的命令值,调用BluetoothGattCharacteristic的方法setValue(value)进行设置,其中value一般为byte[];

(4)最后,使用BluetoothGatt的写入方法writeCharacteristic(TxChar)完成命令发送。

可以看到,想要实现BLE的数据通信,步骤相当繁琐,这里只是做一个简单的概念理解,如果想要获取到BLE从设备的返回值,还需要设置Notification,然后调用BluetoothGatt的readCharacteristic(characteristic)方法进行数据的读取,这里不做详细说明了,放在以后详细说明BLE通信的时候再做解释。

最后奉上Google的官方蓝牙演示DEMO源码,来自Android官方网站,小伙伴们可以参考源码再看看JACK的机器人的说明对比,这样相信会更加利于理解。

下载地址

百度网盘提取码:1qyp

此源码压缩包中包括三个工程,都需要使用Android Studio打开进行编译安装,具体说明如下:

(1)BluetoothAdvertisements.zip是Android智能设备作为从设备的DEMO,需要在Android 5.0以上真机运行。

(2)BluetoothLeGatt.zip是Android智能设备作为主设备的DEMO,需要在Android 4.3以上真机运行。

(3)BluetoothChat.zip是一个蓝牙聊天室,两台具备蓝牙的Android智能设备即可安装运行,可以实现经典蓝牙通信方式的数据发送与显示。

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