IOS蓝牙协议以及蓝牙指令的下发

由于需要蓝牙设备,这儿就不上效果图了。

先说说 蓝牙协议吧。之前在用到蓝牙代码的时候,搞不懂怎么进行通信,而网上大多的文章都是介绍ios蓝牙代码的部分,这儿我就项目中的协议来说说。

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就通过指令下发来介绍吧。

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这是蓝牙协议中的一个,对设备进行写入时间的指令。

最终APP会发类似这样的指令5501111213141308011010001200000000FF,当然我们是遵守指令协议规则的,那么下面我来介绍这条指令是怎样构成的。

就通过16进制字节来说吧,指令分为两大类,写或读,这里写是第一个字节55,如果是读就是FF。

1.写或读(55 或 FF)
2.协议版本(01)(PROTOCOL)
3.设备对应的id,4个字节去定义。(11121314)(DEVICE)
4.协议中的命令id,一个字节(13)(CMD)
5.要发送的内容长度,这儿是8个长度,故是08。(PACKSIZE)
6.内容中的具体指令。(DATA)
7.校验位2个字节,当然需要根据算法来。

这样就构成了一个完整的蓝牙指令了。

了解了蓝牙协议后,再来看看怎样去通过代码去转换十六进制到十进制,或是转成字符串。

那么先看看蓝牙代码那一块吧。

这儿我用一个单例来控制蓝牙那儿的代码,先说说这一块的逻辑。

1.在需要用到蓝牙列表中,先通过单例中实现蓝牙的协议方法,主要是看手机的蓝牙状态。
2.在手机蓝牙正常开启后,获得手机周围的蓝牙的设备。
3.点击某一个需要连接的蓝牙设备,通过特定服务的特征值进行区分连接。
4.在3的基础之上我们进而可以通过写和读的外设服务的特征值。
5.以上全部准备完毕之后,手机会监听设备发过来的指令(读),并在相应的方法中进行回应;而写是手机APP主动发出的,直接调用方法即可。

这儿我通过模拟场景来用代码介绍:

ConnectBluetoothVC 这个控制器启动的时候,需要通过蓝牙单例去触发相应的准备工作,它的界面显示的是蓝牙设备的列表。

    override func viewDidLoad() {
        
        super.viewDidLoad()
        
        MBProgressHUD.showAdded(to: self.view, animated: true)
        BluetoothManager.shareBlueInstanse().scanDevice()
        blueToothNotification()
    }

    func blueToothNotification() {
        
        NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(reloadTableView(note:)), name: Notification.Name(rawValue: BLUE_TOOTH_Notification), object: nil)
        RSToothWrite_Read_Manager.shared().openBluetoothNote()
    }

当然这儿还做了一个通知的初始化,用来监听蓝牙设备发过来的指令(读)。

那么在RSToothWrite_Read_Manager这个类中,这个主要负责指令的生成,写或读的方法。这个类我也是用单例的形式进行,因为如果是对象的话,考虑到对象如果销毁的话,监听方法就不能被触发了。

swift单例的创建:

    class func shared() -> RSToothWrite_Read_Manager {
        
        return sharedManager
    }
    
    private static let sharedManager: RSToothWrite_Read_Manager = {
        
        let shared = RSToothWrite_Read_Manager.init()
        return shared
    }()

蓝牙指令读的通知的监听:这是设备发送请求APP当前时间的指令。

    func openBluetoothNote() {//监听蓝牙读的通知
        
        NotificationCenter.default.addObserver(self, selector: #selector(getDeviceTime), name: NSNotification.Name(rawValue:BLUE_TOOTH_Device_Time), object: nil)
    }

然后就是指令的构建了:

    // app -> 设备
    func appToDevice() -> String {
        
        var appString = ""
        if (UserDefault.object(forKey: "DeviceID") != nil) {
            
            let string: String = UserDefault.object(forKey: "DeviceID") as! String
            appString = "5501" + string
        }
        
        return appString
    }

当然这儿用到了设备的id,但这是在哪儿初始化的呢?
这儿我和硬件那边商量,是在APP连接好了蓝牙的时候,会发送请求时间的指令,那么APP就会记录到设备的id,至于那一块的部分在蓝牙单例中会说到。

在这个指令单例中主要说说写入时间的指令的构建以及写入。

//参数的格式 weekone: xx ; beginTime: xx:xx:xx   timeType: xx
    func writeTimeToDevice(weekone: String,
                           beginTime: String,
                           endTime: String,
                           timeType: String,
                           completed completion: (() -> Swift.Void)? = nil) {   //写入时间
        
        let beginString = RS_OC_Helper.string(with: beginTime.components(separatedBy: ":"))
        let endString = RS_OC_Helper.string(with: endTime.components(separatedBy: ":"))
        
        let codeString1 = appToDevice() + "1308"
        let codeString = codeString1 + timeType + beginString! + endString! + weekone
        sendCodeStringToDevice(codeString: codeString, completed: completion)
    }

    func sendCodeStringToDevice(codeString: String, completed completion: (() -> Swift.Void)? = nil) {
        
        let codeData: Data = Helper.hex(toBytes: codeString)
        let checkCodeStr = Helper.getCheckCodeStr(codeData)
        
        let allString = codeString + checkCodeStr!
        let allCodeData = Helper.hex(toBytes: allString)
        
        BluetoothManager.shareBlueInstanse().write(allCodeData, complete: completion)
    }

这儿的block是为了在蓝牙写入完成的时候进行回调的。(当初想写入蓝牙成功后,再把该设备的这个记录写到服务器,但后来发现这样同步进行用户体验是在太差,就让蓝牙指令的写入和服务器的写入异步进行,但在block中会提示蓝牙写入的结果)。

指令的帮助类:这是用oc写的,用的话,可以进行oc,swift的混合编程。

1.String -> Data

+ (NSData *)hexToBytes:(NSString *)str
{
    NSMutableData* data = [NSMutableData data];
    int idx;
    for (idx = 0; idx+2 <= str.length; idx+=2) {
        NSRange range = NSMakeRange(idx, 2);
        NSString* hexStr = [str substringWithRange:range];
        NSScanner* scanner = [NSScanner scannerWithString:hexStr];
        unsigned int intValue;
        [scanner scanHexInt:&intValue];
        [data appendBytes:&intValue length:1];
    }
    
    return data;
}

2.获取某个字节(在NSData的扩展类中)

//在index处获取一个字节
- (Byte)getByteAtIndex:(NSUInteger)index{
    Byte value = 0;
    if(index < self.length){
        [self getBytes:&value range:NSMakeRange(index, 1)];
    }
    return value;
}

//转为16进制字符串
- (NSString*)toHexString{
    const unsigned char *dataBuffer = (const unsigned char *)[self bytes];
    
    if (!dataBuffer)
        return [NSString string];
    
    NSUInteger          dataLength  = [self length];
    NSMutableString     *hexString  = [NSMutableString stringWithCapacity:(dataLength * 2)];
    
    for (int i = 0; i < dataLength; ++i)
        [hexString appendString:[NSString stringWithFormat:@"%02lx", (unsigned long)dataBuffer[i]]];
    
    return [NSString stringWithString:hexString];
}

3.NSData->NSString

+ (NSString*)coverFromHexDataToStr:(NSData*)hexData {
    
    NSString* result;
    const unsigned char* dataBuffer = (const unsigned char*)[hexData bytes];
    
    if(!dataBuffer) {
        
        return nil;
        
    }
    
    NSUInteger dataLength = [hexData length];
    
    NSMutableString* hexString = [NSMutableString stringWithCapacity:(dataLength * 2)];
    
    for(int i = 0; i < dataLength; i++){
        
        [hexString appendString:[NSString stringWithFormat:@"%02lx", (unsigned long)dataBuffer[i]]];
        
    }
    
    result = [NSString stringWithString:hexString];
    
    return result;
    
}

4.十进制->十六进制

+ (NSString *)getHexByDecimal:(NSUInteger)decimal {  // 十进制 -- 十六进制
    
    NSString *hex =@"";
    NSString *letter;
    NSInteger number;
    for (int i = 0; i<9; i++) {
        
        number = decimal % 16;
        decimal = decimal / 16;
        switch (number) {
                
            case 10:
                letter =@"A"; break;
            case 11:
                letter =@"B"; break;
            case 12:
                letter =@"C"; break;
            case 13:
                letter =@"D"; break;
            case 14:
                letter =@"E"; break;
            case 15:
                letter =@"F"; break;
            default:
                letter = [NSString stringWithFormat:@"%ld", number];
        }
        hex = [letter stringByAppendingString:hex];
        if (decimal == 0) {
            
            break;
        }
    }
    return hex;
}

5.取某一个字节的数值(12131415),想要取第二个字节数值13。

+ (NSUInteger)contentLengthOfData:(NSData *)data {
    
    NSUInteger contenNum = [data getByteAtIndex:1];
    return contenNum;
}

上面中的sendCodeStringToDevice方法中用到了蓝牙单例中的方法,然后把需要的指令通过其中的方法写入。

那么接下来看看蓝牙单例类BluetoothManager,这个类主要负责蓝牙协议,指令的写入与读取。

在类ConnectBluetoothVC中也用到了蓝牙单例进行蓝牙的初始化准备工作。

+ (instancetype)shareBlueInstanse
{
    static BluetoothManager *model = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        model = [[BluetoothManager alloc] init];
    });
    return model;
}

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        _cMgr = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil];
        _mutPerArr = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)scanperpheral
{
    if ([self.cMgr isScanning]) {
        [self.cMgr stopScan];
    }
    [self.cMgr scanForPeripheralsWithServices:nil          // 通过某些服务筛选外设
                                      options:nil];        // dict,条件
}

- (void)scanDevice {
    
    [self.mutPerArr removeAllObjects];
    [self scanperpheral];
}

- (void)stopScan {
    
    [self.cMgr stopScan];
}

- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    switch (central.state) {
        case CBManagerStateUnknown:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnknown");
            break;
        case CBManagerStateResetting:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateResetting");
            break;
        case CBManagerStateUnsupported:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnsupported");
            break;
        case CBManagerStateUnauthorized:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnauthorized");
            break;
        case CBManagerStatePoweredOff:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStatePoweredOff");
            break;
        case CBManagerStatePoweredOn:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStatePoweredOn");
            [self.cMgr scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];
            
            break;
        default:
            break;
    }
}

准备工作做好后,之后手机APP会获取周围的蓝牙设备。

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *,id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
{
    NSLog(@"%s, line = %d, per = %@, data = %@, rssi = %@", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral, advertisementData, RSSI);
    if (![self.mutPerArr containsObject:peripheral] && peripheral.name != nil) {
        
        [self.mutPerArr addObject:peripheral];
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"BluetoothNoti" object:self.mutPerArr];
    }
}

并通过发送通知给ConnectBluetoothVC,需要发送的数据就是外设设备数组。

ok,在界面中我们就会看到所有的蓝牙设备了,之后用户会点击连接某一个设备时:

- (void)connectPeriphralDidTouchCell:(CBPeripheral *)peripheral {
    
    self.per = peripheral;
    [self.cMgr connectPeripheral:self.per options:nil];
}

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    [self showAlertView:[NSString stringWithFormat:@">>>连接到名称为(%@)的设备-成功",peripheral.name] value:@""];
    
    [self.cMgr stopScan];
    self.per.delegate = self;
    [self.per discoverServices:nil];
}

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    [self showAlertView:[NSString stringWithFormat:@">>>连接到名称为(%@)的设备-失败",peripheral.name] value:@""];
}

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
    if (!error) {
        for (CBService *service in peripheral.services) {
            
            NSLog(@"serviceUUID:%@", service.UUID.UUIDString);
            
            if ([SERVICE_UUID isEqualToString:[service.UUID.UUIDString lowercaseString]]) {
                //发现特定服务的特征值
                [service.peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
            }
        }
    }
}

// 外设发现service的特征
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{
    
    NSLog(@"peripheral discover :%@", peripheral);
    
    for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
                
        if ([[characteristic.UUID.UUIDString lowercaseString] containsString:Notify_UUID]) {

            [self.per setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
        }else if ([WRITE_UUID isEqualToString:[characteristic.UUID.UUIDString lowercaseString]]) {

            self.writeCharacteristic = characteristic;
        }
    }
}

而这几个uuid参数就是开始蓝牙文件协议中定义好的数值:

#define SERVICE_UUID @"fff0"
#define Notify_UUID @"fff1"
#define WRITE_UUID @"fff3"

经过这两层比较,如果设备连接是正确的话,这样读和写的准备工作都弄好了,接下来如果是读到了设备发送过来的指令,就会:

// 获取characteristic的值(监听指令)
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error
{
    //打印出characteristic的UUID和值
    //!注意,value的类型是NSData,具体开发时,会根据外设协议制定的方式去解析数据
    if (characteristic.value == nil) {
        return;
    }
    
    if ([Helper getTimeFromDevice:characteristic.value]) { //获取发送时间指令的通知
        
        [[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:@"GetDeviceTime" object:nil];
    }
}

//监听是否是获取时间指令 (获取时间指令), 同时初始化设备的id信息
+ (BOOL )getTimeFromDevice:(NSData *)value {
    
    NSString *valueString = [self coverFromHexDataToStr:value];
    
    if ([valueString hasPrefix:@"FF"] || [valueString hasPrefix:@"ff"]) {
        
        if ([self checkCodeIsRight:value]) {
            
            NSRange range = NSMakeRange(12, 2);
            NSString *typeString = [valueString substringWithRange:range];
            
            if ([typeString isEqualToString:@"11"]) {
                
                NSString *str = [valueString substringWithRange:NSMakeRange(4, 8)];
                [[NSUserDefaults standardUserDefaults] setObject:str forKey:@"DeviceID"];
                [[NSUserDefaults standardUserDefaults] synchronize];
                
            }
            
            return [typeString isEqualToString:@"11"];
        }
    }
    
    return NO;
}

这儿就说到了初始化设备id的地方了。

然后就是写了,指令的写入。

- (void)writeData:(NSData *)data complete:(void (^)(void))completion {
    
    if (self.writeCharacteristic == nil) {
        
        [self showAlertView:@"请先确认连接蓝牙设备" value:@""];
        return;
    }
    
    self.actionBlock = completion;
    [self.per writeValue:data forCharacteristic:self.writeCharacteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
}

// 写入成功
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error {
    
    if (!error) {
        
        if (self.actionBlock) {
            
            self.actionBlock();
        }
        
    } else {
        
        NSLog(@"WriteVale Error = %@", error);
    }
}

- (void)showAlertView:(NSString *)message value:(NSString *)value {
    
    UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:message
                                                    message:value
                                                   delegate:nil
                                          cancelButtonTitle:@"确定"
                                          otherButtonTitles:nil];
    [alert show];
}

当然block的回调会在指令完成的方法中执行。

这样蓝牙指令的整个流程就大致是完成了,我这个蓝牙协议的类是用oc写的(之前用的是swift写的,但老是不能正确的写入指令,而oc写的就可以,没办法目前这一块的代码用oc写了),所以需要swift和oc混合编程。

最后在某个控制器需要写入的地方调用:

RSToothWrite_Read_Manager.shared().writeTimeToDevice(weekone: (self?.weekCodeString)!,
                                                                 beginTime: startTime,
                                                                 endTime: endTime,
                                                                 timeType: "01") {
                                                                    
                                                                  RSHelper.showHudOnView(view: RSHelper.topControllerView(), withMsg: "设备设置时间成功")
            }

最后的最后贴上我说的逻辑图

3CCBFB12-80FA-4BC9-AE13-E719194EC3E4.png

结尾给出蓝牙类的两个文件的GitHub地址吧

地址

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