iOS蓝牙开发梳理：广播端和扫描端实现

墨默然 發表於 2020-5-9 14:04:00

iOS蓝牙开发梳理：广播端和扫描端实现

<h3>               <img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509142226861-1960268307.png"></h3>
<h3>【前言】</h3>
 * 目前项目里有蓝牙支付功能，对于蓝牙开发功能，要求比较高，包括iOS与Android之间的通讯。
 * 今天整理了下iOS蓝牙SDK开发流程中的知识点，总结了这篇文章，希望给各位开发蓝牙功能的同学带来帮助。
<h1>【功能目标】</h1>
  开发移动设备的蓝牙功能，目的用来实现设备之间数据自由通讯（数据发，收），完成移动服务端和客服端场景交互。
<h2>【定义场景】</h2>
  1: 广播端：服务端定义，用于被多台扫描设备同时识别并订阅；
  2: 扫描端：客服端定义，用于扫描并订阅广播端设备；
<h2>【实现方案】</h2>
CoreBluetooth：iOS原生SDK。
导入:  <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>  。
 
<h2>开始广播功能：</h2>
<h2>【第一步、开启广播】</h2>
（1）:  涉及的类
1:  CBPeripheralManager；
外设管理器，管理设备广播状态。
2:  CBUUID；
唯一标识，设备的服务，特性和特征描述符。
3: CBMutableService；
外设管理器的服务，用于设定服务特征。
4:  CBMutableCharacteristic；
服务的特征，用于设定特征描述。
5:  CBMutableDescriptor；
特征的描述。
 
（2）:  类调用时序图
  <img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509113540432-1394723180.png">
时序图备注： CBPeripheralManager 添加服务是很重要的一步。
 
（3）:  CoreBluetooth 原生函数
1:  蓝牙创建，用于权限判断：
- (void)peripheralManagerDidUpdateState:(CBPeripheralManager *)peripheral;
2:  外设管理器添加服务完成，回调结果：
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didAddService:(CBService *)service error:(NSError *)error;
3:  广播开启完成，回调结果：
-(void)peripheralManagerDidStartAdvertising: (CBPeripheralManager *)peripheral error:(NSError *)error;
 
（4）: 广播开启失败，重启
1:   重置广播，目前重试次数：         ADVERTISING_RETRY = 3；（注：根据自己需求设置）
2:  重置加载安全模块调用方法：       [self setUpServiceSecurity];   (注：需要根据自己功能需求实现)
3:  重置外设管理器步骤：              1:关闭广播 2:清除设备 3:重置管理器
4:  重置创建服务和特征调用方法：  [self setupServiceAndCharacteristics];(注：需要根据自己功能需求实现)
 
（5）: 蓝牙广播，参数配置
1:  广播设备名称：  可通过CBPeripheralManager 函数：
- (void)startAdvertising:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData;
进行设置：CBAdvertisementDataLocalNameKey 的值。 
2:  信号强度：           iOS不支持设置。
3:  广播频率：           iOS不支持设置。
 
<h2>【第二步、广播被订阅】</h2>
（1）:  涉及的类
1:  CBCentral：             发起订阅的扫描设备；
2:  CBCharacteristic：   扫描设备的特性信息；
  
（2）:  CoreBluetooth原生函数
1:  订阅成功回调，记录订阅扫描设备：
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didSubscribeToCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;
 
（3）:  被取消订阅函数
l  扫描设备取消订阅，移除相应记录的设备信息：
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didUnsubscribeFromCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;
 
（4）:完成订阅
注：当有扫描设备订阅了广播设备后，广播端可以给扫描设备发送数据。
 
<h2>【第三步、发送数据】</h2>
（1）:  涉及的类
  DeviceInforModel：            数据容器对象。（注：自定义对象，用来记录外设设备部信息和接，发数据的记录）
-属性-  messageSentData： 发送数据DATA；
-属性- sentStartIndex：       发送数据开始下标；
-属性- diffLength：             每个包最大字节；
 
（2）:  发送流程图
 <img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509114024111-8692058.png">
（流程图备注）：
1:  Start：                   分包首个数据包字符串标示；
2:  End：                    分包最后一个数据包字符串标示；
3:  sentStartIndex：     每个发送数据包的开始标示，默认等于0；
4:  messageSentData：总数据中按照 sentStartIndex 截取的分包数据；
5:  IsReady：              外围设备已准备好发送特征值更新，有相应的回调函数；
6:  sendMessagePart：进入数据分包流程；
 
（3）:  CoreBluetooth原生函数
1:  发送：通过通知或指示将更新后的特征值发送给一个或多个中心。
- (BOOL)updateValue:(NSData *)value forCharacteristic:(CBMutableCharacteristic *)characteristic onSubscribedCentrals:(nullable NSArray<CBCentral *> *)centrals；
 
2:  发送结果：告诉委托本地外围设备已准备好发送特征值更新。
- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral；
 
<h2>【第四步、接收数据】</h2>
（1）:  涉及的类
1:  CBATTRequest：            写入数据的请求。
-属性- lastObject：             目标数据；
      
2:  DeviceInforModel：          数据容器对象。（自定义对象，用来记录外设设备部信息和接，发数据的记录）
-属性-  messageReceivedData：发送数据DATA；
-属性- isStart：                        开头标示；
-属性- startMsg：                     开头数据；
-属性- isEnd：                          结尾标示；
-属性- endMsg：                       结尾数据；
 
（2）:  接收流程图
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509114156220-790202948.png"> 
（流程图备注）：
1:  Start：       分包首个数据包字符串标示，此时设置isStart=YES；
2:  End：        分包最后一个数据包字符串标示，此时设置isEnd=YES；
3:  CBATTRequest.lastObject：每个包的数据源；
4:  messageReceivedData：    与历史数据进行合并；
5:  hasPrefix:@"End"：这步判断结束标示，有End标示，合并数据，输出完整包；
6:  CBATTRequest：   没有End标示，等待分包数据；
 
（3）:  CoreBluetooth原生函数
l  中心设备写入数据的时候，回调函数：
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests;
 
【完成：广播功能】
完成上面步骤，此时广播端可以自由发送和接收数据。
 
 
开始扫描功能：
<h2>【第一步、开启扫描】</h2>
（1）:  涉及的类
1:  CBCentralManager：中心设备管理器。
2:  CBUUID：               唯一标识，设备的服务，特性和特征描述符。
3:  CBService：    中心设备管理器的服务，用于扫描指定服务广播。
4:  CBPeripheral：外设管理器，扫描到或连接的广播设备。
5:  RSSI：            外设型号强度值。
 
（2）:  类调用时序图
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509131636430-1206297864.png">
时序图备注：在识别到广播外设 CBPeripheral，并且完成记录后，就可以开启指定外设的连接请求，APP级外设标示通过 CBService 区分。
 
（3）: 扫描开启失败
注：蓝牙功能不可用，或者未开启，会导致开启失败。
未发现符合要求的外设时，会继续扫描。
 
（4）: 蓝牙扫描，参数配置
1: 扫描设备名称：     iOS不支持设置，
备注：订阅广播端成功后，广播端区别扫描设备通过：central.identifier；
2: 扫描频率：          iOS不支持设置。
 
<h2>【第二步、连接广播】</h2>
（1）:  涉及的对象
1:  self. centralManager：中心设备管理器；
2:  self.peripheral：        中心设备管理器连接目标外设；
3:  self.service：                用于查找的服务特征；
4:  service.characteristics：对应服务的特征集合；
 
 （2）:  CoreBluetooth原生函数
1: 发起连接外设，调用函数：
- (void)connectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options;
2: 连接成功，回调函数：
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral；
3: 根据SERVICE_UUID来寻找服务，调用函数：
- (void)discoverServices:(nullable NSArray<CBUUID *> *)serviceUUIDs;
4: 寻找到特定服务，回调函数：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error；
5：寻找特定服务特征，回调函数：
- (void)discoverCharacteristics:(nullable NSArray<CBUUID *> *)characteristicUUIDs forService:(CBService *)service;
6:  发现特征，回调函数：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error；
7:  读取特征数据，调用函数：
;
8:  发送订阅通知，调用函数（广播端会收到被订阅消息）：
;
9:  连接失败，回调函数：
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;
10:  断开连接，回调函数：
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error;
  
（3）:  CoreBluetooth连接流程图
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509131842542-71245977.png">
 
<h2>【第三步、发送数据】</h2>
注：扫描端处理发送数据流程，与广播端处理发送一致，详见广播端；
 
<h2>【第四步、接收数据】</h2>
注：扫描端处理接收数据流程，与广播端处理接收一致，详见广播端；
 
<h2>【第五步、断开连接】</h2>
1:  self.centralManager  断开指定 外设  self.peripheral;
;
l  断开连接，回调函数：
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error; 
 
<h3><img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509141108233-2047566786.jpg"></h3>
<h2>功能补充部分：</h2>
- 前面梳理了两端数据发送，接收流程，下面补充一下实现方案：
<h2>【一：广播端数据读，写方案】</h2>
CBMutableCharacteristic：        广播端主要通过设置 CBMutableCharacteristic 特性值属性实现：
CBCharacteristicPropertyWrite：设置广播允许写入特性值，用于接收数据;
CBCharacteristicPropertyNotify：设置广播允许特征值更新的通知，用于发送数据；
（以下代码，案例）
CBMutableCharacteristic *characteristic = [
                                               
                                               initWithType:characteristicID
                                               properties:
                                               CBCharacteristicPropertyNotify|     （注：特性支持通知方案）
                                               CBCharacteristicPropertyWrite       （注：特性支持写入方案）
                                               value:nil
                                               permissions:CBAttributePermissionsReadable|
                                               CBAttributePermissionsWriteable];
    CBUUID *UUID_Descriptor = ;    
    // 初始化一个特征的描述
    CBMutableDescriptor *mDescriptor = [initWithType:UUID_Descriptor value:];
    ];
    // 特征添加进服务
    service.characteristics = @;
    // 服务加入管理
    ;
 
----  写入方案：
1: 通过更新自身特性值实现写入数据，调用函数：
- (BOOL)updateValue:(NSData *)value forCharacteristic:(CBMutableCharacteristic *)characteristic onSubscribedCentrals:(nullable NSArray<CBCentral *> *)centrals;
2: 当自身特性值准备更新时，回调函数（写入完成，会通知扫描端）：
- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral;
 
----  读取方案：
1: 通过允许写入特性值，回调函数（扫描端写入特性值完成回调）：
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests；
  
<h2>【第二：扫描端数据读，写方案】</h2>
---- 写入方案：
1: 扫描发送数据，调用函数（广播特性值需要支持writeValue: ）：
- (void)writeValue:(NSData *)data forCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic type:(CBCharacteristicWriteType)type;
2: 写入数据完成，回调结果：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error;
 
----  读取方案：
1:通过实现外设代理方案：CBPeripheralDelegate：
self.peripheral.delegate = self;
2: CBPeripheralDelegate代理回调函数：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error；
 
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1270351/202005/1270351-20200509141502957-1037132048.png">
 结语：
蓝牙广播端和扫描端的实现流程，上面梳理完成。
蓝牙数据传输中的加密处理没有包括在里面。
有问题欢迎一起研究讨论，本人QQ号：497609288.
  
来源：https://www.cnblogs.com/tangjianfeng/p/12856217.html

頁: [1]

琼殿技术论坛's Archiver

iOS蓝牙开发梳理：广播端和扫描端实现