IOS学习之蓝牙4.0

转载请注明出处

作者:小马

IOS学习也一段时间了,该上点干货了。前段时间研究了一下IOS蓝牙通讯相关的东西,把研究的一个成果给大家分享一下。

一 项目背景

简单介绍一下做的东西,设备是一个金融刷卡器,通过蓝牙与iphone手机通讯。手机端的app通过发送不同的指令(通过蓝牙)控制刷卡器执行一些动作,比如读磁条卡,读金融ic卡等。上几张图容易理解一些:

            

看了上面几张图,你应该大概了解这是个什么东东了。

二 IOS 蓝牙介绍

蓝牙协议本身经历了从1.0到4.0的升级演变, 最新的4.0以其低功耗著称,所以一般也叫BLE(Bluetoothlow energy)。

iOS 有两个框架支持蓝牙与外设连接。一个是 ExternalAccessory。从ios3.0就开始支持,也是在iphone4s出来之前用的比较多的一种模式,但是它有个不好的地方,External Accessory需要拿到苹果公司的MFI认证。

另一个框架则是本文要介绍的CoreBluetooth,在iphone4s开始支持,专门用于与BLE设备通讯(因为它的API都是基于BLE的)。这个不需要MFI,并且现在很多蓝牙设备都支持4.0,所以也是在IOS比较推荐的一种开发方法。

三 CoreBluetooth介绍

CoreBluetooth框架的核心其实是两个东西,peripheral和central, 可以理解成外设和中心。对应他们分别有一组相关的API和类,如下图所示:

如果你要编程的设备是central那么你大部分用到,反之亦然。在我们这个示例中,金融刷卡器是peripheral,我们的iphone手机是central,所以我将大部分使用上图中左边部分的类。使用peripheral编程的例子也有很多,比如像用一个ipad和一个iphone通讯,ipad可以认为是central,iphone端是peripheral,这种情况下在iphone端就要使用上图右边部分的类来开发了。

四 服务和特征

有个概念有必要先说明一下。什么是服务和特征呢(service and characteristic)?

每个蓝牙4.0的设备都是通过服务和特征来展示自己的,一个设备必然包含一个或多个服务,每个服务下面又包含若干个特征。特征是与外界交互的最小单位。比如说,一台蓝牙4.0设备,用特征A来描述自己的出厂信息,用特征B来与收发数据等。

服务和特征都是用UUID来唯一标识的,UUID的概念如果不清楚请自行google,国际蓝牙组织为一些很典型的设备(比如测量心跳和血压的设备)规定了标准的service UUID(特征的UUID比较多,这里就不列举了),如下:

#define      BLE_UUID_ALERT_NOTIFICATION_SERVICE   0x1811
 #define     BLE_UUID_BATTERY_SERVICE   0x180F
 #define     BLE_UUID_BLOOD_PRESSURE_SERVICE   0x1810
 #define     BLE_UUID_CURRENT_TIME_SERVICE   0x1805
 #define     BLE_UUID_CYCLING_SPEED_AND_CADENCE   0x1816
 #define     BLE_UUID_DEVICE_INFORMATION_SERVICE   0x180A
 #define     BLE_UUID_GLUCOSE_SERVICE   0x1808
 #define     BLE_UUID_HEALTH_THERMOMETER_SERVICE   0x1809
 #define     BLE_UUID_HEART_RATE_SERVICE   0x180D
 #define     BLE_UUID_HUMAN_INTERFACE_DEVICE_SERVICE   0x1812
 #define     BLE_UUID_IMMEDIATE_ALERT_SERVICE   0x1802
 #define     BLE_UUID_LINK_LOSS_SERVICE   0x1803
 #define     BLE_UUID_NEXT_DST_CHANGE_SERVICE   0x1807
 #define     BLE_UUID_PHONE_ALERT_STATUS_SERVICE   0x180E
 #define     BLE_UUID_REFERENCE_TIME_UPDATE_SERVICE   0x1806
 #define     BLE_UUID_RUNNING_SPEED_AND_CADENCE   0x1814
 #define     BLE_UUID_SCAN_PARAMETERS_SERVICE   0x1813
 #define     BLE_UUID_TX_POWER_SERVICE   0x1804
 #define     BLE_UUID_CGM_SERVICE   0x181A

当然还有很多设备并不在这个标准列表里,比如我用的这个金融刷卡器。蓝牙设备硬件厂商通常都会提供他们的设备里面各个服务(service)和特征(characteristics)的功能,比如哪些是用来交互(读写),哪些可获取模块信息(只读)等。

五 实现细节

作为一个中心要实现完整的通讯,一般要经过这样几个步骤:

建立中心角色—扫描外设(discover)—连接外设(connect)—扫描外设中的服务和特征(discover)—与外设做数据交互(explore and interact)—断开连接(disconnect)。

1建立中心角色

首先在我自己类的头文件中要包含CoreBluetooth的头文件,并继承两个协议<CBCentralManagerDelegate,CBPeripheralDelegate>,代码如下:

#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
CBCentralManager *manager;
manager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil];

2扫描外设(discover)

代码如下:

[manager scanForPeripheralsWithServices:nil options:options];

这个参数应该也是可以指定特定的peripheral的UUID,那么理论上这个central只会discover这个特定的设备,但是我实际测试发现,如果用特定的UUID传参根本找不到任何设备,我用的代码如下:

NSArray *uuidArray = [NSArray arrayWithObjects:[CBUUID UUIDWithString:@"1800"],[CBUUID UUIDWithString:@"180A"],
[CBUUID UUIDWithString:@"1CB2D155-33A0-EC21-6011-CD4B50710777"],[CBUUID UUIDWithString:@"6765D311-DD4C-9C14-74E1-A431BBFD0652"],nil];

[manager scanForPeripheralsWithServices:uuidArray options:options];

目前不清楚原因,怀疑和设备本身在的广播包有关。

3连接外设(connect)

当扫描到4.0的设备后,系统会通过回调函数告诉我们设备的信息,然后我们就可以连接相应的设备,代码如下:

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
{

    if(![_dicoveredPeripherals containsObject:peripheral])
        [_dicoveredPeripherals addObject:peripheral];

    NSLog(@"dicoveredPeripherals:%@", _dicoveredPeripherals);
}
//连接指定的设备
-(BOOL)connect:(CBPeripheral *)peripheral
{
    NSLog(@"connect start");
    _testPeripheral = nil;

    [manager connectPeripheral:peripheral
                       options:[NSDictionary dictionaryWithObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:CBConnectPeripheralOptionNotifyOnDisconnectionKey]];

    //开一个定时器监控连接超时的情况
    connectTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5.0f target:self selector:@selector(connectTimeout:) userInfo:peripheral repeats:NO];

    return (YES);
}

4扫描外设中的服务和特征(discover)

同样的,当连接成功后,系统会通过回调函数告诉我们,然后我们就在这个回调里去扫描设备下所有的服务和特征,代码如下:

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
    [connectTimer invalidate];//停止时钟

    NSLog(@"Did connect to peripheral: %@", peripheral);
    _testPeripheral = peripheral;

    [peripheral setDelegate:self];
    [peripheral discoverServices:nil];

}

一个设备里的服务和特征往往比较多,大部分情况下我们只是关心其中几个,所以一般会在发现服务和特征的回调里去匹配我们关心那些,比如下面的代码:

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{

    NSLog(@"didDiscoverServices");

    if (error)
    {
        NSLog(@"Discovered services for %@ with error: %@", peripheral.name, [error localizedDescription]);

        if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyFailConnectService:withPeripheral:error:)])
            [self.delegate DidNotifyFailConnectService:nil withPeripheral:nil error:nil];

        return;
    }

    for (CBService *service in peripheral.services)
    {

        if ([service.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ISSC_PROPRIETARY_SERVICE]])
        {
            NSLog(@"Service found with UUID: %@", service.UUID);
            [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
            isVPOS3356 = YES;
            break;
        }

    }
}
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{

    if (error)
    {
        NSLog(@"Discovered characteristics for %@ with error: %@", service.UUID, [error localizedDescription]);

        if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyFailConnectChar:withPeripheral:error:)])
            [self.delegate DidNotifyFailConnectChar:nil withPeripheral:nil error:nil];

        return;
    }

    for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics)
    {
        if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ISSC_TRANS_TX]])
        {
            NSLog(@"Discovered read characteristics:%@ for service: %@", characteristic.UUID, service.UUID);

            _readCharacteristic = characteristic;//保存读的特征

            if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundReadChar:)])
                [self.delegate DidFoundReadChar:characteristic];

            break;
        }
    }

    for (CBCharacteristic * characteristic in service.characteristics)
    {

        if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ISSC_TRANS_RX]])
        {

            NSLog(@"Discovered write characteristics:%@ for service: %@", characteristic.UUID, service.UUID);
            _writeCharacteristic = characteristic;//保存写的特征

            if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundWriteChar:)])
                [self.delegate DidFoundWriteChar:characteristic];

            break;

        }
    }

    if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundCharacteristic:withPeripheral:error:)])
        [self.delegate DidFoundCharacteristic:nil withPeripheral:nil error:nil];

}

相信你应该已经注意到了,回调函数都是以"did"开头的,这些函数不用你调用,达到条件后系统后自动调用。

5与外设做数据交互(explore and interact)

发送数据很简单,我们可以封装一个如下的函数:

//写数据
-(void)writeChar:(NSData *)data
{
    [_testPeripheral writeValue:data forCharacteristic:_writeCharacteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
}

_testPeripheral和_writeCharacteristic是前面我们保存的设备对象和可以读写的特征。

然后我们可以在外部调用它,比如当然我要触发刷卡时,先组好数据包,然后调用发送函数:

-(void)msrRead
{

    unsigned char command[512] = {0};
    unsigned char *pTmp;
    int nSendLen = 0;
    unsigned char ucCrc[3] = {0};

    _commandType = COMMAND_MSR_READ;

    pTmp = command;

    *pTmp = 0x02;//start
	pTmp++;

	*pTmp = 0xc1;//main cmd
	pTmp++;

    *pTmp = 0x07;//sub cmd
	pTmp++;

    nSendLen = 2;

	*pTmp = nSendLen/256;
	pTmp++;
	*pTmp = nSendLen%256;
	pTmp++;

    *pTmp = 0x00;//sub cmd
	pTmp++;

    *pTmp = 0x00;//sub cmd
	pTmp++;

	Crc16CCITT(command+1,pTmp-command-1,ucCrc);
	memcpy(pTmp,ucCrc,2);

    NSData *data = [[NSData alloc] initWithBytes:&command length:9];
    NSLog(@"send data:%@", data);
    [g_BLEInstance.recvData setLength:0];

    [g_BLEInstance writeChar:data];
}

数据的读分为两种,一种是直接读(reading directly),另外一种是订阅(subscribe)。从名字也能基本理解两者的不同。实际使用中具体用一种要看具体的应用场景以及特征本身的属性。前一个好理解,特征本身的属性是指什么呢?特征有个properties字段(characteristic.properties),它是一个整型值,有如下几个定义:

enum {
     CBCharacteristicPropertyBroadcast = 0x01,
     CBCharacteristicPropertyRead = 0x02,
     CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse = 0x04,
     CBCharacteristicPropertyWrite = 0x08,
     CBCharacteristicPropertyNotify = 0x10,
     CBCharacteristicPropertyIndicate = 0x20,
     CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites = 0x40,
     CBCharacteristicPropertyExtendedProperties = 0x80,
     };

比如说,你要交互的特征,它的properties的值是0x10,表示你只能用订阅的方式来接收数据。我这里是用订阅的方式,启动订阅的代码如下:

//监听设备
-(void)startSubscribe
{
    [_testPeripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:_readCharacteristic];
}

当设备有数据返回时,同样是通过一个系统回调通知我,如下所示:

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{

    if (error)
    {
        NSLog(@"Error updating value for characteristic %@ error: %@", characteristic.UUID, [error localizedDescription]);

        if ([_mainMenuDelegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyReadError:)])
            [_mainMenuDelegate DidNotifyReadError:error];

        return;
    }

    [_recvData appendData:characteristic.value];

    if ([_recvData length] >= 5)//已收到长度
    {
        unsigned char *buffer = (unsigned char *)[_recvData bytes];
        int nLen = buffer[3]*256 + buffer[4];
        if ([_recvData length] == (nLen+3+2+2))
        {
            //接收完毕,通知代理做事
            if ([_mainMenuDelegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyReadData)])
                [_mainMenuDelegate DidNotifyReadData];

        }
    }

}

6 断开连接(disconnect)

这个比较简单,只需要一个API就行了,代码如下:

//主动断开设备
-(void)disConnect
{

    if (_testPeripheral != nil)
    {
        NSLog(@"disConnect start");
        [manager cancelPeripheralConnection:_testPeripheral];
    }

}

六 成果展示

上几张效果图,UI没怎么修饰,主要关注功能,实现了读取磁道信息,与金融ic卡进行APDU交互等功能。

    

     

IOS学习之蓝牙4.0

时间: 2024-10-12 21:17:23

IOS学习之蓝牙4.0的相关文章

iOS学习之Objective-C 2.0 运行时系统编程

0 导言 本主主要内容包括: 1.概述2.参考3.运行时系统的版本和平台4.和运行时系统的交互5.消息6.动态方法解析7.消息转发8.类型编码9.属性声明 1 概述 Objective-C语言将决定尽可能的从编译和链接时推迟到运行时.只要有可能,Objective-C总是使用动态的方式来解决问题.这意味着Objective-C语言不仅需要一个编译器,同时也需要一个运行时系统来执行编译好的代码.这里的运行时系统扮演的角色类似于 Objective-C语言的操作系统,Objective-C基于该系统

蓝牙4.0技术

1.2 牙 蓝牙  4.01 1.2.1 牙 什么是蓝牙  4.0 图 1.1 蓝牙 4.0 logo 和 BLE logo蓝牙无线技术是使用范围最广泛的全球短距离无线标准之一,全新的蓝牙 4.0 版本将三种蓝牙技术(即传统蓝牙,高速蓝牙和低功耗蓝牙技术)合而为一.它集成了蓝牙技术在无线连接上的固有优势,同时增加了高速蓝牙和低功耗蓝牙的特点,这三个规格可以组合使用,也可以单独使用,低功耗蓝牙即 ble 是蓝牙 4.0 的核心规范,该技术最大特点是拥有超低的运行功耗和待机功耗,蓝牙低功耗设备使用一

https://github.com/coolnameismy/BabyBluetooth github上的一个ios 蓝牙4.0的库并带文档和教程

The easiest way to use Bluetooth (BLE )in ios,even bady can use. 简单易用的蓝牙库,基于CoreBluetooth的封装,并兼容ios和mac osx. 为什么使用它? 1:基于原生CoreBluetooth框架封装的轻量级的开源库,可以帮你更简单地使用CoreBluetooth API. 2:CoreBluetooth所有方法都是通过委托完成,代码冗余且顺序凌乱.BabyBluetooth使用block方法,可以重新按照功能和顺序

iOS蓝牙4.0

iOS的蓝牙用到了  CoreBluetooth 框架 首先导入框架 #import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h> 我们需要一个管理者来管理蓝牙设备,CBCentralManager 首先创建管理者 self.manager = [[CBCentralManager alloc]initWithDelegate:self queue:nil options:nil]; 这里只需要设置一个代理,队列根据需求来选择,这里用了nil 就是默认在主线程.options

iOS蓝牙4.0协议简单介绍

iOS开发蓝牙4.0的框架是CoreBluetooth,本文主要介绍CoreBluetooth的使用,关于本文中的代码片段大多来自github上的一个demo,地址是myz1104/Bluetooth. 在CoreBluetooth中有两个主要的部分,Central和Peripheral,有一点类似Client Server.CBPeripheralManager 作为周边设备是服务器.CBCentralManager作为中心设备是客户端.所有可用的iOS设备可以作为周边(Peripheral)

iOS学习笔记30-系统服务(三)蓝牙

一.蓝牙 随着蓝牙低功耗技术BLE(Bluetooth Low Energy)的发展,蓝牙技术正在一步步成熟,如今的大部分移动设备都配备有蓝牙4.0,相比之前的蓝牙技术耗电量大大降低. 在iOS中进行蓝牙传输常用的框架有如下几种: GameKit.framework: iOS7之前的蓝牙框架,只可用于同应用之间的蓝牙传输. MultipeerConnectivity.framework: iOS7开始引入的蓝牙框架,用于取代GameKit,也有缺陷,仅支持iOS设备之间蓝牙传输. CoreBlu

iOS从零开始学习socket编程——HTTP1.0服务器端

在前一篇文章<iOS从零开始学习socket编程--HTTP1.0客户端>中已经简单的介绍过了Socket编程和一些基本原理.并且实现了简单的iOS客户端(原文地址:http://blog.csdn.net/abc649395594/article/details/45081567) 这里再简单介绍一下如何使用OC搭建socket的服务器端.虽然这并不是一个好的解决方案,通常我们使用Java或者PHP抑或NodeJS来搭建服务器后台.但是还是有必要了解一下OC的做法,顺便加深对Socket编程

如何让iOS模拟器也能测试蓝牙4.0程序?

买一个CSR蓝牙4.0 USB适配器,插在Mac上 在终端输入sudo nvram bluetoothHostControllerSwitchBehavior="never" 重启Mac 用Xcode 4.6调试代码,将程序跑在iOS 6.1的模拟器上(苹果把iOS 7.0模拟器对BLE的支持移除掉了) 示例代码:https://github.com/dongbobo1992/iOSExamples

iOS开发 之 可穿戴设备 蓝牙4.0 BLE 开发

1 前言 当前有越来越多的可穿戴设备使用了蓝牙4.0 BLE(Bluetooth Low Energy).对于iOS开发而言,Apple之前专门推出CoreBluetooth的Framework来支持BLE的开发.对于硬件开发有了解的朋友应该知道,在之前使用低版本的蓝牙的设备,要连接到iOS设备上,需要注册MFI,拥有MFI协议才能进行相应的开发.如果大家关注我之前对LEGO EV3的研究,就可以发现,EV3是使用了蓝牙2.1,因此需要MFI协议来进行开发. 本文将一步一步讲解如何使用CoreB