android的ble,androId

Android BLE 回调onCharacteristicWrite 时 返回的status 偶尔是失败的原因

首先，只有setType是writeWithResponse的时候，才会触发onCharacteristicWrite回调，这是GATT协议层的响应机制。writeWithoutResponse由于不需要外设端在GATT层以上做响应，所以是不会触发这个回调的。

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根据BLE协议，射频链路层的重发机制对于ATT层和GATT层都是黑盒。链路层的重试机制一定会保证数据包以发送的顺序在对端被接收，如果数据发送失败则会无限次重试，直到发送成功或连接超时才会停止。不管是没有接收到射频信号或接收到了数据但CRC校验错误都算失败，区别是没有接收到射频信号会累加连接超时的计数器。

也就是说链路层的数据只存在发送成功(可能经过重发N次后成功)，或者连接断开，不存在失败的可能性，也就无所谓返回status状态的意义。

onCharacteristicWrite返回的status状态看一下API就知道了，都是GATT开头的各种常量，也就是说从设备一定是接收到了数据，但是数据从链路层转发到GATT层的过程中可能存在各种异常情况，导致返回错误。需要注意的是应用层无法决定这个返回状态，比如说如果从设备的应用层接收到数据后发现不符合自己定义的接口数据协议规范，那么也只能通过另外发起notify来通知主设备，而无法通过status来返回错误类型。

也就是说，status的真正意义是告诉主设备，写入的信息是否已经被从设备的GATT层接收到并触发应用层回调函数，仅此而已，这里失败的话是需要主设备的应用层来决定是否进行重发的，但与链路层无关，失败的原因也不是所谓的链路层丢包。

附带提一下，writeCharacteristic的返回值代表Android的app是否把数据成功送达到手机的蓝牙芯片的数据缓冲区中，由于手机端蓝牙数据流控机制的存在，且手机上的蓝牙物理组成通常是芯片只包含控制器这一层的射频和链路部分，作为主机的上位机通常是由手机系统的硬件充当，所以这里返回true也很可能是命令还在主机流控队列中排队，而不是真正的通过手机蓝牙射频信号发射出去，所以这个返回值几乎不可能是false，也没什么意义，实际上iOS系统下的对等函数就没有这个返回值。

附带一下status的错误码，其实API里就能看到的。

GATT_ILLEGAL_PARAMETER 0x0087 (135)

GATT_NO_RESOURCES 0x0080 (128)

GATT_INTERNAL_ERROR 0x0081 (129)

GATT_WRONG_STATE 0x0082 (130)

GATT_DB_FULL 0x0083 (131)

GATT_BUSY 0x0084 (132)

GATT_ERROR 0x0085 (133)

GATT_CMD_STARTED 0x0086 (134)

GATT_PENDING 0x0088 (136)

GATT_AUTH_FAIL 0x0089 (137)

GATT_MORE 0x008a (138)

GATT_INVALID_CFG 0x008b (139)

GATT_SERVICE_STARTED 0x008c (140)

GATT_ENCRYPED_MITM

GATT_SUCCESS

GATT_ENCRYPED_NO_MITM 0x008d (141)

GATT_NOT_ENCRYPTED 0x008e (142)

Android-Ble蓝牙开发Demo示例–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包(附源码)

万物互联的物联网时代的已经来临，ble蓝牙开发在其中扮演着举重若轻的角色。最近刚好闲一点，抽时间梳理下这块的知识点。

涉及ble蓝牙通讯的客户端(开启、扫描、连接、发送和接收数据、分包解包)和服务端(初始化广播数据、开始广播、配置Services、Server回调操作)整个环节以及一些常见的问题即踩过的一些坑。

比如

1、在Android不同版本或不同手机的适配问题，扫描不到蓝牙设备

2、如何避免ble蓝牙连接出现133错误？

3、单次写的数据大小有20字节限制，如何发送长数据

蓝牙有传统(经典)蓝牙和低功耗蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy)之分，两者的开发的API不一样，本文主讲Ble蓝牙开发，传统蓝牙不展开，有需要的可以自行了解。

相对传统蓝牙，BLE低功耗蓝牙，主要特点是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接和数据传输。

客户端

服务端

Android4.3(API Level 18)开始引入BLE的核心功能并提供了相应的 API。应用程序通过这些 API 扫描蓝牙设备、查询 services、读写设备的 characteristics（属性特征）等操作。

BLE蓝牙协议是GATT协议, BLE相关类不多, 全都位于android.bluetooth包和android.bluetooth.le包的几个类:

android.bluetooth.

.BluetoothGattService 包含多个Characteristic(属性特征值), 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGattCharacteristic 包含单个值和多个Descriptor, 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGattDescriptor 对Characteristic进行描述, 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGatt 客户端相关

.BluetoothGattCallback 客户端连接回调

.BluetoothGattServer 服务端相关

.BluetoothGattServerCallback 服务端连接回调

android.bluetooth.le.

.AdvertiseCallback 服务端的广播回调

.AdvertiseData 服务端的广播数据

.AdvertiseSettings 服务端的广播设置

.BluetoothLeAdvertiser 服务端的广播

.BluetoothLeScanner 客户端扫描相关(Android5.0新增)

.ScanCallback 客户端扫描回调

.ScanFilter 客户端扫描过滤

.ScanRecord 客户端扫描结果的广播数据

.ScanResult 客户端扫描结果

.ScanSettings 客户端扫描设置

BLE设备分为两种设备: 客户端(也叫主机/中心设备/Central), 服务端(也叫从机/外围设备/peripheral)

客户端的核心类是 BluetoothGatt

服务端的核心类是 BluetoothGattServer 和 BluetoothLeAdvertiser

BLE数据的核心类是 BluetoothGattCharacteristic 和 BluetoothGattDescriptor

下面详细讲解下客户端和服务端的开发步骤流程

安卓手机涉及蓝牙权限问题，蓝牙开发需要在AndroidManifest.xml文件中添加权限声明：

在搜索设备之前需要询问打开手机蓝牙：

注意: BLE设备地址是动态变化(每隔一段时间都会变化),而经典蓝牙设备是出厂就固定不变了！

通过扫描BLE设备，根据设备名称区分出目标设备targetDevice，下一步实现与目标设备的连接，在连接设备之前要停止搜索蓝牙；停止搜索一般需要一定的时间来完成，最好调用停止搜索函数之后加以100ms的延时，保证系统能够完全停止搜索蓝牙设备。停止搜索之后启动连接过程；

BLE蓝牙的连接方法相对简单只需调用connectGatt方法；

参数说明

与设备建立连接之后与设备通信，整个通信过程都是在BluetoothGattCallback的异步回调函数中完成；

BluetoothGattCallback中主要回调函数如下：

上述几个回调函数是BLE开发中不可缺少的；

当调用targetdDevice.connectGatt(context, false, gattCallback)后系统会主动发起与BLE蓝牙设备的连接，若成功连接到设备将回调onConnectionStateChange方法，其处理过程如下：

判断newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED表明此时已经成功连接到设备；

mBluetoothGatt.discoverServices();

扫描BLE设备服务是安卓系统中关于BLE蓝牙开发的重要一步，一般在设备连接成功后调用，扫描到设备服务后回调onServicesDiscovered()函数，函数原型如下：

BLE蓝牙开发主要有负责通信的BluetoothGattService完成的。当且称为通信服务。通信服务通过硬件工程师提供的UUID获取。获取方式如下：

具体操作方式如下：

开启监听，即建立与设备的通信的首发数据通道，BLE开发中只有当客户端成功开启监听后才能与服务端收发数据。开启监听的方式如下：

BLE单次写的数据量大小是有限制的， 通常是20字节 ，可以尝试通过requestMTU增大，但不保证能成功。分包写是一种解决方案，需要定义分包协议，假设每个包大小20字节，分两种包，数据包和非数据包。对于数据包，头两个字节表示包的序号，剩下的都填充数据。对于非数据包，主要是发送一些控制信息。

监听成功后通过向 writeCharacteristic写入数据实现与服务端的通信。写入方式如下：

其中：value一般为Hex格式指令，其内容由设备通信的蓝牙通信协议规定；

若写入指令成功则回调BluetoothGattCallback中的onCharacteristicWrite()方法，说明将数据已经发送给下位机；

若发送的数据符合通信协议，则服务端会向客户端回复相应的数据。发送的数据通过回调onCharacteristicChanged()方法获取，其处理方式如下：

通过向服务端发送指令获取服务端的回复数据，即可完成与设备的通信过程；

当与设备完成通信之后之后一定要断开与设备的连接。调用以下方法断开与设备的连接：

源码上传在CSDN上了，有需要的可以借鉴。

===== Android蓝牙Ble通讯Demo示例源码–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包

BLE单次写的数据量大小是有限制的，通常是20字节，可以尝试通过requestMTU增大，但不保证能成功。分包写是一种解决方案，需要定义分包协议，假设每个包大小20字节，分两种包，数据包和非数据包。对于数据包，头两个字节表示包的序号，剩下的都填充数据。对于非数据包，主要是发送一些控制信息。

总体流程如下：

1、定义通讯协议，如下(这里只是个举例，可以根据项目需求扩展)

2、封装通用发送数据接口(拆包)

该接口根据会发送数据内容按最大字节数拆分(一般20字节)放入队列，拆分完后，依次从队列里取出发送

3、封装通用接收数据接口(组包)

该接口根据从接收的数据按协议里的定义解析数据长度判读是否完整包，不是的话把每条消息累加起来

4、解析完整的数据包，进行业务逻辑处理

5、协议还可以引入加密解密，需要注意的选算法参数的时候，加密后的长度最好跟原数据长度一致，这样不会影响拆包组包

一般都是Android版本适配以及不同ROM机型（小米/红米、华为/荣耀等）（EMUI、MIUI、ColorOS等）的权限问题

蓝牙开发中有很多问题，要静下心分析问题，肯定可以解决的，一起加油；

android蓝牙BLE（三） —— 广播

在蓝牙开发中，有些情况是不需要连接的，只要外设广播自己的数据即可，例如苹果的 ibeacon 。自 Android 5.0 更新蓝牙API后，手机可以作为外设广播数据。

广播包有两种：

其中 广播包是每个外设都必须广播的，而响应包是可选的 。每个广播包的长度必须是 31个字节 ，如果不到 31个字节 ，则剩下的全用 0 填充 补全，这部分的数据是无效的

广播包中包含若干个广播数据单元，广播数据单元也称为 AD Structure 。

广播数据单元 = 长度值Length + AD type + AD Data。

长度值 Length 只占 一个字节 ，并且位于广播数据单元的 第一个字节 。

概念的东西有些抽象，先看看下面的广播报文：

0x代表这串字符串是十六进制的字符串。 两位十六进制数代表一个字节 。因为两个字符组成的十六进制字符串最大为 FF ，即255，而Java中byte类型的取值范围是-128到127，刚好可以表示一个255的大小。所以两个十六进制的字符串表示一个字节。

继续查看报文内容，开始读取第一个广播数据单元。读取 第一个 字节: 0x07 ,转换为十进制就是7，即表示后面的7个字节是这个广播数据单元的数据内容。超过这7个字节的数据内容后，表示是一个新的广播数据单元。

而第二个广播数据单元，第一个字节的值是 0x16 ,转换为十进制就是22，表示后面22个字节为第二个广播数据单元。

在广播数据单元的 数据部分 中， 第一个字节 代表 数据类型 （AD type），决定数据部分表示的是什么数据。（即广播数据单元第二个字节为AD type）

AD Type 的类型如下：

这bit 1~7分别代表着发送该广播的蓝牙芯片的物理连接状态。当bit的值为1时，表示支持该功能。

例：

蓝牙广播的数据格式大致讲了一下，有助于下面的广播操作的理解。

先看看广播设置（ AdvertiseSettings ）如何定义：

（1）、通过 AdvertiseSettings.Builder#setAdvertiseMode() 设置广播模式。其中有3种模式：

（2）、通过 AdvertiseSettings.Builder#setAdvertiseMode() 设置广播发射功率。共有4种功率模式：

（3）、通过 AdvertiseSettings.Builder#setTimeout() 设置持续广播的时间，单位为毫秒。最多180000毫秒。当值为0则无时间限制，持续广播，除非调用 BluetoothLeAdvertiser#stopAdvertising() 停止广播。

（4）、通过 AdvertiseSettings.Builder#setConnectable() 设置该广播是否可以连接的。

之前说过，外设必须广播广播包，扫描包是可选。但添加扫描包也意味着广播更多得数据，即可广播62个字节。

可见无论是广播包还是扫描包，其广播的内容都是用 AdvertiseData 类封装的。

（1）、 AdvertiseData.Builder#setIncludeDeviceName() 方法，可以设置广播包中是否包含蓝牙的名称。

（2）、 AdvertiseData.Builder#setIncludeTxPowerLevel() 方法，可以设置广播包中是否包含蓝牙的发射功率。

（3）、 AdvertiseData.Builder#addService UUID (Parcel UUID ) 方法，可以设置特定的 UUID 在广播包中。

（4）、 AdvertiseData.Builder#addServiceData(Parcel UUID ，byte[]) 方法，可以设置特定的 UUID 和其数据在广播包中。

（5）、 AdvertiseData.Builder#addManufacturerData(int，byte[]) 方法，可以设置特定厂商Id和其数据在广播包中。

从 AdvertiseData.Builder 的设置中可以看出，如果一个外设需要在不连接的情况下对外广播数据，其数据可以存储在 UUID 对应的数据中，也可以存储在厂商数据中。但由于厂商ID是需要由Bluetooth SIG进行分配的，厂商间一般都将数据设置在厂商数据。

另外可以通过 BluetoothAdapter#setName() 设置广播的名称

先看一个例子，我们分别在 广播包 和 扫描包 中设置 AdvertiseData.Builder 的 每一种广播报文参数 ，得到一下报文内容：

(1)、Type = 0x01 表示设备LE物理连接。

(2)、Type = 0x09 表示设备的全名

(3)、Type = 0x03 表示完整的16bit UUID 。其值为0xFFF7。

(4)、Type = 0xFF 表示厂商数据。前两个字节表示厂商ID,即厂商ID为0x11。后面的为厂商数据，具体由用户自行定义。

(5)、Type = 0x16 表示16 bit UUID 的数据，所以前两个字节为 UUID ,即 UUID 为0xF117，后续为 UUID 对应的数据，具体由用户自行定义。

最后继承 AdvertiseCallback 自定义广播回调。

初始化完毕上面的对象后，就可以进行广播：

广播主要是通过 BluetoothLeAdvertiser#startAdvertising() 方法实现，但在之前需要先获取 BluetoothLeAdvertiser 对象。

BluetoothLeAdvertiser 对象存在两个情况获取为Null:

所以在调用 BluetoothAdapter#getBluetoothLeAdvertiser() 前，需要先调用判断蓝牙已开启，并判断在 BluetoothAdapter 中获取的 BluetoothLeAdvertiser 是否为空（测试过某些华为手机 mBluetoothAdapter.isMultipleAdvertisementSupported() 为 false , 但是能发送ble广播）。

与广播成对出现就是 BluetoothLeAdvertiser.stopAdvertising() 停止广播了，传入开启广播时传递的广播回调对象，即可关闭广播：

虽然通过广播告知外边自身拥有这些Service,但手机自身并没有初始化Gattd的Service。导致外部的中心设备连接手机后，并不能找到对应的 GATT Service 和 获取对应的数据。

Service类型有两个级别：

创建 BluetoothGattService 时，传入两个参数： UUID 和Service类型：

我们都知道Gatt中， Service 的下一级是 Characteristic ， Characteristic 是最小的通信单元，通过对 Characteristic 进行读写操作来进行通信。

特征属性表示该 BluetoothGattCharacteristic 拥有什么功能，即能对 BluetoothGattCharacteristic 进行什么操作。其中主要有3种：

权限属性用于配置该特征值所具有的功能。主要两种：

Characteristic 下还有 Descriptor ，初始化 BluetoothGattDescriptor 时传入： Descriptor UUID 和 权限属性

为 Service 添加 Characteristic ，为 Characteristic 添加 Descriptor ：

通过蓝牙管理器 mBluetoothManager 获取 Gatt Server ，用来添加 Gatt Service 。添加完 Gatt Service 后，外部中心设备连接手机时，将能获取到对应的 GATT Service 和 获取对应的数据

定义 Gatt Server 回调。当中心设备连接该手机外设、修改特征值、读取特征值等情况时，会得到相应情况的回调。

最后开启广播后，用nRF连接后看到的特征值信息如下图所示：（加多了一个只能都的特征值）

android蓝牙BLE（一） —— 扫描

android蓝牙BLE（二） —— 通信

android蓝牙BLE（三） —— 广播

android蓝牙BLE（四） —— 实战

Android 低功耗蓝牙(Ble) 开发总结

Android 从 4.3(API Level 18) 开始支持低功耗蓝牙，但是只支持作为中心设备（Central）模式，这就意味着 Android 设备只能主动扫描和链接其他外围设备（Peripheral）。从 Android 5.0(API Level 21) 开始两种模式都支持。

低功耗蓝牙开发算是较偏技术,实际开发中坑是比较多的,网上有很多文章介绍使用和经验总结,但是有些问题答案不好找,甚至有些误导人,比如 :获取已经连接的蓝牙,有的是通过反射,一大堆判断,然而并不是对所有手机有用,关于Ble传输速率问题的解决,都是默认Android每次只能发送20个字节,然而也并不是,,,下面进入正文。

这里用的是 Android5.0 新增的扫描API，

这里说一下，如果做蓝牙设备管理页面，可能区分是否是已连接的设备,网上又通过反射或其他挺麻烦的操作,也不见得获取到,官方Api 就有提供

与外围设备交互经常每次发的数据大于 mtu的，需要做分包处理，接收数据也要判断数据的完整性最后才返回原数据做处理，所以一般交互最少包含包长度，和包校验码和原数据。当然也可以加包头，指令还有其他完整性校验。下面分享几个公用方法:

我自己封装的一个BleUtil ，因为涉及跟公司业务关联性太强（主要是传输包的协议不同）就先不开源出来了，如果这边文章对大家有帮助反馈不错，我会考虑上传个demo到github供大家使用，

在这先给大家推荐一个不错 Demo ，里面除了没有分包，协议，和传输速率。基本的功能都有，而且调试数据到打印到界面上了。最主要是它可以用两个个手机一个当中心设备一个当外围设备调试。

首先传输速率优化有两个方向，1 外围设备传输到Android 。2 Android传输到外围设备。

我在开发中首先先使用上面那位仁兄的demo调试，两个Android 设备调试不延时，上一个成功马上下一个，最多一秒发11个20字节的包。

后来和我们的蓝牙设备调试时发现发送特别快，但是数据不完整，他蓝牙模块接收成功了，但是透传数据到芯片处理时发现不完整，我们的硬件小伙伴说因为 波特率 限制（差不多每10字节透传要耗时1ms）和蓝牙模块的buff （打印时是最多100byte，100打印的）限制，就算蓝牙模块每包都告诉你接收成功，也是没透传完就又接收了。后来通过调试每次发20K数据，最后是 Android 发是 20字节/130ms 稳定。给Android 发是 20字节/ 8ms 。 （天杀的20字节，网上都是说20字节最多了）

后来看了国外一家物联网公司总结的 Ble 吞吐量的文章（上面有连接），知道Android 每个延时是可以连续接收6个包的。就改为 120字节/ 16ms (为啥是16ms，不是每次间隔要6个包吗，怎么像间隔两次，这时因为波特率影响，多了5个包100字节，差不多 我们的单片机透传到蓝牙模块要多耗时不到10ms )

而Android 发数据可以申请 我们设备的mtu 来得到最多每次能发多少字节。延时还是130ms，即：241字节/ 130ms 提高12倍，这个速度还可以。

根据蓝牙BLE协议， 物理层physical layer的传输速率是1Mbps，相当于每秒125K字节。事实上，其只是基准传输速率，协议规定BLE不能连续不断地传输数据包，否则就不能称为低功耗蓝牙了。连续传输自然会带来高功耗。所以，蓝牙的最高传输速率并不由物理层的工作频率决定的。

在实际的操作过程中，如果主机连线不断地发送数据包，要么丢包严重要么连接出现异常而断开。

在BLE里面，传输速度受其连接参数所影响。连接参数定义如下：

1）连接间隔。蓝牙基带是跳频工作的，主机和从机会商定多长时间进行跳频连接，连接上才能进行数据传输。这个连接和广播状态和连接状态的连接不是一样的意思。主机在从机广播时进行连接是应用层的主动软件行为。而跳频过程中的连接是蓝牙基带协议的规定，完全由硬件控制，对应用层透明。明显，如果这个连接间隔时间越短，那么传输的速度就增大。连接上传完数据后，蓝牙基带即进入休眠状态，保证低功耗。其是1.25毫秒一个单位。

2）连接延迟。其是为了低功耗考虑，允许从机在跳频过程中不理会主机的跳频指令，继续睡眠一段时间。而主机不能因为从机睡眠而认为其断开连接了。其是1.25毫秒一个单位。明显，这个数值越小，传输速度也高。

蓝牙BLE协议规定连接参数最小是5，即7.25毫秒；而Android手机规定连接参数最小是8，即10毫秒。iOS规定是16，即20毫秒。

连接参数完全由主机决定，但从机可以发出更新参数申请，主机可以接受也可以拒绝。android手机一部接受，而ios比较严格，拒绝的概率比较高。

参考:

在iOS和Android上最大化BLE吞吐量

最大化BLE吞吐量第2部分：使用更大的ATT MTU

如何使用android原生BLE蓝牙进行操作?

之前的涉及的物联网项目中使用的: BLE 低功耗蓝牙(蓝牙4.0), 支持android 4.3以上的手机

主从关系: BLE低功耗蓝牙只能做从端设备 ,一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯

1)低功耗

低功耗的原理:

1\低功耗蓝牙仅使用了3个广播通道,传统蓝牙技术采用 16~32 个频道

2\每次广播开启时间也由传统的 22.5ms 减少到 0.6~1.2ms(毫秒)

2)传输距离极大提高

传统蓝牙传输距离为 2~10m，而蓝牙4.0的有效传输距离可达到 60~100m

3)安全性

使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。

更多BLE蓝牙的解析参考博客 : BLE4.0教程一 蓝牙协议连接过程与广播分析

添加权限

打开蓝牙

1.先拿到BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);

2.再拿到BluetoothAdapter bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();

判断是否打开蓝牙

未打开弹出 系统弹框 ，除了 魅族手机 是打开系统设置

设备/手机都是蓝牙信号

在回调方法中:

一般在扫描的过程中,我们还会设置 设备过滤原则 (因为我只想要搜索到我们想要的设备,忽略无关设备)

如:从 scanRecord -- beacon -- beacon.type == 0xFF代表Manufacture,通过与嵌入式软件定义 自己的 Manufacture值即可

用BluetoothDevice得到BluetoothGatt：

断连:

关键问题:连接后一般要做什么事?

( 必须在刚连接成功后2秒内app写一个值给设备，否则会被设备断开连接）

主要是读写 characteristic

gatt.wirteCharacteristic(mCurrentcharacteristic);

gatt.readCharacteristic(characteristic);

bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(data, true);

真实工作中使用的蓝牙库BlueToothKit请参考我的另一篇博客:

android蓝牙入门知识和优秀蓝牙第三方库BluetoothKit的使用