iOS蓝牙开发相关知识点和注意事项

总结一下蓝牙开发相关的知识点和注意事项，做个笔记，也希望你们能少踩坑

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(公司部分蓝牙项目为混编项目，蓝牙相关处理均采用了Objective-C，故本文????均采用OC，Swift处理相同)

蓝牙4.0包含两个蓝牙标准，它是一个是 双模 的标准，它包含 传统蓝牙部分(也称经典蓝牙) 和 低功耗蓝牙部分(BLE) , 二者适用于不同的应用场景和应用条件。他们的特点如下

所以蓝牙4.0是集成了传统蓝牙和低功耗蓝牙两个标准的，并不只是低功耗蓝牙

蓝牙4.0支持两种部署方式： 双模式 和 单模式 ，双模同时支持经典蓝牙和低功耗蓝牙，而单模则只支持其中一种。

二者更多细节详见： 传统蓝牙和低功耗蓝牙的区别

iOS中蓝牙相关功能都封装进了 CoreBluetooth 类中,其中有几个常见的参数和概念

具体API参考 CoreBluetooth蓝牙开发

保存到数组中的设备可通过 UUID 来进行区分。从 iOS7之后苹果不提供外设的mac地址，外设的唯一标识换成了由mac封装加密后的UUID，需要注意的是不同的手机获取同一个外设的UUID是不同的，所以在不同手机之间UUID不是唯一的，但在本机上可以作为唯一标识(特殊情况手机刷机后也会改变UUID)。

如何获取Mac地址

一般使用场景是根据Mac地址区分某个外设

注意点：

写入数据时可能会遇到需要分包发送的情况，我们可以通过下面的API或许当前特征支持的最大的单条写入长度

maxLength 一般取决于蓝牙模块内部接收 缓冲区 的大小，很多硬件设备这个缓冲区的大小是 20 字节, 这个大小也和特征的写入权限有关，像具有写入权限 withResponse 类的特征其大小一般为 512 字节，当然这些都是取决于设备测的设置；

当我们单次发送的数据字节长度大于 maxLength 时，我们就需要采用分包的方式来发送数据了,

分包发送的逻辑类似于下面

这边延时主要是设备侧的接收模块接收数据以及处理能力有限

外围设备测和中心设备(大部分情况下是手机)保持蓝牙连接的状态下，如果长时间不产生交互，蓝牙就会断开，所以为了保持两者持续的连接状态，需要做保活处理，也就是需要持续的发送心跳包(watchdog)。相应的处理是使用一个定时器定时向设备侧发送符合设备协议格式的心跳包。

断开连接很简单，只需要调用 [self.centralManager cancelPeripheralConnection:peripheral] 传入需要断开连接的设备对象就行了。断开连接时会自动调用 centralManager:didDisconnectPeripheral:error: 代理方法。

按照之前的惯例，当error为nil时表示断开成功，error不为nil时断开失败。这种理解是错误的。

当你调用 cancelPeripheralConnection: 方法（主动断开）断开连接时error为nil ; 没有调用这个方法（异常断开）而断开时error返回的是异常断开的原因。也可以理解为主动调用断开连接方法一定会断开

接下来就是断开重连的问题了，对蓝牙功能进行封装时肯定少不了断开重连。首先断开时可通过上面的代理方法的error是否为nil判断是否是异常断开，一般情况下异常断开时是需要重连的

原因就是当设备断开连接后 peripheral.services 为nil了，当然 service.characteristics 也是nil，所以需要在断开连接时把保存这个设备对应的服务和特征全部清除，然后在连接成功时重新过一遍发现服务和发现特征的流程就好了。

iOS7 开始，Apple加入了Beacon围栏检测的API, ( iBeacon-维基百科 ), 其工作方式是，配备有低功耗蓝牙（BLE）通信功能的设备使用 BLE 技术向周围发送自己特有的 ID，接收到该 ID 的应用软件会根据该 ID 采取一些行动。比如，在店铺里设置 iBeacon 通信模块的话，便可让 iPhone 和 iPad 上运行一资讯告知服务器，或者由服务器向顾客发送折扣券及进店积分, 或者公司的手机打卡，只要手机靠近打卡器一定范围，手机测就向打开器发送打卡信息，从而自动打卡。这种场景还有很多。 其中一个最重要的功能就是App的唤醒功能(杀死后也能唤醒)

举一个我们的例子，我们的产品业务场景就是在进入车辆以后，需要使用蓝牙连接我们的后装车载设备以采集车辆信息和驾驶行为行程等，这里有一个问题就是在App被杀死的情况下如何唤醒App, 因为不可能要求用户每次都主动去打开App，这样体验太差。我们的做法是通过iBeacon，当我们的车辆点火以后，设备测通电，发出 iBeacon广播 ，App实现监听iBeacon相关功能后就可以唤醒我们App，然后在相应的回调的处理一些事情，比如通过蓝牙连接设备。这里的前提条件是我们的硬件设备测包含iBeacon模块，具有iBeacon功能，而且对iBeacon的广播频率也有一定的要求，长了可能唤醒的功能会不稳定，官方建议的好像是100ms，频率超高越耗电，但可以让手机或其它监听设备越快地发现iBeacon。标准的BLE广播距离是100m，这使Beacon在室内位置跟踪场景下的效果更理想。

关于iBeacon更多的使用及介绍请参考

苹果核 - iOS端近场围栏检测（一） ——iBeacon

iBeacon技术初探

iOS 蓝牙BLE开发

GAP（Generic Access Profile）：它用来控制设备连接和广播，GAP 使你的设备被其他设备可见，并决定了你的设备是否可以或者怎样与合同设备进行交互。

GATT(Generic Attribute Profile)：BLE连接都是建立在GATT协议之上的。GATT 是一个在蓝牙连接之上的发送和接收很短的数据段的通用规范，这些很短的数据段被称为属性（Attribute）。

BLE中主要有两个角色：外围设备（Peripheral）和中心设备（Central）。一个中心设备可以连接多个外围设备，一个外围设备包含一个或多个服务（services）,一个服务包含一个或多个特征（characteristics）。

使用CoreBluetooth库，创建CBPeripheralManager，实现CBPeripheralManagerDelegate代理

创建完该对象，会回调peripheralManagerDidUpdateState:方法判断蓝牙状态，蓝牙可用，给外设配置服务和特征

注意CBAttributePermissions

当中心设备读写设置CBAttributePermissionsReadEncryptionRequired/CBAttributePermissionsWriteEncryptionRequired权限的Characteristic时，会弹出弹框，请求建立安全连接

给外设配置服务特征后，会调用peripheralManager:didAddService:error: 服务特征全部添加完后发起广播，如果在广播时设置CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey，会把该service广播出去，中心设备在扫描时可根据该uuid找到该设备。外围设备靠不断发广播，使中心设备发现它。

当中央端连接上了此设备并订阅了特征时会回调 didSubscribeToCharacteristic:

当接收到中央端读的请求时会调用didReceiveReadRequest:

创建CBCentralManager对象，实现CBCentralManagerDelegate代理

回调centralManagerDidUpdateState:代理方法，当central.state==CBManagerStatePoweredOn时，开启扫描，设置serviceUUIDs可扫描特定外设，CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey设为NO不重复扫描已发现设备，YES是允许

扫描到设备会回调centralManager:didDiscoverPeripheral:advertisementData:RSSI:，RSS绝对值越大，表示信号越差，设备离的越远

关闭扫描

连接设备

发现服务

发现特征

iOS 蓝牙开发（三）

iOS 蓝牙开发（一）

iOS 蓝牙开发（二）

iOS 蓝牙开发（四）

前面记录了蓝牙如何进行扫描、链接、以及获取外设的服务和特征，本篇笔记我将记录如何实现 与外设做数据交互(explore and interact) 。

构建方法流程：链接成功-获取指定的服务与特征-订阅指定的特征值-通过具有写权限的特征值来写数据-最后在函数 didUpdateValueForCharacteristic 中获取蓝牙的反馈信息；

总结：

本篇笔记大概就是在接收到服务和特征后对数据进行写入的操作的过程，笔记中的重点在于要熟悉构建特征和服务的方法流程。熟悉流程，我们就能清楚知道当在写入数据时，系统蓝牙会在函数 didUpdateValueForCharacteristic 方法中给我们反馈写入是否成功的反馈信息。

iOS开发之蓝牙/Socket链接小票打印机（二）

上一篇 主要介绍了部分ESC/POS指令集，包括一些常用的排版指令，打印位图指令等。另外，还介绍了将图片转换成点阵图的方法。在这篇文章中，将主要介绍通过蓝牙和Socket连接打印机，发送打印指令相关知识。这里将用到 CoreBluetooth.framework 和 CocoaAsyncSocket 。

蓝牙是一种支持设备间短距离通讯的无线电技术。iOS系统中，有四个框架支持蓝牙链接：

CoreBluetooth框架有两个核心概念，central（中心）和 peripheral（外设），它们分别有自己对应的API；这里显然是手机作为central，蓝牙打印机作为peripheral；

设置代理后，会回调此方法，确认蓝牙状态，当状态为 CBCentralManagerStatePoweredOn 才能去扫描设备，蓝牙状态变化时，也会回调此方法

调用此方法开始扫描外设

注意：第一个参数指定一个 CBUUID 对象数组，每个对象表示外围设备正在通告的服务的通用唯一标识符（UUID）。此时，仅返回公布这些服务的外设。当参数为 nil ，则返回所有已发现的外设，而不管其支持的服务是什么。

当扫描到4.0外设后会回调此方法，这里包含设备的相关信息，如名称、UUID、信号强度等；

调用此方法连接外设

[self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];

注意：第一个参数是要连接的外设。第二个参数 options 是可选的 NSDictionary ,系统定义了一下三个键，它们的值都是NSNumber (Boolean)；默认为NO。当设置为YES，则应用进入后台或者被挂起后，系统会用Alert通知蓝牙外设的状态变化，效果是这样

连接成功或失败，都有对应的回调方法

连接成功后设置代理 peripheral.delegate = self ,调用 [peripheral discoverServices:nil]; 寻找外设内的服务。这里的参数是一个存放 CBUUID 对象的数组，用于发现特定的服务。当传nil时，表示发现外设内所有的服务。发现服务后系统会回调下面的方法:

发现服务后，调用 [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service]; 去发现服务中包含的特征。和上面几个方法一样，第一个参数用于发现指定的特征。为nil时，表示发现服务的所有特征。

当扫描到写入特征时，保存，用于写入数据。

写入数据，我们只需要调用方法

这里的 self.peripheral 就是连接的外设， self.characteristicInfo 就是之前保存的写入特征；这里最好使用 CBCharacteristicPropertyWrite 特征，并且 type 选择 CBCharacteristicWriteWithResponse 。当写入数据成功后，系统会通过下面这个方法通知我们：

由于蓝牙设备每次可写入的数据量是有限制的，因此，我们需要将之前拼接的打印数据进行拆分，分批发送给打印机

这里的 MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE 是个宏定义，表示每次发送的数据长度，经笔者测试，当 MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE = 20 时，打印文字是正常速度。但打印图片的速度非常慢， 应该在硬件允许的范围内，每次发尽量多的数据。 不同品牌型号的打印机，这个参数是不同的，笔者的蓝牙打印机该值最多到140。超出后会出现无法打印问题。 最后笔者将该值定为 MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE = 120 ，测试了公司几台打印机都没有问题。

另外iOS9以后增加了方法 maximumWriteValueLengthForType: 可以获取写入特诊的最大写入数据量，但经笔者测试，对于部分打印机（比如我们公司的）是不准确的，因此，不要太依赖此方法，最好还是自己取一个合适的值。

注意：每个打印机都有一个缓冲区，缓冲区的大小视品牌型号有所不同。打印机的打印速度有限，如果我们瞬间发送大量的数据给打印机，会造成打印机缓冲区满。缓冲区满后，如继续写入，可能会出现数据丢失，打印乱码。

这里使用 CocoaAsyncSocket 开源框架，与打印机进行 Socket 连接。 CocoaAsyncSocket 中主要包含两个类:

这里我们只用到 GCDAsyncSocket ，因此只需要将 GCDAsyncSocket.h 和 GCDAsyncSocket.m 两个文件导入项目。

注意：手机和打印机必须在同一局域网下，设置到打印机的host和port。

连接成功后会通过代理回调

Timeout为负，表示不设置超时时间。这里的data就是 上一篇 中拼接的打印数据。

写入完成后回调

断开连接有以下几种方法

连接断开后回调

读取到数据会回调

网口打印机一般都支持状态查询，查询指令如下：

可以通过 上一篇 介绍指令拼接方法，查询打印机的状态。

本篇只是简单介绍了，通过蓝牙和Socket连接打印机的方法。虽然可以初步完成连接和打印，但是，在真正的项目中使用还是远远不够的。这里还有很多情况需要考虑，比如连接断开、打印机异常、打印机缓冲区满、打印机缺纸等。我们可以针对自身的业务情况，进行相应的处理。

Core Bluetooth Programming Guide

Getting the pixel data from a CGImage object

Core Bluetooth Programming Guide

iOS 低功耗蓝牙4.0开发指南。

1.什么是蓝牙4.0，蓝牙其它标准又是什么？

详细描述：低功耗蓝牙(Low Energy; LE)，又视为Bluetooth Smart或蓝牙核心规格4.0版本。其特点具备节能、便于采用，是蓝牙技术专为物联网(Internet of Things; IOT)开发的技术版本。所以它最主要的特点是低功耗，普及率高。现在所说的蓝牙设备，大部分都是在说4.0设备，ble也特指4.0设备。 在4.0之前重要的版本有 2.1版本-基本速率／增强数据率(BR/EDR) 和 3.0 高速蓝牙 版本，这些统称为经典蓝牙。4.0还有4.1和4.2的小版本，其中4.2版本对传输速率做了进一步他提升，提高了2.5倍，苹果从iphone6开始使用4.2，最新的蓝牙标准为蓝牙5.0，其中最大的特点连接范围扩大了4倍，速度又提高了2倍，无连接数据广播能力提高了8倍，增加了蓝牙组网的能力。

2.蓝牙开发必须知道的概念。

2.1.1 central和peripheral：

蓝牙应用开发中，存在两种角色，分别是central和peripheral(pə’rɪfərəl) ,中文就是中心和外设。比如手机去连接智能设备，那手机就是central，智能设备就是peripheral。大多时候都是central去连接peripheral的场景。

2.1.2 广播和连接:

peripheral会发出广播,central扫描到广播后，可以对设备进行连接，发出connect请求，peripheral接收到请求后，同意连接后，central和peripheral就建立了连接。

2.1.3 连接后的操作:

write，read，notify，indecate， response or not …

indecate和notify的区别就在于，indecate是一定会收到数据，notify有可能会丢失数据（不会有central收到数据的回应），write也分为response和noresponse，如果是response，那么write成功回收到peripheral的确认消息，但是会降低写入的速率。

2.1.4 协议:

每个具体的智能设备，都约定了一组数据格式，这个就是数据协议，例如手环中获取到数据0X001023，其中第2位到第5位表示步数，那么就2310就是步数的16进制的数据，转换成10进制就是8976步，需要注意的是，设备端都是小端模式，所以取4位时候，高字节在前低字节在后。

3. iOS蓝牙应用的一般开发流程。

4. 蓝牙的数据交互。

write，read，notify，indecate， response or not … 都是容易理解的，indecate和notify对应的是长连接，建立indecate后，peripheral可以随时往central发送数据。

indecate和notify的区别就在于，indecate是一定会收到数据，notify有可能会丢失数据（不会有central收到数据的回应），write也分为response和noresponse，如果是response，那么write成功回收到peripheral的确认消息，但是会降低写入的速率。

对于一个charateristic，他的读写订阅的权限是peripheral决定的，熟悉可以被同时设置，一般会根据外设的功能来决定。

5.蓝牙ota DFU。

蓝牙ota,DFU（Device Firmware Update）指的是蓝牙设备的固件升级，其实是一整套流程，不同的蓝牙芯片，ota的流程有不同之处，我这里用ti的芯片举例。步骤为：切系统(bootloader mode)，重启，传输数据，验证数据，切系统，重启，完成。

其中数据传输也会分成很多节去发送，没法送一段数据，做一次数据校验。

6.ota存在的问题。

每个智能设备的速率，功耗，存储都会有很多限制，导致很多设备会自己去实现ota的功能，自定义流程和数据传输方式，导致许多设备都是有自己私有的ota模式和协议，所以在做开发的时候，要仔细阅读设备协议中对ota的描述。

7.如何做自动重连。

只需要在设备断开连接的委托方法中，重新调用gatt.connet或者是centralManager.connet方法就可以了，无论当时设备是否有点，是否在周围，当设备再次开会或者连接到可连接范围内，都会自动被连上。

8.连接失败处理。

分两个平台来说，iOS端也有连接失败的委托，但是好像几乎不会发生这种情况，而对于同款设备，android常常会出现连接失败的情况，status != BluetoothGatt.GATT_SUCCESS，android端开发请不要把连接失败和断开连接放在一块处理，因为断开连接可以直接尝试重新连接，而连接失败后尝试重新连接，需要加一些延时，并且需要gatt.close，清空一下状态，否则会把gatt阻塞导致手机不重启蓝牙就再也无法连接任何设备的情况 。

9.后台运行。

iOS后来运行，需要设备中info.Plist权限，key:Required background modes ,value: bluetooth-central(手机作为central) , bluetooth-peripheral。

10.同时连接多个设备。

使用同一个CBCentralManager，通过进入委托的peripheral的identifier区分不同的设备，进行不同的操作和处理。

11.扫描广播包。

所有外设，只有在发出广播包的情况下，才能被central发现，绝大多数情况下，外设被连接后就不会发出广播（也有例外），很多人遇到无法找到设备的问题，大多属于这种情况。

12.提高蓝牙连接速度。

无论是iOS，还是android，都可以通过已绑定的设备，在不开启扫描的情况下进行快速连接，iOS需要的参数是peripheral的identifier，android需要mac地址。但android和iOS还是有一些区别的，比如iOS不能拿到已绑定的设备list，但是可以通过UUID去拿到peripheral的实例。而android可以拿到已绑定的设备list。android绑定过程需要手动调用createBond的方法，而iOS在连接成功一次后会自动绑定。 android在处理createBond时，常常会应为不同手机平台，不同设备，会产生兼容性的问题，这点需要注意。

13.定向扫描。

在扫描时候可以传入serviceUUID，这样可以扫描到特定条件的设备，提高扫描的速度，排除干扰。

14.如何获取mac地址。

而iOS出于苹果的安全策略问题，无法直接获得mac地址，只能得到一个mac地址换算出来的identifier。

iOS 蓝牙开发(一)

iOS 蓝牙开发（二）

iOS 蓝牙开发（三）

iOS 蓝牙开发（四）

在iOS中蓝牙相关实现都是在CoreBluetooth这个framework中的，所以我们创建一个单例类中需要先导入 #import CoreBluetooth/CoreBluetooth.h ，再后即可使用这个单例类进行管理我们蓝牙的扫描、连接、状态等实现。

当 central.state 为CBManagerStatePoweredOn即可开始扫描， 具体方法 [self.centralManager scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil] 当调用 scanForPeripheralsWithServices：options: 函数时就会实时调用其代理方法 - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI

peripheral 是外设类 advertisementData 是广播的值，一般携带设备名， serviceUUID 等信息。 RSSI 绝对值越大，表示信号越差，设备离的越远。如果想装换成百分比强度， （RSSI+100）/1001 （这是一个约数，蓝牙信号值并不一定是-100 - 0的值）

蓝牙的连接是当中心设备扫描到可用外设后， 利用函数 [self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil]; 进行链接， 当函数被调用后， 就会回调其对应的代理函数。

本篇笔记主要是记录如何初始化蓝牙的 CBCentralManager 的中心管理类，并记录如何实现扫描周边外设、如何链接、获取蓝牙当前状态。

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