本文是对已实现的蓝牙防丢器项目的总结,阐述蓝牙防丢器的原理、实现与android客户端的蓝牙BLE接口编程。在这里重点关注如何利用BLE接口来进行工程实现,对于BLE的协议、涉及到JNI的BLE接口内部源码实现,笔者以后再详细剖析。但要求读者对BLE协议有一定的认识,如GAP、GATTprofile在BLE中的角色和作用,如何使用Service、Characteristic等。

一、蓝牙防丢器原理和产品需求

  蓝牙防丢器的核心原理是根据接收到的蓝牙设备端的无线信号强度(RSSI)来估算距离。其计算公式是:

  d是计算距离,RSSI是信号强度,A为发射端和接收端相隔1米时的信号强度,n是环境衰减因子。对于不同的蓝牙设备该值是不一样的,同样的设备在不同的发射功率的情况下其信号强度也是不一样的,而且对于同是1米的情况下,环境对于信号强度也是有影响的。n是环境衰减因子,自然跟环境有关。所以在确切发射功率的情况下,A和n对于同一款设备来说,也是一个经验值。

  在实际的防丢器产品中,一般有以下功能:

  1. 当手机(接收端)检测到发射端设备的距离超过一定距离时,发出告警提示,设备根据告警级别进行相应的指示,如发出不同频率的音频或者闪灯。

  2. 当发射设备端发现和手机端建立的链路断开(意味着距离已经超过连接范围)时,其会自动发出某种形式的警告。

二、蓝牙防丢profile

笔者以业界目前功耗最低的蓝牙单芯片(Dialog公司的DA14580)来说明。针对DA14580,Dialog公司有提供开发SDK(以后会对该SDK框架进行分析,以指导开发),其中就有实现防丢profile,命名是Proximity。     该profile针对以上防丢的功能提供的Characteristic如下:

  1.TXP(txpower) Characteristic, 设备端需要通过主机控制接口HCI来获得发射功率参数,并以read属性提供给master。

  2.IAS(immediate alter service), write属性,供master写告警级别。当master写入新的值时,设备端会收到write的回调,其根据告警级别进行相应告警。

  3. LLS(link loss service),write/read属性,供master设置链路断开情况下默认的告警级别。

  RSSI通过接收端的接口来获得,并不需要设备端提供service。

  以上Characteristic都通过GATT profile提供服务,在蓝牙通信协议上,每个Characteristic都会对应一个UUID。

三、android蓝牙BLE接口编程

  androidBLE接口在android4.3版本以上提供。

1.   判断当前系统是否支持BLE

  getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)

  返回真表示支持。

2.   获得蓝牙适配器类

  用户通过统一的蓝牙适配器类BluetoothAdapter来使用BLE API。

  先获得蓝牙管理器:

  BluetoothManagerbluetoothManager = getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);

  再获得蓝牙适配器实例(单体对象):

  BluetoothAdaptermBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();

3.   启动手机蓝牙硬件功能(相当于在设置界面开启蓝牙功能)

  mBluetoothAdapter.enable();

4.   开始扫描

  BluetoothAdapter.startLeScan(android.bluetooth.BluetoothAdapter.LeScanCallbackcallback)

  callback是当扫描到蓝牙设备时的回调接口。实现callback中的onLeScan接口:

  @Override

public void onLeScan(finalBluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord)

其中,device代表扫描到的设备,可以获得其MAC地址、设备名等等;rssi即信号强度,这是未连接时获取RSSI的方法;scanRecord代表扫描设备得到的响应参数,ibeacon即通过该参数来获得广播内容。

假设String bluetoothAddress = device.getAddress(),获取蓝牙48位MAC地址

5.   连接GATT,获取设备端的UUID服务,并进行数据通信交互

  通过MAC地址获得代表设备端的蓝牙设备类

  BluetoothDevicedevice = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(bluetoothAddress);

  连接GATT

  BluetoothGatt mBluetoothGatt = device.connectGatt(android.content.Context context, booleanautoConnect, android.bluetooth.BluetoothGattCallback callback);

  Callback是连接GATT之后,所有数据交互的回调入口。分别包括:

1)设备服务发现

  @Override

publicvoid onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status)

  mBluetoothGatt.getServices()代表设备服务集合,

  for (BluetoothGattService gattService : mBluetoothGatt.getServices())

  对于每个服务service,用getUuid()可以获得服务的UUID,getCharacteristics()代表该服务的Characteristic集合。

  for(BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic : gattCharacteristics)

  对于每个Characteristic,getUuid()获得UUID,getPermissions()获得属性权限,getValue()获得属性值。

  在该回调中我们只提取感兴趣的三个Characteristic的UUID,对于其他的如电池、设备服务等UUID可以不管。

  gattCharacteristic_char5_TXP=gattCharacteristic;

2)连接状态改变

@Override

public voidonConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,intnewState)

有两种状态,BluetoothProfile.STATE_CONNECTED代表连接,BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED代表断开连接。

3)读回调

@Override

public voidonCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristiccharacteristic, intstatus)

其对应手机端发出读请求后,当收到设备端的数据时的回调。如

mBluetoothGatt.readCharacteristic(gattCharacteristic_char5_TXP)

4)设备端数据变化回调

这里对应设备的characteristic的属性是notify或者indication,即相当手机端订阅这个characteristic的值变更服务,当设备端的characteristic发生变化时,设备端会主动发出通知给手机端。

@Override

public voidonCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,

BluetoothGattCharacteristiccharacteristic)

在回调中获得新的值characteristic.getValue()。

5)获取到RSSI值的回调

RSSI在扫描时可以通过扫描回调接口获得,但是在连接之后要不断地使用

mBluetoothGatt.readRemoteRssi()向底层驱动发出读取RSSI请求,当底层获取到新的RSSI后会进行以下回调:

@Override

public voidonReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status)

rssi即是新的信号强度值。

连接后,由于手机和设备端的距离在发生变化,因此要不断地读取RSSI,实时计算两者之间的距离才能保证防丢功能的实现。

Android 4.3之后的SDK有提供BLE接口使用的样例,可以通过研读源码进行理解。对防丢器的蓝牙设备端和android客户端的开发感兴趣者可以关注 微信公众号:嵌入式企鹅圈 进行交流。谢谢!嵌入式企鹅圈分享嵌入式Linux和物联网原创技术经验,敬请关注:

蓝牙防丢器原理、实现与Android BLE接口编程的更多相关文章

  1. [yueqian_scut]蓝牙防丢器原理、实现与Android BLE接口编程

    本文是对已实现的蓝牙防丢器项目的总结,阐述蓝牙防丢器的原理.实现与Android客户端的蓝牙BLE接口编程.在这里重点关注如何利用BLE接口来进行工程实现,对于BLE的协议.涉及到JNI的BLE接口内 ...

  2. Android BLE 蓝牙编程(四)

    接上篇,我们已经实现了短震,长震的功能了- 现在我们需要实现点击后一直震动的功能 开始我的想法是再循环中不断执行write方法,然而这个办法行不通. 系统会报错. 那要如何实现这个想法呢?其实很简单, ...

  3. Android BLE 蓝牙编程(三)

    上节我们已经可以连接上蓝牙设备了. 本节我们就要获取手环的电池电量和计步啦. 在介绍这个之前我们需要先了解下什么是 服务 什么是 UUID 我们记得上节中我们item监听事件的回调的返回值是Bluet ...

  4. Android BLE 蓝牙编程(二)

    大家中秋快乐啊--哈哈,今天继续工程项目吧! 上篇我们已经实现了蓝牙设备的扫描,本篇我们来通过list展示扫描到的设备并 实现点击连接. 先贴出上篇的完整的MainActivity的方法: packa ...

  5. Android BLE 蓝牙编程(一)

    最近在研究这个,等我有时间来写吧! 终于在端午节给自己放个假,现在就来说说关于android蓝牙ble的 最近的学习成果吧!! 需要材料(写个简单教程吧--关于小米手环的哦!嘿嘿) Android 手 ...

  6. android BLE Peripheral 手机模拟设备发出BLE广播 BluetoothLeAdvertiser

    android 从4.3系统开始可以连接BLE设备,这个大家都知道了.iOS是从7.0版本开始支持BLE. android 进入5.0时代时,开放了一个新功能,手机可以模拟设备发出BLE广播, 这个新 ...

  7. Android开发之IP拨号器原理

    IP拨号器,使用了Android的广播接收者(BroadCastReceiver),在广播中把已保存的ip号码放在拨打电话号码的前面(getResultData()),然后把修改后的号码设置到广播中( ...

  8. struts2 javaweb 过滤器、监听器 拦截器 原理

    转: 过滤器.监听器 拦截器 过滤器 创建一个 Filter 只需两个步骤: (1)创建 Filter 处理类: (2)在 web.xml 文件中配置 Filter . 创建 Filter 必须实现 ...

  9. Struts2拦截器原理以及实例

    一.Struts2拦截器定义 1. Struts2拦截器是在访问某个Action或Action的某个方法,字段之前或之后实施拦截,并且Struts2拦截器是可插拔的,拦截器是AOP的一种实现. 2. ...

随机推荐

  1. 轻量型ORM框架Dapper的使用

    在真实的项目开发中,可能有些人比较喜欢写SQL语句,但是对于EF这种ORM框架比较排斥,那么轻量型的Dapper就是一个不错的选择,即让你写sql语句了,有进行了关系对象映射.其实对于EF吧,我说下我 ...

  2. Innodb Read IO 相关参数源代码解析

    前言:最近在阅读Innodb IO相关部分的源代码.在阅读之前一直有个疑问,show global status 中有两个指标innodb_data_reads 和 innodb_data_read. ...

  3. HMM 自学教程(三)隐藏模式

    本系列文章摘自 52nlp(我爱自然语言处理: http://www.52nlp.cn/),原文链接在 HMM 学习最佳范例,这是针对 国外网站上一个 HMM 教程 的翻译,作者功底很深,翻译得很精彩 ...

  4. Xcode 报错信息

    1.CUICatalog: Invalid asset name supplied: 原因是: 使用的方法[UIImage imageNamed:@""]; @"&quo ...

  5. UWP开发入门(十三)——用Diagnostic Tool检查内存泄漏

    因为.NET的垃圾回收机制相当完善,通常情况下我们是不需要关心内存泄漏的.问题人一但傻起来,连自己都会害怕,几个页面跳啊跳的,内存蹭蹭的往上涨,拉都拉不住.这种时候我们就需要冷静下来,泡一杯热巧克力. ...

  6. 前端翻译:Promises/A+规范

    原文地址:https://promisesaplus.com/ 本篇为原文翻译+个人理解,若有谬误请各位指正,谢谢. 尊重原创,转载请注明来自:http://www.cnblogs.com/fsjoh ...

  7. 轻松了解Spring中的控制反转和依赖注入(一)

    我们回顾一下计算机的发展史,从最初第一台计算机的占地面积达170平方米,重达30吨,到现如今的个人笔记本,事物更加轻量功能却更加丰富,这是事物发展过程中的一个趋势,在技术领域中同样也是如此,企业级Ja ...

  8. mysql DDL时出现的锁等待状态

    如下表格所示: session1: session2: 10:30:27 root@localhost:[testdb] mysql.sock>select * from t2;+------+ ...

  9. ADO.net中常用的对象介绍

    ADO.NET的对象主要包括:DataSet,DataTable,DataColumn,DataRow,和DataRelation. DataSet:这个对象是一个集合对象,它可以包含任意数量的数据表 ...

  10. Configuring a Windows Azure Project

    A Windows Azure project includes two configuration files: ServiceDefinition.csdef and ServiceConfigu ...