蓝牙低功耗 (BLE)
蓝牙低功耗是从蓝牙 4.0 起支持的协议，与经典蓝牙相比，功耗极低、传输速度更快，但传输数据量较小。常用在对续航要求较高且只需小数据量传输的各种智能电子产品中，比如智能穿戴设备、智能家电、传感器等，应用场景广泛。
1. 角色/工作模式
蓝牙低功耗协议给设备定义了若干角色，或称工作模式。蓝牙目前支持的有以下几种：
1) 中心设备/主机 (Central)
中心设备可以扫描外围设备，并在发现有外围设备存在后与之建立连接，之后就可以使用外围设备提供的服务（Service）。
一般而言，手机会担任中心设备的角色，利用外围设备提供的数据进行处理或展示等等。提供低功耗蓝牙接口是默认设定手机为中心设备的。
2) 外围设备/从机 (Peripheral)
外围设备一直处于广播状态，等待被中心设备搜索和连接，不能主动发起搜索。例如智能手环、传感器等设备。
如果外围设备广播时被设置为不可连接的状态，也被称为广播模式 (Broadcaster)。
注意
在使用中，蓝牙设备可以同时处于主机和从机模式。在安卓设备上，只需要初始化一次蓝牙适配器；而在 iOS 设备上，需要分别使用两种不同的 mode 参数分别初始化中心设备和外围设备的蓝牙适配器。建议统一对于主机和从机模式分别进行一次初始化。
2. 通信协议
在两个蓝牙低功耗设备建立连接之后，双方的数据交互是基于 GATT (Generic Attribute Profile) 规范，根据该规范可以定义出一个个配置文件 (Profile)，描述该蓝牙设备提供的服务 (Service)。
在整个通信过程中，有几个最主要的概念：
- 配置文件 (Profile): Profile 是被蓝牙标准预先定义的一些 Service 的集合，并不真实存在于蓝牙设备中。如果蓝牙设备之间要相互兼容，它们只要支持相同的 Profile 即可。一个蓝牙设备可以支持多个 Profile。
- 服务 (Service): Service 是蓝牙设备对外提供的服务，一个设备可以提供多个服务，比如电量信息服务、系统信息服务等。每个服务由一个 UUID 唯一标识。
- 特征 (Characteristic): 每个 Service 包含 0 至多个 Characteristic。比如，电量信息服务就会有个 Characteristic 表示电量数据。Characteristic 包含一个值 (value)和 0 至多个描述符 (Descriptor) 组成。在与蓝牙设备通信时，主要就是通过读写 Characteristic 的 value 完成。 每个 Characteristic 由一个 UUID 唯一标识。
- 描述符 (Descriptor): Descriptor 是描述特征值的已定义属性。例如，Descriptor 可指定人类可读的描述、特征值的取值范围或特定于特征值的度量单位。每个 Descriptor 由一个 UUID 唯一标识。
如下图所示，我们可以简单地理解为：每个蓝牙设备可能提供多个 Service，每个 Service 可能有多个 Characteristic，我们根据蓝牙设备的协议对对应 Characteristic 的值进行读写即可达到与其通信的目的。
3. UUID (Universally Unique Identifier)
根据蓝牙 4.2 协议规范(Vol 3, Part B, section 2.5.1 UUID)，UUID 是一个 128 位的唯一标识符，用来标识 Service 和 Characteristic 等。
为了减少存储和传输 128 位 UUID 值的负担，蓝牙技术联盟预分配了一批 UUID，这一批 UUID 拥有一个共同部分，被称为 Bluetooth Base UUID，即 00000000-0000-1000-8000-00805F9B34FB。因此，预分配的 UUID 也可以使用 16 位或 32 位表示，其中 16 位 UUID 最为常用。使用 16/32 位的 UUID 可以降低存储和传输的负载。开发者自定义的 UUID 应注意不能与预分配的 UUID 冲突。
iOS 支持直接使用 16 位 和 128 位的 UUID；
Android 8.0.9 版本开始，支持直接使用 16/32/128 位 UUID；
Android 8.0.9 以下版本，只支持 128 位的 UUID，需要开发者手动补位到 128 位。补位方式如下
text128位UUID = 16位UUID * 2^96 + Bluetooth Base UUID 128位UUID = 32位UUID * 2^96 + Bluetooth Base UUID例如
text0x180F -> 0000180F-0000-1000-8000-00805F9B34FB
所有接口的返回值统一为 128 位 UUID。
4. 中心设备的使用流程
4.1 初始化蓝牙模块
在使用蓝牙接口前，必须首先初始化蓝牙适配器模块，其他接口必须在初始化后成功方可调用。
当蓝牙开关未开启或手机不支持蓝牙时，会返回错误。此时蓝牙模块已经初始化完成，可通过监听手机蓝牙状态的改变，也可以调用蓝牙模块的所有API。开发者在开发中应该考虑兼容用户在使用过程中打开/关闭蓝牙开关的情况，并给出必要的提示，提高可用性。
4.2 扫描并发现蓝牙外围设备
蓝牙模块初始化成功后，一般需要通过蓝牙扫描外围设备。当蓝牙外围设备被扫描到时，会产生回调事件，返回扫描到的设备。扫描设备比较耗费系统资源，请在搜索到需要的设备后及时调用停止搜索。
若之前已连接过某个设备，获取到了 deviceId，可跳过扫描步骤。
// 监听扫描到新设备事件
sud.onBluetoothDeviceFound((res) => {
res.devices.forEach((device) => {
// 这里可以做一些过滤
console.log('Device Found', device)
})
// 找到要搜索的设备后，及时停止扫描
sud.stopBluetoothDevicesDiscovery()
})
// 初始化蓝牙模块
sud.openBluetoothAdapter({
mode: 'central',
success: (res) => {
// 开始搜索附近的蓝牙外围设备
sud.startBluetoothDevicesDiscovery({
allowDuplicatesKey: false,
})
},
fail: (res) => {
if (res.errCode !== 10001) return
sud.onBluetoothAdapterStateChange((res) => {
if (!res.available) return
// 开始搜寻附近的蓝牙外围设备
sud.startBluetoothDevicesDiscovery({
allowDuplicatesKey: false,
})
})
}
})4.3 连接设备
蓝牙低功耗设备间要进行通信，必须首先建立连接。
sud.createBLEConnection({
deviceId, // 搜索到设备的 deviceId
success: () => {
// 连接成功，获取服务
sud.getBLEDeviceServices({
deviceId,
})
}
})4.4 获取蓝牙外围设备的服务
sud.getBLEDeviceServices({
deviceId, // 搜索到设备的 deviceId
success: (res) => {
for (let i = 0; i < res.services.length; i++) {
if (res.services[i].isPrimary) {
// 可根据具体业务需要，选择一个主服务进行通信
}
}
}
})4.5 读写服务的特征值
sud.getBLEDeviceCharacteristics({
deviceId, // 搜索到设备的 deviceId
serviceId, // 上一步中找到的某个服务
success: (res) => {
for (let i = 0; i < res.characteristics.length; i++) {
let item = res.characteristics[i]
if (item.properties.write) { // 该特征值可写
// 本示例是向蓝牙设备发送一个 0x00 的 16 进制数据
// 实际使用时，应根据具体设备协议发送数据
let buffer = new ArrayBuffer(1)
let dataView = new DataView(buffer)
dataView.setUint8(0, 0)
sud.writeBLECharacteristicValue({
deviceId,
serviceId,
characteristicId: item.uuid,
value: buffer,
})
}
if (item.properties.read) { // 改特征值可读
sud.readBLECharacteristicValue({
deviceId,
serviceId,
characteristicId: item.uuid,
})
}
if (item.properties.notify || item.properties.indicate) {
// 必须先启用 sud.notifyBLECharacteristicValueChange 才能监听到设备 onBLECharacteristicValueChange 事件
sud.notifyBLECharacteristicValueChange({
deviceId,
serviceId,
characteristicId: item.uuid,
state: true,
})
}
}
}
})
// 操作之前先监听，保证第一时间获取数据
sud.onBLECharacteristicValueChange((result) => {
// 使用完成后在合适的时机断开连接和关闭蓝牙适配器
sud.closeBLEConnection({
deviceId,
})
sud.closeBluetoothAdapter({})
})4.6 断开连接和关闭蓝牙适配器
使用完成后，应该在合适的时机断开连接，并关闭蓝牙适配器。