今天分享的主题是 Android 上低功耗蓝牙设备的开发实践。这个主题比较小众。常州开发蓝牙硬件设备连接APP、小程序公司http://www.66dianzan.com点个赞科技在过去的几年多的时间里，主要是在做低功耗蓝牙相关的开发。接触过程中发现，BLE 的开发和通常的 Android APP 的开发有点不一样，这里需要访问硬件资源，而且涉及到一些协议相关的内容，而且这方面的资料也比较少。今天我从 Android 开发者的角度，来分享一下低功耗蓝牙开发实践。

　　今天分享的内容，主要包含如下几个部分：首先对蓝牙和低功耗蓝牙做一个简单的介绍；然后介绍 Android 上对低功耗蓝牙的支持；再介绍一下在 Android 平台上可以开发哪些低功耗蓝牙应用；最后，总结一下所谓的“最佳实践”，低功耗蓝牙开发的一些小经验。

　　说到蓝牙，就不得不说蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG），它负责蓝牙规范制定和推广的国际组织。做蓝牙相关产品的，少不了和它打交道。蓝牙技术联盟同时也拥有蓝牙商标，如果要使用，需要通过他们的授权。

　　我们回到蓝牙技术本身。蓝牙它有哪些特点呢？首先，近距离通信，典型距离是10米以内，传输速度最高可达24 Mbps，支持多连接，安全性高，非常适合用智能设备上。

　　简单介绍一下蓝牙的版本演进。99年蓝牙1.0发布，后来发布的蓝牙2.1使用最广的，现在绝大部分蓝牙产品都是这个版本，也是我们所谓的经典蓝牙。蓝牙3.0，也就是所谓的高速蓝牙，最高传输速度可达24Mbps。蓝牙4.0/4.1在这个版本中引入了低功耗蓝牙。蓝牙5.0也发布了，主要是针对物联网方向的改进。

　　下面介绍一下低功耗蓝牙，它的全称是 Bluetooth Low Energy，简称为 BLE。从名字可以看出，它的最大特点就是低功耗，一些 BLE 设备可以用一个纽扣电池使用一两年。还有一些其他的有点，例如成本低呀，连接速度快呀，安全性高呀。另外，低功耗不是没有缺点的，低功耗意味着低传输速率，它被设计就是用来传输少量数据的。总体来说，低功耗蓝牙非常适合用在可穿戴设备或者物联网上。

　　下面我们看一下 BLE 的协议栈，作为 Android 开发者，我们不必理解 BLE 的协议栈每个细节，这里大概介绍一下协议架构。我们都知道，协议一般都是分层设计的。BLE 协议栈也不例外。我们来看一下这个图。整个协议栈大致分为三部分，从下到上分别为，控制器（Controller）→主机（Host）→应用（Applications）。

　　接下来，我们来看一下 Android 平台上对低功耗蓝牙的支持。

　　从 Android 4.3 Jelly Bean，也就是 API 18才开始支持低功耗蓝牙。这时支持 BLE 的 Central 模式，也就是我们在上面 GAP 中说的，Android 设备只能作为中心设备去连接其他设备。从 Android 5.0开始才支持外设模式。

　　Android SDK 中 BLE 相关的 API 都在 android.bluetooth.*下面，同时在 Android 5.0也引入了一些也需要用到 android.bluetooth.le*下面的 API。

　　例如，在前面介绍的 GATT 定义的一些概念，都有对应的类，例如 BluetoothGatt/BluetoothGattService/BluetoothGattCharacteristic 等。有了前面的介绍，我们就能很容易的理解这些类的作用。

　　另外，要在 APP 中使用蓝牙功能，需要在 Manifest 中申请蓝牙相关的权限。在 Android 6.0及以上平台中，还需要申请定位权限。为什么会这样？因为 BLE 确实有定位的能力，我们后面会讲到。

　　下面我们来看一下，Android 上蓝牙实现的架构。我们来看右边这个图，这是 Android 上一个非常经典的层级结构。最下面硬件部分，可以使用各厂家的具体实现，通过硬件抽象层（HAL）接口统一连接到 Android AOSP 中，通过 JNI 提供 Java 访问接口。蓝牙服务运行在 com.android.bluetooth 进程中，最后通过 Binder 机制向客户端，也就是 APP 提供相关的 API。

　　接下来介绍一下 Android 上能够使用 BLE 做一些哪些事情，开发一些什么应用？

　　BLE 应用可以分为两大类：基于非连接的和连接的。

　　基于非连接的，这种应用就是依赖 BLE 的广播，也叫作 Beacon。这里有两个角色，发送广播的一方叫做 Broadcaster，监听广播的一方叫 Observer。

　　基于连接的，就是通过建立 GATT 连接，收发数据。这里也有两个角色，发起连接的一方，叫做中心设备—Central，被连接的设备，叫做外设—Peripheral。

　　最后我们来总结一下，Android 中 BLE 开发一些所谓的最佳实践。

　　首先，我们要尽量少干一些事情。因为蓝牙的硬件资源有限，对芯片的请求当然是越少越好。另外，BlueDroid 还很年轻，上层对它的压力也是越小越好。我们在保证业务的情况下，可以尽量遵循如下一些原则：尽量少的连接数量，尽量短的连接时间，尽量少的扫描，至于尽量少的 ClientIf，如果在 APP 中多个模块中都要扫描或者连接，应该做尽可能的合并。

　　尽量少的广播数据，尽量少的并行请求，在回调中要做尽量少的工作。

　　另外，我们需要尽量多做一些事情。蓝牙虽然是一个统一的标准，但是不同厂家实现之间还是有一定的差距，例如 MTK 和高通平台是有些不一样的。另外，蓝牙这一块，不同的 ROM 厂家都会有一些修改，需要在不同的 ROM 上都要做一些测试，最后连接的外设，实现也不太一样，也需要做尽量多的测试。

　　Bluetooth 还在快速的发展，不管是蓝牙规范的制定，还是 Android 平台对蓝牙的支持，给了我们开发者提供了更多的空间和可能性，期待 Android BLE 能够出现更多好用好玩的应用。