项目介绍 基于多级安全机制的蓝牙智能门锁Android客户端实现。 项目客户端基于 Android 平台，通过 CC2541 蓝牙芯片和底层进行通信，门锁部分以 HT32F1656 单片机为控制核心，基于蓝牙技术、生物传感技术，RFID 技术等，实现智能记忆门锁功能。 利用生物传感技术、RFID技术实现多种识别验证机制。通过 APP 选择系统工作模式，以适应不同的工作环境。同时通过备用复位系统，解决失效死机问题，通过备用电池电源供电系统，防止主电源断电的续航工作。 关于 Android-BLE BLE：全称 Bluetooth Low Energy ，又叫做蓝牙4.0，主推就是低功耗，所以BLE技术更多的存在于只能穿戴设备和智能家居上，也正因如此，我们小组成员才会选择BLE的芯片和技术来进行开发。 关键概念 Generic Attribute Profile(GATT) –GATT 配置文件是一个通用的规范，用于在 BLE 链路上收发数据块。BLE应用开发也是基于 GATT。 Attribute Protocol（ATT）—GATT 在ATT协议基础上建立，也被称为GATT/ATT。ATT 对在 BLE 设备上运行进行了优化，为此，它使用了尽可能少的字节。每个属性通过一个唯一的的统一标识符（UUID）来标识，每个 String 类型UUID使用128 bit标准格式。属性通过ATT被格式化为 characteristics和services。 Characteristic 一个 characteristic 包括一个单一变量和0-n个用来描述 characteristic 变量的 descriptor，characteristic 可以被认为是一个类型，类似于类。 Service service 是 characteristic 的集合。 Service、Characteristic、Descriptor，这三部分都由UUID作为唯一标示符。一个蓝牙4.0的终端可以包含多个 Service，一个 Service 可以包含多个 Characteristic，一个 Characteristic 包含一个 Value 和多个 Descriptor，一个 Descriptor 包含一个 Value。一般来说，Characteristic 是手机与 BLE 终端交换数据的关键，Characteristic有较多的跟权限相关的字段，例如 PERMISSION 和 PROPERTY。Characteristic 的 PROPERTY 可以通过位运算符组合来设置读写属性，例如 READ|WRITE、READ|WRITE_NO_RESPONSE|NOTIFY，因此读取 PROPERTY 后要分解成所用的组合）。 权限 <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/> <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/> 声明APP只为具有BLE的设备提供 1 <uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/> 可以根据需要设置 required 的值为 false。 BLE 具体设置 当然，在进行设置之前要先检查设备是否支持 BLE，现在主流机型都是完美支持 BLE 的，在检查过后，可以直接启动蓝牙： 获取 BluetoothAdapter 需要注意的是，在 Android 中，只有一个蓝牙适配器，APP要使用它和系统进行交互。在这里我们使用 getSystemSrvice() 返回 BluetoothManager。 //蓝牙相关 final BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE); mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter(); Log.i(TAG, "mBluetoothAdapter = " + mBluetoothAdapter); 开启蓝牙 //打开蓝牙并获取蓝牙地址 mBluetoothAdapter.enable(); mActionbar.setSubtitle("蓝牙已打开"); myBleAddress = mBluetoothAdapter.getAddress(); 搜索设备 1 mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback); 处理搜索结果 // 设备搜索结果 private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() { @Override public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { //5F:52:CC:7F:86:55 //20:91:48:50:5C:8E //D4:F5:13:78:E9:63 //20:91:48:50:58:DE 这里的为测试CC2541蓝牙mac地址 if (device.getAddress().equals("20:91:48:50:58:DE")) { scanLeDevice(false); Log.e(TAG, device.getAddress()); Log.e(TAG, device.getName()); boolean bRet = mBLE.connect(device.getAddress()); try { //这里与硬件交互的时候，有时候不稳定，故2s等待，保证链接稳定 Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (bRet) { mActionbar.setSubtitle("已连接，请登录"); Log.e(TAG, "connect+++++success"); Log.e(TAG, Constant.HEAD_CHAR + "0B" + Constant.SEND_ADDRESS + Constant.SEVER_BLUETOOTH + myBleAddress + Constant.END_CHAR); } } } }); // rssi Log.i(TAG, "rssi = " + rssi); Log.i(TAG, "mac = " + device.getAddress()); Log.i(TAG, "scanRecord.length = " + scanRecord.length); } }; 进行实时通信 通过 writeCharacteristic 方法进行数据的写入操作： public static void writeChar(byte[] bytes) { Log.i(TAG, "Message = " + bytes); if (gattCharacteristic_char != null) { gattCharacteristic_char.setValue(bytes); mBLE.writeCharacteristic(gattCharacteristic_char); } } 通过 onCharacteristicWrite 方法来读取蓝牙方法所过来的数据： private BluetoothLeClass.OnDataAvailableListener mOnDataAvailable = new BluetoothLeClass.OnDataAvailableListener() { @Override public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) { Log.e(TAG, "onCharRead " + gatt.getDevice().getName() + " read " + characteristic.getUuid().toString() + " -> " + Utils.bytesToHexString(characteristic.getValue())); } @Override public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) { // Log.e(TAG, "onCharWrite " + gatt.getDevice().getName() + " write " // + characteristic.getUuid().toString() + " -> " // + new String(characteristic.getValue())); String str = Utils.bytesToHexString(characteristic.getValue()); Log.e(TAG, "+++++++++++++++++++++" + str); //这里处理蓝牙方发送过来的数据。。。。 } }; 问题总结 连接调试 首先在客户端开发中，并不需要在程序中设置波特率，因为这并不是串口开发，而 BLE 在 Android 中高度集成，只需要满足上述的条件即可进行通信，而 BLE 设备开发是需要设置的，这个可以根据自己的需要进行设计，同时在客户端进行自己开发调试的时候，串口助手中一定要设置波特兰，当然，这个数值来自我们硬件开发的同学。 数据传输 开发中发现硬件对数据的解析是处于对 byte 流的解析，而最初客户端发送的数据位 String 类型的，这时候在串口调试中串口助手是可以显示客户端发送的数据，而 BLE 芯片却无法收到，解决方法是将 String 转化成 byte 流进行传输。 //字符串转byte public static byte[] hexStringToBytes(String hexString) { if (hexString == null || hexString.equals("")) { return null; } hexString = hexString.toUpperCase(); int length = hexString.length() / 2; char[] hexChars = hexString.toCharArray(); byte[] d = new byte[length]; for (int i = 0; i < length; i++) { int pos = i * 2; d[i] = (byte) (charToByte(hexChars[pos]) << 4 | charToByte(hexChars[pos + 1])); } return d; } 协议商定 在与硬件交互的开发中，我们不能像开发应用一样通过 JOSN 或者 XML 等类似的数据进行数据通信，要采用基于十六进制硬件底层的通信协议，协议截图（图片无法加载可以移步 这里 ）： 协议截图 因此我们要对所传和所解析的数据进行十六进制的相互转换： // 转化字符串为十六进制编码 public static String toHexString(String s) { String str = ""; for (int i = 0; i < s.length(); i++) { int ch = (int) s.charAt(i); String s4 = Integer.toHexString(ch); str = str + s4; } return str; } // 转化十六进制编码为字符串
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