IOS BLE: ios平台上连接ble（蓝牙低功耗设备）的demo，包含打开、扫描蓝牙、连接、通信、断开连接各种功能。使用objective-c，可以同时支持4个蓝牙设备进行操作。

# 一、了解BLE

- 蓝牙是一个标准的无线通讯协议，具有设备成本低、传输距离近和功耗低等特点，被广泛的应用在多种场合。蓝牙一般分为传统蓝牙和BLE两种模式：传统蓝牙可以传输音频等较大数据量，距离近、功耗相对大；而BLE则用来传输节点数据，传输数据量十分小，多数情况处于休眠状态，因而功耗十分低，被广泛的应用于智能穿戴设备
- CoreBluetooth.framework  功能强大的蓝牙开发框架，要求设备必须支持蓝牙4.0,可与其他第三方设备进行通信
- CBPeripheralManager：外围设备通常用于发布服务、生成数据、保存数据。外围设备发布并广播服务，告诉周围的中央设备它的可用服务和特征。
- CBCentralManager：中央设备使用外围设备的数据。中央设备扫描到外围设备后会就会试图建立连接，一旦连接成功就可以使用这些服务和特征。
- 外围设备和中央设备之间交互的桥梁是服务(CBService)和特征(CBCharacteristic)，二者都有一个唯一的标识UUID（CBUUID类型）来唯一确定一个服务或者特征，每个服务可以拥有多个特征。
- 参考网址1：https://blog.csdn.net/vnanyesheshou/article/details/50572860。iOS蓝牙Ble开发
- 参考网址2：https://www.jianshu.com/p/67374e06fb38。iOS蓝牙BLE开发

# 二、BLE开发

- 新建xcode工程。

用XCode11新建一个工程支持的最小iOS版本小于iOS13，运行的iphone ios版本小于13，XCode控制台会爆出[Application] The app delegate must implement the window property if it wants to use a main storyboard file.的提示。遇到了这个问题，在打开APP内容的时候一片黑，Apple对APP的生命周期略做了更改，把iOS13之前的那些管理整个App生命周期等的任务都委托给了SceneDelegate，而这个SceneDelegate又被我们标注了只能iOS13可以用，也就是说iOS13以下版本的iPhone是不会执行整个SceneDelegate的代码的，所以在低版本中系统就找不到window属性。打开AppDelegate.m，添加下面代码

```
  //添加到“@implementation AppDelegate”后面
  @synthesize window = _window;
  ```

- 获取CBCenteralManager对象，CBCenteralManager提供扫描、连接和断开外设等功能。

```
   //创建CBCentralManager对象
      dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("bluetooth", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
      CBCentralManager *mgr = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:queue];
  ```

- 扫描蓝牙设备，serviceUUIDs: 指定扫描包含特点服务的外设，传nil表明是所有服务，options: 扫描时的设置，是一个字典

```
      //CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey值为 No，表示不重复扫描已发现的设备
      NSDictionary *optionDic = [NSDictionary dictionaryWithObject:[NSNumber numberWithBool:NO] forKey:CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey];
      [_mgr scanForPeripheralsWithServices:nil options:optionDic];
  ```

- 停止扫描蓝牙设备，这里是延迟3秒后停止扫描，可以根据自己需求停止扫描

```
      dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
          [self->_mgr stopScan];
      })
  ```

- 实现CBCentralManagerDelegate的centralManagerDidUpdateState方法，更新手机蓝牙状态时会调用这个方法

```
  - (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central{
      switch (central.state) {
          case CBManagerStatePoweredOn:
          {
              NSLog(@"开启蓝牙, 开始扫描");
          }
              break;
          case CBManagerStateUnsupported:
              NSLog(@"不支持蓝牙");
              break;
          case CBManagerStatePoweredOff:
              NSLog(@"蓝牙未打开");
              break;
          default:
              NSLog(@"蓝牙打开失败");
              break;
      }
  }
  ```

- 实现CBCentralManagerDelegate的centralManager:didDiscoverPeripheral:advertisementData:RSSI:方法，扫描到蓝牙设备时会调用该方法。可以对发现蓝牙设备进行判断并进行处理，这里是先存储起来备用。

```
  - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI{
      if (peripheral.name != nil) {
          [peripherals addObject:peripheral];    
      }
  }
  ```

- 连接蓝牙设备。前面扫描可以得到蓝牙设备列表，进过判断，连接需要的蓝牙设备。

```
  [_mgr connectPeripheral:peripheral options:nil];
  ```

- 实现CBCentralManagerDelegate的centralManager:didConnectPeripheral:方法，连接蓝牙设备成功后会调用该方法。

```
  - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral{
      peripheral.delegate = self;
  }
  ```

- 实现CBCentralManagerDelegate的centralManager:didDisconnectPeripheral:error:方法，蓝牙设备断开连后会调用该方法。

```
  - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error{
      
  }
  ```

- 连接蓝牙设备成功后，要搜索服务。设置好CBPeripheralDelegate

```
  peripheral.delegate = self;
  [peripheral discoverServices:nil];
  ```

- 实现CBPeripheralDelegate的peripheral:didDiscoverServices:方法，搜索到蓝牙设备的服务会调用这个方法。扫描到服务后，需要扫描服务的特征，蓝牙通信主要是对特征Characteristic进行读写。

```
  - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(nullable NSError *)error{
      if(error){
          NSLog(@"didDiscoverServices error");
          return;
      }
      for (CBService *service in peripheral.services) {
          //扫描每个service的characteristics
          [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
      }
  }
  ```

- 实现CBPeripheralDelegate的peripheral:didDiscoverCharacteristicsForService:error:方法，搜索到服务的特征会调用这个方法。蓝牙通信主要是对特征Characteristic进行读写，把可以写的特征存到数组备用，用于写特征值。可以通知的特征设置通知后，蓝牙设备修改特征值后会进行通知。当然，也可以把可以读的特征存到数组，然后手动读取特征值。

```
  - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(nullable NSError *)error{
      if(error){
          NSLog(@"didDiscoverCharacteristicsForService error");
          return;
      }
      for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
      
          if (characteristic.properties & CBCharacteristicPropertyWrite) {
              [writeCharacteristicArray addObject:characteristic];
          }
          if (characteristic.properties & CBCharacteristicPropertyNotify) {
              [peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
          }
      }
  }
  ```

- 实现CBPeripheralDelegate的peripheral:didUpdateValueForCharacteristic:error:方法，蓝色设备更新特征值会调用这个方法

```
  //获取到characteristics的数据
  - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error{
      NSData *data = characteristic.value;
      Byte *resultByte = (Byte *)[data bytes];
  } 
  ```

- 发送数据给蓝牙设备，使用writeValue:forCharacteristic:type:方法。在didConnectPeripheral方法保存连接设备connectedPeripheral，然后在didDiscoverCharacteristicsForService有保存特征数组writeCharacteristicArray。

```
  - (void)sendData:(NSData *)data{
      for (CBCharacteristic *characteristic in writeCharacteristicArray) {
          [connectedPeripheral writeValue:data forCharacteristic:characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
      }
  }
  ```

- 如果需要断开连接，调用cancelPeripheralConnection方法

```
  [_mgr cancelPeripheralConnection:connectedPeripheral];
  ```

- 添加蓝牙权限NSBluetoothAlwaysUsageDescription和NSBluetoothPeripheralUsageDescription

```
  	//代码模式
  	<key>NSBluetoothAlwaysUsageDescription</key>
  	<string>App needs to use Bluetooth to communicate with development board</string>
  	<key>NSBluetoothPeripheralUsageDescription</key>
  	<string>App needs to use Bluetooth to communicate with development board</string>
  //列表模式
  Privacy - Bluetooth Always Usage Description,String,App needs to use Bluetooth to communicate with development board
  Privacy - Bluetooth Peripheral Usage Description,String,App needs to use Bluetooth to communicate with development board
  ```

- 接收的数据十六进制显示

```
  //获取到characteristics的数据
  - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error{
      NSData *data = characteristic.value;
      NSString *resultStr = [self hexStringFromNSdata:data];
  }
  -(NSString *)hexStringFromNSdata:(NSData *)data{
      Byte *byteData = (Byte *)[data bytes];
      NSString *hexString = @"";
      for (int i=0; i<data.length; i++) {
          hexString = [NSString stringWithFormat:@"%@%02X",hexString,byteData[i]];
      }
      return hexString;
  }
  ```

- 十六进制显示的字符串转换成字符发送

```
  -(NSData *)nsdataFromHexString:(NSString *)hexString{
      const char* ch = [[hexString lowercaseString] cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
      NSMutableData* data = [NSMutableData data];
  
      while (*ch) {
          if (*ch == ' ') {
              continue;
          }
          char byte = 0;
          if ('0' <= *ch && *ch <= '9') {
              byte = *ch - '0';
          }
  
          else if ('a' <= *ch && *ch <= 'f') {
              byte = *ch - 'a' + 10;
          }
  
          else if ('A' <= *ch && *ch <= 'F') {
              byte = *ch - 'A' + 10;
          }
          ch++;
          byte = byte << 4;
          if (*ch) {
              if ('0' <= *ch && *ch <= '9') {
                  byte += *ch - '0';
              } else if ('a' <= *ch && *ch <= 'f') {
                  byte += *ch - 'a' + 10;
              }
  
              else if('A' <= *ch && *ch <= 'F')
              {
                  byte += *ch - 'A' + 10;
              }
              ch++;
          }
          [data appendBytes:&byte length:1];
      }
      return data;
  }
  
  ```

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