基于Android藍(lán)牙通訊的研究

四川大學(xué)軟件學(xué)院 侯新琦 李 佳

基于Android藍(lán)牙通訊的研究

四川大學(xué)軟件學(xué)院 侯新琦 李 佳

本文主要就基于Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的Android手機(jī)操作系統(tǒng)中的藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)部分做深入淺出的分析，詳細(xì)闡述了從Linux內(nèi)核到Android設(shè)備驅(qū)動(dòng)的藍(lán)牙相關(guān)知識(shí)，為愛(ài)好Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者提供較為詳細(xì)的參考資料。

Linux內(nèi)核；Android系統(tǒng)；藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)；通訊；設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)

1.引言

在Android手機(jī)越來(lái)越普及的今天，對(duì)于很多用戶來(lái)說(shuō)，不僅僅是手機(jī)應(yīng)用的使用，越來(lái)越多的手機(jī)愛(ài)好者走進(jìn)了應(yīng)用開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。作為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)時(shí)代文件傳輸運(yùn)用最普遍的藍(lán)牙技術(shù)，我們有必要將一些列的藍(lán)牙基于android的藍(lán)牙開(kāi)發(fā)知識(shí)做一個(gè)詳細(xì)的概述，筆者將從Linux內(nèi)核概述入手，再分析藍(lán)牙協(xié)議最后通過(guò)實(shí)例來(lái)更為深入地對(duì)Android藍(lán)牙開(kāi)發(fā)進(jìn)行說(shuō)明。

2.Android系統(tǒng)及其Linux內(nèi)核概述

Android系統(tǒng)是Google歷經(jīng)數(shù)年花費(fèi)眾多時(shí)間以及金錢開(kāi)發(fā)出來(lái)的應(yīng)用于智能手機(jī)上的操作系統(tǒng)，其最大的特點(diǎn)就是系統(tǒng)開(kāi)放性。任何公司、個(gè)人開(kāi)發(fā)者、愛(ài)好者都可以參與到系統(tǒng)中。同時(shí)，Android不僅是一個(gè)智能手機(jī)的系統(tǒng)，也可以作為學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)較為完整的軟件平臺(tái)。

要研究Android系統(tǒng)就不能忽略其Linux內(nèi)核與驅(qū)動(dòng)程序。Android使用標(biāo)準(zhǔn)的Linux2.6內(nèi)核作為其操作系統(tǒng)，隨著Android系統(tǒng)的普及，不同SDK版本中使用的Linux內(nèi)核版本也不同，不過(guò)整體的變化并不大。

3.Android藍(lán)牙協(xié)議

藍(lán)牙（Bluetooth）提供了移動(dòng)設(shè)備之間快速，方便的無(wú)線通信連接。近幾年來(lái)已經(jīng)廣發(fā)運(yùn)用于手機(jī)、立體聲耳機(jī)、以及無(wú)線打印機(jī)等設(shè)備中。其開(kāi)發(fā)技術(shù)的核心，是根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)所實(shí)現(xiàn)的藍(lán)牙協(xié)議棧，據(jù)悉，從第一個(gè)版本開(kāi)發(fā)至今已經(jīng)有1.1/1.2/2.0/2.1/3.0等版本。Android藍(lán)牙協(xié)議與全球藍(lán)牙協(xié)議通用，協(xié)議棧使用BlueZ，并支持GAP，SDP以及RFCOMM規(guī)范，是一個(gè)SIG認(rèn)證的藍(lán)牙協(xié)議棧。它的底層協(xié)議層包括了眾多協(xié)議，如邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)、串口模擬協(xié)議(RFCOMM)等。

在藍(lán)牙棧底層包含了L2CAP，RFCOMM，GAP，SDP等協(xié)議，下面就來(lái)簡(jiǎn)單的介紹一下這些協(xié)議：

L2CAP：Logical Link Control and Adaptation Protocol

邏輯鏈路控制與適配協(xié)議，L2CAP協(xié)議是藍(lán)牙系統(tǒng)中的核心協(xié)議，它是基帶的高層協(xié)議，可以認(rèn)為它與LMP并行工作。

RFCOMM：Radio Frequency Communication(s)

串行線性仿真協(xié)議，是為了兼容傳統(tǒng)的串口應(yīng)用，同時(shí)取代有線的通信方式，藍(lán)牙協(xié)議棧需要提供與有線串口一致的通信接口而開(kāi)發(fā)出的協(xié)議。RFCOMM協(xié)議提供對(duì)基于L2CAP協(xié)議的串口仿真，基于ETSI07.10。可支持在兩個(gè)BT設(shè)備之間同時(shí)保持高達(dá)60路的通信連接。

RFCOMM模仿RS-232串口，這種仿真協(xié)議包含無(wú)數(shù)據(jù)連接狀態(tài)的傳輸。它可以支持兩個(gè)設(shè)備之間的多串口仿真?zhèn)鬏敗?/p>

SDP：Service Discovery Protocol

服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議，是一個(gè)基于C/S結(jié)構(gòu)的協(xié)議，作為藍(lán)牙協(xié)議體系中的核心協(xié)議，它是藍(lán)牙系統(tǒng)的重要組成部分，是所有用戶模式得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在藍(lán)牙系統(tǒng)中，用戶需要依靠SDP來(lái)獲取設(shè)備信息，服務(wù)信息及服務(wù)特征，并在此基礎(chǔ)上建立藍(lán)牙連接。

藍(lán)牙協(xié)議棧作為基于Android的藍(lán)牙通訊的核心，是整個(gè)藍(lán)牙通訊實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，底層使用L2CAP，RFCOMM，SDP等協(xié)議支持整個(gè)基于Android的藍(lán)牙通訊是目前大多數(shù)Android藍(lán)牙通訊采用的方法。

圖1

4.基于Linux內(nèi)核的Android藍(lán)牙基本結(jié)構(gòu)

即使藍(lán)牙技術(shù)在通訊領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的運(yùn)用，但在Android上的運(yùn)用還并非完美，很多的特性還在開(kāi)發(fā)階段。

4.1 Android藍(lán)牙系統(tǒng)包含內(nèi)容

在進(jìn)行藍(lán)牙開(kāi)發(fā)前，我們必須了解A-ndroid支持的藍(lán)牙系統(tǒng)包括的具體內(nèi)容：

Linux內(nèi)核的藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)程序：Linux內(nèi)核的藍(lán)牙協(xié)議層；

bluez（藍(lán)牙在用戶空間的庫(kù)）；bluez適配層；

Android.bluetooth包中的各個(gè)類（藍(lán)牙在框架層的內(nèi)容）；

藍(lán)牙相關(guān)的應(yīng)用程序。

4.2 Android藍(lán)牙系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

Android的藍(lán)牙部分的結(jié)構(gòu)如下圖1。

5.Android藍(lán)牙開(kāi)發(fā)

Android SDK從2.0版本開(kāi)始支持藍(lán)牙功能，眾所周知，Android藍(lán)牙仍舊受10米短距離限制，并且會(huì)被周圍信號(hào)所干擾，但就數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)為用戶帶來(lái)了很多方便。不利的是，開(kāi)發(fā)模擬器并不支持藍(lán)牙，開(kāi)發(fā)調(diào)試只能在真機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，并且至少有兩部手機(jī)，也制約了很多技術(shù)人員的開(kāi)發(fā)。

下面筆者將就在Eclipse3.5，SDK版本2.2上的Android開(kāi)發(fā)進(jìn)行說(shuō)明。

首先，要進(jìn)行藍(lán)牙的開(kāi)發(fā)，必須在AndroidManifest.xml文件中加入如下權(quán)限：

首先用getDefaultAdapter方法取得默認(rèn)的藍(lán)牙適配器，并且創(chuàng)建一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)搜索到的藍(lán)牙設(shè)備BluetllthDevice的List。然后在程序開(kāi)始時(shí)注冊(cè)了搜索已完成(BluetoothAdapter.ACTION_DISCOVERY_FINISHED)和發(fā)現(xiàn)設(shè)備(BluetoothDevice.ACTION_FOUND)兩個(gè)接收器BroadcastReceiver。然后通過(guò)一個(gè)線程來(lái)控制藍(lán)牙設(shè)備的搜索(starDiscovery)，當(dāng)搜索中有觸發(fā)上面接收器的事件，就直接傳遞給接收器進(jìn)行保存。最后將保存在List中的BluetoothDevice顯示在一個(gè)ListView中。

接下來(lái)就是藍(lán)牙的最主要功能“傳送文件”的實(shí)現(xiàn)方法，我們將通過(guò)實(shí)現(xiàn)Socket連接來(lái)完成服務(wù)器和客戶端的建立以及數(shù)據(jù)的傳送。在Android的藍(lán)牙API中可以找到BluetoothServerSocket和BluetoothSocket類，在建立Socket連接時(shí)需要用到。首先介紹如何來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)藍(lán)牙Socket服務(wù)器。

藍(lán)牙的服務(wù)器端通過(guò)線程來(lái)注冊(cè)一個(gè)具有名稱和唯一識(shí)別的UUID號(hào)的BluetoothServerSocket，然后一直監(jiān)聽(tīng)客戶端（BluetoothSocket）的請(qǐng)求，并對(duì)這些請(qǐng)求作出相應(yīng)的處理，代碼實(shí)現(xiàn)如下：

在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，需要首先判斷本地藍(lán)牙是否處于啟動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)樵谶B接時(shí)首先要確保本地藍(lán)牙已經(jīng)啟動(dòng)，然后取得要連接的藍(lán)牙服務(wù)器，進(jìn)而通過(guò)Bluetoothdevice的createRfcommSocketT oServiceRecord方法傳入唯一的標(biāo)識(shí)UUID創(chuàng)建了一個(gè)BluetoothSocket對(duì)象，最后通過(guò)connet方法與服務(wù)器進(jìn)行了連接。

6.結(jié)束語(yǔ)

目前Android系統(tǒng)正以前所未有的速度發(fā)展，但藍(lán)牙的開(kāi)發(fā)目前并沒(méi)有得到太多的關(guān)注，本文通過(guò)對(duì)Android藍(lán)牙開(kāi)發(fā)的介紹為開(kāi)發(fā)愛(ài)好者提供參考。本文以Linux2.6的內(nèi)核介紹開(kāi)始，說(shuō)明藍(lán)牙協(xié)議棧，以及內(nèi)核空間庫(kù)，最后再以詳細(xì)的開(kāi)發(fā)代碼完整了對(duì)Android藍(lán)牙開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。藍(lán)牙技術(shù)在很多領(lǐng)域已經(jīng)成熟，在國(guó)內(nèi)也正在如火如荼地發(fā)展，相信在短時(shí)間內(nèi)，藍(lán)牙開(kāi)發(fā)一定會(huì)在Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面占領(lǐng)一席之地。

[1]楊豐盛.Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)揭秘[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[2]韓超,梁泉.Android系統(tǒng)原理及開(kāi)發(fā)要點(diǎn)詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[3]靳巖,姚尚郎.Google Android開(kāi)發(fā)入門與實(shí)戰(zhàn)[M].北京:人民郵電出版社,2009.

侯新琦（1992—），女，四川達(dá)州人，現(xiàn)就讀于四川大學(xué)軟件學(xué)院，研究方向：軟件工程。

李佳（1991—），女，遼寧海城人，現(xiàn)就讀于四川大學(xué)軟件學(xué)院，研究方向：軟件工程。