Kết nối với máy chủ GATT

Bước đầu tiên để tương tác với thiết bị BLE là kết nối với thiết bị đó. Cụ thể hơn, việc kết nối với máy chủ GATT trên thiết bị. Để kết nối với máy chủ GATT trên thiết bị BLE, hãy sử dụng phương thức connectGatt(). Phương thức này nhận 3 tham số: một đối tượng Context, autoConnect (là boolean cho biết có tự động kết nối với thiết bị BLE ngay khi có hay không) và tham chiếu đến BluetoothGattCallback:

var bluetoothGatt: BluetoothGatt? = null
...

bluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, gattCallback)

bluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, gattCallback);

API này kết nối với máy chủ GATT do thiết bị BLE lưu trữ, rồi trả về một thực thể BluetoothGatt. Sau đó, bạn có thể sử dụng thực thể này để tiến hành các thao tác ứng dụng GATT. Phương thức gọi (ứng dụng Android) là ứng dụng GATT. BluetoothGattCallback được dùng để cung cấp kết quả cho ứng dụng, chẳng hạn như trạng thái kết nối, cũng như mọi thao tác khác của ứng dụng GATT.

Thiết lập dịch vụ ràng buộc

Trong ví dụ sau, ứng dụng BLE cung cấp một hoạt động (DeviceControlActivity) để kết nối với thiết bị Bluetooth, hiển thị dữ liệu thiết bị, cũng như các dịch vụ và đặc điểm GATT mà thiết bị hỗ trợ. Dựa trên hoạt động đầu vào của người dùng, hoạt động này sẽ giao tiếp với một Service có tên là BluetoothLeService. Hoạt động này tương tác với thiết bị BLE thông qua API BLE. Hoạt động giao tiếp được thực hiện bằng dịch vụ ràng buộc, dịch vụ này cho phép hoạt động kết nối với BluetoothLeService và gọi các hàm để kết nối với thiết bị. BluetoothLeService cần triển khai Binder để cung cấp quyền truy cập dịch vụ cho hoạt động.

class BluetoothLeService : Service() {

    private val binder = LocalBinder()

    override fun onBind(intent: Intent): IBinder? {
        return binder
    }

    inner class LocalBinder : Binder() {
        fun getService() : BluetoothLeService {
            return this@BluetoothLeService
        }
    }
}

class BluetoothLeService extends Service {

    private Binder binder = new LocalBinder();

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return binder;
    }

    class LocalBinder extends Binder {
        public BluetoothLeService getService() {
            return BluetoothLeService.this;
        }
    }
}

Hoạt động có thể bắt đầu dịch vụ bằng cách sử dụng bindService(), truyền vào Intent để bắt đầu dịch vụ, quy trình triển khai ServiceConnection để theo dõi các sự kiện kết nối và ngắt kết nối, cũng như cờ để chỉ định các tuỳ chọn kết nối bổ sung.

class DeviceControlActivity : AppCompatActivity() {

    private var bluetoothService : BluetoothLeService? = null

    // Code to manage Service lifecycle.
    private val serviceConnection: ServiceConnection = object : ServiceConnection {
        override fun onServiceConnected(
            componentName: ComponentName,
            service: IBinder
        ) {
            bluetoothService = (service as LocalBinder).getService()
            bluetoothService?.let { bluetooth ->
                // call functions on service to check connection and connect to devices
            }
        }

        override fun onServiceDisconnected(componentName: ComponentName) {
            bluetoothService = null
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.gatt_services_characteristics)

        val gattServiceIntent = Intent(this, BluetoothLeService::class.java)
        bindService(gattServiceIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)
    }
}

class DeviceControlActivity extends AppCompatActivity {

    private BluetoothLeService bluetoothService;

    private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            bluetoothService = ((LocalBinder) service).getService();
            if (bluetoothService != null) {
                // call functions on service to check connection and connect to devices
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            bluetoothService = null;
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.gatt_services_characteristics);

        Intent gattServiceIntent = new Intent(this, BluetoothLeService.class);
        bindService(gattServiceIntent, serviceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
    }
}

Thiết lập BluetoothAdapter

Sau khi được liên kết, dịch vụ cần truy cập vào BluetoothAdapter. Bạn nên kiểm tra để đảm bảo rằng bộ chuyển đổi có trên thiết bị. Vui lòng đọc bài viết Thiết lập Bluetooth để biết thêm thông tin về BluetoothAdapter. Ví dụ sau đây gói mã thiết lập này trong một hàm initialize() trả về giá trị Boolean cho biết đã thành công.

private const val TAG = "BluetoothLeService"

class BluetoothLeService : Service() {

    private var bluetoothAdapter: BluetoothAdapter? = null

    fun initialize(): Boolean {
        bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()
        if (bluetoothAdapter == null) {
            Log.e(TAG, "Unable to obtain a BluetoothAdapter.")
            return false
        }
        return true
    }

    ...
}

class BluetoothLeService extends Service {

    public static final String TAG = "BluetoothLeService";

    private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;

    public boolean initialize() {
        bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
        if (bluetoothAdapter == null) {
            Log.e(TAG, "Unable to obtain a BluetoothAdapter.");
            return false;
        }
        return true;
    }

    ...
}

Hoạt động gọi hàm này trong quá trình triển khai ServiceConnection. Việc xử lý giá trị trả về false từ hàm initialize() tuỳ thuộc vào ứng dụng của bạn. Bạn có thể hiện thông báo lỗi cho người dùng để cho người dùng biết rằng thiết bị hiện tại không hỗ trợ hoạt động Bluetooth hoặc tắt bất kỳ tính năng nào yêu cầu Bluetooth hoạt động. Trong ví dụ sau, finish() được gọi trên hoạt động để đưa người dùng quay lại màn hình trước đó.

class DeviceControlActivity : AppCompatActivity() {

    // Code to manage Service lifecycle.
    private val serviceConnection: ServiceConnection = object : ServiceConnection {
        override fun onServiceConnected(
            componentName: ComponentName,
            service: IBinder
        ) {
            bluetoothService = (service as LocalBinder).getService()
            bluetoothService?.let { bluetooth ->
                if (!bluetooth.initialize()) {
                    Log.e(TAG, "Unable to initialize Bluetooth")
                    finish()
                }
                // perform device connection
            }
        }

        override fun onServiceDisconnected(componentName: ComponentName) {
            bluetoothService = null
        }
    }

    ...
}

class DeviceControlsActivity extends AppCompatActivity {

    private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
        @Override
        public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
            bluetoothService = ((LocalBinder) service).getService();
            if (bluetoothService != null) {
                if (!bluetoothService.initialize()) {
                    Log.e(TAG, "Unable to initialize Bluetooth");
                    finish();
                }
                // perform device connection
            }
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
            bluetoothService = null;
        }
    };

    ...
}

Kết nối với thiết bị

Sau khi khởi chạy, BluetoothService có thể kết nối với thiết bị BLE. Hoạt động cần gửi địa chỉ thiết bị đến dịch vụ để có thể bắt đầu kết nối. Trước tiên, dịch vụ sẽ gọi getRemoteDevice() trên BluetoothAdapter để truy cập vào thiết bị. Nếu bộ chuyển đổi không thể tìm thấy thiết bị có địa chỉ đó, getRemoteDevice() sẽ gửi IllegalArgumentException.

fun connect(address: String): Boolean {
    bluetoothAdapter?.let { adapter ->
        try {
            val device = adapter.getRemoteDevice(address)
        } catch (exception: IllegalArgumentException) {
            Log.w(TAG, "Device not found with provided address.")
            return false
        }
    // connect to the GATT server on the device
    } ?: run {
        Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized")
        return false
    }
}

public boolean connect(final String address) {
    if (bluetoothAdapter == null || address == null) {
        Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized or unspecified address.");
        return false;
    }

    try {
        final BluetoothDevice device = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
    } catch (IllegalArgumentException exception) {
        Log.w(TAG, "Device not found with provided address.");
        return false;
    }
    // connect to the GATT server on the device
}

DeviceControlActivity gọi hàm connect() này sau khi khởi chạy dịch vụ. Hoạt động cần truyền vào địa chỉ của thiết bị BLE. Trong ví dụ sau, địa chỉ thiết bị được truyền đến hoạt động dưới dạng ý định bổ sung.

// Code to manage Service lifecycle.
private val serviceConnection: ServiceConnection = object : ServiceConnection {
    override fun onServiceConnected(
    componentName: ComponentName,
    service: IBinder
    ) {
        bluetoothService = (service as LocalBinder).getService()
        bluetoothService?.let { bluetooth ->
            if (!bluetooth.initialize()) {
                Log.e(TAG, "Unable to initialize Bluetooth")
                finish()
            }
            // perform device connection
            bluetooth.connect(deviceAddress)
        }
    }

    override fun onServiceDisconnected(componentName: ComponentName) {
        bluetoothService = null
    }
}

private ServiceConnection serviceConnection = new ServiceConnection() {
    @Override
    public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
        bluetoothService = ((LocalBinder) service).getService();
        if (bluetoothService != null) {
            if (!bluetoothService.initialize()) {
                Log.e(TAG, "Unable to initialize Bluetooth");
                finish();
            }
            // perform device connection
            bluetoothService.connect(deviceAddress);
        }
    }

    @Override
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
        bluetoothService = null;
    }
};

Khai báo lệnh gọi lại GATT

Sau khi hoạt động cho dịch vụ biết cần kết nối với thiết bị nào và dịch vụ đó kết nối với thiết bị, dịch vụ đó cần kết nối với máy chủ GATT trên thiết bị BLE. Kết nối này yêu cầu BluetoothGattCallback nhận thông báo về trạng thái kết nối, hoạt động khám phá dịch vụ, lượt đọc đặc điểm và thông báo đặc điểm.

Chủ đề này tập trung vào các thông báo về trạng thái kết nối. Xem bài viết Chuyển dữ liệu BLE để biết cách khám phá dịch vụ, đọc đặc điểm và yêu cầu thông báo đặc điểm.

Hàm onConnectionStateChange() được kích hoạt khi kết nối đến máy chủ GATT của thiết bị thay đổi. Trong ví dụ sau, lệnh gọi lại được xác định trong lớp Service nên có thể được sử dụng với BluetoothDevice sau khi dịch vụ kết nối với nó.

private val bluetoothGattCallback = object : BluetoothGattCallback() {
    override fun onConnectionStateChange(gatt: BluetoothGatt?, status: Int, newState: Int) {
        if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
            // successfully connected to the GATT Server
        } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
            // disconnected from the GATT Server
        }
    }
}

private final BluetoothGattCallback bluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
    @Override
    public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
        if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
            // successfully connected to the GATT Server
        } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
            // disconnected from the GATT Server
        }
    }
};

Kết nối với dịch vụ GATT

Sau khi khai báo BluetoothGattCallback, dịch vụ có thể sử dụng đối tượng BluetoothDevice từ hàm connect() để kết nối với dịch vụ GATT trên thiết bị.

Hàm connectGatt() sẽ được sử dụng. Điều này đòi hỏi một đối tượng Context, một cờ boolean autoConnect và BluetoothGattCallback. Trong ví dụ này, ứng dụng kết nối trực tiếp với thiết bị BLE, vì vậy, false được truyền cho autoConnect.

Thuộc tính BluetoothGatt cũng sẽ được thêm. Điều này cho phép dịch vụ đóng kết nối khi không còn cần đến nữa.

class BluetoothLeService : Service() {

...

    private var bluetoothGatt: BluetoothGatt? = null

    ...

    fun connect(address: String): Boolean {
        bluetoothAdapter?.let { adapter ->
            try {
                val device = adapter.getRemoteDevice(address)
                // connect to the GATT server on the device
                bluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, bluetoothGattCallback)
                return true
            } catch (exception: IllegalArgumentException) {
                Log.w(TAG, "Device not found with provided address.  Unable to connect.")
                return false
            }
        } ?: run {
            Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized")
            return false
        }
    }
}

class BluetoothService extends Service {

...

    private BluetoothGatt bluetoothGatt;

    ...

    public boolean connect(final String address) {
        if (bluetoothAdapter == null || address == null) {
            Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized or unspecified address.");
            return false;
        }
        try {
            final BluetoothDevice device = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
            // connect to the GATT server on the device
            bluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, bluetoothGattCallback);
            return true;
        } catch (IllegalArgumentException exception) {
            Log.w(TAG, "Device not found with provided address.  Unable to connect.");
            return false;
        }
    }
}

Nội dung cập nhật về chương trình phát sóng

Khi kết nối hoặc ngắt kết nối khỏi máy chủ GATT, máy chủ cần thông báo hoạt động về trạng thái mới. Có một số cách để thực hiện việc này. Ví dụ sau đây sử dụng thông báo truyền tin để gửi thông tin từ dịch vụ đến hoạt động.

Dịch vụ khai báo một hàm để phát đi trạng thái mới. Hàm này lấy một chuỗi hành động được truyền đến đối tượng Intent trước khi được truyền đến hệ thống.

private fun broadcastUpdate(action: String) {
    val intent = Intent(action)
    sendBroadcast(intent)
}

private void broadcastUpdate(final String action) {
    final Intent intent = new Intent(action);
    sendBroadcast(intent);
}

Sau khi có chức năng truyền tin, hàm này sẽ được dùng trong BluetoothGattCallback để gửi thông tin về trạng thái kết nối tới máy chủ GATT. Các hằng số và trạng thái kết nối hiện tại của dịch vụ được khai báo trong dịch vụ đại diện cho các hành động Intent.

class BluetoothService : Service() {

    private var connectionState = STATE_DISCONNECTED

    private val bluetoothGattCallback: BluetoothGattCallback = object : BluetoothGattCallback() {
        override fun onConnectionStateChange(gatt: BluetoothGatt, status: Int, newState: Int) {
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                // successfully connected to the GATT Server
                connectionState = STATE_CONNECTED
                broadcastUpdate(ACTION_GATT_CONNECTED)
            } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                // disconnected from the GATT Server
                connectionState = STATE_DISCONNECTED
                broadcastUpdate(ACTION_GATT_DISCONNECTED)
            }
        }
    }

    ...

    companion object {
        const val ACTION_GATT_CONNECTED =
            "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_CONNECTED"
        const val ACTION_GATT_DISCONNECTED =
            "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_DISCONNECTED"

        private const val STATE_DISCONNECTED = 0
        private const val STATE_CONNECTED = 2

    }
}

class BluetoothService extends Service {

    public final static String ACTION_GATT_CONNECTED =
            "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_CONNECTED";
    public final static String ACTION_GATT_DISCONNECTED =
            "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_DISCONNECTED";

    private static final int STATE_DISCONNECTED = 0;
    private static final int STATE_CONNECTED = 2;

    private int connectionState;
    ...

    private final BluetoothGattCallback bluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
        @Override
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                // successfully connected to the GATT Server
                connectionState = STATE_CONNECTED;
                broadcastUpdate(ACTION_GATT_CONNECTED);
            } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                // disconnected from the GATT Server
                connectionState = STATE_DISCONNECTED;
                broadcastUpdate(ACTION_GATT_DISCONNECTED);
            }
        }
    };

    …
}

Theo dõi thông tin cập nhật trong hoạt động

Sau khi dịch vụ thông báo thông tin cập nhật kết nối, hoạt động cần triển khai BroadcastReceiver. Đăng ký receiver này khi thiết lập hoạt động và huỷ đăng ký khi hoạt động rời khỏi màn hình. Bằng cách theo dõi các sự kiện từ dịch vụ, hoạt động có thể cập nhật giao diện người dùng dựa trên trạng thái kết nối hiện tại với thiết bị BLE.

class DeviceControlActivity : AppCompatActivity() {

...

    private val gattUpdateReceiver: BroadcastReceiver = object : BroadcastReceiver() {
        override fun onReceive(context: Context, intent: Intent) {
            when (intent.action) {
                BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED -> {
                    connected = true
                    updateConnectionState(R.string.connected)
                }
                BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED -> {
                    connected = false
                    updateConnectionState(R.string.disconnected)
                }
            }
        }
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()
        registerReceiver(gattUpdateReceiver, makeGattUpdateIntentFilter())
        if (bluetoothService != null) {
            val result = bluetoothService!!.connect(deviceAddress)
            Log.d(DeviceControlsActivity.TAG, "Connect request result=$result")
        }
    }

    override fun onPause() {
        super.onPause()
        unregisterReceiver(gattUpdateReceiver)
    }

    private fun makeGattUpdateIntentFilter(): IntentFilter? {
        return IntentFilter().apply {
            addAction(BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED)
            addAction(BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED)
        }
    }
}

class DeviceControlsActivity extends AppCompatActivity {

...

    private final BroadcastReceiver gattUpdateReceiver = new BroadcastReceiver() {
        @Override
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {
            final String action = intent.getAction();
            if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED.equals(action)) {
                connected = true;
                updateConnectionState(R.string.connected);
            } else if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED.equals(action)) {
                connected = false;
                updateConnectionState(R.string.disconnected);
            }
        }
    };

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();

        registerReceiver(gattUpdateReceiver, makeGattUpdateIntentFilter());
        if (bluetoothService != null) {
            final boolean result = bluetoothService.connect(deviceAddress);
            Log.d(TAG, "Connect request result=" + result);
        }
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        unregisterReceiver(gattUpdateReceiver);
    }

    private static IntentFilter makeGattUpdateIntentFilter() {
        final IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();
        intentFilter.addAction(BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED);
        intentFilter.addAction(BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED);
        return intentFilter;
    }
}

Trong Chuyển dữ liệu BLE, BroadcastReceiver cũng được dùng để truyền đạt thông tin khám phá dịch vụ cũng như dữ liệu đặc điểm từ thiết bị.

Đóng kết nối GATT

Một bước quan trọng khi xử lý kết nối Bluetooth là đóng kết nối khi bạn đã hoàn tất. Để thực hiện việc này, hãy gọi hàm close() trên đối tượng BluetoothGatt. Trong ví dụ sau, dịch vụ lưu giữ tham chiếu đến BluetoothGatt. Khi hoạt động huỷ liên kết với dịch vụ, kết nối sẽ bị đóng để tránh làm tiêu hao pin của thiết bị.

class BluetoothLeService : Service() {

...

    override fun onUnbind(intent: Intent?): Boolean {
        close()
        return super.onUnbind(intent)
    }

    private fun close() {
        bluetoothGatt?.let { gatt ->
            gatt.close()
            bluetoothGatt = null
        }
    }
}

class BluetoothService extends Service {

...

      @Override
      public boolean onUnbind(Intent intent) {
          close();
          return super.onUnbind(intent);
      }

      private void close() {
          if (bluetoothGatt == null) {
              Return;
          }
          bluetoothGatt.close();
          bluetoothGatt = null;
      }
}