如何開發Android Kotlin BLE通訊 - QCA402X BLE應用

隨著物聯網時代的來臨，越來越多的智能硬體開始盛行，例如：智慧型手機、智慧型手環/錶、心率檢測器、及各式各樣智能裝置。藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy, 或稱Bluetooth LE、BLE)，Android 4.3 以上開始引入BLE，App可以利用BLE API來藍牙掃描、連線、送收資料等操作，以下使用官方提供的程式做調整與整理，並透過QCA402X開發模塊做傳輸驗證。

添加權限

進行BLE APP的開發，需要在AndroidManifest.xml文件中添加權限：

Android 6.0(API Level 23) 及以上，需要添加開啟位置權限，如果應用未允許位置權限，無法搜尋到BLE裝置

若以上權限無法使用，須在程式碼中加入權限確認：

搜尋BLE裝置

Android 5.0 API以下版本使用 startLeScan 開始搜尋和 stopLeScan 停止搜尋的函式，將 Callback Function 傳入給系統，搜尋結果就會傳送至 mLeScanCallback內進行處理，以下的掃描方式為：

把LeScanCallback回調搜尋到的設備資料、訊號強度及設備廣播封包的內容，將搜尋到的資料呈現在ListActivity 中

Android 5.0 API以上含5.0版本使用 startScan開始搜尋和 stopScan停止搜尋的函式，將 Callback Function 傳入給系統，搜尋結果傳送至 mScanCallback內進行處理，以下的掃描方式為：

將ScanCallback回調搜尋到的設備資料，其資料格式為ScanResult，使用result取得設備資料、訊號強度、設備廣播封包的內容呈現在ListActivity 中

由於BLE掃描的操作比較耗電，不能一直搜尋裝置，需設定一段時間之後停止BLE掃描：

連線BLE裝置

DeviceScanActivity內的 ListActivity列出搜尋到的藍牙位址，當使用者點選後，透過 Intent 方式將Mac Address傳送至 DeviceControlActivity。於onCreate內執行 BluetoothLeService 的背景服務，並在服務內執行初始化與連線。如下的程式碼：

連線呼叫 connectGatt 函式，第二個參數設定是否開啟系統自動連線，設定為True時，在連線的時候系統會依照排成進行連線，非即時性速度較慢，第三個參數為 BluetoothGattCallback function (mGattCallback) 做資料回調，程式碼如下：

BluetoothGattCallback常使用的回調，像是連線狀態改變、搜尋到GATT 的服務列表、資料變動、屬性....等等方法，這些回調收到資料後，要於UI中做顯示與資料處理，於收到資料後sendBroadcast發送資訊到DeviceControlActivity做接收，在DeviceControlActivity需先註冊監聽廣播，如下，註冊廣播後於mGattUpdateReceiver Function內處理接收到的廣播

發現Gatt服務

從BluetoothLeService內的connectGatt 第三個參數BluetoothGattCallback收到回調函式mGattCallback，mGattCallback內部幾個常用的function，分別為：onConnectionStateChange()、onServicesDiscovered()、onCharacteristicRead()、onCharacteristicChanged()等，其中onConnectionStateChange內可以判斷裝置是否連線。

如果連接上裝置後執行mBluetoothGatt!!.discoverServices()，BLE的Profile架構如左圖，當系統發現相關的Services後，通過onServicesDiscovered做回調，此時可以在DeviceControlActivity中的監聽內顯示Services列表，如右圖所示。

收發資料

韌體工程師在開發BLE設備時，會設置不同的Characteristic並設置其讀、寫、通知等屬性，只要具備這些屬性，才可以對Characteristic進行相應的讀寫等操作。讀數據和接收數據不一樣，讀數據需要主動發送指令，通過BluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)，然後在回調方法裡接收數據，系統的BLE框架會回調onCharacteristicRead()；而接收數據是BLE設備主動發送數據，則回調為onCharacteristicChanged()，只需在這兩個方法裡提取數據即可。

於下方兩張圖，左圖點選List內的“Send Characteristic”選項之後跳出Alert，在Alert內的EditText中輸入要傳送的Hex值，按下發送透過BluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic) 將資料發送出去。右圖，當資料發送出去，BLE裝置收到資料後回傳原資料，Gatt回調中的onCharacteristicChanged()會收到相關資料，收到資料後透過sendBroadcast發送到監聽廣播的DeviceControlActivity，收到廣播資料，於UI中的Data欄位顯示收到的資料，其中亂碼的部分為轉換成String的方式顯示，實際為收到的Hex資料為主。

小結

以上是Android Kotlin BLE設備接入的基本流程和讀寫接收等操作，內含Android 5.0以下及5.0以上在搜尋裝置的指令與操作的介紹，目前官方指定語言Kotlin與之前Java語法應用上些許差異，但是大致流程都差不多，希望這篇文章能對大家有所幫助。

附上GitHub程式碼供大家參考: https://github.com/s801210/Kotlin_BluetoothLeGatt