MAUI APP开发蓝牙协议的经验分享：与跳绳设备对接

zzlyx992024-12-03 17:47

在开发MAUI应用程序时，蓝牙协议的应用是一个重要的环节，尤其是在需要与外部设备如智能跳绳进行数据交换的场景中。以下是我在开发过程中的一些经验和心得，希望能为你的项目提供帮助。

1. 蓝牙协议基础

蓝牙协议是无线通信的一种标准，允许设备之间进行短距离的数据交换。在MAUI开发中，我们主要关注的是BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙）协议，它以其低功耗和低成本的特点被广泛应用于智能设备中。

2. 使用Ble蓝牙助手

在开发过程中，我使用了"BLE蓝牙助手"这款应用来辅助调试和理解蓝牙协议。这款应用可以帮助我们扫描周围的BLE设备，查看设备的信号强度（RSSI），连接设备，并查看服务和特征。通过这个工具，我们可以更直观地理解BLE协议的工作原理和数据交换过程。

3. MAUI中的蓝牙开发

MAUI（.NET Multi-platform App UI）是一个跨平台框架，它允许开发者使用C#和XAML创建跨平台的移动和桌面应用。MAUI以其性能优异、可扩展性强和结构简单而受到开发者的青睐。在本次开发中，MAUI作为主要的开发框架，提供了丰富的控件和API，使得与蓝牙设备的对接成为可能。

MAUI支持多种平台，包括Android、iOS、macOS和Windows，这为开发跨平台应用提供了极大的便利。在本项目中，我们将重点利用MAUI的跨平台特性，开发一款能够在不同操作系统上运行的跳绳计数应用。

在MAUI中，我们可以通过Plugin.BLE来实现蓝牙功能。以下是一些关键步骤：

3.1 扫描设备

首先，我们需要扫描周围的BLE设备。在MAUI中，我们可以使用以下代码来启动扫描：

await CurrentAdapter.StartScanningForDevicesAsync();

public  async Task<bool> StartScanAsync()
        {
            //检查获取蓝牙权限
            bool isPermissionPass = await CheckAndRequestBluetoothPermission();
            if (!isPermissionPass)
                return false;
            // 在使用之前，确保 _scanForAedCts 已经被实例化
            

            ListDevice.Clear();

            try
            {
                if(CurrentAdapter == null)
                {
                    CurrentAdapter = CrossBluetoothLE.Current.Adapter;
                }
                await CurrentAdapter.StopScanningForDevicesAsync();

                CurrentAdapter.DeviceDiscovered += Adapter_DeviceDiscovered;
                CurrentAdapter.ScanTimeoutElapsed += Adapter_ScanTimeoutElapsed;

                //蓝牙扫描时间
                CurrentAdapter.ScanTimeout = 30 * 1000;

                //默认LowPower
                CurrentAdapter.ScanMode = Plugin.BLE.Abstractions.Contracts.ScanMode.LowPower;

                Debug.WriteLine($"开始扫描外设, IsAvailable={CrossBluetoothLE.Current.IsAvailable}, IsOn={CrossBluetoothLE.Current.IsOn}, State={CrossBluetoothLE.Current.State}, ScanMode={CurrentAdapter.ScanMode}, ScanTimeout={CurrentAdapter.ScanTimeout}");

                await CurrentAdapter.StartScanningForDevicesAsync(cancellationToken: _scanForAedCts.Token);

                Debug.WriteLine($"结束扫描外设");
            }
            catch (OperationCanceledException)
            {
                Debug.WriteLine($"扫描外设任务取消");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.WriteLine($"扫描外设出错, {ex.Message}");
            }
            finally
            {
                CurrentAdapter.DeviceDiscovered -= Adapter_DeviceDiscovered;
                CurrentAdapter.ScanTimeoutElapsed -= Adapter_ScanTimeoutElapsed;
                //_scanForAedCts.Dispose();
            }

            return true;
        }

在扫描过程中，我们可以通过DeviceDiscovered事件来获取发现的设备信息。

3.2 连接设备

一旦找到目标设备，我们就可以建立连接。在MAUI中，连接设备的过程如下：

await CurrentAdapter.ConnectToDeviceAsync(device, new ConnectParameters(false, true));

    /// <summary>
        /// 连接设备
        /// </summary>
        /// <param name="uuid"></param>
        /// <returns></returns>
        public async Task<IDevice?> ConnectDeviceAsync(Guid uuid)
        {
            try
            {
                if (CurrentAdapter == null)
                {
                    CurrentAdapter = CrossBluetoothLE.Current.Adapter;
                }

                var connectedDevices = CurrentAdapter.ConnectedDevices;
                if (connectedDevices.Count > 0)
                {
                    // 至少有一个设备已经连接
                    foreach (var device in connectedDevices)
                    {
                        // 可以在这里处理每个已连接的设备
                        if (device.Id == uuid)
                        {
                            await StartNotify(device);
                            return device;
                        }
                        Console.WriteLine(device.Name);
                    }
                }
                else
                {
                    try
                    {
                        using (var cts = new CancellationTokenSource(TimeSpan.FromSeconds(15)))
                        {
                            var device = await CurrentAdapter.ConnectToKnownDeviceAsync(uuid, default(ConnectParameters), cts.Token);
                            await StartNotify(device);
                            return device;
                        }
                    }
                    catch (Exception ex) { Debug.WriteLine($"蓝牙连接设备失败, {ex.Message}"); }
                }
                
            }
            catch(Exception ex)
            {
                Debug.WriteLine($"蓝牙连接设备失败, {ex.Message}");
            }
            return null;
        }

这里device是我们通过扫描得到的设备对象，ConnectParameters用于设置连接参数。

3.3 获取服务和特征

连接成功后，我们可以获取设备提供的服务和特征，这对于数据交换至关重要：

var services = await device.GetGattServicesAsync();

3.4 数据读写

通过获取的特征，我们可以进行数据的读写操作。例如，读取跳绳的次数和时间：

var characteristic = services.First().GetCharacteristics().First();
var readResult = await characteristic.ReadValueAsync();



/// <summary>
        /// 读取数据
        /// </summary>
        /// <param name="characteristic"></param>
        /// <returns></returns>
        public async Task<byte[]?> ReadDataAsync(ICharacteristic characteristic)
        {
            //根据Plugin.BLE要求，在主线程读写数据
            var result = await MainThread.InvokeOnMainThreadAsync(async () =>
            {
                try
                {
                    //读取数据
                    var ary = await characteristic.ReadAsync();
                    Debug.WriteLine($"读取成功，长度={ary.data.Length}");
                    return (ary.data);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    Debug.WriteLine($"读取错误, 目标设备蓝牙连接状态={BleDevice?.State}, {ex.Message}");
                    return null;
                }
            });

            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 读取蓝牙设备数据
        /// </summary>
        /// <param name="guid"></param>
        /// <returns></returns>
        public async Task<byte[]?> ReadDataAsync(IDevice device)
        {
            var service = await device.GetServiceAsync(new Guid("0000180D-0000-1000-8000-00805F9B34FB"));
            if (service != null)
            {
                var characteristic = await service.GetCharacteristicAsync(new Guid("00002A37-0000-1000-8000-00805F9B34FB"));
                if (characteristic != null)
                {
                    var ary = await characteristic.ReadAsync();
                    return (ary.data);
                }
            }
            return null;
        }


/// <summary>
        /// 写入蓝牙设备数据
        /// </summary>
        /// <param name="device"></param>
        /// <param name="ary"></param>
        /// <returns></returns>
        public async Task<int> SendDataAsync(IDevice device, byte[] ary)
        {
            var service = await device.GetServiceAsync(_serviceUuid);
            if (service != null)
            {
                var characteristic = await service.GetCharacteristicAsync(_characteristicUuid);
                if (characteristic != null && characteristic.CanWrite==true)
                {
                    return await characteristic.WriteAsync(ary);
                }
            }
            return 0;
        }

3.5事件订阅

通过获取的特征，我们可以进行数据的通知操作。

#region 订阅事件

        private async Task<int> StartNotify(IDevice device)
        {
            try
            {
                var service = await device.GetServiceAsync(_serviceUuid);
                if (service != null)
                {
                    var notifyCharacteristic = await service.GetCharacteristicAsync(_characteristicUuid);
                    if (notifyCharacteristic.Properties.HasFlag(CharacteristicPropertyType.Notify))
                    {
                        // 特性支持通知
                        // 订阅事件
                        notifyCharacteristic.ValueUpdated += NotifyCharacteristic_ValueUpdated;
                        // 启用通知
                        await notifyCharacteristic.StartUpdatesAsync();
                    }
                }
            }
            catch(Exception ex)
            {

            }
            return 0;
        }
        // 处理特性值更新事件
        private void NotifyCharacteristic_ValueUpdated(object sender, Plugin.BLE.Abstractions.EventArgs.CharacteristicUpdatedEventArgs e)
        {
            // 处理特性值更新
            NotifyQueue.Enqueue( e.Characteristic.Value);
            // ...
        }
        public async Task<byte[]?> ReadNotify(IDevice device)
        {
            if (device.IsConnectable == true)
            {
                if (NotifyQueue.Count > 0)
                {
                    return NotifyQueue.Dequeue();
                }
            }
            return null;
        }

        private async Task<int> StopNotify(IDevice device)
        {
            var service = await device.GetServiceAsync(_serviceUuid);
            if (service != null)
            {
                // 获取服务和特性
                var notifyCharacteristic = await service.GetCharacteristicAsync(_characteristicUuid);
                if (notifyCharacteristic.Properties.HasFlag(CharacteristicPropertyType.Notify))
                {
                    // 特性支持通知
                    // 订阅事件
                    notifyCharacteristic.ValueUpdated -= NotifyCharacteristic_ValueUpdated;
                    // 启用通知
                    await notifyCharacteristic.StopUpdatesAsync();
                }

            }
            return 0;
        }
        #endregion

4. 跳绳设备对接实践

在实际对接跳绳设备时，我们需要根据设备的技术文档来确定服务和特征的UUID。一旦确定，就可以按照上述步骤进行连接和数据交换。例如，读取跳绳次数的特征可能有一个特定的UUID，我们可以通过这个UUID来读取或写入数据。

5. 注意事项

  • 确保在开发过程中，手机的蓝牙功能处于开启状态。
  • 在配对设备时，确保手机与跳绳设备的距离足够近，以保证信号的稳定性。
  • 在读取和写入数据时，要注意数据格式和编码方式，确保数据的正确解析。

通过上述步骤和注意事项，可以在MAUI中顺利实现与BLE设备的对接，记录跳绳的次数与时间。希望这些经验能够帮助你在开发过程中少走弯路，快速实现功能

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