iOS 蓝牙开发基础知识梳理

1. 蓝牙基础

1.1 蓝牙类型

• BLE（Bluetooth Low Energy） ：
  • 低功耗，适用于间歇性数据传输（如健康设备、传感器）。
  • iOS 主要支持 BLE（4.0+）。
• 经典蓝牙（Bluetooth Classic） ：
  • 高带宽，持续传输（如音频设备）。
  • iOS 不支持经典蓝牙开发（仅支持连接配对设备，如耳机）。

1.2 角色划分

角色	描述	核心类
Central（中心设备）	主动扫描并连接外围设备（如 iPhone 作为中心设备连接手环）。	CBCentralManager, CBPeripheral
Peripheral（外围设备）	提供服务和数据（如手环作为外围设备广播心率数据）。	CBPeripheralManager, CBMutableService

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2. Core Bluetooth 核心类

2.1 Central 角色

• CBCentralManager：管理中心设备，扫描、连接外围设备。
• CBPeripheral：表示连接的外围设备，包含服务、特征等数据。
• CBService：外围设备提供的服务（如心率服务）。
• CBCharacteristic：服务中的特征，用于读写数据或订阅通知。

2.2 Peripheral 角色

• CBPeripheralManager：管理外围设备，广播服务。
• CBMutableService：可修改的服务（定义 UUID 和特征）。
• CBMutableCharacteristic：可修改的特征（定义权限和值）。

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3. BLE 开发流程（Central 模式）

3.1 初始化 Central Manager

import CoreBluetooth

class BluetoothManager: NSObject {
    var centralManager: CBCentralManager!
    
    override init() {
        super.init()
        centralManager = CBCentralManager(delegate: self, queue: nil)
    }
}

extension BluetoothManager: CBCentralManagerDelegate {
    // 检测蓝牙状态
    func centralManagerDidUpdateState(_ central: CBCentralManager) {
        switch central.state {
        case .poweredOn:
            print("蓝牙已开启，开始扫描设备")
            central.scanForPeripherals(withServices: nil, options: nil)
        case .poweredOff:
            print("蓝牙未开启")
        default: break
        }
    }
}

3.2 扫描设备

// 扫描所有设备（指定 serviceUUID 可过滤目标设备）
centralManager.scanForPeripherals(withServices: nil, options: [CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey: false])

// 发现设备回调
func centralManager(_ central: CBCentralManager, didDiscover peripheral: CBPeripheral, advertisementData: [String: Any], rssi RSSI: NSNumber) {
    print("发现设备: \(peripheral.name ?? "未知设备"), RSSI: \(RSSI)")
    // 根据设备名或 UUID 筛选目标设备
    if peripheral.name?.contains("MyDevice") == true {
        centralManager.connect(peripheral, options: nil)
    }
}

3.3 连接设备

// 发起连接
centralManager.connect(peripheral, options: nil)

// 连接成功回调
func centralManager(_ central: CBCentralManager, didConnect peripheral: CBPeripheral) {
    print("连接成功: \(peripheral.name ?? "")")
    peripheral.delegate = self
    peripheral.discoverServices(nil) // 发现所有服务
}

// 连接失败回调
func centralManager(_ central: CBCentralManager, didFailToConnect peripheral: CBPeripheral, error: Error?) {
    print("连接失败: \(error?.localizedDescription ?? "")")
}

3.4 发现服务与特征

extension BluetoothManager: CBPeripheralDelegate {
    // 发现服务
    func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didDiscoverServices error: Error?) {
        guard let services = peripheral.services else { return }
        for service in services {
            print("发现服务: \(service.uuid)")
            // 发现服务的特征
            peripheral.discoverCharacteristics(nil, for: service)
        }
    }
    
    // 发现特征
    func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didDiscoverCharacteristicsFor service: CBService, error: Error?) {
        guard let characteristics = service.characteristics else { return }
        for characteristic in characteristics {
            print("特征 UUID: \(characteristic.uuid)")
            // 订阅通知（如需接收数据）
            if characteristic.properties.contains(.notify) {
                peripheral.setNotifyValue(true, for: characteristic)
            }
            // 读取特征值
            peripheral.readValue(for: characteristic)
        }
    }
}

3.5 读写数据

// 读取特征值
func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didUpdateValueFor characteristic: CBCharacteristic, error: Error?) {
    if let data = characteristic.value {
        let value = String(data: data, encoding: .utf8) ?? "无法解析"
        print("收到数据: \(value)")
    }
}

// 写入数据（需特征支持写入）
func writeData(to characteristic: CBCharacteristic, peripheral: CBPeripheral) {
    let data = "Hello BLE".data(using: .utf8)!
    peripheral.writeValue(data, for: characteristic, type: .withResponse)
}

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4. 关键注意事项

4.1 权限与配置

• Info.plist 配置 ：

  <key>NSBluetoothAlwaysUsageDescription</key>
  <string>需要蓝牙权限以连接设备</string>
  <key>NSBluetoothPeripheralUsageDescription</key>
  <string>需要蓝牙权限以连接设备</string> <!-- 兼容旧版本 -->

• 后台模式 （保持连接）：

  <key>UIBackgroundModes</key>
  <array>
      <string>bluetooth-central</string>
      <string>bluetooth-peripheral</string>
  </array>

4.2 UUID 规范

• 标准 UUID ：16 位或 128 位（如心率服务 UUID：0x180D 或 0000180D-0000-1000-8000-00805F9B34FB）。
• 自定义 UUID ：生成唯一 UUID（如使用 uuidgen 命令）。

4.3 连接优化

• 自动重连 ：监听断开事件并重新连接。

  func centralManager(_ central: CBCentralManager, didDisconnectPeripheral peripheral: CBPeripheral, error: Error?) {
      print("设备断开，尝试重连...")
      central.connect(peripheral, options: nil)
  }

• 超时处理 ：使用 Timer 限制连接时间。

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5. 常见问题与解决方案

问题	解决方案
扫描不到设备	确认设备处于广播模式，检查蓝牙权限，确保 UUID 匹配。
连接不稳定	优化信号环境，实现自动重连逻辑，检查设备电量。
读写数据失败	确认特征具有正确的权限（.read, .write），使用正确的写入类型（.withResponse）。
后台模式断开连接	启用 bluetooth-central 后台模式，使用 CBCentralManagerOptionRestoreIdentifierKey 恢复连接。
数据传输不完整	分包发送大数据（每包 ≤ 20 字节），接收端拼接数据。

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6. 第三方库推荐

• Bluejay：简化 BLE 操作，支持链式调用。
• SwiftBluetooth：封装 Core Bluetooth，提供更简洁的 API。
• BabyBluetooth（OC）：简化流程，适合快速开发。

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总结

• 核心步骤：初始化 → 扫描 → 连接 → 发现服务/特征 → 读写数据。
• 关键代理 ：CBCentralManagerDelegate, CBPeripheralDelegate。
• 注意事项：权限配置、UUID 管理、后台模式、数据分片。
• 适用场景：健康设备、智能家居、传感器数据采集等低功耗实时通信。