MASA MAUI Plugin（三） IOS蓝牙低功耗蓝牙扫描

MASA MAUI Plugin IOS蓝牙低功耗（三）蓝牙扫描

项目背景

MAUI的出现，赋予了广大Net开发者开发多平台应用的能力，MAUI 是Xamarin.Forms演变而来，但是相比Xamarin性能更好，可扩展性更强，结构更简单。但是MAUI对于平台相关的实现并不完整。所以MASA团队开展了一个实验性项目，意在对微软MAUI的补充和扩展，项目地址https://github.com/BlazorComponent/MASA.Blazor/tree/feature/Maui/src/Masa.Blazor.Maui.Plugin，每个功能都有单独的demo演示项目，考虑到app安装文件体积（虽然MAUI已经集成裁剪功能，但是该功能对于代码本身有影响），届时每一个功能都会以单独的nuget包的形式提供，方便测试，现在项目才刚刚开始，但是相信很快就会有可以交付的内容啦。

前言

本系列文章面向移动开发小白，从零开始进行平台相关功能开发，演示如何参考平台的官方文档使用MAUI技术来开发相应功能。

介绍

之前两篇文章我们实现了安卓蓝牙BLE的相关功能，本文我们将IOS的BLE功能实现一下。
，考虑到Swift语法对于c#开发人员更友好，本文示例代码采用Swift，相关代码来自苹果开发者官网
https://developer.apple.com/documentation

开发步骤

修改项目

在Masa.Blazor.Maui.Plugin.Bluetooth项目中的Platforms->iOS文件夹下，添加一个部分类MasaMauiBluetoothService，在安卓中有BluetoothManager，在ios中对应的是CBCentralManager，但是不同有安卓还有个适配器Adapter的概念，在ios中关于设备扫描、连接和管理外围设备的对象，都是通过CBCentralManager直接管理的，我们看一下他的初始化方法

init(
    delegate: CBCentralManagerDelegate?,
    queue: DispatchQueue?,
    options: [String : Any]? = nil
)

delegate：接收中心事件的委托。相当于我们在安装中实现的DevicesCallback
queue：用于调度中心角色事件的调度队列。如果该值为 nil，则中央管理器将使用主队列分派中心角色事件。这个我们可以简单的理解为和安卓的UI线程或者后台线程对应，更详尽的说明请参考https://developer.apple.com/documentation/dispatch/dispatchqueue
options：配置信息，我们这里只用到了ShowPowerAlert，代表蓝牙设备如果不可用，给用户提示信息。就好比你用了不符合标准的数据线，iphone会给你提示是一个意思。

 public static partial class MasaMauiBluetoothService
    {
        private static BluetoothDelegate _delegate = new();
        public static CBCentralManager _manager = new CBCentralManager(_delegate, DispatchQueue.DefaultGlobalQueue, new CBCentralInitOptions
        {
            ShowPowerAlert = true,
        });
        private sealed class BluetoothDelegate : CBCentralManagerDelegate
        {
            private readonly EventWaitHandle _eventWaitHandle = new(false, EventResetMode.AutoReset);
 
            public List<BluetoothDevice> Devices { get; } = new();
 
            public void WaitOne()
            {
                Task.Run(async () =>
                {
                    await Task.Delay(5000);
                    _eventWaitHandle.Set();
                });
 
                _eventWaitHandle.WaitOne();
            }
            public override void DiscoveredPeripheral(CBCentralManager central, CBPeripheral peripheral,
                NSDictionary advertisementData,
                NSNumber RSSI)
            {
                System.Diagnostics.Debug.WriteLine("OnScanResult");
                if (!Devices.Contains(peripheral))
                {
                    Devices.Add(peripheral);
                }
            }
            [Preserve]
            public override void UpdatedState(CBCentralManager central)
            {              
            }
        }
    }

我们将MasaMauiBluetoothService修改为静态类，
我们自定义的BluetoothDelegate 继承自CBCentralManagerDelegate，篇幅问题我们这里先只重写DiscoveredPeripheral和 UpdatedState，我们这次的演示不需要实现UpdatedState，但是这里的重写必须先放上去，否则调试过程会出现下面的报错

ObjCRuntime.ObjCException: 'Objective-C exception thrown. Name: NSInvalidArgumentException Reason: -[Masa_Blazor_Maui_Plugin_Bluetooth_MasaMauiBluetoothService_BluetoothDelegate centralManagerDidUpdateState:]: unrecognized selector sent to instance 0x284bfe200

另外有一点需要特别注意，这个UpdatedState方法我没有实现的代码，那么我就需要添加一个[Preserve]，这样是为了防止链接器 在生成nuget包的时候把这个方法帮我优化掉。

实现发现附近设备功能，_eventWaitHandle和安卓一样，我这里只是实现了一个异步转同步方便直接通过Devices拿到结果，如果小伙伴不喜欢后期我会添加不阻塞的方式。
这里之所以可以Devices.Contains和Devices.Add是因为我们在BluetoothDevice类中实现了隐式转换
如下是iOS目录下BluetoothDevice.ios.cs的部分代码

    partial class BluetoothDevice
    {
        ...
        private BluetoothDevice(CBPeripheral peripheral)
        {
            _peripheral = peripheral;
        }
 
        public static implicit operator BluetoothDevice(CBPeripheral peripheral)
        {
            return peripheral == null ? null : new BluetoothDevice(peripheral);
        }
 
        public static implicit operator CBPeripheral(BluetoothDevice device)
        {
            return device._peripheral;
        }
        ...

ios扫描外围设备是通过scanForPeripherals
我们继续在MasaMauiBluetoothService添加一个扫描附件设备的方法，我们看一下Swift的文档

func scanForPeripherals(
    withServices serviceUUIDs: [CBUUID]?,
    options: [String : Any]? = nil
)

serviceUUIDs：代表需要过滤的服务UUID，类似安卓的scanFilter对象。
option：提供扫描的选项，我们这里用到了AllowDuplicatesKey，该值指定扫描是否应在不重复筛选的情况下运行
我们参照实现以下我们的PlatformScanForDevices方法

        private static async Task<IReadOnlyCollection<BluetoothDevice>> PlatformScanForDevices()
        {
            if (!_manager.IsScanning)
            {
                _manager.ScanForPeripherals(new CBUUID[] { }, new PeripheralScanningOptions
                {
                    AllowDuplicatesKey = true
                });
 
                await Task.Run(() => { _delegate.WaitOne(); });
 
                _manager.StopScan();
                _discoveredDevices = _delegate.Devices.AsReadOnly();
            }
 
 
            return _discoveredDevices;
        }

通过 _cbCentralManager.IsScanning来判断是否处于扫描状态，如果没有，那就就通过ScanForPeripherals扫描外围设备，扫描5秒之后（BluetoothDelegate 内部控制）通过StopScan停止扫描，并通过 _discoveredDevices 保存结果。
我们还需实现PlatformIsEnabledIsEnabled和PlatformCheckAndRequestBluetoothPermission方法，用来在扫描之前检查蓝牙是否可用并且已经经过用户授权

        public static bool PlatformIsEnabledIsEnabled()
        {
            return _manager.State == CBManagerState.PoweredOn;
        }
        public static async Task<PermissionStatus> PlatformCheckAndRequestBluetoothPermission()
        {
            PermissionStatus status = await Permissions.CheckStatusAsync<BluetoothPermissions>();
 
            if (status == PermissionStatus.Granted)
                return status;
 
            if (status == PermissionStatus.Denied && DeviceInfo.Platform == DevicePlatform.iOS)
            {
                // Prompt the user to turn on in settings
                // On iOS once a permission has been denied it may not be requested again from the application
                return status;
            }
 
            status = await Permissions.RequestAsync<BluetoothPermissions>();
               
            return status;
        }
        private class BluetoothPermissions : Permissions.BasePlatformPermission
        {
            protected override Func<IEnumerable<string>> RequiredInfoPlistKeys
                =>
                    () => new string[] { "NSBluetoothAlwaysUsageDescription", "NSBluetoothPeripheralUsageDescription" };
 
            public override Task<PermissionStatus> CheckStatusAsync()
            {
                EnsureDeclared(); 
                return Task.FromResult(GetBleStatus());
            }
			
            private PermissionStatus GetBleStatus() //Todo:Needs to be replenished
            {
                var status = _cbCentralManager.State;
                return status switch
                {
                    CBManagerState.PoweredOn=> PermissionStatus.Granted,
                    CBManagerState.Unauthorized => PermissionStatus.Denied,
                    CBManagerState.Resetting => PermissionStatus.Restricted,
                    _ => PermissionStatus.Unknown,
                };
            }
        }

在PlatformIsEnabledIsEnabled方法中通过 _cbCentralManager.State == CBManagerState.PoweredOn 来判断蓝牙是否可用。该状态一共有如下枚举，从字面意思很好理解
Unknown, //手机没有识别到蓝牙
Resetting, //手机蓝牙已断开连接
Unsupported, //手机蓝牙功能没有权限
Unauthorized, //手机蓝牙功能没有权限
PoweredOff,//手机蓝牙功能关闭
PoweredOn //蓝牙开启且可用

权限检查这里和安卓有一些区别，在重写的RequiredInfoPlistKeys方法中指定了需要检查的蓝牙权限，BasePlatformPermission的EnsureDeclared方法用来检查是否在Info.plist文件添加了需要的权限，GetBleStatus方法通过 _cbCentralManager 的状态，来检查授权情况。

我们在Masa.Blazor.Maui.Plugin.Bluetooth的根目录添加部分类MasaMauiBluetoothService.cs，向使用者提供ScanForDevicesAsync等方法，方法内部通过PlatformScanForDevices来调用具体平台的实现。

    public static partial class MasaMauiBluetoothService
    {
        private static IReadOnlyCollection<BluetoothDevice> _discoveredDevices;
        public static Task<IReadOnlyCollection<BluetoothDevice>> ScanForDevicesAsync()
        {
            return PlatformScanForDevices();
        }
        
        public static bool IsEnabled()
        {
            return PlatformIsEnabledIsEnabled();
        }
 
        public static async Task<PermissionStatus> CheckAndRequestBluetoothPermission()
        {
            return await PlatformCheckAndRequestBluetoothPermission();
        }
    }

使用

右键Masa.Blazor.Maui.Plugin.Bluetooth项目，点击打包，生成一个nuget包，在Masa.Blazor.Maui.Plugin.BlueToothSample项目中离线安装即可，代码的使用与安卓完全一样，只是权限配置方式不同
在Masa.Blazor.Maui.Plugin.BlueToothSample项目的Platforms->iOS->Info.plist中添加蓝牙相关权限

	<key>NSBluetoothAlwaysUsageDescription</key>
	<string>App required to access Bluetooth</string>
	<key>NSBluetoothPeripheralUsageDescription</key>
	<string>App required to access Bluetooth</string>

NSBluetoothAlwaysUsageDescription对应iOS 13以上版本，对于iOS 13之前的版本，需要将NSBluetoothAlwaysUsageDescription和NSBluetoothPeripheralUsageDescription同时添加。

蓝牙扫描的效果和安卓机是完全一样的，这里就不展示了。

iOS调试及错误排查

目前在windows的vs环境调试MAUI的ios程序，是不需要mac电脑支持的，数据线连上后会显示一个本地设备，但是你仍然需要一个开发者账号，vs会调用apple开发者api自动帮你配置好需要的证书。

1、如果没有显示检查Xamarin->iOS设置，热重启是否开启

2、调试过程如果提示类似
Could not find executable for C:\Users\xxx\AppData\Local\Temp\hbjayi2h.ydn
找不到文件的情况，右键选择清理项目即可，如果无法解决手动删除bin和obj目录重试
3、调试过程如果app无故退出，排查一下考虑APP的启动和调试断点时间，iOS要求所有方法必须在17秒之内返回，否则iOS系统将停止该应用
4、调试过程出现Deploy Error: An Lockdown error occurred. The error code was "MuxError"的错误，请检查你的数据线，重新插拔或者更换原装线。