iOS蓝牙开发梳理：广播端和扫描端实现
【前言】
* 目前项目里有蓝牙支付功能，对于蓝牙开发功能，要求比较高，包括iOS与Android之间的通讯。
* 今天整理了下iOS蓝牙SDK开发流程中的知识点，总结了这篇文章，希望给各位开发蓝牙功能的同学带来帮助。
【功能目标】
开发移动设备的蓝牙功能，目的用来实现设备之间数据自由通讯（数据发，收），完成移动服务端和客服端场景交互。
【定义场景】
1: 广播端：服务端定义，用于被多台扫描设备同时识别并订阅；
2: 扫描端：客服端定义，用于扫描并订阅广播端设备；
【实现方案】
CoreBluetooth：iOS原生SDK。
导入: <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h> 。
开始广播功能：
【第一步、开启广播】
（1）: 涉及的类
1: CBPeripheralManager；
外设管理器，管理设备广播状态。
2: CBUUID；
唯一标识，设备的服务，特性和特征描述符。
3: CBMutableService；
外设管理器的服务，用于设定服务特征。
4: CBMutableCharacteristic；
服务的特征，用于设定特征描述。
5: CBMutableDescriptor；
特征的描述。
（2）: 类调用时序图
时序图备注： CBPeripheralManager 添加服务是很重要的一步。
（3）: CoreBluetooth 原生函数
1: 蓝牙创建，用于权限判断：
- (void)peripheralManagerDidUpdateState:(CBPeripheralManager *)peripheral;
2: 外设管理器添加服务完成，回调结果：
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didAddService:(CBService *)service error:(NSError *)error;
3: 广播开启完成，回调结果：
-(void)peripheralManagerDidStartAdvertising: (CBPeripheralManager *)peripheral error:(NSError *)error;
（4）: 广播开启失败，重启
1: 重置广播，目前重试次数： ADVERTISING_RETRY = 3；（注：根据自己需求设置）
2: 重置加载安全模块调用方法： [self setUpServiceSecurity]; (注：需要根据自己功能需求实现)
3: 重置外设管理器步骤： 1:关闭广播 2:清除设备 3:重置管理器
4: 重置创建服务和特征调用方法： [self setupServiceAndCharacteristics];(注：需要根据自己功能需求实现)
（5）: 蓝牙广播，参数配置
1: 广播设备名称： 可通过CBPeripheralManager 函数：
- (void)startAdvertising:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData;
进行设置：CBAdvertisementDataLocalNameKey 的值。
2: 信号强度 ： iOS不支持设置。
3: 广播频率 ： iOS不支持设置。
【第二步、广播被订阅】
（1）: 涉及的类
1: CBCentral： 发起订阅的扫描设备；
2: CBCharacteristic： 扫描设备的特性信息；
（2）: CoreBluetooth原生函数
1: 订阅成功回调，记录订阅扫描设备：
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didSubscribeToCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;
（3）: 被取消订阅函数
l 扫描设备取消订阅，移除相应记录的设备信息：
-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didUnsubscribeFromCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;
（4）:完成订阅
注：当有扫描设备订阅了广播设备后，广播端可以给扫描设备发送数据。
【第三步、发送数据】
（1）: 涉及的类
DeviceInforModel： 数据容器对象。（注：自定义对象，用来记录外设设备部信息和接，发数据的记录）
-属性- messageSentData： 发送数据DATA；
-属性- sentStartIndex： 发送数据开始下标；
-属性- diffLength： 每个包最大字节；
（2）: 发送流程图
（流程图备注）：
1: Start： 分包首个数据包字符串标示；
2: End： 分包最后一个数据包字符串标示；
3: sentStartIndex： 每个发送数据包的开始标示，默认等于0；
4: messageSentData：总数据中按照 sentStartIndex 截取的分包数据；
5: IsReady： 外围设备已准备好发送特征值更新，有相应的回调函数；
6: sendMessagePart：进入数据分包流程；
（3）: CoreBluetooth原生函数
1: 发送：通过通知或指示将更新后的特征值发送给一个或多个中心。
- (BOOL)updateValue:(NSData *)value forCharacteristic:(CBMutableCharacteristic *)characteristic onSubscribedCentrals:(nullable NSArray<CBCentral *> *)centrals；
2: 发送结果：告诉委托本地外围设备已准备好发送特征值更新。
- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral；
【第四步、接收数据】
（1）: 涉及的类
1: CBATTRequest： 写入数据的请求。
-属性- lastObject： 目标数据；
2: DeviceInforModel： 数据容器对象。（自定义对象，用来记录外设设备部信息和接，发数据的记录）
-属性- messageReceivedData：发送数据DATA；
-属性- isStart： 开头标示；
-属性- startMsg： 开头数据；
-属性- isEnd： 结尾标示；
-属性- endMsg： 结尾数据；
（2）: 接收流程图
（流程图备注）：
1: Start： 分包首个数据包字符串标示，此时设置isStart=YES；
2: End： 分包最后一个数据包字符串标示，此时设置isEnd=YES；
3: CBATTRequest.lastObject：每个包的数据源；
4: messageReceivedData： 与历史数据进行合并；
5: hasPrefix:@"End"：这步判断结束标示，有End标示，合并数据，输出完整包；
6: CBATTRequest： 没有End标示，等待分包数据；
（3）: CoreBluetooth原生函数
l 中心设备写入数据的时候，回调函数：
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests;
【完成：广播功能】
完成上面步骤，此时广播端可以自由发送和接收数据。
开始扫描功能：
【第一步、开启扫描】
（1）: 涉及的类
1: CBCentralManager：中心设备管理器。
2: CBUUID： 唯一标识，设备的服务，特性和特征描述符。
3: CBService： 中心设备管理器的服务，用于扫描指定服务广播。
4: CBPeripheral：外设管理器，扫描到或连接的广播设备。
5: RSSI： 外设型号强度值。
（2）: 类调用时序图
时序图备注：在识别到广播外设 CBPeripheral，并且完成记录后，就可以开启指定外设的连接请求，APP级外设标示通过 CBService 区分。
（3）: 扫描开启失败
注：蓝牙功能不可用，或者未开启，会导致开启失败。
未发现符合要求的外设时，会继续扫描。
（4）: 蓝牙扫描，参数配置
1: 扫描设备名称： iOS不支持设置，
备注：订阅广播端成功后，广播端区别扫描设备通过：central.identifier；
2: 扫描频率： iOS不支持设置。
【第二步、连接广播】
（1）: 涉及的对象
1: self. centralManager：中心设备管理器；
2: self.peripheral： 中心设备管理器连接目标外设；
3: self.service： 用于查找的服务特征；
4: service.characteristics：对应服务的特征集合；
（2）: CoreBluetooth原生函数
1: 发起连接外设，调用函数：
- (void)connectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options;
2: 连接成功，回调函数：
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral；
3: 根据SERVICE_UUID来寻找服务，调用函数：
- (void)discoverServices:(nullable NSArray<CBUUID *> *)serviceUUIDs;
4: 寻找到特定服务，回调函数：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error；
5：寻找特定服务特征，回调函数：
- (void)discoverCharacteristics:(nullable NSArray<CBUUID *> *)characteristicUUIDs forService:(CBService *)service;
6: 发现特征，回调函数：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error；
7: 读取特征数据，调用函数：
[peripheral readValueForCharacteristic:self.characteristic];
8: 发送订阅通知，调用函数（广播端会收到被订阅消息）：
[peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.characteristic];
9: 连接失败，回调函数：
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;
10: 断开连接，回调函数：
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error;
（3）: CoreBluetooth连接流程图
【第三步、发送数据】
注：扫描端处理发送数据流程，与广播端处理发送一致，详见广播端；
【第四步、接收数据】
注：扫描端处理接收数据流程，与广播端处理接收一致，详见广播端；
【第五步、断开连接】
1: self.centralManager 断开指定 外设 self.peripheral;
[self.centralManager cancelPeripheralConnection:self.peripheral];
l 断开连接，回调函数：
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error;
功能补充部分：
- 前面梳理了两端数据发送，接收流程，下面补充一下实现方案：
【一：广播端数据读，写方案】
CBMutableCharacteristic： 广播端主要通过设置 CBMutableCharacteristic 特性值属性实现：
CBCharacteristicPropertyWrite：设置广播允许写入特性值，用于接收数据;
CBCharacteristicPropertyNotify：设置广播允许特征值更新的通知，用于发送数据；
（以下代码，案例）
CBMutableCharacteristic *characteristic = [
[CBMutableCharacteristic alloc]
initWithType:characteristicID
properties:
CBCharacteristicPropertyNotify| （注：特性支持通知方案）
CBCharacteristicPropertyWrite （注：特性支持写入方案）
value:nil
permissions:CBAttributePermissionsReadable|
CBAttributePermissionsWriteable];
CBUUID *UUID_Descriptor = [CBUUID UUIDWithString:DESCRIPTORUUID];
// 初始化一个特征的描述
CBMutableDescriptor *mDescriptor = [[CBMutableDescriptor alloc]initWithType:UUID_Descriptor value:[NSData data]];
[characteristic setDescriptors:@[mDescriptor]];
// 特征添加进服务
service.characteristics = @[characteristic];
// 服务加入管理
[self.peripheralManager addService:service];
---- 写入方案：
1: 通过更新自身特性值实现写入数据，调用函数：
- (BOOL)updateValue:(NSData *)value forCharacteristic:(CBMutableCharacteristic *)characteristic onSubscribedCentrals:(nullable NSArray<CBCentral *> *)centrals;
2: 当自身特性值准备更新时，回调函数（写入完成，会通知扫描端）：
- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral;
---- 读取方案：
1: 通过允许写入特性值，回调函数（扫描端写入特性值完成回调）：
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests；
【第二：扫描端数据读，写方案】
---- 写入方案：
1: 扫描发送数据，调用函数（广播特性值需要支持writeValue: ）：
- (void)writeValue:(NSData *)data forCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic type:(CBCharacteristicWriteType)type;
2: 写入数据完成，回调结果：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error;
---- 读取方案：
1:通过实现外设代理方案：CBPeripheralDelegate：
self.peripheral.delegate = self;
2: CBPeripheralDelegate代理回调函数：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error；
结语：
蓝牙广播端和扫描端的实现流程，上面梳理完成。
蓝牙数据传输中的加密处理没有包括在里面。
有问题欢迎一起研究讨论，本人QQ号：497609288.
