iOS蓝牙BLE4.0中心设备扫描与连接

# 1. 第一章 引言

## 1.1 蓝牙BLE4.0概述

蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy，简称BLE）是一种用于短距离无线通信的技术，它在传输功耗、成本和复杂度上相较于传统蓝牙更加优化。蓝牙BLE4.0的出现，为物联网领域的设备连接和通信提供了更加灵活、高效的解决方案。

蓝牙BLE4.0的主要应用包括智能家居、健康监测、可穿戴设备等领域。相比传统蓝牙，BLE4.0在能耗方面有着明显的优势，可以满足移动设备等低功耗要求较高的场景。

## 1.2 iOS蓝牙BLE4.0中心设备简介

在iOS系统中，手机或者平板设备可以作为蓝牙BLE4.0的中心设备，即Central设备。作为中心设备，iOS设备可以扫描并连接周围的外设（Peripheral设备），并与其进行数据交互。

iOS蓝牙BLE4.0中心设备提供了一套丰富的API和框架，方便开发者进行蓝牙设备的扫描、连接和数据传输。通过使用这些API和框架，我们可以轻松地实现与外设的通信，并且可以根据需求进行连接管理和数据传输的优化。

在接下来的章节中，我们将详细讨论设备扫描、连接建立、连接管理和数据传输等蓝牙BLE4.0相关的技术和实现方法。

# 2. 设备扫描

蓝牙设备扫描是在iOS蓝牙BLE4.0开发中非常关键的一步。通过设备扫描，我们可以搜索并发现周围的蓝牙设备，并获取设备的相关信息。本节将介绍蓝牙设备扫描的过程和原理，并提供iOS中的蓝牙设备扫描实现示例。

### 2.1 蓝牙设备扫描过程和原理

蓝牙设备扫描的过程可以简单描述为以下几步：

1. 打开蓝牙模块：在进行蓝牙设备扫描前，首先需要确保蓝牙模块处于开启状态，这样才能进行设备的搜索和连接。

2. 开始扫描：启动扫描功能后，中心设备会向周围的蓝牙设备发送扫描请求。

3. 接收设备广播：蓝牙设备会周期性地发送自己的广播包，其中包含设备的基本信息，如设备名称、服务UUID等。

4. 解析广播包：中心设备接收到设备的广播包后，需要解析其中的数据，获取设备的相关信息。

5. 过滤设备：根据需求，中心设备可以对接收到的设备进行筛选和过滤，选择需要连接的设备。

6. 停止扫描：当搜索到目标设备或者扫描时间达到预设值时，中心设备应停止扫描，以节省资源和电量。

蓝牙设备的扫描原理是通过广播和扫描请求来实现的。设备以广播形式发送自己的信息，而中心设备则以扫描请求的方式进行搜索。通过接收设备的广播包，中心设备能够获取到设备的基本信息，从而进行连接操作。

### 2.2 iOS中的蓝牙设备扫描实现

在iOS开发中，可以使用CoreBluetooth框架来实现蓝牙设备的扫描功能。以下是一个简单的示例代码，演示如何在iOS中进行蓝牙设备扫描：

import CoreBluetooth

class BluetoothManager: NSObject, CBCentralManagerDelegate {
    var centralManager: CBCentralManager!
    override init() {
        super.init()
        centralManager = CBCentralManager(delegate: self, queue: nil)
    }
    func centralManagerDidUpdateState(_ central: CBCentralManager) {
        if central.state == .poweredOn {
            centralManager.scanForPeripherals(withServices: nil, options: nil)
        } else {
            print("Bluetooth is not available.")
        }
    }
    func centralManager(_ central: CBCentralManager, didDiscover peripheral: CBPeripheral, advertisementData: [String : Any], rssi RSSI: NSNumber) {
        print("Discovered peripheral: \(peripheral)")
    }
}

let bluetoothManager = BluetoothManager()

首先，我们创建了一个`BluetoothManager`类，并且遵循了`CBCentralManagerDelegate`协议。在初始化方法中，我们创建了一个`CBCentralManager`对象，并将自身设置为代理。

在`centralManagerDidUpdateState`方法中，我们判断蓝牙模块是否开启，如果开启了，就通过`scanForPeripherals`方法开始扫描设备。

当扫描到设备时，会触发`didDiscover`回调方法，我们可以在这个方法中获得扫描到的设备信息。

需要注意的是，要在项目的Info.plist文件中添加`NSBluetoothAlwaysUsageDescription`和`NSBluetoothPeripheralUsageDescription`字段，以获取蓝牙权限。

通过以上的代码示例，我们可以实现iOS中的蓝牙设备扫描功能。获取到设备的基本信息后，我们可以根据需求进行进一步的连接和数据交互操作。

# 3. 连接建立

蓝牙设备的连接建立是指中心设备与外围设备之间建立起物理连接并进行通信的过程。在连接建立过程中，中心设备需要与外围设备进行握手，并且协商连接参数，确保它们可以进行可靠的数据传输。

#### 3.1 蓝牙设备连接建立的步骤

蓝牙设备连接建立的步骤主要包括以下几个阶段：

1. 扫描设备：中心设备首先会进行设备扫描，搜索周围的可用外围设备。这一步骤可以通过扫描外围设备广播的蓝牙信号来实现。

2. 连接请求：当中心设备找到目标外围设备后，它会发送连接请求给外围设备。连接请求中包含了连接参数，比如连接间隔、连接超时等。

3. 连接响应：