本文是對已實現的藍牙防丟器項目的總結，闡述藍牙防丟器的原理、實現與android客戶端的藍牙BLE接口編程。在這里重點關注如何利用BLE接口來進行工程實現，對於BLE的協議、涉及到JNI的BLE接口內部源碼實現，筆者以后再詳細剖析。但要求讀者對BLE協議有一定的認識，如GAP、GATTprofile在BLE中的角色和作用，如何使用Service、Characteristic等。
一、藍牙防丟器原理和產品需求
藍牙防丟器的核心原理是根據接收到的藍牙設備端的無線信號強度（RSSI）來估算距離。其計算公式是：
d是計算距離，RSSI是信號強度，A為發射端和接收端相隔1米時的信號強度，n是環境衰減因子。對於不同的藍牙設備該值是不一樣的，同樣的設備在不同的發射功率的情況下其信號強度也是不一樣的，而且對於同是1米的情況下，環境對於信號強度也是有影響的。n是環境衰減因子，自然跟環境有關。所以在確切發射功率的情況下，A和n對於同一款設備來說，也是一個經驗值。
在實際的防丟器產品中，一般有以下功能：
1. 當手機（接收端）檢測到發射端設備的距離超過一定距離時，發出告警提示，設備根據告警級別進行相應的指示，如發出不同頻率的音頻或者閃燈。
2. 當發射設備端發現和手機端建立的鏈路斷開（意味着距離已經超過連接范圍）時，其會自動發出某種形式的警告。
二、藍牙防丟profile
筆者以業界目前功耗最低的藍牙單芯片（Dialog公司的DA14580）來說明。針對DA14580，Dialog公司有提供開發SDK（以后會對該SDK框架進行分析，以指導開發），其中就有實現防丟profile，命名是Proximity。 該profile針對以上防丟的功能提供的Characteristic如下：
1．TXP(txpower) Characteristic, 設備端需要通過主機控制接口HCI來獲得發射功率參數，並以read屬性提供給master。
2．IAS(immediate alter service), write屬性，供master寫告警級別。當master寫入新的值時，設備端會收到write的回調，其根據告警級別進行相應告警。
3. LLS(link loss service),write/read屬性，供master設置鏈路斷開情況下默認的告警級別。
RSSI通過接收端的接口來獲得，並不需要設備端提供service。
以上Characteristic都通過GATT profile提供服務，在藍牙通信協議上，每個Characteristic都會對應一個UUID。
三、android藍牙BLE接口編程
androidBLE接口在android4.3版本以上提供。
1. 判斷當前系統是否支持BLE
getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)
返回真表示支持。
2. 獲得藍牙適配器類
用戶通過統一的藍牙適配器類BluetoothAdapter來使用BLE API。
先獲得藍牙管理器：
BluetoothManagerbluetoothManager = getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
再獲得藍牙適配器實例（單體對象）：
BluetoothAdaptermBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
3. 啟動手機藍牙硬件功能（相當於在設置界面開啟藍牙功能）
mBluetoothAdapter.enable();
4. 開始掃描
BluetoothAdapter.startLeScan(android.bluetooth.BluetoothAdapter.LeScanCallbackcallback)
callback是當掃描到藍牙設備時的回調接口。實現callback中的onLeScan接口：
@Override
public void onLeScan(finalBluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord)
其中，device代表掃描到的設備，可以獲得其MAC地址、設備名等等；rssi即信號強度，這是未連接時獲取RSSI的方法；scanRecord代表掃描設備得到的響應參數，ibeacon即通過該參數來獲得廣播內容。
假設String bluetoothAddress = device.getAddress()，獲取藍牙48位MAC地址
5. 連接GATT，獲取設備端的UUID服務，並進行數據通信交互
通過MAC地址獲得代表設備端的藍牙設備類
BluetoothDevicedevice = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(bluetoothAddress);
連接GATT
BluetoothGatt mBluetoothGatt = device.connectGatt(android.content.Context context, booleanautoConnect, android.bluetooth.BluetoothGattCallback callback);
Callback是連接GATT之后，所有數據交互的回調入口。分別包括：
1)設備服務發現
@Override
publicvoid onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status)
mBluetoothGatt.getServices()代表設備服務集合，
for (BluetoothGattService gattService : mBluetoothGatt.getServices())
對於每個服務service，用getUuid()可以獲得服務的UUID，getCharacteristics()代表該服務的Characteristic集合。
for(BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic : gattCharacteristics)
對於每個Characteristic，getUuid()獲得UUID，getPermissions()獲得屬性權限，getValue()獲得屬性值。
在該回調中我們只提取感興趣的三個Characteristic的UUID，對於其他的如電池、設備服務等UUID可以不管。
gattCharacteristic_char5_TXP=gattCharacteristic；
2)連接狀態改變
@Override
public voidonConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,intnewState)
有兩種狀態，BluetoothProfile.STATE_CONNECTED代表連接，BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED代表斷開連接。
3)讀回調
@Override
public voidonCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristiccharacteristic, intstatus)
其對應手機端發出讀請求后，當收到設備端的數據時的回調。如
mBluetoothGatt.readCharacteristic(gattCharacteristic_char5_TXP)
4)設備端數據變化回調
這里對應設備的characteristic的屬性是notify或者indication，即相當手機端訂閱這個characteristic的值變更服務，當設備端的characteristic發生變化時，設備端會主動發出通知給手機端。
@Override
public voidonCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristiccharacteristic)
在回調中獲得新的值characteristic.getValue()。
5)獲取到RSSI值的回調
RSSI在掃描時可以通過掃描回調接口獲得，但是在連接之后要不斷地使用
mBluetoothGatt.readRemoteRssi()向底層驅動發出讀取RSSI請求，當底層獲取到新的RSSI后會進行以下回調：
@Override
public voidonReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status)
rssi即是新的信號強度值。
連接后，由於手機和設備端的距離在發生變化，因此要不斷地讀取RSSI，實時計算兩者之間的距離才能保證防丟功能的實現。
Android 4.3之后的SDK有提供BLE接口使用的樣例，可以通過研讀源碼進行理解。對防丟器的藍牙設備端和android客戶端的開發感興趣者可以關注 微信公眾號：嵌入式企鵝圈 進行交流。謝謝！嵌入式企鵝圈分享嵌入式Linux和物聯網原創技術經驗，敬請關注：
