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MASA MAUI Plugin 安卓蓝牙低功耗(一)蓝牙扫描

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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/main/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

微软的MAUI并没有提供蓝牙低功耗设备的相关功能,而物联网开发中蓝牙低功耗是十分常见的,所以我们今天自己集成一个。 由于蓝牙功能设计的内容比较多,篇幅有限,本文只集成一个最基本的蓝牙扫描功能,意在抛砖引玉。后续会陆续更新其他蓝牙通讯功能的文章。本文蓝牙低功耗简称为BLE 如果你对BLE的相关概念不了解,可以参考 开发者官网链接: 蓝牙低功耗-安卓 https://developer.android.google.cn/guide/topics/connectivity/bluetooth-le/ 本文JAVA相关代码均来自安卓开发者官网

开发步骤

新建项目

在vs中新建一个基于MAUI Blazor的项目MauiBlueToothDemo,然后添加一个MAUI类库项目Masa.Maui.Plugin.Bluetooth

添加权限

项目创建好了之后,我们首先介绍一下BLE需要的安卓权限,相信大家对各种APP首次打开的权限确认弹窗应该不会陌生。

在应用中使用蓝牙功能,必须声明 BLUETOOTH 蓝牙权限,需要此权限才能执行任何蓝牙通信,例如请求连接、接受连接和传输数据等。 由于 LE 信标通常与位置相关联,还须声明 ACCESS_FINE_LOCATION 权限。没有此权限,扫描将无法返回任何结果。 如果适配 Android 9(API 级别 28)或更低版本,可以声明 ACCESS_COARSE_LOCATION 权限而非 ACCESS_FINE_LOCATION 权限 如果想让应用启动设备发现或操纵蓝牙设置,还须声明 BLUETOOTH_ADMIN 权限。注意:如果使用 LUETOOTH_ADMIN 权限,则您必须拥有 BLUETOOTH 权限。 在MauiBlueToothDemo项目中的AndroidManifest.xml添加权限,我们这里面向Android 9以上版本。

	<!--蓝牙权限-->  	<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />  	<!--让应用启动设备发现或操纵蓝牙设置-->  	<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />  	<!-- 如果设配Android9及更低版本,可以申请 ACCESS_COARSE_LOCATION -->  	<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />        

Android 6.0之后,只在AndroidManifest.xml声明权限已经不够了,出于安全考虑,必须动态申请权限,也就是需要在使用特定功能之前提示用户进行权限确认。 我们在Masa.Maui.Plugin.Bluetooth项目的Platforms_Android下新建MasaMauiBluetoothService类,并添加一个内部类BluetoothPermissions ,MAUI的默认权限没有包含蓝牙低功耗,所以我们需要扩展一个自定义的蓝牙权限类,只要继承自 Permissions.BasePermission即可

        private class BluetoothPermissions : Permissions.BasePlatformPermission          {              public override (string androidPermission, bool isRuntime)[] RequiredPermissions =>                  new List<(string androidPermission, bool isRuntime)>                  {                      (global::Android.Manifest.Permission.AccessFineLocation, true),                      (global::Android.Manifest.Permission.Bluetooth, true),                      (global::Android.Manifest.Permission.BluetoothAdmin, true),                  }.ToArray();          }      

我们在MasaMauiBluetoothService类内部添加一个方法,来实现动态获取权限

        public async Task<bool> CheckAndRequestBluetoothPermission()          {              var status = await Permissions.CheckStatusAsync<BluetoothPermissions>();                if (status == PermissionStatus.Granted)                  return true;              status = await Permissions.RequestAsync<BluetoothPermissions>();                if (status == PermissionStatus.Granted)                  return true;              return false;          }      

检查权限的当前状态,使用 Permissions.CheckStatusAsync 方法。 向用户请求权限,使用 Permissions.RequestAsync 方法。 如果用户以前授予了权限,并且尚未撤消该权限,则此方法将返回 Granted 而不向用户显示对话框。

设置BLE

BLE的开发第一步骤就是设置BLE 为什么要设置BLE,因为我们在使用BLE进行通讯之前,需要验证设备是否支持BLE或者检查BLE是否开启。我们先看一下java的实现方式

JAVA 代码  private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;  ...  // Initializes Bluetooth adapter.  final BluetoothManager bluetoothManager =          (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);  bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();      

在编写平台相关代码时,安卓的系统管理服务都是同getSystemService方法获取的,该方法的参数为系统服务的名称,对应在MAUI中的方法为Android.App.Application.Context.GetSystemService,流程是完全一样的,语法稍有不同,我们如法炮制,在MasaMauiBluetoothService中添加一个构造函数,和两个字段

        private readonly BluetoothManager _bluetoothManager;          private readonly BluetoothAdapter _bluetoothAdapter;          public MasaMauiBluetoothService()          {              _bluetoothManager = (BluetoothManager)Android.App.Application.Context.GetSystemService(Android.App.Application.BluetoothService);              _bluetoothAdapter = _bluetoothManager?.Adapter;          }      

GetSystemService返回BluetoothManager 实例,然后通过BluetoothManager 获取BluetoothAdapterBluetoothAdapter代表设备自身的蓝牙适配器,之后的蓝牙操作都需要通过BluetoothAdapter完成 继续在MasaMauiBluetoothService添加一个检查蓝牙适配器是否存在并开启的方法

        public bool IsEnabled()          {              return _bluetoothAdapter is {IsEnabled: true};          }      

BLE扫描

与BLE设备通讯,首先需要扫描出附近的BLE设备,我们先看看Java怎么实现的

JAVA 代码  /**   * Activity for scanning and displaying available BLE devices.   */  public class DeviceScanActivity extends ListActivity {        private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;      private boolean mScanning;      private Handler handler;        // Stops scanning after 10 seconds.      private static final long SCAN_PERIOD = 10000;      ...      private void scanLeDevice(final boolean enable) {          if (enable) {              // Stops scanning after a pre-defined scan period.              handler.postDelayed(new Runnable() {                  @Override                  public void run() {                      mScanning = false;                      bluetoothAdapter.stopLeScan(leScanCallback);                  }              }, SCAN_PERIOD);                mScanning = true;              bluetoothAdapter.startLeScan(leScanCallback);          } else {              mScanning = false;              bluetoothAdapter.stopLeScan(leScanCallback);          }          ...      }  ...  }      

扫描设备需要使用bluetoothAdapter.startLeScan方法,并指定一个BluetoothAdapter.LeScanCallback回调方法作为参数 我们再看一下LeScanCallback的Java实现

JAVA 代码  private LeDeviceListAdapter leDeviceListAdapter;  ...  // Device scan callback.  private BluetoothAdapter.LeScanCallback leScanCallback =          new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {      @Override      public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,              byte[] scanRecord) {          runOnUiThread(new Runnable() {             @Override             public void run() {                 leDeviceListAdapter.addDevice(device);                 leDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();             }         });     }  };      

因为扫描很耗费资源,所以示例代码通过runOnUiThread设置扫描进程在设备的前台运行,扫描到设备后触发leScanCallback 回调,然后通过私有的LeDeviceListAdapter字段保存扫描到的设备列表。 我们如法炮制这部分功能,在MasaMauiBluetoothService中添加一个继承自ScanCallback内部类DevicesCallbackScanCallback类 对应安卓的leScanCallback

private class DevicesCallback : ScanCallback          {              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 OnScanResult(ScanCallbackType callbackType, ScanResult result)              {                  System.Diagnostics.Debug.WriteLine("OnScanResult");                    if (!Devices.Contains(result.Device))                  {                      Devices.Add(result.Device);                  }                    base.OnScanResult(callbackType, result);              }          }    

篇幅问题我们这里只重写OnScanResult一个方法。当有设备被扫描到就会触发这个方法,然后就可以通过ScanResultDevice属性来获取设备信息。 我们在MAUI中打印调试信息可以使用System.Diagnostics.Debug.WriteLine真机调试的信息会被打印到vs的输出控制台。 我们添加一个属性Devices用于汇总收集扫描到的设备信息。这里使用了EventWaitHandle 用于在异步操作时控制线程间的同步,线程在 EventWaitHandle 上将一直受阻,直到未受阻的线程调用 Set 方法,没用过的可以自行查看微软文档。 继续在MasaMauiBluetoothService添加字段,并在构造函数初始化。

        private readonly ScanSettings _settings;          private readonly DevicesCallback _callback;          public MasaMauiBluetoothService()          {              _bluetoothManager = (BluetoothManager)Android.App.Application.Context.GetSystemService(Android.App.Application.BluetoothService);              _bluetoothAdapter = _bluetoothManager?.Adapter;                 _settings = new ScanSettings.Builder()                  .SetScanMode(Android.Bluetooth.LE.ScanMode.Balanced)                  ?.Build();              _callback = new DevicesCallback();          }      

这里也很好理解,ScanSettings通过ScanSettings.Builder() 构造,用来配置蓝牙的扫描模式,我们这里使用平衡模式,具体式有如下三种:

ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_POWER 低功耗模式(默认扫描模式,如果扫描应用程序不在前台,则强制使用此模式。) ScanSettings.SCAN_MODE_BALANCED 平衡模式 ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_LATENCY 高功耗模式(建议仅在应用程序在前台运行时才使用此模式。)

最后添加ScanLeDeviceAsync方法

 public async Task<IReadOnlyCollection<BluetoothDevice>> ScanLeDeviceAsync()          {              //第一个参数可以设置过滤条件-蓝牙名称,名称前缀,服务号等,这里暂时不设置过滤条件              _bluetoothAdapter.BluetoothLeScanner.StartScan(null, _settings, _callback);              await Task.Run(() =>              {                  _callback.WaitOne();              });              _bluetoothAdapter.BluetoothLeScanner.StopScan(_callback);              return _callback.Devices.AsReadOnly();          }    

StartScan方法的第一个参数是过滤条件,可以根据名称等进行过滤,我们暂不设置过滤。

测试

编译Masa.Maui.Plugin.Bluetooth项目,然后在MauiBlueToothDemo项目中引用Masa.Maui.Plugin.Bluetooth.dll。 修改MauiBlueToothDemoIndex页面,页面使用了对MAUI支持良好的Masa Blazor组件: Masa Blazor

@page "/"  <MButton OnClick="ScanBLEDeviceAsync">扫描蓝牙设备</MButton>  <div class="text-center">      <MDialog @bind-Value="ShowProgress" Width="500">          <ChildContent>              <MCard>                  <MCardTitle>                      正在扫描蓝牙设备                  </MCardTitle>                  <MCardText>                      <MProgressCircular Size="40" Indeterminate Color="primary"></MProgressCircular>                  </MCardText>              </MCard>          </ChildContent>      </MDialog>  </div>    <MCard Class="mx-auto" MaxWidth="400" Tile>      @foreach (var item in BluetoothDeviceList)      {          <MListItem>              <MListItemContent>                  <MListItemTitle>@item</MListItemTitle>              </MListItemContent>          </MListItem>      }  </MCard>      
using Masa.Maui.Plugin.Bluetooth;  using Microsoft.AspNetCore.Components;    namespace MauiBlueToothDemo.Pages  {      public partial class Index      {          private bool ShowProgress { get; set; }          private List<string> BluetoothDeviceList { get; set; } = new();          [Inject]          private MasaMauiBluetoothService BluetoothService { get; set; }            private async Task ScanBLEDeviceAsync()          {              if (BluetoothService.IsEnabled())              {                  if (await BluetoothService.CheckAndRequestBluetoothPermission())                  {                      ShowProgress = true;                      var deviceList = await BluetoothService.ScanLeDeviceAsync();                      BluetoothDeviceList = deviceList.Where(o => !string.IsNullOrEmpty(o.Name)).Select(o => o.Name).Distinct().ToList();                      ShowProgress = false;                  }              }          }      }  }      

不要忘记在MauiProgram.cs注入写好的MasaMauiBluetoothService

#if ANDROID          builder.Services.AddSingleton<MasaMauiBluetoothService>();  #endif      

我们真机运行一下看看效果

MASA MAUI Plugin 安卓蓝牙低功耗(一)蓝牙扫描

同时在vs的输出中可以看到打印的日志

MASA MAUI Plugin 安卓蓝牙低功耗(一)蓝牙扫描

本文到此结束,下一篇我们实现具体的BLE的通讯。


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作者: 一航技术

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