Android Studio里的BLE數據接收策略

#本人是初次接觸Android藍牙開發，若有不對地方，歡迎指出。

#由于是講接收數據策略(其中還包含數據發送的部分策略)，因此其他問題部分不會講述，只描述數據接收。

簡介(對于客戶端---手機端)

博主在處理數據接收的時候，發現BLE的數據接收有很多不一樣的地方，就是BLE的數據接收是采用它自己的MTU格式，目前一次BLE數據接收只能接收20字節數據，那么我們一旦涉及到超出20字節的數據，那么BLE的接收數據是按照20字節來劃分 --- 我們想要發送的數據,那么這個完整的數據被分成多個包的數據包。我們就是想處理完整的數據，而不是處理某一個單一的數據包，所以我們遇到的難點就是——怎么將接收到分開的數據包，整理成完整的數據來進行處理。

對于MTU的解釋

從字面上來說，MTU 是英文 Maximum Transmission Unit 的縮寫，即最大傳輸單元，它的單位是字節，指的是數據鏈路層的最大payload，由硬件網卡設置MTU，是一個硬性限制。

1.數據接收部分

引用別的博主的對于BLE的解釋——這里我就簡要介紹一下。

對于BLE最重要的部分就是 GATT回調(處理連接和服務發現，以及數據接收以及發送)。所以我們目前要用到 BluetoothGattCallback 以及它里面的回調函數。

 private final BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback() {@Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {}@Overridepublic void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {}};

對于gattCallback 它的兩個回調函數有---

@Override

onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {}

@Override
? ?public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {}

第一個是用于數據接收，也就是我們這個blog的重點部分，它也是一次只能接收一個20字節的數據分包。

第二個是用于處理數據是否寫出，當你的數據被發送出去的時候會進行回調。（注意了，它也是遵循MTU的，它也是一次性只能發送20個字節。）

2.對于onCharacteristicChanged的處理

首先可以看看我的寫的案例。

這個函數仍然是在

private final BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback() {

? ? //我們的?onCharacteristicChanged()在這里面進行重寫。

};

onCharacteristicChanged

        @Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {// value為設備發送的數據，根據數據協議進行解析byte[] value = characteristic.getValue();String received = new String(value);processReceivedData(value);Log.i(TAG,"接收到數據: " + received);
//            Log.d(TAG, "收到分段數據: " + new String(value, StandardCharsets.UTF_8));
//            runOnUiThread(() -> processReceivedData(value));}

?注釋的部分不用管，這個是我進行測試時候用的。

首先，我們可以看到value是為對應的BLE設備發送過來的數據，我們使用characteristic.getValue()接收，你可以看到這個函數里的變量characteristic 這個不用管，你直接使用這個函數就可以了。

然后，我們接收到的數據，還是byte,就是字節格式的數據包。

現在有兩種方式來進行數據包整合:

字節直接整合為完整數據。
將字節先轉換為字符串格式后再整合為字節完整數據。

根據自己的需求來進行選擇，byte格式是可以轉換為字節格式的。

1.對于字節直接整合為完整數據

// 首先在gattCallback這個變量外面 先申明一個全局變量
private List<byte[]> packets = new ArrayList<>();//作為數據緩存存儲@Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {byte[] value = characteristic.getValue();packets.add(value);//  這里加入你自己的數據末尾判斷if(End){byte[] Alldata = GetWholeData(packets); //組成完整的數據/*下面同時可以加入你想在數據組合完整時，調用數據處理函數(可選部分)*/}}

對于數據整合函數

// 組裝數據
private byte[] GetWholeData(List<byte[]> packets) {ByteArrayOutputStream DataStream = new ByteArrayOutputStream();for (byte[] packet : packets) {DataStream.write(packet);}return DataStream.toByteArray();
}

2.將字節先轉換為字符串格式后再整合為字節完整數據

以我的案例為例子來進行講解。

        @Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {// value為設備發送的數據，根據數據協議進行解析byte[] value = characteristic.getValue();
//             String received = new String(value);
//            可加可不加，我用來調試的/* 主要核心函數 這個兼具數據處理*/processReceivedData(value);//            Log.i(TAG,"接收到數據: " + received);}

這個函數其實和第一個差不多，主要是數據處理部分，不相同。

對于ProcessReceivedData函數

    private final StringBuilder dataBuffer = new StringBuilder();
// 對于dataBuffer是用來進行完整數據拼包的，全局變量private void processReceivedData(byte[] data) {String packet = new String(data, StandardCharsets.UTF_8);dataBuffer.append(packet);// 前兩個部分，就是用來進行接收的數據包合包操作。 /* 后面是作為數據處理部分，你可以理解為前面的操作是合包只有真正完成數據包整合后，才會真正進行數據處理部分。下面的代碼作為案例，你可以自己改寫。
*/while (true) {int startIndex = dataBuffer.indexOf("#");if (startIndex == -1) {dataBuffer.setLength(0);break;}int endIndex = dataBuffer.indexOf("\n", startIndex);if (endIndex == -1) {String remaining = dataBuffer.substring(startIndex);dataBuffer.setLength(0);dataBuffer.append(remaining);break;}String rawData = dataBuffer.substring(startIndex, endIndex + 1);dataBuffer.delete(0, endIndex + 1);if (!rawData.startsWith("#") || !rawData.endsWith("\n")) {Log.e(TAG, "協議格式錯誤: " + rawData);continue;}try {String jsonStr = rawData.substring(1, rawData.length() - 1);JSONObject json = new JSONObject(jsonStr);double lat = json.getDouble("lat");double lon = json.getDouble("lon");float angle = (float) json.getDouble("angle");if (lastLat != null && lastLon != null) {CaneVectorControl.ControlCommand command = CaneVectorControl.computeControl(lastLat, lastLon, endLat, endLon, lat, lon);String jsonCommand = "#" + command.toJson() + "\n";sendCommand(jsonCommand);Log.i(TAG, "控制指令已發送: " + jsonCommand);} else {Log.e(TAG, "用戶位置未更新，無法計算指令");}} catch (JSONException e) {Log.e(TAG, "JSON解析失敗: " + e.getMessage() + "\n原始數據: " + rawData);}}}

if (!rawData.startsWith("#") || !rawData.endsWith("\n")) {Log.e(TAG, "協議格式錯誤: " + rawData);continue;
}

這一部分是用于檢測發送的數據格式是否正確。上面的代碼，可以按照注釋理解，不符合條件就結束循環，提前進行下一次的數據包處理。

try {String jsonStr = rawData.substring(1, rawData.length() - 1);JSONObject json = new JSONObject(jsonStr);double lat = json.getDouble("lat");double lon = json.getDouble("lon");float angle = (float) json.getDouble("angle");if (lastLat != null && lastLon != null) {CaneVectorControl.ControlCommand command = CaneVectorControl.computeControl(lastLat, lastLon, endLat, endLon, lat, lon);String jsonCommand = "#" + command.toJson() + "\n";sendCommand(jsonCommand);Log.i(TAG, "控制指令已發送: " + jsonCommand);} else {Log.e(TAG, "用戶位置未更新，無法計算指令");}
} catch (JSONException e) {Log.e(TAG, "JSON解析失敗: " + e.getMessage() + "\n原始數據: " + rawData);
}

對于 try{}catch{}部分就是我所提及的數據處理部分。? 你可以自己更改。

對于里面的一個 sendCommand(jsonCommand) 是處理完數據后發送相應的數據。

這里我再加上我們一般都會處理完數據后發送想要的相應部分。

3.對于數據接收處理后，數據發送部分

可以看到之前博主提及過的

@Override
public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {Log.i(TAG, "寫入成功：" + new String(characteristic.getValue(), StandardCharsets.UTF_8));sendNextPacket();} else {Log.e(TAG, "寫入失敗，狀態碼: " + status);}
}

這個就是我們接下來要使用的數據發送回調。

先看我寫的完整例子。

SendCommand函數

    private Queue<byte[]> writeQueue = new LinkedList<>();@SuppressLint("MissingPermission")public void sendCommand(String command) {if (bluetoothGatt == null || writeCharateristic == null) {Log.e(TAG, "GATT未連接或寫特征不可用");return;}byte[] data = command.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);int maxLength = 20; // 或 MTU - 3 // 博主使用的是HC-08 BLE 它的MTU大小為20字節// 清空隊列并分包writeQueue.clear();for (int i = 0; i < data.length; i += maxLength) {int end = Math.min(data.length, i + maxLength);byte[] chunk = Arrays.copyOfRange(data, i, end);writeQueue.offer(chunk);}// 發送第一個包sendNextPacket();}

sendNextPacket()函數

    @SuppressLint("MissingPermission")private void sendNextPacket() {if (writeQueue.isEmpty()) return;byte[] chunk = writeQueue.poll();writeCharateristic.setValue(chunk);boolean success = bluetoothGatt.writeCharacteristic(writeCharateristic);Log.i(TAG, "發送分包: " + new String(chunk, StandardCharsets.UTF_8) + "，成功: " + success);// 如果寫失敗，考慮重試機制}

onCharacteristicWrite()函數

        @Overridepublic void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {Log.i(TAG, "寫入成功：" + new String(characteristic.getValue(), StandardCharsets.UTF_8));sendNextPacket();
// 如果是還沒有發送完數據，那么就繼續發送它的下一個數據包} else {Log.e(TAG, "寫入失敗，狀態碼: " + status);}}

問題的本質就是:

BLE 發送數據包時，每包最大只能發 20 字節（傳統 BLE 協議限制），你的完整字符串超過這個長度就會被自動分包。