HarmonyOS鸿蒙Next中如何实现蓝牙BLE设备的稳定连接与数据收发？

开发者你好

1. 蓝牙应用需要长期在后台运行可以申请长时任务保活蓝牙相关业务。
2. 连接断开可以通过监听BLE蓝牙的连接状态判断。

【背景知识】

• 蓝牙技术是一种无线通信技术，可以在短距离内传输数据，目前蓝牙有两种常见的技术分类：传统蓝牙（BR/EDR）和低功耗蓝牙（BLE）。两种类型的蓝牙区分可以参考：蓝牙服务开发概述。
• 在BLE蓝牙中，可以通过ScanFilter过滤参数精确找到需要连接的BLE蓝牙设备。
• 经典蓝牙扫描无法配置过滤参数，通常只能通过扫描到的虚拟MAC地址，调用getRemoteDeviceName接口获取设备名称来确定目标设备。
• 若对端设备同时支持经典蓝牙和BLE蓝牙，通过BLE蓝牙虚拟MAC地址建立蓝牙配对的同时，也会完成经典蓝牙的配对。

【解决方案】 开发者你好，蓝牙开发可以参考以下方案：

在module.json5申请相关权限，ohos.permission.ACCESS_BLUETOOTH允许应用接入蓝牙并使用蓝牙能力，例如配对、连接外围设备等，ohos.permission.USE_BLUETOOTH允许应用查看蓝牙的配置。关于蓝牙开发的完整示例可参考蓝牙开发。

1. 蓝牙应用需要长期在后台运行可以申请长时任务保活蓝牙相关业务。
2. 连接断开可以通过监听BLE蓝牙的连接状态判断：
   • BLE蓝牙client端提供了on(‘BLEConnectionStateChange’)接口，用于监听client端BLE蓝牙的连接状态。
   • BLE蓝牙server端提供了on(‘connectionStateChange’)接口，用于监听server端BLE蓝牙的连接状态。
   • BLE蓝牙连接状态ProfileConnectionState有以下四种状态：

BLE蓝牙快速回连可以参考以下方式：

• 方案一：与对端设备第一次连接后，发起蓝牙配对，配对完成后，蓝牙虚拟MAC地址会被固化。后续无需重复建立蓝牙扫描，调用getPairedDevices接口就可以从已配对列表中获取对端蓝牙的虚拟MAC地址，向对端设备发起连接。
• 方案二：与对端设备第一次连接后，使用addPersistentDeviceId接口固化对端设备虚拟MAC地址。后续同样无需重复建立蓝牙扫描，调用getPersistentDeviceIds接口就可以从已固化设备列表中获取对端蓝牙的虚拟MAC地址，向对端设备发起连接。

示例demo如下：

import { access, ble, connection, constant } from '@kit.ConnectivityKit';

@Entry
@Component
struct Reconnect {
  @State gattClient: ble.GattClientDevice | undefined = undefined;

  // 方案一
  ReconnectOne() {
    // 先查询已配对设备列表，判断需要连接的设备是否在已配对设备列表中存在。
    let devices = connection.getPairedDevices();
    for (let index = 0; index < devices.length; index++) {
      let name = connection.getRemoteDeviceName(devices[index]);
      // 需要连接的设备在已配对设备列表中存在，无需发起扫描，直接创建实例进行连接。
      if (name === 'name') {
        // 创建ble蓝牙client实例
        this.gattClient = ble.createGattClientDevice(devices[index]);
        // 连接前先创建连接状态回调监听
        this.onBLEConnectionStateChangeOne();
        // 连接ble蓝牙
        this.gattClient.connect();
        return;
      }
    }
    // 需要连接的设备在已配对设备列表中不存在，开启常规ble蓝牙连接流程。
    // 订阅BLE设备发现
    this.onBLEDeviceFindOne();
    // 过滤参数可根据实际场景进行设置
    let scanFilter: ble.ScanFilter = {
      name: 'name'
    };
    // 扫描参数可根据实际场景配置
    let scanOptions: ble.ScanOptions = {
      interval: 500,
      dutyMode: ble.ScanDuty.SCAN_MODE_LOW_POWER,
      matchMode: ble.MatchMode.MATCH_MODE_AGGRESSIVE,
    };
    ble.startBLEScan([scanFilter], scanOptions);
  }

  onBLEDeviceFindOne() {
    ble.on('BLEDeviceFind', (data: Array<ble.ScanResult>) => {
      // 发现设备，创建实例进行连接。
      this.gattClient = ble.createGattClientDevice(data[0].deviceId);
      // 连接前先创建连接状态回调监听
      this.onBLEConnectionStateChangeOne();
      // 连接ble蓝牙
      this.gattClient.connect();
      // 连接成后，将已连接设备加入配对列表。
      // 注意：加入配对列表时机并不固定，可根据实际场景来进行变更。
      connection.pairDevice(data[0].deviceId, () => {
        console.info('pairDevice err');
      });
    });
  }

  onBLEConnectionStateChangeOne() {
    this.gattClient?.on('BLEConnectionStateChange', (state: ble.BLEConnectionChangeState) => {
      if (state.state === constant.ProfileConnectionState.STATE_DISCONNECTED) {
        // 如果蓝牙意外断开了连接，可以在此处重新发起连接，以达到意外断连快速回连能力。
        // 不过需要保证此时this.gattClient实例没有被销毁。
        this.gattClient?.connect();
      }
    });
  }

  // 方案二
  ReconnectTwo() {
    // 先查询已固化设备列表，判断需要连接的设备是否在已固化设备列表中存在。
    let devices = access.getPersistentDeviceIds();
    for (let index = 0; index < devices.length; index++) {
      let name = connection.getRemoteDeviceName(devices[index]);
      let isValid = access.isValidRandomDeviceId(devices[index]);
      // 需要连接的设备在已固化设备列表中存在，同时该地址有效，无需发起扫描，直接创建实例进行连接。
      if (isValid && name === 'name') {
        // 创建ble蓝牙client实例
        this.gattClient = ble.createGattClientDevice(devices[index]);
        // 连接前先创建连接状态回调监听
        this.onBLEConnectionStateChangeTwo();
        // 连接ble蓝牙
        this.gattClient.connect();
        return;
      }
    }
    // 需要连接的设备在已固化设备列表中不存在，开启常规ble蓝牙连接流程。
    // 订阅BLE设备发现
    this.onBLEDeviceFindTwo();
    // 过滤参数可根据实际场景进行设置
    let scanFilter: ble.ScanFilter = {
      name: 'name'
    };
    // 扫描参数可根据实际场景配置
    let scanOptions: ble.ScanOptions = {
      interval: 500,
      dutyMode: ble.ScanDuty.SCAN_MODE_LOW_POWER,
      matchMode: ble.MatchMode.MATCH_MODE_AGGRESSIVE,
    };
    ble.startBLEScan([scanFilter], scanOptions);
  }

  onBLEDeviceFindTwo() {
    ble.on('BLEDeviceFind', (data: Array<ble.ScanResult>) => {
      // 发现设备，创建实例进行连接。
      this.gattClient = ble.createGattClientDevice(data[0].deviceId);
      // 连接前先创建连接状态回调监听
      this.onBLEConnectionStateChangeTwo();
      // 连接ble蓝牙
      this.gattClient.connect();
      // 连接成后，将已连接设备加入固化列表。
      // 注意：加入固化列表时机并不固定，可根据实际场景来进行变更。
      access.addPersistentDeviceId(data[0].deviceId);
    });
  }

  onBLEConnectionStateChangeTwo() {
    this.gattClient?.on('BLEConnectionStateChange', (state: ble.BLEConnectionChangeState) => {
      if (state.state === constant.ProfileConnectionState.STATE_DISCONNECTED) {
        // 如果蓝牙意外断开了连接，可以在此处重新发起连接，以达到意外断连快速回连能力。
        // 不过需要保证此时this.gattClient实例没有被销毁。
        this.gattClient?.connect();
      }
    });
  }

  build() {
    Column() {
      Button('ble蓝牙连接/支持快速回连(方案1)').onClick(() => {
        // 发起连接
        this.ReconnectOne();
      });
      Button('ble蓝牙连接/支持快速回连(方案2)').onClick(() => {
        // 发起连接
        this.ReconnectTwo();
      });
    }.height('100%')
    .width('100%')
    .justifyContent(FlexAlign.SpaceAround);
  }
}