Android Studio里的BLE数据接收策略

#本人是初次接触Android蓝牙开发，若有不对地方，欢迎指出。

#由于是讲接收数据策略(其中还包含数据发送的部分策略)，因此其他问题部分不会讲述，只描述数据接收。

简介(对于客户端---手机端)

博主在处理数据接收的时候，发现BLE的数据接收有很多不一样的地方，就是BLE的数据接收是采用它自己的MTU格式，目前一次BLE数据接收只能接收20字节数据，那么我们一旦涉及到超出20字节的数据，那么BLE的接收数据是按照20字节来划分 --- 我们想要发送的数据,那么这个完整的数据被分成多个包的数据包。我们就是想处理完整的数据，而不是处理某一个单一的数据包，所以我们遇到的难点就是——怎么将接收到分开的数据包，整理成完整的数据来进行处理。

对于MTU的解释

从字面上来说，MTU 是英文 Maximum Transmission Unit 的缩写，即最大传输单元，它的单位是字节，指的是数据链路层的最大payload，由硬件网卡设置MTU，是一个硬性限制。

1.数据接收部分

引用别的博主的对于BLE的解释——这里我就简要介绍一下。

对于BLE最重要的部分就是 GATT回调(处理连接和服务发现，以及数据接收以及发送)。所以我们目前要用到 BluetoothGattCallback 以及它里面的回调函数。

 private final BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback() {
 
            @Override
        public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {

        }

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

        }

};

对于gattCallback 它的两个回调函数有---

@Override

onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {}

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

第一个是用于数据接收，也就是我们这个blog的重点部分，它也是一次只能接收一个20字节的数据分包。

第二个是用于处理数据是否写出，当你的数据被发送出去的时候会进行回调。（注意了，它也是遵循MTU的，它也是一次性只能发送20个字节。）

2.对于onCharacteristicChanged的处理

首先可以看看我的写的案例。

这个函数仍然是在

private final BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback() {

//我们的 onCharacteristicChanged()在这里面进行重写。

};

onCharacteristicChanged

        @Override
        public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
            // value为设备发送的数据，根据数据协议进行解析
            byte[] value = characteristic.getValue();
            String received = new String(value);

            processReceivedData(value);

            Log.i(TAG,"接收到数据: " + received);
//            Log.d(TAG, "收到分段数据: " + new String(value, StandardCharsets.UTF_8));
//            runOnUiThread(() -> processReceivedData(value));

        }

注释的部分不用管，这个是我进行测试时候用的。

首先，我们可以看到value是为对应的BLE设备发送过来的数据，我们使用characteristic.getValue()接收，你可以看到这个函数里的变量characteristic 这个不用管，你直接使用这个函数就可以了。

然后，我们接收到的数据，还是byte,就是字节格式的数据包。

现在有两种方式来进行数据包整合:

字节直接整合为完整数据。
将字节先转换为字符串格式后再整合为字节完整数据。

根据自己的需求来进行选择，byte格式是可以转换为字节格式的。

1.对于字节直接整合为完整数据

// 首先在gattCallback这个变量外面 先申明一个全局变量
private List<byte[]> packets = new ArrayList<>();

//作为数据缓存存储




        @Override
        public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
        byte[] value = characteristic.getValue();
        
        packets.add(value);
        
//  这里加入你自己的数据末尾判断
        if(End)
        {
            byte[] Alldata = GetWholeData(packets); //组成完整的数据
            
            /*下面同时可以加入你想在数据组合完整时，调用数据处理函数
                (可选部分)
            */
        }

       }

对于数据整合函数

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

2.将字节先转换为字符串格式后再整合为字节完整数据

以我的案例为例子来进行讲解。

        @Override
        public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
            // value为设备发送的数据，根据数据协议进行解析
            byte[] value = characteristic.getValue();
//             String received = new String(value);
//            可加可不加，我用来调试的

        
            /* 主要核心函数 这个兼具数据处理*/
            processReceivedData(value);

//            Log.i(TAG,"接收到数据: " + received);
        }

这个函数其实和第一个差不多，主要是数据处理部分，不相同。

对于ProcessReceivedData函数

    private final StringBuilder dataBuffer = new StringBuilder();
// 对于dataBuffer是用来进行完整数据拼包的，全局变量


    private void processReceivedData(byte[] data) {
        String packet = new String(data, StandardCharsets.UTF_8);
        dataBuffer.append(packet);

// 前两个部分，就是用来进行接收的数据包合包操作。 

/* 后面是作为数据处理部分，你可以理解为前面的操作是合包
    只有真正完成数据包整合后，才会真正进行数据处理部分。

    下面的代码作为案例，你可以自己改写。
*/
        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, "协议格式错误: " + 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, "控制指令已发送: " + jsonCommand);
                } else {
                    Log.e(TAG, "用户位置未更新，无法计算指令");
                }
            } catch (JSONException e) {
                Log.e(TAG, "JSON解析失败: " + e.getMessage() + "\n原始数据: " + rawData);
            }
        }
    }

if (!rawData.startsWith("#") || !rawData.endsWith("\n")) {
    Log.e(TAG, "协议格式错误: " + rawData);
    continue;
}

这一部分是用于检测发送的数据格式是否正确。上面的代码，可以按照注释理解，不符合条件就结束循环，提前进行下一次的数据包处理。

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, "控制指令已发送: " + jsonCommand);
    } else {
        Log.e(TAG, "用户位置未更新，无法计算指令");
    }
} catch (JSONException e) {
    Log.e(TAG, "JSON解析失败: " + e.getMessage() + "\n原始数据: " + rawData);
}

对于 try{}catch{}部分就是我所提及的数据处理部分。你可以自己更改。

对于里面的一个 sendCommand(jsonCommand) 是处理完数据后发送相应的数据。

这里我再加上我们一般都会处理完数据后发送想要的相应部分。

3.对于数据接收处理后，数据发送部分

可以看到之前博主提及过的

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

这个就是我们接下来要使用的数据发送回调。

先看我写的完整例子。

SendCommand函数

    private Queue<byte[]> writeQueue = new LinkedList<>();


    @SuppressLint("MissingPermission")
    public void sendCommand(String command) {
        if (bluetoothGatt == null || writeCharateristic == null) {
            Log.e(TAG, "GATT未连接或写特征不可用");
            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大小为20字节

        // 清空队列并分包
        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);
        }

        // 发送第一个包
        sendNextPacket();
    }

sendNextPacket()函数

    @SuppressLint("MissingPermission")
    private void sendNextPacket() {
        if (writeQueue.isEmpty()) return;

        byte[] chunk = writeQueue.poll();
        writeCharateristic.setValue(chunk);
        boolean success = bluetoothGatt.writeCharacteristic(writeCharateristic);
        Log.i(TAG, "发送分包: " + new String(chunk, StandardCharsets.UTF_8) + "，成功: " + success);

        // 如果写失败，考虑重试机制
    }

onCharacteristicWrite()函数

        @Override
        public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                Log.i(TAG, "写入成功：" + new String(characteristic.getValue(), StandardCharsets.UTF_8));
                sendNextPacket();
// 如果是还没有发送完数据，那么就继续发送它的下一个数据包
            } else {
                Log.e(TAG, "写入失败，状态码: " + status);
            }
        }

问题的本质就是:

BLE 发送数据包时，每包最大只能发 20 字节（传统 BLE 协议限制），你的完整字符串超过这个长度就会被自动分包。