如何在 iOS 7.1 中在后台和前台使用蓝牙 LE 检测附近的设备？

Question

我有一个应用程序需要检测附近（在蓝牙 LE 范围内）运行相同应用程序和 iOS 7.1 的设备。我考虑了两种检测方法：

1. 让设备充当 iBeacon 并检测范围内的 iBeacon
2. 使用 CoreBluetooth（如在 Vicinity 实施 here 中）创建 BLE 外围设备，宣传该外围设备并扫描外围设备

看来选项1是不可能的，因为：

• 当应用程序在后台运行时，iOS 可能需要至少 15 分钟才能检测到进入信标区域 (iOS 7.1)

选项 2 似乎可行，但在实施方面存在一些困难：

• iOS 似乎会在一段时间后（大约 15 分钟？）更改广告数据包中的外围设备 UUID。这意味着无法直接从广告广播信号中识别出广告设备。

对此，我有以下问题：

• 还有其他我没有考虑过的实现附近设备检测的方法吗？
• 是否可以通过广告（或通过其他方式）识别设备，以便选项 2 起作用？

Answer 1

我找到了一种方法来使这个工作核心蓝牙（选项2），过程大致如下：

• 应用程序宣传自己，在CBAdvertisementDataLocalNameKey 中使用编码的设备唯一标识符（当广播应用程序在前台运行时）和通过蓝牙 LE 服务提供设备唯一标识符的特性（当广播应用程序在后台运行）
• 同时，应用程序扫描其他外围设备使用相同的服务。

广告工作如下：

• 为了让其他设备能够识别此设备，我使用每个设备唯一的 UUID（我使用 Urban Airship 的 [UAUtils deviceID]，因为它也是程序其他部分中的设备标识符 - 但你也可以使用任何唯一 ID 实现）。

• 当应用程序在前台运行时，我可以使用CBAdvertisementDataLocalNameKey 直接在广告包中传递设备唯一ID。标准的 UUID 表示太长，所以我使用 UUID 的缩写形式如下：

  + (NSString *)shortenedDeviceID
  {
      NSString *deviceID = [UAUtils deviceID];
  
      NSUUID *uuid = [[NSUUID alloc] initWithUUIDString:deviceID];
      uuid_t uuidBytes;
      [uuid getUUIDBytes:uuidBytes];
  
      NSData *data = [NSData dataWithBytes:uuidBytes length:16];
      NSString *base64 = [data base64EncodedStringWithOptions:0];
      NSString *encoded = [[[base64
                             stringByReplacingOccurrencesOfString:@"/" withString:@"_"]
                            stringByReplacingOccurrencesOfString:@"+" withString:@"-"]
                           stringByReplacingOccurrencesOfString:@"=" withString:@""];
      return encoded;
  }
  

• 当应用程序在后台运行时，广告包被剥离，CBAdvertisementDataLocalNameKey 不再传递。为此，应用程序需要发布提供唯一设备标识符的特征：

  - (void)peripheralManagerDidUpdateState:(CBPeripheralManager *)peripheral
  {
      if (peripheral.state == CBPeripheralManagerStatePoweredOn) {
          [self startAdvertising];
  
          if (peripheralManager) {
              CBUUID *serviceUUID = [CBUUID UUIDWithString:DEVICE_IDENTIFIER_SERVICE_UUID];
              CBUUID *characteristicUUID = [CBUUID UUIDWithString:DEVICE_IDENTIFIER_CHARACTERISTIC_UUID];
              CBMutableCharacteristic *characteristic =
              [[CBMutableCharacteristic alloc] initWithType:characteristicUUID
                                                 properties:CBCharacteristicPropertyRead
                                                      value:[[MyUtils shortenedDeviceID] dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]
                                                permissions:CBAttributePermissionsReadable];
              CBMutableService *service = [[CBMutableService alloc] initWithType:serviceUUID primary:YES];
              service.characteristics = @[characteristic];
              [peripheralManager addService:service];
          }
      }
  }
  

扫描工作如下：

• 您开始扫描具有特定服务UUID的外围设备，如下所示（注意您需要指定服务UUID，否则后台扫描无法找到设备）：

  [self.centralManager scanForPeripheralsWithServices:@[[CBUUID UUIDWithString:DEVICE_IDENTIFIER_SERVICE_UUID]]
      options:scanOptions];
  

• 当在- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI 发现设备时，您检查advertisementData[CBAdvertisementDataLocalNameKey] 是否存在并尝试将其转换回UUID 形式，如下所示：

  + (NSString *)deviceIDfromShortenedDeviceID:(NSString *)shortenedDeviceID
  {
      if (!shortenedDeviceID)
          return nil;
      NSString *decoded = [[[shortenedDeviceID
                             stringByReplacingOccurrencesOfString:@"_" withString:@"/"]
                            stringByReplacingOccurrencesOfString:@"-" withString:@"+"]
                           stringByAppendingString:@"=="];
  
      NSData *data = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:decoded options:0];
      if (!data)
          return nil;
  
      NSUUID *uuid = [[NSUUID alloc] initWithUUIDBytes:[data bytes]];
  
      return uuid.UUIDString;
  }
  

• 如果转换失败，您知道广播设备在后台，您需要连接到设备以读取提供唯一标识符的特征。为此，您需要使用[self.central connectPeripheral:peripheral options:nil];（与peripheral.delegate = self; 并实现如下委托方法链：

  - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
  {
      [peripheral discoverServices:@[[CBUUID UUIDWithString:DEVICE_IDENTIFIER_SERVICE_UUID]]];
  }
  
  - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
  {
      if (!error) {
          for (CBService *service in peripheral.services) {
              if ([service.UUID.UUIDString isEqualToString:DEVICE_IDENTIFIER_SERVICE_UUID]) {
                  NSLog(@"Service found with UUID: %@", service.UUID);
                  [peripheral discoverCharacteristics:@[[CBUUID UUIDWithString:DEVICE_IDENTIFIER_CHARACTERISTIC_UUID]] forService:service];
              }
          }
      }
  }
  
  - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
  {
      if (!error) {
          for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
              if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:DEVICE_IDENTIFIER_CHARACTERISTIC_UUID]]) {
                  [peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
              }
          }
      }
  }
  
  - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
  {
      if (!error) {
          NSString *shortenedDeviceID = [[NSString alloc] initWithData:characteristic.value encoding:NSUTF8StringEncoding];
          NSString *deviceId = [MyUtils deviceIDfromShortenedDeviceID:shortenedDeviceID];
          NSLog(@"Got device id: %@", deviceId);
      }
  }