基于Android的蓝牙通信接口

【摘要】为了实现Android手持终端与其他设备之间数据准确、高效、可靠的传输，本文给出了基于android平台下的蓝牙无线传输通用接口。Android应用程序调用此接口即可简单实现与其他蓝牙设备进行无线传输数据。

【关键词】安卓；通信接口；无线传输

1.引言

随着电子技术的不断进步，手持式终端越来越轻便，性能却越来越好。同时，手持式终端在物联网方面的应用十分广泛。作为当今市场广泛、功能最丰富且安全的蓝牙技术。首先，蓝牙技术包含了传感器技术、识别技术、移动通信技术等，这些技术与物联网密切相关[1]。其次，蓝牙的低功耗被看作消费电子产品、体育、健康护理、汽车、自动化等领域一大技术突破，也是物联网技术的重要组成部分。作为手持终端的Android操作系统在三年多的时间里，高速发展，特别是Android的开放性，大大降低了品的成本，Android 4.0版本对于平板电脑的支持，奠定了它在移动系统市场的主流地位。本文通过详细分析蓝牙技术以及Android Bluetooth APIs，设计出基于Android平台的蓝牙通信接口。

2.Android操作系统

Android一词的本义指“机器人”，同时也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。目前，最新版本为Android 4.1 Ice Cream Sandwich[2]。

Android操作系统架构从下到上分为5部分：Linux内核、Android Runtime、库、应用程序框架和应用程序。

（1）Linux内核

Android是基于Linux 3.0内核，它提供了例如安全机制、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模块等内容。Linux Kernel也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务，使应用开发人员无需关心硬件细节[3]。

（2）Android Runtime

Android包含一个核心库的集合，提供大部分在Java编程语言核心类库中可用的功能。

（3）Libraries

Android包含一个C/C++库的集合，这些库供Android系统的不同组件使用。这些功能通过Android的应用程序框架（Application Framework）暴露给开发者。

（4）Application Framework

通过提供开放的开发平台，Android使开发者能够编制极其丰富和新颖的应用程序。

（5）应用层（Applications）

Android装配一个核心应用程序集合。所有应用程序都是用Java编程语言写的。

Android作为一款完整的、开放的、免费的平台，在仅仅几年多的时间就占据了移动市场的大半份额。随着Google在4.0以后的版本中对手机和平板电脑的归一管理，Android会变得越来越完善。

3.蓝牙技术

3.1 概念

蓝牙是一个开放性的。短距离无线通信技术标准，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动终端。

3.2 关键技术

（1）跳频技术

蓝牙的载频选用全球通用的2.45GHz ISM频段，由于2.45GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测的干扰源。采用跳频扩谱技术是避免干扰的一项有效措施。

（2）微微网和分散网

当两个蓝牙设备成功建立链路后，一个微微网便形成了，两者之间的通信通过无线电波在信道中随机跳转而完成。蓝牙给每个微微网提供特定的跳转模式，因此它允许大量的微微网同时存在，同一区域内多个微微网的互联形成了分散网。不同的微微网信道有不同的主单元，因而存在不同的跳转模式。

（3）安全性

蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。

（4）纠错技术

蓝牙系统的纠错机制分为FEC和包重发。为了减少复杂性，使开销和无效重发为最小，蓝牙执行快ARQ结构。ARQ结构分为：停止等待ARQ、向后N个ARQ、重复选择ARQ和混合结构。

3.3 蓝牙在Android的应用

（1）文件传输

两台具备蓝牙的Android设备之间可以通过蓝牙协议实现无线数据的交换，上层软件之间需要定义好文件的格式。使用蓝牙传输无需定义传输参数，只需配对设备即可创建数据链路建立连接。

（2）工业控制

通过Android手持终端可以对工业设备进行安全、稳定、可靠的无线控制。工业设备安装蓝牙模块即可与手持终端完成配对，用户可以利用手持设备对机器进行参数的设定和修改，可以监控设备的运行状态。

（3）智能家用电器

越来越多的家用电器具备蓝牙功能，And-roid终端可以通过蓝牙进行无线控制电器运行。甚至各个电器终端组成一个蓝牙无线局域网，终端之间共享信息实现更为强大的功能[4]。

4.Android的蓝牙APIs

蓝牙无线技术是当今市场上支持范围最广泛，功能最丰富且安全的无线标准。Android平台支持蓝牙网络协议栈，允许设备之间通过无线方式交换数据。Android应用程序框架层提供了Android Bluetooth APIs给用户使用蓝牙功能。通过这些APIs各个设备的应用程序之间可以实现无线连接，启用点对点和多点的无线功能[5]。