2023年6月28日发(作者：)

基于Android蓝牙通信技术的优化

【摘要】本文立足于Android系统的蓝牙通信技术，介绍了目前软件应用中常用的蓝牙数据传输的方法和出现的问题。通过分析产生问题的原因，从蓝牙的连接、配对、传输效率三个角度，提出了优化方法。并以心电数据做为对象，进行蓝牙通信实验，通过实验数据验证了本文提出的优化方法的有效性。

【关键词】蓝牙；Android；物联网；心电数据

引言

随着智能设备的应用越来越丰富和成熟，蓝牙通信技术的应用也分布于智能家庭、移动健康医疗等多个领域。蓝牙通信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。Android操作系统是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，具有开放性、易用性、免费性等特点。基于Android操作系统的软件研发已成为智能移动平台开发的热点。例如上海宏康科技信息有限公司推出的mECG-101心电检测仪，就是通过蓝牙通信技术将数据发送到Android设备上进行心电数据的查看，这是一个结合了Android与蓝牙通信技术的应用实例。

d系统

Android系统自顶向下包括5层： 应用层、应用框架层、组件库和Dalvik 虚拟机和Linux内核层。

应用层：装配一个核心应用程序集合，包括电子邮件客户端、SMS程序、日历、地图、浏览器、联系人和其他设置；

应用框架层：提供了供软件开发者使用的组件，包括视图、内容提供者、资源管理器、通知管理器、活动管理器；

组件库：是一个C/C++库的集合，供Android系统的各个组件使用，并通过应用框架层将接口开放给开发者；

Dalvik虚拟机：一个java虚拟机，每一个Android应用程序是Dalvik虚拟机中的实例，运行在他们自己的进程中，在一个设备可以高效地运行多个虚拟机。

Linux内核层：Android的基础，提供了底层服务例如安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。Linux内核层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。

2.传统的Android蓝牙操作及问题

在Android中，一般对蓝牙模块的操作通常分为搜索、连接、接收数据三种。依次进行这些操作则可以进行蓝牙数据的传输。

2.1 搜索

通过在软件中调用startDiscovery进行蓝牙设备的搜索，然后向用户提供一个已收到的蓝牙设备列表界面，用户点击指定的蓝牙设备后，进入下一步。

2.2 连接与配对

为心电检测仪和移动监护端设定同样的UUID，通过connect方法实现设备之间的连接，系统会提示用户输入配对验证码。配对成功后，可以获取蓝牙套接字BluetoothSocket，并通过对此套接字的操作可以完成数据收发、检验连接、断开连接等操作。

2.3 数据接收

通过BluetoothSocket的read方法，可以进行对应的蓝牙数据接收操作。软件一般构造一个蓝牙专用的收发线程，在这个线程中利用一个循环来进行蓝牙数据的收发操作。

2.4 问题分析

需要通过蓝牙传输的数据通常具有实时性强、采样率大、精度高等特点。如果利用以上方法进行数据的传输，会有以下问题：

（1）在实际使用的过程中，如果每次通过搜索，再提供列表给用户进行选择，不仅搜索的时间很长，也使得用户的操作复杂；

（2）每次连接都需要输入一个配对码，增大了用户的使用复杂度；

（3）数据接收是阻塞的，经实践发现，即使是在一个线程中进行调用，依然会造成软件假死的情况，影响性能，不断地循环也会导致设备资源的大量浪费。

3.蓝牙通信技术的优化

3.1 搜索优化

考虑到蓝牙搜索是为了找到一个匹配的蓝牙设备地址，而用户在大多数情况下，其设备是不变的，所以利用Android提供的偏好设置，可以有效解决这个问题。由于每个设备有命名规范，软件只需要对搜索到的设备列表进行名称的比对，就能确定设备地址，而无需用户手动选择。

（1）当无历史连接记录时，搜索蓝牙设备，找到和设备命名规则符合的设 备，将其地址存入偏好设置中；

（2）有历史记录时，直接连接偏好设置中存储的MAC地址，如果可以连接，则结束；如果连接失败，再进行搜索。

3.2 配对优化

配对码是蓝牙模块出厂时设定好的，常为“0000”或“1234”，所以，软件应该提供一个方法，帮助用户自动填写配对码。Android的蓝牙接口中，有3个隐藏的接口：createBond、setPin、cancelPairingUserInput。creartBond用于与设备进行配对，在调用时，会触发系统一个请求输入配对码的意图，收到此意图后，调用setPin，并设置配对码，与此同时调用cancelPairingUserInput，取消输入配对码的对话框，这样，就可以自动进行配对。

3.3 数据传输优化

数据传输的优化分为两方面：一是将阻塞的接收调用优化为非阻塞的调用；二是优化蓝牙数据传输的资源利用效率。

（1）非阻塞的调用

蓝牙数据传输产生阻塞的原因，是由于当蓝牙通信的IO管道中无数据时，read方法会一直等待，而程序指令不向下执行，为了解决这个问题，就需要先判断在IO管道中是否有数据，如果有则进行读操作，否则等待。

Android蓝牙接口中，通过蓝牙套接字，可以获取一个输入流InputStream，运用输入流的availabe方法，获取流中剩余的数据量。若其返回0，则说明流中无数据，此时可以跳过read，如果其不为0，则说明流中有数据需要接收，调用read，这样就保证了每次read被调用时，都是输入流中都是有数据存在的，read也就不会阻塞住了。