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CoreBluetooth 入门：扫描并连接 BLE 手环实战

ai 2025/8/20 9:56:19

1. 为什么选择 BLE？

超低功耗：手环、心率带等穿戴设备必须长续航。
广播+连接双模式：无需事先配对，即可发现目标再建立安全会话。
跨平台标准：遵循 Bluetooth 4.0+ GATT 规范，Android 与 iOS 均可互通。

2. 前置准备

2.1 打开 Capability

Xcode > Signing & Capabilities > +Capability > Background Modes → 勾选 Bluetooth LE Accessories（如需后台扫描/连接）和 Uses Bluetooth LE accessories.

2.2 Info.plist 键值

<key>NSBluetoothPeripheralUsageDescription</key>
<string>App 需要蓝牙权限以连接您的手环</string>
<key>UIBackgroundModes</key>
<array><string>bluetooth-central</string>
</array>

iOS 17 起，蓝牙权限提示分级更细；描述语必须说明具体用途，否则审核会被拒。

3. CoreBluetooth 核心角色

角色	作用
CBCentralManager	扫描、连接、管理外围设备
CBPeripheral	代表单个外围 (手环)
CBService	功能模块（如心率服务）
CBCharacteristic	数据通道（读/写/通知）

所有交互都通过委托（delegate）异步回调，无阻塞主线程。

4. 创建 CBCentralManager

import CoreBluetoothfinal class BLECenter: NSObject {private lazy var central = CBCentralManager(delegate: self,queue: .main,   // UI 友好options: [CBCentralManagerOptionShowPowerAlertKey: true])
}// MARK: - CBCentralManagerDelegate
extension BLECenter: CBCentralManagerDelegate {func centralManagerDidUpdateState(_ central: CBCentralManager) {guard central.state == .poweredOn else { return }  // 需蓝牙已开启startScanning()}
}

要点

central.state 值必须精确判断，.poweredOn 之前任何操作都无效。
建议持有单例，避免多个 CBCentralManager 实例争抢硬件资源。

5. 扫描附近设备

private func startScanning() {// 仅侦听包含「通用心率服务」的设备，可降低功耗let heartRateServiceUUID = CBUUID(string: "180D")central.scanForPeripherals(withServices: [heartRateServiceUUID],options: [CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey: false])
}// 回调：发现新外设
func centralManager(_ central: CBCentralManager,didDiscover peripheral: CBPeripheral,advertisementData: [String : Any],rssi RSSI: NSNumber) {print("发现 \(peripheral.name ?? "未知") @\(RSSI)dB")// 记录并发起连接self.targetPeripheral = peripheralcentral.stopScan()central.connect(peripheral, options: nil)
}

RSSI：信号强度，数值越接近 0 越近。
AllowDuplicatesKey：禁止重复回调，省电。

6. 连接与断开

func centralManager(_ central: CBCentralManager,didConnect peripheral: CBPeripheral) {peripheral.delegate = selfperipheral.discoverServices(nil)   // 拉取所有服务
}func centralManager(_ central: CBCentralManager,didFailToConnect peripheral: CBPeripheral,error: Error?) {print("连接失败：\(error?.localizedDescription ?? "未知")")
}func centralManager(_ central: CBCentralManager,didDisconnectPeripheral peripheral: CBPeripheral,error: Error?) {// 保证 UI 状态同步；如需自动重连，可在此处重新 connect
}

iOS 自动维护安全配对；若设备要求「配对码」，系统会弹出原生对话框，无需额外逻辑。

7. 发现服务 / 特征

func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,didDiscoverServices error: Error?) {guard error == nil else { return }peripheral.services?.filter { $0.uuid == CBUUID(string: "180D") } // 心率服务.forEach { peripheral.discoverCharacteristics(nil, for: $0) }
}func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,didDiscoverCharacteristicsFor service: CBService,error: Error?) {guard error == nil else { return }for characteristic in service.characteristics ?? [] {switch characteristic.properties {case _ where characteristic.properties.contains(.notify):peripheral.setNotifyValue(true, for: characteristic)case _ where characteristic.properties.contains(.read):peripheral.readValue(for: characteristic)default:break}}
}

8. 读写数据与订阅通知

func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,didUpdateValueFor characteristic: CBCharacteristic,error: Error?) {guard let data = characteristic.value, error == nil else { return }if characteristic.uuid == CBUUID(string: "2A37") { // Heart Rate Measurementlet bpm = parseHeartRate(from: data)print("当前心率：\(bpm) BPM")}
}private func parseHeartRate(from data: Data) -> Int {// Flag & 8 bit/16 bit 解析细节略return Int(data[1])
}func writeExample() {let command = Data([0x01, 0xFF])targetPeripheral?.writeValue(command,for: writeCharacteristic,type: .withResponse)
}

withResponse 确保写入成功回执，可提升可靠性。
解析 GATT 规范文档，才能正确理解字节含义。

9. 重连、后台与省电策略

场景	建议做法
App 进入后台	开启 bluetooth-central 模式；必要时使用 `scanForPeripherals`：`allowDuplicates = true` 以便操作系统在后台唤醒。
断线重连	在 `didDisconnectPeripheral` 里调用 `connect(_:options:)`；或使用 `CBCentralManager` 的 state restoration，系统会在 App 重启时恢复连接。
省电	扫描完即停止 (`stopScan`)；连接成功后关闭通知只读必须通道；避免每秒轮询写。

10. 常见错误排查清单

症状 / 日志	可能原因	解决方案
`CBError.invalidState`	central.state ≠ `.poweredOn`	等待 `centralManagerDidUpdateState`
连接后立刻断开	配对失败 / 密钥失效	让用户删除系统配对记录，再尝试
`didDiscoverServices` 不回调	外设只广播，不允许连接	与厂商确认固件配置
特征写入返回 `CBATTError.insufficientAuthentication`	需要加密连接	确保外设开启 MITM 保护并正确配对