[안드로이드] BLE 연결 및 데이터 받기

안녕하세요. 이번에 BLE(Bluetooth Low Energy) 기기를 연결할 기회가 생겼습니다.

처음으로 BLE를 연결해서 안드로이드 공식 문서를 따라 만들었지만 데이터가 오지 않아서 많은 시간을 사용했습니다. 이 글을 보시는 분들이 고생하지 않길 바라며, 공식 문서를 따라 하면서 생긴 이슈를 공유 하겠습니다.

 

참고

 저는 Activity를 기기 연결용으로만 사용했으며 서비스에서 알람 및 advertising data를 받는 것까지만 했습니다. 공식 문서와 조금 차이가 있을 수 있습니다.

 

AndroidManifest.xml 설정은 아래 링크 참고

Bluetooth permissions  |  Android Developers

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BLE 찾기

    private val bluetoothAdapter: BluetoothAdapter? by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
        val bluetoothManager = getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE) as BluetoothManager
        bluetoothManager.adapter
    }
    private val bluetoothLeScanner by lazy {
        bluetoothAdapter?.bluetoothLeScanner
    }

private fun scanLeDevice() {
    if (!scanning) { 
        scanning = true
        bluetoothLeScanner.startScan(leScanCallback)
    } else {
        scanning = false
        bluetoothLeScanner.stopScan(leScanCallback)
    }
}

// 디바이스 스캔 Call back
private val leScanCallback: ScanCallback = object : ScanCallback() {
    override fun onScanResult(callbackType: Int, result: ScanResult) {
        super.onScanResult(callbackType, result)
        // 로그 찍어보기!!!
    }
}

BLE 기기를 찾는 것은 일반적인 Bluetooth 검색과는 다릅니다. bluetoothAdapter에서 bluetoothLeScanner를 불러와서 스캔을 해야합니다. scanLeDevice()를 부르면 스캔이 시작됩니다. 스캔을 시작하면 callback함수로 결과값이 오는데 저는 로그로 찍어봤습니다.

BLE Service

// Server - Clinet 구조를 위해 LocaBinder 사용
class BluetoothLeService : Service() {
    private val binder = LocalBinder()
    inner class LocalBinder : Binder() {
        fun getService(): BluetoothLeService {
            return this@BluetoothLeService
        }
    }
}

Server - Client 구조를 위해서 Local Binder를 사용합니다. Service는 Connect 및 BLE 기기에서 보낸 데이터들을 처리할 것 입니다.

Connect

class BluetoothLeService : Service() {
    ...
    fun connect(address: String): Boolean {
        bluetoothAdapter?.let { adapter ->
            try {
                val device = adapter.getRemoteDevice(address)
                bluetoothGatt = device.connectGatt(
                    this, // Context
                    true, // autoConnect 여부
                    bluetoothGattCallback, // Callback 함수 (데이터 처리)
                    BluetoothDevice.TRANSPORT_LE // BLE 기기 연결을 위해 추가
                )
                Log.d("BLE", "DEVICE MAC: ${bluetoothGatt?.device?.address}")
                return true
            } catch (exception: IllegalArgumentException) {
                Log.e("BLE", "Device Not Found")
                return false
            }
            // connect to the GATT server on the device
        } ?: run {
            Log.e("BLE", "BluetoothAdapter not initialized")
            return false
        }
        return true
    }
    ...
}

device 정보를 들고온 뒤 connectGatt를 하면 페어링이 시작됩니다. 성공하면 true 아니면 false값을 리턴해서 연결 여부를 확인할 수 있습니다.

 

연결을 성공적으로 했다면 이제 Notification을 받으면 됩니다. 

 

Callback 함수

   private val bluetoothGattCallback = object : BluetoothGattCallback() {
        override fun onConnectionStateChange(gatt: BluetoothGatt?, status: Int, newState: Int) {
            LogMgr.d("BLE", "onConnectionState Change: $status $newState")
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                connectionState = STATE_CONNECTED
                // Handler를 사용해서 discoverService를 열어야함
                Handler(Looper.getMainLooper()).post {
                    bluetoothGatt?.discoverServices()
                }
            } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                connectionState = STATE_DISCONNECTED
            }
        }
        ...
 }

연결 상태에 대한 콜백 함수입니다. Connect, Disconnect 시 이 함수로  들어와서 작동합니다. 

Connect 상태가 되었다면, discoverServices()함수로 BLE기기가 보내는 서비스를 발견해야합니다.

 

   private val bluetoothGattCallback = object : BluetoothGattCallback() {
   		...
        override fun onServicesDiscovered(gatt: BluetoothGatt, status: Int) {
            Log.i("BLE", "onServicesDiscovered services.count=${gatt.services.size} status=$status")
            if (status == 129) {
                Log.e("BLE", "status: 129 GATT INTERNAL ERROR")
            }
            val service: BluetoothGattService =
                    gatt.getService(UUID.fromString("MYUUID"))
                            ?: run {
                                Log.e("BLE", "Service Not Found")
                                return
                            }
			// Thread.sleep(50L)을 통해서 순서대로 Notification을 해야한다. 하지 않으면 작동 x
            Handler(Looper.getMainLooper()).post {
                Thread.sleep(50L)
                val char = service.getCharacteristic(UUID.fromString("MYUUID"))
                setCharacteristicNotification(char, true)
            }
        }
        ...
 }

Connect상태에서 discoverServices()를 한 경우 onServicesDiscovered가 호출된다.

이제부터 BLE기기에서 지정한 UUID에 따라 코드를 수정해야한다.

만약 내가 UUID를 모른다면 BluetoothGatt에서 모든 서비스를 forEach를 돌려서 일일이 Notification을 한 뒤 데이터가 오는 UUID를 찾아야한다.

 

   private val bluetoothGattCallback = object : BluetoothGattCallback() {
   		...        
        override fun onCharacteristicRead(
                gatt: BluetoothGatt,
                characteristic: BluetoothGattCharacteristic,
                status: Int
        ) {
            Log.i("BLE", "onCharacteristicRead: $status")
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                Log.i(
                        "BLE",
                        "onCharacteristicRead: ${characteristic.getStringValue(0)} ${characteristic.uuid} "
                )
                val data = characteristic.value
                val stringBuilder = StringBuilder(data.size)
                for (byteChar in data) stringBuilder.append("${byteChar.toChar()} ")
                Log.i("BLE", "broadcastUpdate characteristic value: $stringBuilder")
                Log.i("BLE", "broadcastUpdate characteristic value: ${data.contentToString()}")
            }
        }
        ...
        override fun onCharacteristicChanged(
                gatt: BluetoothGatt,
                characteristic: BluetoothGattCharacteristic
        ) {
            val data = characteristic.value
            val valueByteToString = StringBuilder(data.size)
            if (data != null && data.isNotEmpty()) {
                for (byteChar in data) valueByteToString.append(byteChar.toInt().toChar())
            }
            gatt.readCharacteristic(characteristic)
        }
        ...
}

위와 같이 Notification을 등록한 경우, BLE에서 알람을 보낼 때 onCharacteristicChange 혹은 onCharacteristicRead에서 알람과 데이터를 받을 수 있다. 필자의 BLE 기기 경우 onCharacteristicChange에서만 알람이 왔다. 기기가 value 값을 포함하지 않아서 알람의 이름을 보고 데이터를 처리했으며, 데이터 처리 부분은 BLE 기기에 따라 다르니 기기에 따라 처리를 해주면 될 것 같다.

 

위의 부분은 GATT 서버에 연결하는 방식이고 Advertising Data를 받고싶은 경우는 아래와 같은 코드를 통해서 받으면 된다.

    // 위의 Connect 부분과 동일
    private val bluetoothAdapter: BluetoothAdapter? by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
        val bluetoothManager = getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE) as BluetoothManager
        bluetoothManager.adapter
    }
    private val bluetoothLeScanner by lazy {
        bluetoothAdapter?.bluetoothLeScanner
    }

private fun scanLeDevice() {
    if (!scanning) { 
        scanning = true
        bluetoothLeScanner.startScan(leScanCallback)
    } else {
        scanning = false
        bluetoothLeScanner.stopScan(leScanCallback)
    }
}

// 디바이스 스캔 Call back
private val leScanCallback: ScanCallback = object : ScanCallback() {
    override fun onScanResult(callbackType: Int, result: ScanResult) {
        super.onScanResult(callbackType, result)
        result.scanRecord.bytes // 이 부분이 advertising 데이터를 받음
    }
}

scan callback에서 advertising을 받을 수 있어서, scan부분을 확인하면 된다.