藍牙（Bluetooth）是由東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞等公司等于1998 年5 月共同提出的近距離無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它能夠在10 米的半徑范圍內(nèi)實現(xiàn)單點對多點的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達到1Mbps.本文利用藍牙技術(shù)開發(fā)一個用于手機文件數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖哂屑唇催B、使用靈活、安全高效等特點，避免傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)文件傳輸軟件存在的問題。

1 藍牙通信的關(guān)鍵技術(shù)

藍牙無線電技術(shù)基于在工業(yè)、科學(xué)以及醫(yī)學(xué)（ISM）上公用的2.45GHz 開放頻段，這一頻段無需授權(quán)并全球通用。當(dāng)藍牙設(shè)備互相連接時，他們將組成一個微微網(wǎng)（piconet），即以一個主設(shè)備和最大7 個從設(shè)備的形式動態(tài)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)。其私有化和個性化特征表現(xiàn)得尤為突出。

1.1 藍牙協(xié)議棧

藍牙協(xié)議棧提供了一組的高層協(xié)議和API 以完成發(fā)現(xiàn)服務(wù)和模擬串行I/O,還有一個關(guān)于包分割和重組的低層協(xié)議以及多路技術(shù)協(xié)議和質(zhì)量服務(wù)。藍牙協(xié)議棧分為硬件和軟件兩部分，藍牙硬件協(xié)議棧由設(shè)備硬件提供，藍牙軟件協(xié)議棧則由軟件實現(xiàn)。

藍牙軟件協(xié)議棧是程序開發(fā)中的關(guān)鍵部分，其層次從下至上依次是： 宿主控制器接口（HostController Interface,HCI） 是藍牙軟件協(xié)議棧的最底層，直接和宿主控制器接口固件（Host ControllerInterface Firmware）交互。邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（Logical Link Control and Adaptation Protocol,L2CAP） 該層負(fù)責(zé)處理包分割重組，為上層協(xié)議提供了有保證的服務(wù)。服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（ServiceDiscovery Protocol,SDP）包含用于發(fā)現(xiàn)服務(wù)是否有效等操作。RFCOMM 位于L2CAP 之上，提供了模擬標(biāo)準(zhǔn)串口通信的能力。對象交換協(xié)議（Object Exchange Protocol,OBEX）用于實際程序中的對象數(shù)據(jù)交換。

圖1 藍牙協(xié)議棧

1.2 J2ME 對藍牙的支持

早在JSR82 規(guī)范中就定義了javax.bluetooth 和javax.obex 兩個包，其中javax.bluetooth 定義了與藍牙通信相關(guān)的API , 而javax.obex（Object ExchangeProtocol）是建立在串口通信之上，實現(xiàn)以對象為單位的通信。在javax.bluetooth 中，Java 藍牙API 可以被分解為三個部分：發(fā)現(xiàn)服務(wù)、設(shè)備管理和藍牙通信，其主要類及接口有：本地藍牙管理器LocalDevice、遠程藍牙設(shè)備RemoteDevice、搜索代理DiscoveryAgent、搜索偵聽DiscoveryListener、描述藍牙服務(wù)的特征屬性ServiceRecord 及藍牙服務(wù)屬性的類型DataElement.

1.3 J2ME 平臺下藍牙通信流程

圖2 藍牙通信流程圖

藍牙通信也是基于通用連接框架，與常見的C/S架構(gòu)類似，只是客戶端不知服務(wù)端的存在，需要通過無線搜索去發(fā)現(xiàn)。搜索到遠程設(shè)備后，還需要進行服務(wù)搜索去發(fā)現(xiàn)對方提供了哪些服務(wù)。

其中，藍牙通信是基于通用連接框架，對不同客戶端而言，需要通過搜索來獲得與服務(wù)端的連接信息。

藍牙服務(wù)端使用連接通知者對象，用于等待遠程設(shè)備的連接，類似于阻塞式socket 服務(wù)端，它將一直等待直到接收到客戶端的連接請求。對于藍牙客戶端的搜索服務(wù)分為設(shè)備搜索和服務(wù)搜索，后者需要基于指定的遠程設(shè)備才能進行。客戶端和服務(wù)器端在獲得藍牙協(xié)議連接后，通過連接創(chuàng)建輸入/輸出流來進行通信。

2 手機文件傳輸軟件的實現(xiàn)

2.1 藍牙服務(wù)端的實現(xiàn)

2.1.1 獲得本地設(shè)備管理器

獲得本地設(shè)備管理器會導(dǎo)致系統(tǒng)提示是否需要啟動藍牙服務(wù)，該步驟是藍牙設(shè)備通信最基本的初始化。

通過LocalDevice 類的getLocalDevice 方法即可獲取本地設(shè)備管理器。

try {

localDevice = LocalDevice.getLocalDevice（）；

} catch （BluetoothStateException init） {

init.printStackTrace（）；

}

2.1.2 生成連接字符串

藍牙通信協(xié)議的連接字符串有兩種：一種用于串口通信；一種用于藍牙鏈路通信（L2CAPConnection）。

其中串口通信的連接字符串格式為：

btspp://hostnAME:[CN|UUID];parameters.完整的藍牙通信鏈接字符串的構(gòu)造代碼如下：

StringBuffer url = new StringBuffer（"btspp://"）；

url.append（"localhost"）。append（':'）；

url.append（BTConfigure.FILES_SERVER_UUID.toString（） ）； //服務(wù)UUID

url.append（";name=FileServer"）； //服務(wù)名稱

url.append（";authorize=false"）； //安全參數(shù)

2.1.3 通過連接字符串獲得連接通知者（Notifier）

連接通知者類似阻塞式套接字的偵聽過程。該對象只有在接收到遠程設(shè)備請求時才會返回與該遠程設(shè)備的連接，否則一直等待下去。

StreamConnectionNotifier notifier = null;

try { notifier = （StreamConnectionNotifier）

Connector.open（url.toString（））； //獲取流連接通知者

… … }

2.1.4 設(shè)置本地設(shè)備的服務(wù)記錄屬性

服務(wù)器向外界"暴露"本設(shè)備可提供的服務(wù)信息，客戶端才可能獲取到這些服務(wù)，并向服務(wù)端提出請求。

以下代碼描述了服務(wù)端如何設(shè)置本地設(shè)備的服務(wù)記錄。

//獲取服務(wù)記錄（用于添加和編輯服務(wù)記錄）

record = localDevice.getRecord（notifier）；

//設(shè)置服務(wù)記錄屬性（文件名）

DataElement fileName = new

DataElement（DataElement.STRING, FILE_NAME）；

record.setAttributeValue（BTConfigure.FILES_NAMES_ATTR_ID, fileName）；

2.1.5 通過Notifier 循環(huán)阻塞等待遠程設(shè)備的連接

當(dāng)有遠程設(shè)備進行連接后，通過連接通知者獲得連接對象。當(dāng)接收到遠程客戶端設(shè)備的連接請求，首先獲取到該客戶端設(shè)備的地址信息，再啟動服務(wù)線程進行連接的處理。這樣對每一個客戶端連接啟用一個處理線程，可以避免多個客戶端排隊訪問服務(wù)端的情形。

while（true） {

StreamConnection conn = null;

try { //等待接受客戶端的連接

conn = notifier.acceptAndOpen（）；

} catch （IOException e）

{ e.printStackTrace（）； continue; }

RemoteDevice remoteDevice = RemoteDevice.getRemoteDevice（conn）； //獲取遠程設(shè)備

//啟動服務(wù)線程

new BTServerThread（mainPanel, conn）。start（）；

}

2.1.6 服務(wù)端和客戶端的通信

藍牙服務(wù)端通信線程是整個服務(wù)端程序的核心。

每接收到一個客戶端的請求，都將創(chuàng)建一個獨立的線程來進行處理。通過連接對象創(chuàng)建輸入/輸出流，實現(xiàn)服務(wù)端和客戶端的通信。當(dāng)某一客戶端處理完畢，服務(wù)端將關(guān)閉與該客戶端的連接。

public void run（） {

String fileName=readFileName（）； //獲取請求

sendFile（fileName）； //發(fā)送答復(fù)

uninit（）； //關(guān)閉連接

}

//從客戶端讀取文件名

private String readFileName（） {

String fileName = null;

try { InputStream is = conn.openInputStream（）；

int length = is.read（）；

byte [] buffer = new byte[length];

is.read（buffer, 0, length）；

fileName = new String（buffer）； is.close（）；

} catch （IOException e） {

e.printStackTrace（）； }

return （fileName）； }

//發(fā)送文件數(shù)據(jù)

private void sendFile（final String fileName） {

InputStream is = null; byte [] buffer = null;

try {

is = getClass（）。getResourceAsStream（"/" +fileName）； buffer = new byte[is.available（） ];

is.read（buffer）； is.close（）；

OutputStream os = conn.openOutputStream（）；

os.write（buffer.length 》 8）；

os.write（buffer.length & 0xFF）；

os.write（buffer）； os.flush（）； os.close（）；

} catch （IOException e） { e.printStackTrace（）； }

}

//釋放連接流

private void uninit（） {

try { conn.close（）； } catch （IOException e）

{ e.printStackTrace（）； }

}

2.2 藍牙客戶端的實現(xiàn)

2.2.1 獲得本地設(shè)備管理器

獲得本地設(shè)備管理器，設(shè)置本地設(shè)備管理器的搜索模式，獲取搜索代理實例，開始搜索遠程設(shè)備。

public void run（） { //設(shè)備搜索線程核心

try {

LocalDevice localDevice = LocalDevice. getLocal

Device（）； //獲取本地設(shè)備實例

localDevice.setDiscoverable（DiscoveryAgent.GIAC）；

//得到搜索代理

discoveryAgent = localDevice.getDiscoveryAgent（）；

startDiscover（）； //開始探索

} catch （BluetoothStateException init） {

init.printStackTrace（）； } }

public void startDiscover（） { //開始搜索

discoveryDevices.removeAllElements（）；

try {

discoveryAgent.startInquiry（DiscoveryAgent.GIAC, this）； } catch （BluetoothStateException e）

{ e.printStackTrace（）； } }

2.2.2 記錄設(shè)備搜索結(jié)果

在搜索偵聽的設(shè)備搜索事件中記錄設(shè)備搜索結(jié)果。設(shè)備搜索事件是通過實現(xiàn)搜索偵聽（DiscoveryListener）的接口來完成回調(diào)處理。

（DiscoveryListener）的接口來完成回調(diào)處理。

//搜索到設(shè)備

public void deviceDiscovered（RemoteDevice remoteDevice, DeviceClass deviceClass） //添加遠程設(shè)備

{ discoveryDevices.addElement（remoteDevice）； }

//設(shè)備搜索結(jié)束

public void inquiryCompleted（int discType） {

switch（discType） {

case //查詢正常結(jié)束

DiscoveryListener.INQUIRY_COMPLETED:{

mainPanel.setDevices（discoveryDevices）；

break; }

case //查詢被取消

DiscoveryListener.INQUIRY_TERMINATED:

break;

case //查詢錯誤

DiscoveryListener.INQUIRY_ERROR: {

mainPanel.showMsg（"Inquiry error!!"）；

break; } } }

2.2.3 記錄服務(wù)搜索結(jié)果

對指定的遠程設(shè)備搜索其服務(wù)，在搜索偵聽的服務(wù)搜索事件中記錄服務(wù)搜索結(jié)果。服務(wù)搜索事件的處理也是通過實現(xiàn)搜索偵聽接口來完成回調(diào)的。

// 服務(wù)搜索線程執(zhí)行代碼

public void run（） { … …

try {

LocalDevice localDevice =LocalDevice.getLocalDevice（）； //獲取本地設(shè)備實例

localDevice.setDiscoverable（DiscoveryAgent.GIAC）；

//得到搜索代理

discoveryAgent = localDevice.getDiscoveryAgent（）；

//開始搜索服務(wù)

discoveryAgent.searchServices（attrSet, uuidSet,remoteDevice, this）；

} catch （BluetoothStateException init）{

init.printStackTrace（）；

} }

// 搜索到服務(wù)

public void servicesDiscovered（int transID,

ServiceRecord[] servRecord） { //添加探索到的服務(wù)

for（int i = 0; i < servRecord.length; ++i）

serviceRecords.addElement（servRecord[i]）；

}

2.2.4 建立與遠程設(shè)備的連接

通過服務(wù)記錄來獲取連接字符串，并建立與遠程設(shè)備的連接。客戶端通過搜索到的服務(wù)記錄來獲取可供連接的URL,并與服務(wù)端進行連接。

// 客戶端通信線程核心

public void run（） {

//通過服務(wù)記錄來獲取建立連接的URL

String url = serviceRecord.getConnectionURL（

ServiceRecord.NOAUTHENTICATE_NOENCRYPT,false）； … …

StreamConnection conn = null;

try { // 通過URL 建立連接

conn = （StreamConnection）Connector.open（url）；

} catch （IOException open）

{ open.printStackTrace（）； } }

2.2.5 實現(xiàn)服務(wù)端和客戶端的通信

由連接對象獲取輸入/輸出流，實現(xiàn)服務(wù)端和客戶端的通信。請求處理完畢，關(guān)閉與該遠程設(shè)備的連接。

客戶端發(fā)起與服務(wù)端進行通信并從服務(wù)器獲取圖片。

// 發(fā)送文件名稱請求并下載文件

sendFileName（conn, fileName）；

downloadFile（conn, fileName）；

try { conn.close（）； }

catch （IOException close）

{ close.printStackTrace（）； }

// 發(fā)送文件名請求

private void sendFileName（StreamConnection conn,

final String fileName） {

try { OutputStream out = conn.openOutputStream（）；

out.write（fileName.length（） ）；

out.write（fileName.getBytes（） ）；

out.flush（）； out.close（）；

} catch （IOException write）

{ write.printStackTrace（）； } }

// 下載文件

public void downloadFile（StreamConnection conn,final String fileName） {

byte [] buffer = null;

try { InputStream is = conn.openInputStream（）；

//頭兩個字節(jié)為數(shù)據(jù)長度

int length = （is.read（） 《 8）； length |= is.read（）；

buffer = new byte[length]; length = 0;

while （length != buffer.length） {

int n = is.read（buffer, length, buffer.length - length）；

if （n == -1） throw new IOException（"Can't

readdata"）；

length += n; }

is.close（）；

} catch （IOException read）

{ read.printStackTrace（）； }

try { Image img = Image.createImage（buffer, 0,buffer.length）；

mainPanel.appendImage（img）；

} catch （Exception image） {

image.printStackTrace（）；

} }

3 手機文件傳輸軟件的運行與測試

對軟件打包后，利用手機安裝管理程序?qū)IDlet應(yīng)用程序從計算機下載到支持藍牙技術(shù)的手機上，然后執(zhí)行文件傳輸程序，在此可選擇執(zhí)行客戶端或服務(wù)器端應(yīng)用，如圖3 所示。用戶選擇BT Server 開啟服務(wù)器端程序，允許對藍牙進行連接。在另外一手機上執(zhí)行該程序，選擇BTClient,進入文件傳輸?shù)目蛻舳四Ｊ剑藛沃袌?zhí)行Search Devices 功能，進行本地藍牙設(shè)備的搜索，結(jié)果如圖4 所示。再執(zhí)行Search Service功能，即搜索服務(wù)器中提供的服務(wù)，選中要下載的文件，執(zhí)行Transport 進行文件傳輸，如圖5 所示。

當(dāng)下載的圖像文件傳輸完畢，將其顯示出來，如圖6所示。

圖3 BTDemo 主界面

圖4 搜索藍牙服務(wù)。

圖5 獲取Server 端資源。

圖6 下載圖像文件并顯示。

4 結(jié)束語

支持JAVA 并具備藍牙功能的手機，給軟件業(yè)提供了新的機遇。本文開發(fā)一種以J2ME 為平臺的藍牙文件傳輸軟件，可以進行有效的文件傳輸。為建立微微網(wǎng)中文件服務(wù)做了一定的嘗試。在一定程度上拓展了手機的功能， 具有一定的應(yīng)用價值。