Android版 Bluetooth Low Energy (メモ：途中)

まずはAndroidDeveloperのBLEページの訳から…英語ワカラナイネ
(間違いだらけだと思うのでご指摘いただけると幸いです…)

【Bluetooth Low Energy】
Android 4.3(APIレベル18)からBLEをサポートした組込みプラットフォームが登場しました。Central Roleとして機能し、デバイスの探索やサービスの要求、キャラクタリスティックの読み込み/書き込みを行えるAPIが配給されています。

Classic Bluetoothとは対照的に、BLEは省電力消費で提供するように設計されています。これによって、Androidアプリは近接センサーといったBLE端末(心拍計、フィットネス端末等…)と低電力なやり取りを行えます。



【Key Terms and Concepts(主な用語と概念)】
以下、BLEの重要な用語や概念の要約になります

■Generic Attribute Profile(GATT) 
GATTプロファイルとは、BLEリンク層において「属性」と称した小さな情報の欠片の送受信に関する一般仕様となります。現在全てのBLEアプリケーションのプロファイルはこのGATTに基づきます
BluetoothSIG(Bluetoothの規格策定や認証を行う団体)はBLEに対して多くのプロファイルを定義しています。プロファイルとは特定のアプリケーション内で端末がどのように働くかの仕様を指します。 ここで留意すべき点は、デバイスは1つ以上のプロファイルを持てる事です。たとえば1つの端末が心拍計や電池残量計の両方を兼ねることができます

■Attribute Protocol(ATT)
 GATTはAttribute Protocolの頂点に組み込まれています。これらはよくGATT/ATTと呼ばれます。 ATTはBLE端末上で動作するよう最適化されています。その為に、できる限り少ないバイト数で使用します。 各属性はUUID(Universally Unique Identifier)によって独自に識別されます、UUIDは一意の情報を識別するための文字列で、128bitの標準化されたフォーマットとなっています。 ATTによって送信された属性はCharacteristicとServiceで形成されています。

■Characteristic 
Characteristicは単一値(Characteristic値)と0-n個の記述子を含んでいます、記述子はCharacteristic値を説明します。 Characteristicはクラスと類似したタイプとして考えることができます。(※個人的見解：オブジェクト指向のクラスのように継承することができる，といった特性の事を指しているのだと思います…たぶん)

■Descriptor
 DescriptorはCharacteristic値を表すAttributeによって定義されます。例えば、Descriptorは人間が読める説明やCharacteristic値の許容範囲、Characteristic値の仕様を表す大きさの単位を明記します。 

■Service 
ServiceはCharacteristicの集合です。例えば、心拍計と呼ばれるサービスを持っているとしたら、それは「心拍数の測定」というCharacteristicを内包したサービスになります。既存のGATTベースプロファイルやサービスのリストはbluetooth.orgで見ることができます。



【Roles and Responsibilities (役割と責務)】
ここではBLEデバイスとAndroid端末との相互作用による 役割と責務について説明します。
■Central vs Peripheral これらはBLEの接続自体に適応されます。Central Roleの端末はアドバタイズメントを見つけて、そしてアドバタイズメントを生成しているPeripheral Roleの端末をスキャンします。
■GATTサービス vs GATTクライエント 接続を確立した2つの端末間でお互いどのように話をするかを決定する。

これらの特徴を理解するためには、Android電話と活動追跡装置であるBLE端末を持っている事を想像してみてください。電話はCentralRoleをサポートします、活動追跡装置はPeripheralRoleをサポートします(BLEコネクションをはる為には2つの装置が必要です、Peripheralのみサポート/Centralのみサポートする同士では話す事ができません)。

一度電話と追跡装置が接続すると、それらは一度だけGATTのメタデータを互いに送信します。送信データの種類によって、いずれかの端末はサーバとして振舞うかもしれません。例えば、活動追跡装置が電話に対してセンサーレポートを送信したくなった場合、活動追跡装置はサーバとして振舞うというのは理に叶っている。もし追跡装置が電話から更新情報を受信したい場合、電話がサーバとして振舞うというのは理に叶っている。

本ドキュメントの例(サンプルコード)では、Androidアプリ(Android上で動作している)がGATTクライエントになります。このアプリケーションはGATTサーバ、この場合はHeartRateProfileをサポートしたBLE心拍計からデータを取得します。しかしあなたはGATTのServerRoleを担うアプリケーションを構築する事ができます。 詳しくはBluetoothGattServerをご覧ください。



【BLE Permissions　（BLEのパーミッション）】
Bluetooth機能をあなたのアプリケーションで使用するには。BLUETOOTHパーミッションを宣言する必要があります。 このパーミッションはBluetoothのコミュニケーション…接続の要求や受諾、データの送信等に必要になります。

もしもあなたのアプリケーションにデバイスの探索を開始させたい、またはBluetoothの設定を操作させたい場合はBLUETOOTH_ADMINも宣言する必要があります。勿論、BLUETOOTHパーミッションも宣言する必要があります。

〈uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/〉
 〈uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/〉 

もしもBLE対応端末のみ使用できるようにしたい場合は、マニフェストに以下の文を追加します
 〈uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/〉 

しかし、もしもあなたのアプリケーションをBLE非対応の端末でも使用できるようにしたい場合でも、あなたは先の要素をマニフェストに入れるべきです。ただし「required=“false”」と記載します。 この時、ランタイムはPackageManager.hasSystemFeature()を使ってBLEが利用可能かを判定することができます。



【Setting Up BLE　（BLEの構成）】
あなたのアプリケーションがBLEを介して通信をする前に、端末がBLEをサポートしているか検証する必要があります。対応している場合は、次にBluetoothが有効になっているかの確認も必要になります。ここでの注意点は、 がある場合「false」にセットする必要があります

もしBLEがサポートされていない場合、潔く全てのBLEの機能を無効にする必要があります。

もしBLEがサポートしているけれど無効にされている場合、アプリケーションを離れずにBluetoothを有効にするよう要求することができます。この設定はBluetoothAdapterを利用して2ステップの処理を遂行する必要があります。
1.BluetoothAdapterを取得する
2.Bluetoothを有効にする
(省略：原文のページを参照)



【Finding BLE Devices　(BLE端末の発見)】
BLE端末を発見するには、startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback)メソッドを使います。このメソッドはパラメータとしてBluetoothAdapter.LeScanCallbackを取得します。あなたはこのコールバックをimplementしなければいけません、なぜならそれはスキャン結果を返す方法だからです。スキャンはバッテリーを消耗しますから、あなたはガイドラインを遵守すべきです：
・目的のデバイスを発見したら、即座にスキャンを停止してください
・スキャンをループさせないでください、また、スキャンにはタイムリミットを設けてください。デバイスが範囲から外れることをあらかじめ可能にしておきます

もしも特定のタイプのペリフェラルのみをスキャンしたい場合、startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)を代わりに使うことができます。あなたがサポートしたいGATTサービスを指すUUIDの配列を提供してください。

※注意：ここでスキャンできるのはBluetooth LE端末　又はClassic Bluetooth端末のどちらかのBluetoothです。同時にBluetooth LE端末とClassic Bluetooth端末の両方をスキャンすることはできません。



【Connecting to a GATT Server (GATTサーバとの接続)】
はじめに、接続していて相互作用を持っているBLEデバイスに対し、さらにGATTサーバーとの接続を行います。BLE端末上でGATTサーバーとの接続をするには、connectGatt()メソッドを使います。 このデバイスは3つのパラメータを取得します：Contextオブジェクト、autoConnect(できるだけ早く利用可能になったBLE端末と自動で接続したかをBooleanで示す)、そしてBluetoothGattCallbackとの関連：

mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);

このGATTサーバーとの接続はBLE端末が主催となっている、そしてBluetoothGattインスタンスを返しています。これはGATTクライアントの操作に使用できます。呼び出し側(Androidアプリ側)がGATTクライアントになります。 BluetoothGattCallbackはクライアントに結果を配達するのに用いられます。 例えば接続状態、ならびにこれ以上のGATTクライアントの操作が配達されます。

例では、BLEアプリケーションが接続のためのDeviceControllActivityを提供しています、ここでデータの表示、サポートしているGATTサービスとCharacteristicの表示をしています。ユーザからの入力に基づいて、このActivityはBluetoothLeServiceで呼び出したServiceとコミュニケーションします、このやりとりはAndroid BLE APIを経由してBLEデバイスと行われます。

特定のコールバックが発動した時、それは適切なbroadcastUpdate()ヘルパーメソッドを呼び、アクションを渡します。※このセクションでのデータ解析はBluetoothの心拍計測定のプロファイルの仕様に従っている事に注意してください。
 DeviceControlActivityの裏では、ブロードキャストによっていくつかのイベントが処理されています。
一度GATTサーバーとサービスに接続できれば、サポートされている属性の読み込み/書き込みができるようになります.



【Receiving GATT Notifications (GATT通知の受信)】
デバイス上で特定のCharacteristicが変化した際に通知するようにお願いする事はBLEアプリケーションでは一般的です。 通知してほしいCharacteristicに対し、setCharacteristicNotification()メソッドを使って通知をセットします。

一度通知が使用可能になると、遠隔端末上でCharacteristicが変化した際にonCharacteristicChanged()コールバックが発動します。



【Closing the Client App(クライアントアプリを終了する)】
あなたのアプリケーションがBLE端末の使用を終了する時点で、システムが適切にリソースを開放するようにclose()メソッドを呼ぶべきです。


※※サンプルコードについては省略(後日追記予定)※※