iOS开发之蓝牙/Socket链接小票打印机（二）

前言

上一篇主要介绍了部分ESC/POS指令集，包括一些常用的排版指令，打印位图指令等。另外，还介绍了将图片转换成点阵图的方法。在这篇文章中，将主要介绍通过蓝牙和Socket连接打印机，发送打印指令相关知识。这里将用到CoreBluetooth.framework和CocoaAsyncSocket。

蓝牙链接小票打印机

简介

蓝牙是一种支持设备间短距离通讯的无线电技术。iOS系统中，有四个框架支持蓝牙链接：

GameKit.framework：只能用于iOS设备之间的连接，多用于蓝牙对战的游戏，iOS7开始已过期；
MultipeerConnectivity.framework：只能用于iOS设备之间的连接，从iOS7开始引入，主要用于替代GameKit；
ExternalAccessory.framework：可用于第三方蓝牙设备交互，但是蓝牙设备必须经过苹果MFi认证；
CoreBluetooth.framework：目前最iOS平台最流行的框架，并且设备不需要MFi认证，手机至少4S以上，第三方设备必须支持蓝牙4.0；这里介绍的链接打印机就是使用此框架，因此开始前要确保打印机是支持蓝牙4.0的；

CoreBluetooth框架有两个核心概念，central（中心）和 peripheral（外设），它们分别有自己对应的API；这里显然是手机作为central，蓝牙打印机作为peripheral；

步骤

1.初始化中心设备管理

self.centralManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil];

2. 确认蓝牙状态

设置代理后，会回调此方法，确认蓝牙状态，当状态为CBCentralManagerStatePoweredOn才能去扫描设备，蓝牙状态变化时，也会回调此方法

- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central
{
    NSString * state = nil;
    
    switch ([central state])
    {
        case CBCentralManagerStateUnsupported:
            state = @"The platform/hardware doesn&#39;t support Bluetooth Low Energy.";
            break;
        case CBCentralManagerStateUnauthorized:
            state = @"The app is not authorized to use Bluetooth Low Energy.";
            break;
        case CBCentralManagerStatePoweredOff:
            state = @"Bluetooth is currently powered off.";
            break;
        case CBCentralManagerStatePoweredOn:
            state = @"work";
            break;
        case CBCentralManagerStateUnknown:
        default:
            ;
    }
    
    NSLog(@"Central manager state: %@", state);
}

3. 扫描外设

调用此方法开始扫描外设

注意：第一个参数指定一个CBUUID对象数组，每个对象表示外围设备正在通告的服务的通用唯一标识符（UUID）。此时，仅返回公布这些服务的外设。当参数为nil，则返回所有已发现的外设，而不管其支持的服务是什么。

[self.centralManager scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];

当扫描到4.0外设后会回调此方法，这里包含设备的相关信息，如名称、UUID、信号强度等；

/*
 扫描，发现设备后会调用
 */
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
{
    NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"----------------发现蓝牙外设: peripheral: %@ rssi: %@, UUID:  advertisementData: %@ ", peripheral, RSSI,  advertisementData];
    NSLog(@"%@",str);
    if (![self.peripherals containsObject:peripheral]) {
        [self.peripherals addObject:peripheral];
    }
}

4. 选择外设进行连接

调用此方法连接外设
[self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];

注意：第一个参数是要连接的外设。第二个参数options是可选的NSDictionary,系统定义了一下三个键，它们的值都是NSNumber (Boolean)；默认为NO。当设置为YES，则应用进入后台或者被挂起后，系统会用Alert通知蓝牙外设的状态变化，效果是这样

锁屏

未锁屏

CBConnectPeripheralOptionNotifyOnConnectionKey;连接时Alert显示
CBConnectPeripheralOptionNotifyOnDisconnectionKey;断开时Alert显示
CBConnectPeripheralOptionNotifyOnNotificationKey;接收到外设通知时Alert显示

    [self.centralManager connectPeripheral:peripheral  options:@{
                                                                 CBConnectPeripheralOptionNotifyOnConnectionKey : @YES,
                                                                 CBConnectPeripheralOptionNotifyOnDisconnectionKey : @YES,
                                                                 CBConnectPeripheralOptionNotifyOnNotificationKey : @YES
                                                                 }];

连接成功或失败，都有对应的回调方法

/*
 连接失败后回调
 */
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%@",error);
}
/*
 连接成功后回调
 */
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
    peripheral.delegate = self;//设置代理
    [central stopScan];//停止扫描外设
    [peripheral discoverServices:nil];//寻找外设内所包含的服务
}

5. 扫描外设中的服务和特征

连接成功后设置代理peripheral.delegate = self,调用[peripheral discoverServices:nil];寻找外设内的服务。这里的参数是一个存放CBUUID对象的数组，用于发现特定的服务。当传nil时，表示发现外设内所有的服务。发现服务后系统会回调下面的方法:

/*
 扫描到服务后回调
 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
    if (error)
    {
        NSLog(@"Discovered services for %@ with error: %@", peripheral.name, [error localizedDescription]);
        return;
    }
    for (CBService* service in  peripheral.services) {
        NSLog(@"扫描到的serviceUUID:%@",service.UUID);
        //扫描特征
        [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
    }
}

发现服务后，调用[peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];去发现服务中包含的特征。和上面几个方法一样，第一个参数用于发现指定的特征。为nil时，表示发现服务的所有特征。

/*
 扫描到特性后回调
 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{

    if (error)
    {
        NSLog(@"Discovered characteristics for %@ with error: %@", service.UUID, [error localizedDescription]);
        return;
    }
    
    for (CBCharacteristic * cha in service.characteristics)
    {
        CBCharacteristicProperties p = cha.properties;
        if (p & CBCharacteristicPropertyBroadcast) {//广播特征
            
        }
        if (p & CBCharacteristicPropertyRead) {//读取特征
            self.characteristicRead = cha;
        }
        if (p & CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse) {//无反馈写入特征

        }
        if (p & CBCharacteristicPropertyWrite) {//有反馈写入特征
            self.peripheral = peripheral;
            self.characteristicInfo = cha;
        }
        if (p & CBCharacteristicPropertyNotify) {//通知特征             
                self.characteristicNotify = cha;
                [self.peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.characteristicNotify];
            NSLog(@"characteristic uuid:%@  value:%@",cha.UUID,cha.value);
            
        }
    }
    
}

当扫描到写入特征时，保存，用于写入数据。

6. 写入数据

写入数据，我们只需要调用方法

[self.peripheral writeValue:subData forCharacteristic:self.characteristicInfo type:CBCharacteristicWriteWithResponse];

这里的self.peripheral就是连接的外设，self.characteristicInfo就是之前保存的写入特征；这里最好使用CBCharacteristicPropertyWrite特征，并且type选择CBCharacteristicWriteWithResponse。当写入数据成功后，系统会通过下面这个方法通知我们：

-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error {
    if (error) {
        NSLog(@"＝＝＝＝error%@",error);
    }else{
        NSLog(@"＝＝＝＝写入成功  %@", characteristic);
    }
    
}

由于蓝牙设备每次可写入的数据量是有限制的，因此，我们需要将之前拼接的打印数据进行拆分，分批发送给打印机

- (void)printLongData:(NSData *)printContent{
    NSUInteger cellMin;
    NSUInteger cellLen;
    //数据长度
    NSUInteger strLength = [printContent length];
    if (strLength < 1) {
        return;
    }
    //MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE = 120
    NSUInteger cellCount = (strLength % MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE) ? (strLength/MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE + 1):(strLength/MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE);
    for (int i = 0; i < cellCount; i++) {
        cellMin = i*MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE;
        if (cellMin + MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE > strLength) {
            cellLen = strLength-cellMin;
        }
        else {
            cellLen = MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE;
        }
        NSRange rang = NSMakeRange(cellMin, cellLen);
        //        截取打印数据
        NSData *subData = [printContent subdataWithRange:rang];
        //循环写入数据
        [self.peripheral writeValue:subData forCharacteristic:self.characteristicInfo type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
    }
}

这里的MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE是个宏定义，表示每次发送的数据长度，经笔者测试，当MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE = 20时，打印文字是正常速度。但打印图片的速度非常慢，应该在硬件允许的范围内，每次发尽量多的数据。不同品牌型号的打印机，这个参数是不同的，笔者的蓝牙打印机该值最多到140。超出后会出现无法打印问题。最后笔者将该值定为MAX_CHARACTERISTIC_VALUE_SIZE = 120，测试了公司几台打印机都没有问题。

另外iOS9以后增加了方法maximumWriteValueLengthForType:可以获取写入特诊的最大写入数据量，但经笔者测试，对于部分打印机（比如我们公司的）是不准确的，因此，不要太依赖此方法，最好还是自己取一个合适的值。

注意：每个打印机都有一个缓冲区，缓冲区的大小视品牌型号有所不同。打印机的打印速度有限，如果我们瞬间发送大量的数据给打印机，会造成打印机缓冲区满。缓冲区满后，如继续写入，可能会出现数据丢失，打印乱码。

Socket链接小票打印机

简介

这里使用CocoaAsyncSocket开源框架，与打印机进行Socket连接。CocoaAsyncSocket中主要包含两个类:

GCDAsyncSocket:用GCD搭建的基于TCP/IP协议的socket网络库;
GCDAsyncUdpSocket:用GCD搭建的基于UDP/IP协议的socket网络库。

这里我们只用到GCDAsyncSocket，因此只需要将GCDAsyncSocket.h和GCDAsyncSocket.m两个文件导入项目。

注意：手机和打印机必须在同一局域网下，设置到打印机的host和port。

步骤

1、遵循`GCDAsyncSocketDelegate`协议

@interface MNSocketManager()<GCDAsyncSocketDelegate>

2、声明属性

@property (nonatomic, strong) GCDAsyncSocket *asyncSocket;

3、初始化`GCDAsyncSocket`对象

self.asyncSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_main_queue()];

4、连接打印机

NSError *error = nil;
[self.asyncSocket connectToHost:host onPort:port withTimeout:timeout error:&error];

连接成功后会通过代理回调

- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(uint16_t)port {
    
}

5、发送数据给打印机

Timeout为负，表示不设置超时时间。这里的data就是上一篇中拼接的打印数据。

[self.asyncSocket writeData:data withTimeout:-1 tag:0];

写入完成后回调

- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag {
    NSLog(@"写入完成");
}

6、断开连接

断开连接有以下几种方法

[self.asyncSocket disconnect];
[self.asyncSocket disconnectAfterReading];
[self.asyncSocket disconnectAfterWriting];
[self.asyncSocket disconnectAfterReadingAndWriting];

连接断开后回调

- (void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err {
    NSLog(@"连接断开");

}

7、读取数据

读取到数据会回调

- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag {
    NSLog(@"读取完成");
}

网口打印机一般都支持状态查询，查询指令如下：

打印机状态查询指令

可以通过上一篇介绍指令拼接方法，查询打印机的状态。

总结

本篇只是简单介绍了，通过蓝牙和Socket连接打印机的方法。虽然可以初步完成连接和打印，但是，在真正的项目中使用还是远远不够的。这里还有很多情况需要考虑，比如连接断开、打印机异常、打印机缓冲区满、打印机缺纸等。我们可以针对自身的业务情况，进行相应的处理。

参考

Core Bluetooth Programming Guide

Getting the pixel data from a CGImage object