iBeacon开发之IoT&Swift&OC&iOS

前言

蓝牙设备想必大家都很熟悉了，相关的开发资料也是很多了，这里就不必多说了
iOS蓝牙的开发专题
 iOS蓝牙开发（一）蓝牙相关基础知识
 iOS蓝牙开发（二）ios连接外设的代码实现
 iOS蓝牙开发（三）app作为外设被连接的实现
 iOS蓝牙开发（四）BabyBluetooth蓝牙库介绍

iBeacon 是苹果公司2013年9月发布的移动设备用OS（iOS7）上配备的新功能。其工作方式是，配备有低功耗蓝牙（BLE）通信功能的设备使用BLE技术向周围发送自己特有的ID，接收到该ID的应用软件会根据该ID采取一些行动。比如，在店铺里设置iBeacon通信模块的话，便可让iPhone和iPad上运行一资讯告知服务器，或者由服务器向顾客发送折扣券及进店积分。此外，还可以在家电发生故障或停止工作时使用iBeacon向应用软件发送资讯。
苹果 WWDC 14 之后，对 iBeacon 加大了技术支持和对其用于室内地图的应用有个更明确的规划。苹果公司公布了 iBeacon for Developers 和 Maps for Developers 等专题页面。

应用场景

侦测iPhone进入或者离开某个iBeacon的范围触发事件
侦测iPhone跟iBeacon的距离，依据不同的距离触发事件
1.比如，当你在国家博物馆参观的时候，当你走进《四羊方尊》前，APP侦测到装在这个藏品展牌底座的iBeacon，于是APP就开始自动播放相关的介绍，透过AirPods传进你的耳朵，这样的讲解真的也算是一种创新！
2.再比如，在地下车库按照三点确定一个稳定区域的设计，布置好iBeacon设备，也能设计出一套室内导航的方案！

如何获得

如何去获得这样的设备呢？其实你打开某宝某多某东，这类的产品数不胜数。
其实你只是在开发阶段，也可以自己去模拟一个iBeacon的设备。因为做iOS开发的我们都有一台iPhone&Mac，高版本的设备都有变身成iBeacon的蓝牙（bluetooth）能力。

将Mac或者iPhone变成iBeacon

-方法1： [Apple官方文档-将iPhone变成iBeacon(https://developer.apple.com/documentation/corelocation/turning_an_ios_device_into_an_ibeacon_device)

方法2：可以下载一个APP将iPhone/iPad变成iBeacon设备下载APP

IMG_9119.PNG
我们可以下载别人已经开发好的应用，安装到我们的Mac上：MactsAsBeacon
然后再去设定它的UUID、major、minor，然后再点击Start按钮，此时你的Mac就配置了一个iBeacon设备，开始发出讯号。

image.png

如果你想修改UUID，可以使用下列方法:
1.打开终端（terminal）
2.输入

uuidgen

3.回车按键

image.png

ps: 该项目比较老旧，运行会报错，
解决方案：
在Info.plist文件中，右键单击空白区域，选择 "Add Row" 添加一行。
在新添加的行中，将键名设置为NSBluetoothAlwaysUsageDescription。
在该键的值字段中，提供一条简明扼要的描述，说明您的应用程序为何需要蓝牙权限。例如，您可以写一句话，解释您的应用程序如何使用蓝牙，例如："用于搜索和连接附近的蓝牙设备"。
保存Info.plist文件并重新构建您的应用程序。
这样做后，您的应用程序将在请求蓝牙权限时显示您提供的描述，以便用户了解为什么需要这些权限，并可以选择允许或拒绝访问。

请确保您的应用程序遵循隐私权规定，并提供清晰的权限描述，以确保用户的隐私权得到尊重。

iBeacon的参数相关

每个设备都有UUID（128bit），major（16bit），minor（16bit）；因此我们可以透过这三个标识区分不同的iBeacon。

让设备具有相同的UUID & major，利用minor区分
让设备具有相同的UUID，利用major & minor区分
利用UUID，major，minor来区分
如果不是很复杂的需求，其实前两种区分即可，比如上述的博物馆游览；如果你有分店（UUID）、产品分类（major）和不同产品（minor），就可以用第三种方案。

开发 iBeacon 的 iOS App

这里有官方的相关参考说明
Determining the proximity to an iBeacon device
1. 加入获取位置的权限描述说明
依据Apple以下表格的说明，为了侦测iPhone进入某个iBeacon范围，量测iBeacon间的距离，我们需要在info.plist配置里加入以下两种权限的描述说明：
Apple官方说明:Choosing the Location Services Authorization to Request

image.png

Privacy — Location Always and When In Use Usage Description 
为了获取博物馆的展品iBeacon信号，请允许获取你的位置

Privacy — Location When In Use Usage Description
为了获取博物馆的展品iBeacon信号，请允许获取你的位置

2. 建立 CLLocationManager，将 controller 设置为 CLLocationManager 的 delegate 且要求获取位置的权限

import CoreLocation

class ViewController: UIViewController {
   var locationManager: CLLocationManager!
   override func viewDidLoad() {
      super.viewDidLoad()
      locationManager = CLLocationManager()
      locationManager.delegate = self
      locationManager.requestAlwaysAuthorization()
}
extension ViewController: CLLocationManagerDelegate {
}

3. 开始侦测iBeacon

func monitorBeacons() {
   if CLLocationManager.isMonitoringAvailable(for: CLBeaconRegion.self) {
      let proximityUUID = UUID(uuidString: "B0702880-A295-A8AB-F734-031A98A512DE")
      let beaconId = "deeplove"
      let region = CLBeaconRegion(proximityUUID: proximityUUID!, identifier: beaconId)
      locationManager.startMonitoring(for: region)
   }
}
override func viewDidLoad() {
   super.viewDidLoad()
   locationManager = CLLocationManager()
   locationManager.delegate = self
   locationManager.requestAlwaysAuthorization()
   monitorBeacons()
}

说明
(1) 利用CLBeaconRegion指定你想要侦测的iBeacon
Apple官方文档：CLBeaconRegion

let region = CLBeaconRegion(proximityUUID: proximityUUID!, identifier: beaconId)

产生CLBeaconRegion的方法有三种：

public init(proximityUUID: UUID, identifier: String)
public init(proximityUUID: UUID, major: CLBeaconMajorValue, identifier: String)
public init(proximityUUID: UUID, major: CLBeaconMajorValue, minor: CLBeaconMinorValue, identifier: String)

在刚刚的例子里，我们假设目前只有一个iBeacon设备，因此利用UUID来区分设备足以，不需要用到major和minor（ps：请记得UUID要和刚刚在Mac iBeacon APP上设定的UUID一致，如此才能侦测到化身iBeacon的Mac）

let region = CLBeaconRegion(proximityUUID: proximityUUID!, identifier: beaconId)

(2) 开始侦测是否进入/离开iBeacon的范围

locationManager.startMonitoring(for: region)

4. 定义CLLocationManagerDelegate 的 function 侦测进入/离开iBeacon的范围

extension ViewController: CLLocationManagerDelegate {
   func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didEnterRegion region: CLRegion) {
      print("enter region")
   }
   func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didExitRegion region: CLRegion) {
      print("exit region")
   }
}

5. 计算距离
有时候我们还想进一步知道iPhone和iBeacon之间的距离，Apple将距离粗略的分为四个等级，由近及远：Immediate 、Near、Far、Unknown

image.png

比方在看博物馆展览时，我们希望走到展品前时 App 才呈现相关的资讯，於是我们可从程式判断距离為 Immediate 时显示展品资讯，如此才不会距离画作还有一大段距离，连画都看不清楚时就奇怪地显示展品资讯。

extension ViewController: CLLocationManagerDelegate {
   func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didEnterRegion region: CLRegion) {
      print("enter region")
      if CLLocationManager.isRangingAvailable() {
         locationManager.startRangingBeacons(in: region as! CLBeaconRegion)
      }
   }
   func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didExitRegion region: CLRegion) {
      print("exit region")
      locationManager.stopRangingBeacons(in: region as! CLBeaconRegion)
   }
}

说明:

利用 startRangingBeacons & stopRangingBeacons 开始 / 停止侦测 iPhone & beacon 的距离。我们在 locationManager(_:didEnterRegion:) 裡才开始侦测距离，因為侦测距离比较耗电，它将不断地量测更新距离。

不过有一点值得注意的，实测时发现 locationManager(:didEnterRegion:) 有可能没被触发，进而让程式不会呼叫 startRangingBeacons，因此永远不会侦测到 iPhone 已经在 beacon 旁边。比方若你原本就在 beacon 范围裡，locationManager(:didEnterRegion:) 将不会被触发。因此测试时最好一开始远离 beacon，在 beacon 范围之外，然后再慢慢地靠近 beacon，进入 beacon 的范围，这样较容易触发 locationManager(_:didEnterRegion:)。(ps: 若想确保我们一定能侦测到 iPhone 就在 beacon 旁边，另一种做法是一开始就同时呼叫 startMonitoring & startRangingBeacons)

let region = CLBeaconRegion(proximityUUID: proximityUUID!, identifier: beaconId)
locationManager.startMonitoring(for: region)
locationManager.startRangingBeacons(in: region)

6. 定义 CLLocationManagerDelegate 的 function 量测距离。
从 CLBeacon 物件的 proximity 判断距离。当我们在 beacon 附近时，此 function 将不断被呼叫，告诉我们最新的距离资讯。

func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didRangeBeacons beacons: [CLBeacon], in region: CLBeaconRegion) {
   if beacons.count > 0 {
      let nearestBeacon = beacons[0]
      print(nearestBeacon.proximityUUID, nearestBeacon.major, nearestBeacon.minor)
      switch nearestBeacon.proximity {
      case .immediate:
         print("immediate")
    
      case .near:
         print("near")
      case .far:
         print("far")
      case .unknown:
         print("unknown")
      @unknown default:
         print("@unknown default")
      }
   }
}

实验:

利用 Mac 当 iBeacon，然后啟动刚刚开发的程式侦测 beacon，我们可利用此难得的机会运动一下，走走路让 iPhone 靠近和远离 Mac，观察 locationManager(_:didRangeBeacons:in:) 裡 CLBeacon 距离的变化。

在APP进入后台侦测 beacon & 显示通知
我们也可以在APP进入后台侦测 beacon，甚至在 App 没启动但进入 beacon 范围时，由 iOS 自动啟动 App，然后触发 locationManager:didEnterRegion:。比方以下例子，我们在 locationManager:didEnterRegion: 触发时显示通知讯息:

func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didEnterRegion region: CLRegion) {
   let content = UNMutableNotificationContent()
   content.title = "注意"
   content.subtitle = "小明就在你身邊"
   content.badge = 1
   content.sound = UNNotificationSound.default
   let request = UNNotificationRequest(identifier: "notification", content: content, trigger: nil)
   UNUserNotificationCenter.current().add(request, withCompletionHandler: nil)
   if CLLocationManager.isRangingAvailable() {
      locationManager.startRangingBeacons(in: region as! CLBeaconRegion)
   }
}

為了显示通知，记得要先请求使用者的同意。

import UIKit
import UserNotifications
@UIApplicationMain
class AppDelegate: UIResponder, UIApplicationDelegate {
   var window: UIWindow?
func application(_ application: UIApplication, didFinishLaunchingWithOptions launchOptions: [UIApplication.LaunchOptionsKey: Any]?) -> Bool {
        UNUserNotificationCenter.current().requestAuthorization(options: [.alert, .sound, .badge], completionHandler: { granted, error in
      if granted {
      } else {
         print("使用者不同意[图片上传中...(IMG_9120.PNG-dd714c-1695030587401-0)]
，哭哭!")
      }
   })
   return true
}

实验步骤：

安装 App，然后啟动 App 同意权限后，先将它杀掉，维持 App 不啟动的状态。
把 iPhone 收进胸前左边口袋，走到远离 beacon 的天涯海角散心。
从天涯海角出发，朝著心爱的 beacon 方向前进。

一旦进入 beacon 的讯号范围，此时将触发 function locationManager:didEnterRegion:，口袋裡的 iPhone 将传来通知声音，显示著通知讯息，xxx就在你身边。

IMG_9120.PNG

ps:

若你原本就在 beacon 范围裡，locationManager(_:didEnterRegion:) 将不会被触发。因此测试时请记得先远离 beacon。

根据 Apple 文件的说明，为了在APP进入后台侦测到进入 beacon 范围时启动 App，我们得将 Capabilities 页面 Background Modes 的 Location Updates 打开。不过根据实测的结果，不需打开 Location Updates 一样可触发 locationManager:didEnterRegion: & application(_:didFinishLaunchingWithOptions:)。
Handling location updates in the background

image.png

image.png

image.png