BLE Virtual Bicycle (9.2~9.20 온보딩 프로젝트)

BLE(Bluetooth Low Energy)를 사용해서 스마트폰을 이용한 가상 자전거 만들기 toy project

• 스마트폰을 Bluetooth Server로 만들어 센서의 역할을 하게 한다.

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Device

• 안드로이드 스마트폰 기기 2개가 필요하다.
• 앱을 설치한 기기가 센서의 역할을 하며 정보를 생성하고 전달하는 server가 된다.
• 앱을 설치하지 않은 기기는 Server로 부터 정보를 받아오는 client 기기가 된다.

Scenario

1. 블루투스 기기 광고를 한다. (advertising)
2. 블루투스 연결을 당한다. (connect)
3. app이 설치된 기기(server)에서 연결당한 client 기기에게 정보를 전송한다. (READ, WRITE, NOTIFY)
   • BluetoothGattServerCallback 안에 있는 onConnectionStateChange를 통해 연결 감지, 연결된 client 기기 정보(Address)를 불러온다.
   • onCharacteristicReadRequest를 통해 연결된 client 기기에게 정보를 전송한다.

Package

com.eddy.nrf
├── bluetooth
│   └── ...
├── presentation
│   ├── ui
│   │   ├── component
│   │   │   └── ...
│   │   ├── theme
│   │   │   └── ...
│   │   ├── BikeScreen
│   │   ├── BikeUiState
│   │   └── BikeViewModel
│   └── MainActivcity
└──── utils

Trouble Shooting

1. Bluetooth 관심사 분리

블루투스 서비스가 거대해지는 것을 막기 위해서 단일 책임원칙에 따른 관심사 분리를 했습니다.

0. BluetoothService: 블루투스를 다루기 위한 것을 담당하고, 아래 xxxManager를 통해서 실제 작업을 수행합니다.

1. AdvertisingManager: 블루투스 LE 광고를 시작하고 중지하는 책임을 갖습니다. startAdvertising(), stopAdvertising() 메서드를 포함합니다.

2. GattServerManager: GATT 서버를 시작하고 관리하는 책임을 갖습니다. startServer(), stopServer() 메서드와 GATT 서버 콜백을 포함합니다. 등록된 디바이스 목록을 관리합니다.

3. HeartRateNotificationManager: 심박수(이 경우 거리, 속도, 기어 정보) 알림을 관리합니다. startNotifications(), stopNotifications() 메서드를 포함합니다. 주기적으로 알림을 보내는 로직을 처리합니다.

4. BluetoothStateReceiver: 블루투스 상태 변경을 감지하고 적절한 작업을 수행합니다. register(), unregister() 메서드를 포함하여 리시버를 등록/해제합니다.

5. BluetoothGattServiceBuilder 블루투스 생성 과정을 빌더로 만든 클래스입니다.
   Bluetooth service, characteristic 등의 정보를 받아서 서비스를 생성합니다.

2. Foreground service

🍀 요구사항: 기기를 잠금하고 다시 돌아온 상태나 포커싱이 없는 상태에서도 subscriber에게 ble notification이 가도록 하라.

BluetoothService가 안드로이드 4대 컴포넌트인 Service를 상속받도록 수정하였습니다.
포그라운드 서비스로 지정함으로써 사용자가 앱과 사용작용하지 않을 때도 계속 실행됩니다.

• Service는 startForeground를 통해 Foreground 서비스 시작

    override fun onStartCommand(intent: Intent?, flags: Int, startId: Int): Int {
        val notification = createNotification() // Notification 생성
        startForeground(1, notification) // Foreground 서비스 시작

        return START_STICKY // 서비스가 중단되었을 경우 자동으로 다시 시작
    }

3. 동적으로 애니메이션 속도 조정

🍀 요구사항: uiState의 Speed가 변경됨에 따라 자전거 애니메이션의 속도가 바뀌도록 하여라.

• 초안
  • rememberInfiniteTransition으로는 동적으로 속도를 조정할 수 없다.
  • durationMillis 파라미터는 동적으로 값의 변화를 인지하지 못하는 문제 발생.

    val infiniteTransition = rememberInfiniteTransition(label = "")
    val currentFrame by infiniteTransition.animateValue(
        initialValue = 0,
        targetValue = frameCount - 1,
        typeConverter = Int.VectorConverter,
        animationSpec = infiniteRepeatable(
            animation = tween(
                durationMillis = (frameCount * baseDuration / speed).toInt(),
                easing = LinearEasing
            ),
            repeatMode = RepeatMode.Restart
        ),
        label = ""
    )

• 해결 버전
  • speed는 항상 관찰이 되지만, 현재 프레임의 frameDuration
  • LaunchedEffect는 Compose에서 사이드 이펙트를 실행하기 위해 사용됩니다. 특정 키(speed)가 변경될 때마다 새로운 코루틴을 시작합니다. speed 값이 변경될 때마다 애니메이션 루프를 다시 시작하려고 시도합니다.
  • currentFrame.value를 1씩 증가시키며, frameCount로 나눈 나머지를 취하여 루프를 만듭니다.
  • 각 프레임이 표시되는 시간을 frameDuration만큼 지연시킵니다.

    // speed에 따른 frameDuration 계산

    val frameDuration = if (speed > 0) {
        (baseDuration * 3 / (speed / 3).coerceIn(1f, 9f)).toLong()
    } else {
        Long.MAX_VALUE // 매우 큰 값으로 설정하여 애니메이션 정지
    }

    // 현재 프레임 상태
    val currentFrame = remember { mutableStateOf(0) }

    // 애니메이션 업데이트를 위한 LaunchedEffect
    LaunchedEffect(speed) { // speed를 키로 사용
        while (speed > 0) { // speed가 0이 아닌 동안만 루프 실행
            // 프레임 업데이트
            currentFrame.value = (currentFrame.value + 1) % frameCount
            // 속도에 따른 프레임 지속시간 조정
            delay(frameDuration)

            Log.d("laun", "${currentFrame.value} $speed $frameDuration")
        }
    }

    // 애니메이션을 정지시키는 빈 이미지 또는 투명 이미지 설정
    val displayImage = if (speed > 0) {
        images[currentFrame.value]
    } else {
        painterResource(id = R.drawable.out_001)
    }

    Image(
        painter = displayImage,
        contentDescription = null,
        modifier = modifier
    )

Library

이름	목적
Bluetooth	Bluetooth Low Energy(BLE) 통신을 관리. BLE 광고 및 GATT 서버 관리에 사용
Jetpack Compose	선언적 UI 빌드 및 UI 상태 관리를 위한 라이브러리
Timber	로그 관리를 위한 라이브러리. 더 간결하고 유연한 로깅을 제공

Architecture

안드로이드 권장 앱 아키텍쳐

View와 ViewModel의 구조로 관심사 분리를 합니다.

• UI -> event -> ViewModel
• ViewModel -> uiState -> UI

참고: ViewModel and State in Compose