ESP32 Arduino学习篇 (三) 蓝牙 |
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ESP32 Arduino学习篇 (三) 蓝牙
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简介：
1.1蓝牙分类
经典蓝牙我们一般说的是BT，低功耗蓝牙我们一般说成BLE。当设备支持蓝牙4.0时，还得进一步确认设备是支持BT单模、BLE单模还是BT和BLE都支持的双模。 低功耗蓝牙 (BLE)： 支持蓝牙协议4.0或更高的模块。主打低功耗，多用于物联网类型。 经典蓝牙( BT)： 指支持蓝牙协议在4.0以下的模块。主打短距离数据高速传输，多用于蓝牙耳机等。 经典蓝牙可再细分为：传统蓝牙和高速蓝牙。 传统蓝牙： 2004年推出，蓝牙2.0/2.1协议。 高速蓝牙： 2009年推出，蓝牙3.0协议，速率提高到约24Mbps，是传统蓝牙模块的八倍。 双模蓝牙： 即兼容BLE和BT，如手机，使用分时机制来达到同时与低功耗蓝牙和经典蓝牙设备通信。 1.2蓝牙技术蓝牙协议包括两种技术：Basic Rate(BR) 和 Low Energy(LE)。 Basic Rate又包括可选的EDR（Enhanced Data Rate） 技术，以及 交替使用的（Alternate）的MAC（Media Access Control）层和PHY层扩展（简称AMP）。、 在蓝牙4.0及后面规格中，SIG定义了四种蓝牙技术：BR，EDR，AMP和LE ，由于LE是2010年才提出的，比较新，所以人们把之前的BR/EDR/AMP技术称之为经典蓝牙。 经典蓝牙( BT)： BR(Basic Rate): 蓝牙基础速率技术。 EDR(Enhanced Data Rate) : 蓝牙增强速率技术。 AMP (Alternate MAC/PHYs): 蓝牙核心系统的次要控制器,可切换的媒体访问控制器（Media Access Controller）和物理层（Physical Layer）。 低功耗蓝牙 (BLE)： LE(Low Energy): 蓝牙低功耗技术。 注意： EDR 是在 BR 技术基础上升级，所以两者可以同时使用。但是AMP 技术是使用的802.11（WIFI）规范，所以和原有的技术差异过大，所以BR/EDR和AMP只能二选一进行使用。 LE技术相比BR技术，差异非常大，可以说就是两种不同的技术。经典蓝牙和低功耗蓝牙两者物理层调制解调方式是不一样的，所以低功耗蓝牙设备和经典蓝牙设备两者之间是不能相互通信的。
而我们的esp32自带蓝牙模块可以让我们进行蓝牙连接并进行数据交换 相关API： 一、经典蓝牙BT使用方法 经典蓝牙APIBluetoothSerial SerialBT ：创建一个蓝牙串口，命名为SerialBT SerialBT.begin() ：开启蓝牙 SerialBT.available() ：返回蓝牙串口缓冲区中当前剩余的字符个数。 SerialBT.print() ：蓝牙串口发送的是字符， SerialBT.write() ：蓝牙串口发送的字节. Serial.read() ：返回蓝牙串口接收的字符 程序示例代码： //This example code is in the Public Domain (or CC0 licensed, at your option.) //By Evandro Copercini - 2018 // //This example creates a bridge between Serial and Classical Bluetooth (SPP) //and also demonstrate that SerialBT have the same functionalities of a normal Serial #include "BluetoothSerial.h" #if !defined(CONFIG_BT_ENABLED) || !defined(CONFIG_BLUEDROID_ENABLED) #error Bluetooth is not enabled! Please run `make menuconfig` to and enable it #endif BluetoothSerial SerialBT; void setup() { Serial.begin(115200); SerialBT.begin("ESP32test"); //Bluetooth device name Serial.println("The device started, now you can pair it with bluetooth!"); } void loop() { if (Serial.available()) { SerialBT.write(Serial.read());//将串口收到的数据，再通过蓝牙串口转发出去 Serial.println("由SerialBT打印"); } if (SerialBT.available()) {//将蓝牙串口收到的数据，再通过串口把信息发回给电脑 Serial.write(SerialBT.read()); Serial.println("由Serial打印"); } delay(20); } 二、低功耗蓝牙BLE使用方法 简介：BLE GATT协议 GATT全称Generic Attribute Profile, GATT 代表通用属性，它定义了暴露给连接的BLE设备的分层数据结构。这意味着，GATT 定义了两个BLE设备，发送和接收标准通讯的方式。了解此层次结构很重要，因为这样可以，更轻松地了解如何使用BLE和编写应用程序。 下图为BLE的基本结构，需要记清楚 
UUID：ble的服务和characteristic是通过UUID来进行识别的。创建uuid可以使用这么一个网站： Online UUID Generator Tool notify：如果这个主机的一个特征值characteristic发生改变，就可以通过notify来告诉我们 创建 BLE 服务器代码流程：1，创建一个BLE服务器。在这种情况下，ESP32充当BLE服务器。 2，创建BLE服务。 3，在服务上创建BLE特性。 4，在特征上创建一个BLE描述符。 5，启动服务。 6，开始广播，以便其他设备可以找到它。 低功耗蓝牙API： 创建一个BLE设备 BLEDevice::init(ble_name); 创建一个BLE服务 pServer = BLEDevice::createServer(); pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks()); //设置回调 BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID); 创建一个BLE特征 pTxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_UUID_TX, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY); pTxCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902()); BLECharacteristic *pRxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_UUID_RX, BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE); pRxCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks()); //设置回调这里创建了一个特征值，类型是通知。 在后面使用createCharacteristic(CHARACTERISTIC_UUID_RX, BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE)将rx收集到的信息写入，通过MyCallbacks再打印出来 为了实现"串口",我们在这个服务下添加了两个特征值, 一个是TX. 一个是RX.另外还需注意三个uuid因该是相对应的值。 开始服务和广播 pService->start(); // 开始服务 pServer->getAdvertising()->start(); // 开始广播 Serial.println(" 等待一个客户端连接，且发送通知... "); 代码示例 /* Video: https://www.youtube.com/watch?v=oCMOYS71NIU Based on Neil Kolban example for IDF: https://github.com/nkolban/esp32-snippets/blob/master/cpp_utils/tests/BLE%20Tests/SampleNotify.cpp Ported to Arduino ESP32 by Evandro Copercini Create a BLE server that, once we receive a connection, will send periodic notifications. 创建一个BLE服务器，一旦我们收到连接，将会周期性发送通知 T使用步骤： 1. 创建一个 BLE Server 2. 创建一个 BLE Service 3. 创建一个 BLE Characteristic 4. 创建一个 BLE Descriptor 5. 开始服务 6. 开始广播 */ #include #include #include #include #include #include "common.h" uint8_t txValue = 0; //后面需要发送的值 BLEServer *pServer = NULL; //BLEServer指针 pServer BLECharacteristic *pTxCharacteristic = NULL; //BLECharacteristic指针 pTxCharacteristic bool deviceConnected = false; //本次连接状态 bool oldDeviceConnected = false; //上次连接状态d // See the following for generating UUIDs: https://www.uuidgenerator.net/ #define SERVICE_UUID "12a59900-17cc-11ec-9621-0242ac130002" // UART service UUID #define CHARACTERISTIC_UUID_RX "12a59e0a-17cc-11ec-9621-0242ac130002" #define CHARACTERISTIC_UUID_TX "12a5a148-17cc-11ec-9621-0242ac130002" class MyServerCallbacks : public BLEServerCallbacks { void onConnect(BLEServer *pServer) { deviceConnected = true; }; void onDisconnect(BLEServer *pServer) { deviceConnected = false; } }; class MyCallbacks : public BLECharacteristicCallbacks { void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) { std::string rxValue = pCharacteristic->getValue(); //接收信息 if (rxValue.length() > 0) { //向串口输出收到的值 Serial.print("RX: "); for (int i = 0; i < rxValue.length(); i++) Serial.print(rxValue[i]); Serial.println(); } } }; void setup() { Serial.begin(115200); // 创建一个 BLE 设备 BLEDevice::init("BAKUMAN");//在这里面是ble的名称 // 创建一个 BLE 服务 pServer = BLEDevice::createServer(); pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks()); //设置回调 BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID); // 创建一个 BLE 特征 pTxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_UUID_TX, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY); pTxCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902()); BLECharacteristic *pRxCharacteristic = pService->createCharacteristic(CHARACTERISTIC_UUID_RX, BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE); pRxCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks()); //设置回调 pService->start(); // 开始服务 pServer->getAdvertising()->start(); // 开始广播 Serial.println(" 等待一个客户端连接，且发送通知... "); } void loop() { // deviceConnected 已连接 if (deviceConnected) { pTxCharacteristic->setValue(&txValue, 1); // 设置要发送的值为1 pTxCharacteristic->notify(); // 广播 txValue++; // 指针数值自加1 delay(2000); // 如果有太多包要发送，蓝牙会堵塞 } // disconnecting 断开连接 if (!deviceConnected && oldDeviceConnected) { delay(500); // 留时间给蓝牙缓冲 pServer->startAdvertising(); // 重新广播 Serial.println(" 开始广播 "); oldDeviceConnected = deviceConnected; } // connecting 正在连接 if (deviceConnected && !oldDeviceConnected) { // do stuff here on connecting oldDeviceConnected = deviceConnected; } }在loop函数中我们的蓝牙连接会对应三种状态： 这里讲解一下当设备连接时的情况： if (deviceConnected){ pTxCharacteristic->setValue(&txValue, 1); // 设置要发送的值为1 pTxCharacteristic->notify(); // 广播 txValue++; // 指针数值自加1 delay(2000); // 如果有太多包要发送，蓝牙会堵塞 }这里面测试的是不停发送数据，每发一次数值加一。 此时： class MyServerCallbacks : public BLEServerCallbacks { void onConnect(BLEServer *pServer) { deviceConnected = true; }; void onDisconnect(BLEServer *pServer) { deviceConnected = false; } }; 通过这个回调可以说清楚这个蓝牙到底有没有连接，如果连接了通过 pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());这个MyServerCallbacks回调就可以返回连接状态。 |
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