ESP32-C3 应用 篇（实例二、通过蓝牙将传感器数据发送给手机，手机端控制 SK6812 LED）
ESP32-C3 蓝牙部分我们学习了GATT，本文尝试使用蓝牙做一个简单的小应用。
目录
- 前言
- 一、整体框架
- 二、数据传输部分
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- 2.1 添加温湿度驱动组件
- 2.2 传感器数据传输程序
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- 再次说明： ESP_GATTS_READ_EVT 事件
- 2.3 功能测试
- 2.4 代码优化
- 三、控制部分
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- 3.1 添加LED驱动组件
- 3.2 控制 SK6812 程序
- 3.3 代码优化
- 四、APP 部分
- 结语
前言
前面文章说过，蓝牙协议博主了解不是很深入，只进行一些基础的了解，示例的测试，和初学者一样，基本上蓝牙专栏系列博文都是一步一步摸索过来的，功夫不负有心人，到目前为止，多多少少对蓝牙 GATT 有了一定的认识。
那么我们今天就要学以致用，使用 ESP32-C3 的蓝牙 GATT，做一个数据通信的应用实例。
与本实例相关的 ESP32-C3 专栏系列博文如下：
ESP32-C3 入门专栏目录：【导航】ESP32-C3 入门教程目录 【快速跳转】
❤️
ESP32-C3学习 蓝牙 篇系列博文连接：❤️
测试使用的开发板：
自己画一块ESP32-C3 的开发板（第一次使用立创EDA）（PCB到手）❤️
测试使用的开发环境：
ESP32-C3 VScode开发环境搭建（基于乐鑫官方ESP-IDF——Windows和Ubuntu双环境）
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蓝牙篇系列相关博文：
ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（一、认识 ESP-IDF 的蓝牙框架、简单的了解蓝牙协议栈）
ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（二、蓝牙调试APP、开发板手机连接初体验）
ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（三、认识蓝牙 GATT 协议）
ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（四、GATT Server 示例解析）
ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（五、添加 characteristic）
ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（六、添加 Service）
ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（七、GATT 数据通信 — 发送自定义数据）
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本应用涉及的博文除了上面之外还有：
ESP-IDF工程结构说明：
认识 ESP-IDF-v4.3+工程结构（ESP32-C3应用调整示例）
设备和传感器驱动：
ESP32-C3入门教程 基础篇（四、I2C总线 — 与SHT21温湿度传感器通讯）
ESP32-C3入门教程 基础篇（五、RMT应用 — 控制 SK6812全彩RGB 灯）
一、整体框架
整个实例功能还是比较简单的，毕竟我们也刚接触 ESP32-C3 的蓝牙，直接用下图表示：
.
安卓手机 APP 我得考虑一下 ，因为我是 java 小白，虽然照猫画虎做过APP， 有时间当然搞起来没问题，但是得花些时间，而博主最近时间不太够用…… 所以这个，再看把 = =！
废话不多说，我们直接开始……
二、数据传输部分
先实现把传感器数据上传至手机的部分功能。
2.1 添加温湿度驱动组件
在我的博文 认识 ESP-IDF-v4.3+工程结构（ESP32-C3应用调整示例）中提到过，如何调整一个工程以及如何添加自己的组件代码，我们按照步骤先把需要的组件添加。
组件的添加，我们如果熟悉工程架构，可以直接把文件夹复制到工程中，那我们温湿度驱动组件，我们先用一下标准的组件添加方式，如下图：
当然，这里只是搭建了一个标准的组件框架，我们得把以前的 sht21 驱动代码复制到这两个文件中。
2.2 传感器数据传输程序
驱动代码移植好了，我们要使用起来，这个地方主要就是在于怎么把数据传输出去，在蓝牙系列的文章ESP32-C3 学习测试 蓝牙 篇（七、GATT 数据通信 — 发送自定义数据）中我们做过分析，我们如何传输自定义数据。
所以在那个基础之上我做了如下处理：
case ESP_GATTS_READ_EVT:
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "ESP_GATTS_READ_EVT, conn_id %d, trans_id %d, handle %d\n",
param->read.conn_id, param->read.trans_id, param->read.handle);
// ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "VAL_B %d\n", heart_rate_handle_table[IDX_CHAR_VAL_B]);
if(heart_rate_handle_table[IDX_CHAR_VAL_B] == param->read.handle){
int thread;
float T = 0;
float H = 0;
char th_data[20];
thread = SHT2X_THMeasure(I2C_MASTER_NUM);
if(thread == ESP_ERR_TIMEOUT){}
else{
T = (getTemperature()/100.0);
H = (getHumidity()/100.0);
}
sprintf(th_data,"tem:%.2f , hum:%.2f",T,H);
esp_ble_gatts_set_attr_value(param->read.handle,sizeof(th_data),(uint8_t*)th_data);
}
break;
温湿度的逻辑不是一定得写在这里，程序任何地方都可以。需要连续读取2才才能正确的读到实时数据。
请看下面详细说明。
再次说明： ESP_GATTS_READ_EVT 事件
这里要先再次说明一个问题，就是回调函数中断的事件，我们这个 ESP_GATTS_READ_EVT 事件。
ESP_GATTS_READ_EVT 事件，回调函数的事件，是在事件发生之后。回调函数中的事件都是在事件发生了，才会触发的！
READ 读取的数据不是靠回调函数里面写逻辑给的数据，而是一直存在的 characteristic 的 value 值。 事件只是告诉你有读事件发生！
改变 characteristic 的 value 值的逻辑，可以在程序中任意地方修改，手机读取时候只取当时的 characteristic 的 value 值。
在上一篇博文
.
回到我们上面给出的代码要注意的地方：
1、 是用上面的方式，需要在下一次读取的时候才能读到上一次温湿度的值，如果需要实时数据，可以采取连续读取2次的方式（下文有优化代码）；
这个是一个逻辑问题，就是如何传输实时数据，比如可以另外创建一个任务，不停的周期性读取温湿度数据，放入characteristic 的 value 中。 那么每次 READ 就可以直接读取到最新的 温湿度数据。
2、还是需要注意示例中 value 的长度不能操作 20 字节（我们上一篇文章测试的结果）；
在上面程序中使用了组合字符串的 sprintf 函数，注意长度不能过长。
2.3 功能测试
我们完成上述代码，测试一下。
记得添加了新的组件，最好是make clean 一下，这里就是清除一下编译，重新编译。
烧录测试：
数据传输成功！
再次说明这个数据逻辑问题，可以自行处理，我这里计划读取实时数据时候连续读取2次，取第2次的数据。
2.4 代码优化
本来想着让大家自己测试的，后来想想这种连续读取2次确实不太妥当，干脆自己改个，反正简单：
就是新建一个任务，如下图：
READ 事件中可以声明都不用做：
本以为没问题，没想到= =！
连接的时候就出问题了，确实不太明白：
后来考虑了一下，我直接在手机与设备连接上了以后再创建任务，断开了之后再删除任务不是挺好的？
于是改了一下任务创建的位置：
在 GATT 回调函数，找到设备连接上的事件，进行对应的修改（图中有点问题，下文有修改说明）：
感觉可以，测试一下：
OK！ 第一次就是读到已经更新过的值！
但是上面的代码 还是有个问题，就是断开链接删除任务的时候会出错，上面犯了一个错误，vTaskDelete() 的参数应该是任务句柄，我在创建任务的时候没有给任务句柄。
具体原因可以查看我的FreeRTOS 博文:
FreeRTOS记录（二、FreeRTOS任务API认识和源码简析）
所以代码还是得修改一下，如下图：
.
❤️ 到这里，我们成功实现了手机通过蓝牙实时读取开发板的温湿度数据！
额外说明：
这个地方还是得说一下，我通过创建任务的的方式可以读取实时数据，但是我多次测试下来，有时候还是会出问题，在连接的时候有可能重启，但是因为会立即重启恢复，所以到不影响使用测试。
还有一个就是设置的 THread 任务栈太小了，后来把任务放到 2048 ，就没有栈溢出的问题。
出问题的情况就是 THread 任务，如果任务时正常创建，然后手动断开，都没有问题，只有在连接过后，也没有手动断开，过了很长一段时间可能会出现。
猜测原因：估计就是在没有正常连接的时候不应该对 characteristic 的 value 进行修改操作（后面知道原因再来更新说明）。
三、控制部分
控制部分我们的目标是通过手机控制板载的 SK6812全彩RGB 灯。
3.1 添加LED驱动组件
首先还是LED驱动的组件添加，上面我们延时了通过标准架构方式添加组件，在熟悉组件的基础之上，我们可以直接把文件复制过来。
复制过来，我们得做个基础的测试：
具体的使用方式可以查看专栏中的博文《ESP32-C3入门教程 基础篇（五、RMT应用 — 控制 SK6812全彩RGB 灯）》，在这个工程中：
做个简单的测试，在我们上面的温湿度读取任务中，切换一下灯的状态：
上面给出的代码：
1、 一旦手机与开发板建立蓝牙连接，LED灯红绿蓝三色切换；
这里其实知识为了测试一下驱动是否正常，但是这里让我想到，也可以使用一个单独的LED来表示蓝牙连接状态，无蓝牙连接一种状态，有蓝牙连接另一种状态；
2、在 ESP-IDF 中使用 FreeRTOS 的延时函数vTaskDelay，需要得到精准延时，需要加上pdMS_TO_TICKS。
习惯了 stm32 中 FreeRTOS 的vTaskDelay 的使用容易在这里出问题，在上面vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));才是延时2s，如果不加时间不准确。
3、在上面创建 THread 任务的时候，给的任务栈是 1024 ，但是还是会有栈溢出，所以这里根据需要可以适当加大。
测试正常，SK6812 灯驱动添加成功。
3.2 控制 SK6812 程序
驱动添加成功，现在来考虑一下如何使用蓝牙控制开发板的 SK6812 。
我们使用了一个 characteristic 来做传感器数据传输，我们同样可以用一个 characteristic 来做数据接收，这次我们使用一个只写的 characteristic ：
通过我们以前可知，Service 中的 C characteristic 为只写的，而且我们知道他的句柄为 47。
而且我们对会回调函数的理解，这个灯的操作我们可以直接在回调函数中实现，本次主要是为了表达这种方法，所以我们使用比较简单的控制指令，看代码就知道：
（下图代码有问题，粗心大意！）
上面代码直接使用3字节的指令控制 0xA5 0x03 0x01 打开红灯，其他类似，记得把上面任务中 SK6812 测试代码去掉。
编译烧录测试…… ，我擦，有问题……：
这个是因为上面代码粗心大意！！ 判断符写成了赋值，== 写成了= ，除了这个还有颜色红色和绿色搞反了，最后修改代码：
case ESP_GATTS_WRITE_EVT:
if (!param->write.is_prep){
// the data length of gattc write must be less than GATTS_DEMO_CHAR_VAL_LEN_MAX.
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "GATT_WRITE_EVT, handle = %d, value len = %d, value :", param->write.handle, param->write.len);
esp_log_buffer_hex(GATTS_TABLE_TAG, param->write.value, param->write.len);
if(heart_rate_handle_table[IDX_CHAR_VAL_C] == param->write.handle && param->write.len == 3){
if((param->write.value[0] == 0xA5)&&(param->write.value[1] == 0x03)&&(param->write.value[2] == 0x01)){
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "SK6812 turn green!!");
strip->set_pixel(strip, 0, 255, 0, 0);
strip->refresh(strip, 100);
}
else if((param->write.value[0] == 0xA5)&&(param->write.value[1] == 0x03)&&(param->write.value[2] == 0x02)){
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "SK6812 turn red!!");
strip->set_pixel(strip, 0, 0, 255, 0);
strip->refresh(strip, 100);
}
else if((param->write.value[0] == 0xA5)&&(param->write.value[1] == 0x03)&&(param->write.value[2] == 0x03)){
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "SK6812 turn blue!!");
strip->set_pixel(strip, 0, 0, 0, 255);
strip->refresh(strip, 100);
}
}
// 后面省略
实际测试，效果一切正常：
❤️ 到这里，我们成功实现了手机通过蓝牙控制开发板的 SK6812 LED！
额外说明：
当然示例只是提供了最基本简单的思路，SK6812 是可以多个串联，然后还能支持调光的，使用蓝牙当然也可以实现。
虽然我们在示例中，直接在事件中通过判断写入的值来进行操作，但是也要明白，这个写入的值最后是直接写入了这个 characteristic 的 value 中，我们使用这个 characteristic 的值来改变 SK6812 LED的颜色也是可以的。
3.3 代码优化
本来要结尾了，糟糕完成以后回家路上想了想，我可以发送3个字节，那么我可以直接发送 RGB 的颜色值啊？ 这不是正好3个字节代表颜色吗？还是傻乎乎的自定义指令……
我们在代码中添加一个分支做控制，因为颜色组成为3个字节，我们把上面测试用到的控制代码，变成2个字节好做区分，实现代码很简单：
if(heart_rate_handle_table[IDX_CHAR_VAL_C] == param->write.handle ){
if(param->write.len == 3){
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "SK6812 set color!");
strip->set_pixel(strip, 0, param->write.value[0], param->write.value[1], param->write.value[2]);
strip->refresh(strip, 100);
}
else if(param->write.len == 2){
if((param->write.value[0] == 0xA5)&&(param->write.value[1] == 0x01)){
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "SK6812 turn green!!");
strip->set_pixel(strip, 0, 255, 0, 0);
strip->refresh(strip, 100);
}
else if((param->write.value[0] == 0xA5)&&(param->write.value[1] == 0x02)){
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "SK6812 turn red!!");
strip->set_pixel(strip, 0, 0, 255, 0);
strip->refresh(strip, 100);
}
else if((param->write.value[0] == 0xA5)&&(param->write.value[1] == 0x03)){
ESP_LOGI(GATTS_TABLE_TAG, "SK6812 turn blue!!");
strip->set_pixel(strip, 0, 0, 0, 255);
strip->refresh(strip, 100);
}
}
}
测试下来，好用许多！开发板图就算了，放一下LOG图，想要什么颜色，对着颜色表输入 RGB 值即可：
四、APP 部分
APP部分，如果要做，至少我想实现的是全色调光，实时的改变 LED 的颜色。这个市面上已经有许多成型的产品和 APP 了。
我这个… java 实在一言难尽，先暂时搁置，容我好好想想先 … …
结语
本文使用 ESP32-C3 的蓝牙，实现了数据的上传和下行的控制，也算完成我们最初的小目标了。
我这里把本应用上传至资源备份: 本应用实例代码
本应用所有的代码，只要看过我的博文，各个部分都是有分析说明的，没有必要特意去下载。
本来想把 app_main.c 源码放出来给大家复制，但是一放文章直接显示3W多字，系统提示建议修改，怕影响文章曝光度， 就不放了， = =！ 大家根据文中的图片自己敲吧……，好像也没多少，文章还是放了修改的部分代码的！
❤️
从最开始的面对蓝牙的迷茫，到现在实现了一个简单的应用。
乘风破浪会有时 ，直挂云帆济长海 ！
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