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。
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
BluetoothSerial 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
//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);
}
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
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。
BLEDevice::init(ble_name);
pServer = BLEDevice::createServer();
pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks()); //设置回调
BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);
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。
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... ");
/*
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。