Skip to main content

蓝牙从机(数据收发)

前言

BLE(Bluetooth Low Energy,低功耗蓝牙)数据收发(UART服务),可能是最通用的功能和服务了,基本上所有的BLE数据传输设备都使用UART服务。这里的UART并非指硬件串口,而是BLE的一个服务,有了它,手机APP和蓝牙设备就能建立数据传输,事不宜迟,我们马上来开始学习。

实验目的

编程实现核桃派PicoW作为(从机),跟手机(主机)收发数据。

实验讲解

本实验以核桃派PicoW作为从机,手机为主机。蓝牙设备和手机通讯主要依赖“服务”,简单来说服务就是一个指定编号的黑盒子。

黑盒子的故事:

蓝牙设备和手机约定了一个黑盒子,名称为“AAA”,在双方建立连接后,这个黑盒子只允许手机写入数据,蓝牙设备从里面读取数据,当手机往黑盒子写入数据123,蓝牙设备从黑盒子读取,这便完成了一个从手机发送数据到蓝牙设备的过程!

反过来再约定一个黑盒子,名称为“BBB”,这个黑盒子规定则和前面“AAA”相反,允许蓝牙设备写入数据,手机读取数据。这样便完成了一个从蓝牙设备发送数据到手机的过程。

就这样,各式各样的黑盒子构成了整个蓝牙服务,后来人们又考虑到为了让不同厂家之间的蓝牙设备尽量兼容,于是便制定了一系列固定编号的黑盒子。并约定了很多细节的东西,这便是蓝牙标准协议。

本节使用的UART服务,也就是UART协议。我们以此为例说明一下手机和BLE设备通讯真实过程,先看下表,核桃派PicoW先通过代码先定义了串口服务的服务UUID(Service UUID),长度为128bit(有16bit和128bit两个标准):6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E;在这个服务UUID下有2个特征值,分别是RX和TX,这些特征值也是通过128bit UUID来识别。每个特征值下有权限和value, 权限决定写和读(通知),value则是要写和读的数据。

peripheral

在串口服务中,手机和BLE设备就是通过上面协议来实现数据传输,如下图所示:

peripheral

讨论到这,我们都是基于应用层,大部分蓝牙芯片原厂和提供蓝牙C SDK开发协议栈,做好了底层包括射频传输等功能,让开发变得简单。而MicroPython的出现,可以说是如虎添翼,学会原理后直接面向对象编程,几行代码即可实现蓝牙数据通讯。

BLE对象

构造函数

import bluetooth

ble = bluetooth.BLE()

构建BLE对象。

蓝牙从机对象

构造函数

import ble_simple_peripheral

p = ble_simple_peripheral.BLESimplePeripheral(ble,name='WalnutPi')

构建蓝牙从机对象。 构建后会自动发起蓝牙广播。

  • ble: 前面构建好的BLE对象;
  • name : 广播名称,这里最多支持8个字符。

使用方法

p.on_write(callback)

从机接收回调函数,收到手机发来数据会进入callback函数。

  • callback: 回调函数;

p.send(data) 

发送数据给手机(主机)。

  • data: 发送内容。

更多用法请阅读官方文档:
https://docs.micropython.org/en/latest/library/bluetooth.html

代码编写流程如下:

参考代码

'''
实验名称:数据收发(从机)
版本:v1.0
作者:WalnutPi
说明:核桃派PicoW作为(从机),跟手机(主机)收发数据。
'''

import bluetooth,ble_simple_peripheral,time

#构建BLE对象
ble = bluetooth.BLE()

#构建从机对象,广播名称为WalnutPi,名称最多支持8个字符。
p = ble_simple_peripheral.BLESimplePeripheral(ble,name='WalnutPi')

#接收到主机发来的蓝牙数据处理函数
def on_rx(text):

print("RX:",text) #打印接收到的数据,数据格式为字节数组。

#回传数据给主机。
p.send("I got: ")
p.send(text)


#从机接收回调函数,收到数据会进入on_rx函数。
p.on_write(on_rx)

实验结果

由于本例程依赖蓝牙相关库,所以需要使用thonny把例程源码中配套py库文件上传到核桃派PicoW开发板:

broadcast

运行主程序main.py,核桃派picow就开始蓝牙广播了, 等待手机连接:

peripheral


手机APP测试:

由于ble不是经典蓝牙协议,无法在手机直接搜索操作,需要安装app来测试。这里推荐Adafruit的bluefruit connect应用软件来测试。

  • 苹果手机安装方法:

在APP Store 搜索:“bluefruit connect” 直接安装即可。

broadcast


  • 安卓手机安装方法:

使用核桃派资料包提供的apk安装,位于资料包 开发工具-->蓝牙测试APP -->安卓手机 目录下:

broadcast

安装后打开APP (本教程基于安卓APP测试),可以看到搜索到核桃派PicoW发出的蓝牙广播信号。

broadcast

点击APP CONNECT 按钮即可连接核桃派PicoW, 连接成功后可以看到核桃派PicoW终端显示新链接:

peripheral

手机APP上出现几个服务选项,这里选择UART服务:

peripheral

现在链接成功了,可以开始收发数据,在APP下方输入发送内容,点击SEND发送:

peripheral

可以在核桃派PicoW终端打印出看到接收到的信息:

peripheral

同时APP收到核桃派PicoW回传的信息:

peripheral