如何开发使用(yòng)蓝牙与您的产品通信的移动应用(yòng)程序

2022-03-11

如何开发使用(yòng)蓝牙与您的产品通信的移动应用(yòng)程序

创建使用(yòng)手机进行连接和交互的设备比為(wèi)嵌入式设备创建和设计 GUI 更便宜。通过消除对嵌入式显示器的需求，它还大大降低了硬件成本。

总體(tǐ)而言，让用(yòng)户通过蓝牙或 Wi-Fi 连接到您的设备极大地增强了整體(tǐ)用(yòng)户體(tǐ)验。

因此，让我们看看如何选择连接到手机的最佳技术，以及您应该用(yòng)来创建自己的移动应用(yòng)程序的最佳平台。

低功耗蓝牙的工作原理(lǐ)

由于其广泛采用(yòng)和低功耗，蓝牙是放置在您的嵌入式系统中的完美连接方法。

但是，首先我们需要了解一些有(yǒu)关蓝牙工作原理(lǐ)的关键概念。

外围设备和中央设备

使用(yòng)蓝牙低功耗，设备分(fēn)為(wèi)两种类型：外围设备或中央设备。

外围设备是通常在低功率嵌入式设备上找到的设备，而中央设备是那些具有(yǒu)更“中央”功能(néng)的设备，旨在连接多(duō)个外围设备。

分(fēn)配正确类型的设备对于确保您的嵌入式设备进行正确连接至关重要。如果手机正在侦听来自中央设备的事件，则无需充当外围设备。

一旦您的嵌入式设备（例如心率监测器）连接到中央设备，它现在就成為(wèi)中央设备的“从属设备”，而中央设备在连接后称為(wèi)“主设备”。

这种类型的结构称為(wèi) GATT 或通用(yòng)访问配置文(wén)件 (GAP)，并使用(yòng)属性协议 (ATT)。GATT 结构用(yòng)于在中央设备和外围设备之间双向传递信息。

广告

当蓝牙低功耗中央设备需要连接到任何外围设备时，外围设备将发送广告数据，其中包括任何中央设备建立正确连接的重要信息。

广告数据最多(duō)可(kě)达 31 个字节，并且可(kě)以在从低端毫秒(miǎo)到長(cháng)达几秒(miǎo)的间隔之间发送。

您可(kě)以决定让外围设备更频繁地发送广告数据，但如果设备使用(yòng)電(diàn)池供電(diàn)（很(hěn)可(kě)能(néng)会如此），您可(kě)以通过减少发送数据的频率来节省電(diàn)量。

在广告数据方面，速度和功率是两个权衡。

配置文(wén)件、服務(wù)和特征

设置了 BLE GATT 结构，以便您可(kě)以在降压模型中组织您希望在设备之间发送的信息。

最广泛的结构类型是配置文(wén)件。配置文(wén)件只是服務(wù)的“集合” ，它是配置文(wén)件的子集。

在服務(wù)中，有(yǒu)一个包含您的数据的特征列表。该数据可(kě)以是字符串、十六进制值、十进制等。

需要通过特性发送和接收哪些数据取决于设计人员。

现在我们了解了 BLE 工作原理(lǐ)的结构，让我们开始研究可(kě)以使用(yòng)此 BLE 功能(néng)的设备。

使用(yòng)蓝牙 LE 的示例设备

乐鑫 ESP32

ESP32 开发板

目前市场上最受欢迎的微控制器之一是 Espressif Systems 的ESP32 微控制器。

该微控制器具有(yǒu)大量功能(néng)，包括 BLE、Wi-Fi、具有(yǒu)两个哈佛架构 Xtensa LX6 CPU 的强大双核系统、高达 520 KB 的内部 SRAM，并支持 16 MB 片外 SPI 闪存。

此外，该 MCU 最多(duō)可(kě)连接 41 个外设，非常适合任何涉及多(duō)个 GPIO 的项目。

HM-10 串口模块

HM-10 蓝牙串口模块

如果您需要将蓝牙连接到现有(yǒu)项目并且不想切换微控制器，则 HM-10 蓝牙 UART 模块是一个很(hěn)好的选择。

HM-10 模块使用(yòng) UART 与您的微控制器通信，这有(yǒu)正面和负面的影响。

积极的一面是它易于使用(yòng)。只需连接 +3.3V、接收線(xiàn)、传输線(xiàn)和地線(xiàn)即可(kě)与模块正常通信。

另一方面，没有(yǒu)更改上述参数的方法，例如设备的服務(wù)或特性，因為(wèi)一切都通过串行 UART 进行通信。

此外，如果空间有(yǒu)限，则使用(yòng) HM-10 模块会為(wèi)您的项目添加另一个分(fēn)立板，占用(yòng)宝贵的空间。

HM-10 可(kě)以轻松快速地连接到任何原型，但如果您需要更改设备上的配置文(wén)件和特性或可(kě)用(yòng)空间非常有(yǒu)限，您可(kě)能(néng)需要使用(yòng)其他(tā)选项。

Arduino Nano 33 物(wù)联网

Arduino Nano 33 物(wù)联网开发板

Arduino Nano 33 IoT是 Arduino的开发板，在已经很(hěn)流行的 Arduino Nano 上集成了 Wi-Fi 和 BLE。

它具有(yǒu)低功耗 Arm Cortex-M0 32 位处理(lǐ)器，以及通过 ECC608 加密芯片进行的安全通信。

它还包括一个 6 轴 IMU，非常适合机器人、无人机或其他(tā)硬件相关项目。

低功耗蓝牙是為(wèi)您的项目添加无線(xiàn)功能(néng)的绝佳解决方案。

将功能(néng)设置到嵌入式设备中的简单性，以及当今手机中的流行，使得它很(hěn)难与其他(tā)技术相抗衡。

本文(wén)介绍了低功耗蓝牙的工作原理(lǐ)、具有(yǒu) BLE 功能(néng)的流行设备、创建成功的移动应用(yòng)程序所需的步骤，以及用(yòng)于创建移动应用(yòng)程序的不同开发环境和语言。