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如何開發使用藍牙與您的產品通信的移動應用程序
如何開發使用藍牙與您的產品通信的移動應用程序
創建使用手機進行連接和交互的設備比為嵌入式設備創建和設計 GUI 更便宜。通過消除對嵌入式顯示器的需求，它還大大降低了硬件成本。
總體而言，讓用戶通過藍牙或 Wi-Fi 連接到您的設備極大地增強了整體用戶體驗。
因此，讓我們看看如何選擇連接到手機的最佳技術，以及您應該用來創建自己的移動應用程序的最佳平臺。
低功耗藍牙的工作原理
由于其廣泛采用和低功耗，藍牙是放置在您的嵌入式系統中的完美連接方法。
但是，首先我們需要了解一些有關藍牙工作原理的關鍵概念。
外圍設備和中央設備
使用藍牙低功耗，設備分為兩種類型：外圍設備或中央設備。
外圍設備是通常在低功率嵌入式設備上找到的設備，而中央設備是那些具有更“中央”功能的設備，旨在連接多個外圍設備。
分配正確類型的設備對于確保您的嵌入式設備進行正確連接至關重要。如果手機正在偵聽來自中央設備的事件，則無需充當外圍設備。
一旦您的嵌入式設備（例如心率監測器）連接到中央設備，它現在就成為中央設備的“從屬設備”，而中央設備在連接后稱為“主設備”。
這種類型的結構稱為 GATT 或通用訪問配置文件 (GAP)，并使用屬性協議 (ATT)。GATT 結構用于在中央設備和外圍設備之間雙向傳遞信息。
廣告
當藍牙低功耗中央設備需要連接到任何外圍設備時，外圍設備將發送廣告數據，其中包括任何中央設備建立正確連接的重要信息。
廣告數據最多可達 31 個字節，并且可以在從低端毫秒到長達幾秒的間隔之間發送。
您可以決定讓外圍設備更頻繁地發送廣告數據，但如果設備使用電池供電（很可能會如此），您可以通過減少發送數據的頻率來節省電量。
在廣告數據方面，速度和功率是兩個權衡。
配置文件、服務和特征
設置了 BLE GATT 結構，以便您可以在降壓模型中組織您希望在設備之間發送的信息。
最廣泛的結構類型是配置文件。配置文件只是服務的“集合” ，它是配置文件的子集。
在服務中，有一個包含您的數據的特征列表。該數據可以是字符串、十六進制值、十進制等。
需要通過特性發送和接收哪些數據取決于設計人員。
現在我們了解了 BLE 工作原理的結構，讓我們開始研究可以使用此 BLE 功能的設備。
使用藍牙 LE 的示例設備
樂鑫 ESP32
ESP32 開發板
目前市場上最受歡迎的微控制器之一是 Espressif Systems 的ESP32 微控制器。
該微控制器具有大量功能，包括 BLE、Wi-Fi、具有兩個哈佛架構 Xtensa LX6 CPU 的強大雙核系統、高達 520 KB 的內部 SRAM，并支持 16 MB 片外 SPI 閃存。
此外，該 MCU 最多可連接 41 個外設，非常適合任何涉及多個 GPIO 的項目。
HM-10 串口模塊
HM-10 藍牙串口模塊
如果您需要將藍牙連接到現有項目并且不想切換微控制器，則 HM-10 藍牙 UART 模塊是一個很好的選擇。
HM-10 模塊使用 UART 與您的微控制器通信，這有正面和負面的影響。
積極的一面是它易于使用。只需連接 +3.3V、接收線、傳輸線和地線即可與模塊正常通信。
另一方面，沒有更改上述參數的方法，例如設備的服務或特性，因為一切都通過串行 UART 進行通信。
此外，如果空間有限，則使用 HM-10 模塊會為您的項目添加另一個分立板，占用寶貴的空間。
HM-10 可以輕松快速地連接到任何原型，但如果您需要更改設備上的配置文件和特性或可用空間非常有限，您可能需要使用其他選項。
Arduino Nano 33 物聯網
Arduino Nano 33 物聯網開發板
Arduino Nano 33 IoT是 Arduino的開發板，在已經很流行的 Arduino Nano 上集成了 Wi-Fi 和 BLE。
它具有低功耗 Arm Cortex-M0 32 位處理器，以及通過 ECC608 加密芯片進行的安全通信。
它還包括一個 6 軸 IMU，非常適合機器人、無人機或其他硬件相關項目。
低功耗藍牙是為您的項目添加無線功能的絕佳解決方案。
將功能設置到嵌入式設備中的簡單性，以及當今手機中的流行，使得它很難與其他技術相抗衡。
本文介紹了低功耗藍牙的工作原理、具有 BLE 功能的流行設備、創建成功的移動應用程序所需的步驟，以及用于創建移動應用程序的不同開發環境和語言。