大家好，我是ST!

上次給大家分享了如何使用ESP32實現UDP通信，今天跟大家聊聊如何使用ESP32實現藍牙通信。

一、藍牙簡介

藍牙是一種無線通訊技術，可實現固定設備、移動設備之間的數據交換。一般將藍牙3.0之間的BR/EDR藍牙稱為傳統藍牙，而將藍牙4.0規范下的LE藍牙稱為低功耗藍牙。目前，藍牙技術已經應用到各個領域，并已經成為接入物聯網的主要技術。如今，借助于ESP32平臺，MicroPython中也能夠使用藍牙BLE協議進行通信。這對MicroPython平臺而言，自然豐富了其生態，增強了其技能，反過來講，藍牙BLE能夠在MicroPython中得以集成，借助Python語言的易用性，亦將大大降低其入門門檻。

二、miropython有關藍牙的實現方法

在miropython官網中，提供藍牙接口模塊為bluetooth，下面簡單介紹一下本次實驗用到的一些方法。

網址：http://docs.micropython.org/en/v1.18/library/bluetooth.html

1）BLE.active([active,?]/)

可選地更改BLE無線電的活動狀態，并返回當前狀態。在此類上使用任何其他方法之前，必須使無線電處于活動狀態。

2）BLE.config(*,?param=value,?...)

獲取或設置 BLE 接口的配置值。要獲取一個值，參數名稱應該作為字符串引用，并且一次只查詢一個參數。要設置值，請使用關鍵字語法，一次可以設置一個或多個參數。

3）BLE.irq(handler,?/)

為來自 BLE 堆棧的事件注冊回調。如下官方給出的事件處理程序（部分截圖）：

4）BLE.gap_advertise(interval_us,?adv_data=Non，*，resp_data=None,...)

以指定的時間間隔（以微秒為單位）開始廣播。此間隔將向下舍入到最接近的 625us。要停止廣播，請將interval_us設置為None。

adv_data和resp_data可以是實現緩沖協議的任何類型（例如bytes,?bytearray,?str）。adv_data包含在所有廣播中，resp_data發送以回復主動掃描。

注意：如果adv_data（或resp_data）是None，那么傳遞給先前調用的數據gap_advertise將被重新使用。這允許廣播公司僅使用gap_advertise(interval_us).?要清除廣告有效載荷，請傳遞一個空的bytes，即b''。

5）BLE.gatts_register_services(services_definition,?/)

用指定的服務配置服務器，替換任何現有的服務。services_definition是一個服務列表，其中每個服務是一個包含一個UUID和一個特征列表的雙元素元組。每個特征都是兩個或三個元素的元組，包含一個UUID、一個標志值和可選的描述符列表。每個描述符都是一個包含UUID和標志值的雙元素元組。這些標志是下面定義的標志的位或組合。這些設置了特征(或描述符)的行為以及安全和隱私需求。返回值是一個元組列表(每個服務一個元素)(每個元素是一個值句柄)。按照定義的順序，特征和描述符句柄被平展到同一個元組中。

以下官方示例注冊了兩個服務（Heart Rate, and Nordic UART）：

?

HR_UUID = bluetooth.UUID(0x180D)
HR_CHAR = (bluetooth.UUID(0x2A37), bluetooth.FLAG_READ | bluetooth.FLAG_NOTIFY,)
HR_SERVICE = (HR_UUID, (HR_CHAR,),)
UART_UUID = bluetooth.UUID('6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E')
UART_TX = (bluetooth.UUID('6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'), bluetooth.FLAG_READ | bluetooth.FLAG_NOTIFY,)
UART_RX = (bluetooth.UUID('6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'), bluetooth.FLAG_WRITE,)
UART_SERVICE = (UART_UUID, (UART_TX, UART_RX,),)
SERVICES = (HR_SERVICE, UART_SERVICE,)
( (hr,), (tx, rx,), ) = bt.gatts_register_services(SERVICES)

?

6）BLE.gatts_read(value_handle,?/)

讀取此句柄(已由gatts_write或遠程客戶端寫入)的本地值。

7）BLE.gatts_notify(conn_handle,?value_handle,?data=None,?/)

向已連接的客戶端發送通知請求。

如果data不是None，那么該值將作為通知的一部分發送給客戶端。本地值不會被修改。否則，如果data為None，則將發送當前本地值(與gatts_write設置的一樣)。注意:無論客戶端對該特性的訂閱狀態如何，通知都將被發送。

8）bluetooth.UUID(value,?/)

使用指定的值創建一個UUID實例。取值為:

16位整數,例如0 x2908

128位的UUID字符串,例如：'6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'

三、我的實驗代碼

?

from machine import Pin
from machine import Timer
from time import sleep_ms
import bluetooth


BLE_MSG = ""


class ESP32_BLE():
    def __init__(self, name):
        self.led = Pin(22, Pin.OUT)
        self.timer1 = Timer(0) #創建定時器0對象
        self.name = name
        self.ble = bluetooth.BLE() #創建藍牙對象
        self.ble.active(True) #啟動藍牙
        self.ble.config(gap_name=name) #給藍牙設置一個名字
        self.disconnected()
        self.ble.irq(self.ble_irq) #藍牙中斷函數
        self.register()
        self.advertiser()


    def connected(self):
        self.led.value(0)  #點亮LED指示燈
        self.timer1.deinit() #取消定時器


    def disconnected(self):  #100ms調用一次 mode循環計時  lambda匿名函數      
        self.timer1.init(period=100, mode=Timer.PERIODIC, callback=lambda t: self.led.value(not self.led.value()))


    def ble_irq(self, event, data):
        global BLE_MSG  #替換外部的同名變量
        if event == 1: #_IRQ_CENTRAL_CONNECT 手機鏈接了此設備
            self.connected()
        elif event == 2: #_IRQ_CENTRAL_DISCONNECT 手機斷開此設備
            self.advertiser() #向外發送信號，廣播
            self.disconnected()
        elif event == 3: #_IRQ_GATTS_WRITE 手機發送了數據 
            buffer = self.ble.gatts_read(self.rx)
            BLE_MSG = buffer.decode('UTF-8').strip()
            
    def register(self):        
        service_uuid = '6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        reader_uuid = '6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        sender_uuid = '6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        #創建一個元組
        services = (
            (
                bluetooth.UUID(service_uuid), #服務ID，可以定義多個服務
                (
                    (bluetooth.UUID(sender_uuid), bluetooth.FLAG_NOTIFY), #服務具體類型
                    (bluetooth.UUID(reader_uuid), bluetooth.FLAG_WRITE),  #服務具體類型
                )
            ), 
        )
        ((self.tx, self.rx,), ) = self.ble.gatts_register_services(services)


    def send(self, data):
        self.ble.gatts_notify(0, self.tx, data + '
')


    def advertiser(self):
        name = bytes(self.name, 'UTF-8')
        adv_data = bytearray('x02x01x02') + bytearray((len(name) + 1, 0x09)) + name
        self.ble.gap_advertise(100, adv_data)  #100us發布一次廣告
        print(adv_data)
        print("
")


def buttons_irq(pin):
    led.value(not led.value())
    print('LED is ON.' if led.value() else 'LED is OFF')
    ble.send('LED is ON.' if led.value() else 'LED is OFF')


if __name__ == "__main__":
    ble = ESP32_BLE("ESP32BLE")
    but = Pin(0, Pin.IN)
    but.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=buttons_irq)
    led = Pin(22, Pin.OUT)
    while True:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                
        if BLE_MSG == 'read_LED':
            led.value(not led.value())
            print(BLE_MSG)
            BLE_MSG = ""
            print('LED is ON.' if led.value() else 'LED is OFF')
            ble.send('LED is ON.' if led.value() else 'LED is OFF')
        sleep_ms(100)

?

程序代碼思路：藍牙在未連接時，指示燈不斷閃爍，當藍牙被連接時，指示燈由閃爍變為常亮。當用戶用手機APP發送“read_LED”時，指示燈翻轉，并打印出接收到的消息。用戶可通過手機APP設置提醒功能。ESP32可通過中斷控制指示燈亮滅并提醒手機用戶。

四、手機調試APP

IOS用戶可下載LightBlue

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安卓用戶可下載BLE調試寶

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