物联网开发笔记（53）- 使用Micropython开发ESP32开发板之蓝牙BLE通信

一、目的

        这一节我们学习如何使用我们的ESP32开发板通过蓝牙和手机进行通信。

二、环境

        ESP32 + 手机（笔者用的小米10） + Thonny IDE

三、蓝牙介绍

        这个知识大家自行百度吧，这里不再赘述什么是蓝牙和蓝牙的历史，以及相关的专业知识。

四、手机蓝牙调试APP

        用的最多的是这三个：nRF Connect、BLE调试助手、LightBlue

笔者用的是：BLE调试助手

为什么用这个？因为小米手机应用商店直接可以安装，其他两个没搜到，哈哈。。。大家按需安装哈！

nRF Connect GitHub 地址：

GitHub - nrfconnect/sdk-nrf: nRF Connect SDK main repositorynRF Connect SDK main repository. Contribute to nrfconnect/sdk-nrf development by creating an account on GitHub.https://github.com/nrfconnect/sdk-nrf

五、调试代码

        大家先把下面的代码，拷贝到Thonny IDE中，保存到ESP32开发板中。

from machine import Pin
from machine import Timer
from time import sleep_ms
import bluetooth
 
BLE_MSG = ""  # 定义一个空的变量
 
 
class ESP32_BLE():
    def __init__(self, name):
        self.led = Pin(2, Pin.OUT)  # 创建LED对象，此LED为板载的蓝色LED,它用的是GPIO口2
        self.timer1 = Timer(0)  # 定时器，ESP32有4个硬件定时器，此处使用的是0
        self.name = name  # 传进来的参数name
        self.ble = bluetooth.BLE()  # 创建BLE对象
        self.ble.active(True)  # 启动蓝牙
        self.ble.config(gap_name=name)  # 配置蓝牙，给蓝牙起个名字
        self.disconnected()  # 调用函数执行计时器
        self.ble.irq(self.ble_irq)  #蓝牙调用中断函数。当手机发送数据给ESP32, ESP32蓝牙收到数据后自动执行此中断
        self.register()  # 注册
        self.advertiser()  # 广播
 
    def connected(self):
        self.led.value(1)   # 值为1表示蓝色LED亮
        self.timer1.deinit()  # 取消计时器
 
    def disconnected(self):
        # 初始化定时器，设定周期100ms，模式为周期性的，回调函数
        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
        if event == 1: #_IRQ_CENTRAL_CONNECT 手机已连接此设备
            self.connected()  # 调用函数，实现蓝牙没连上时闪烁，连上后长亮的效果
        elif event == 2: #_IRQ_CENTRAL_DISCONNECT 手机已断开此设备
            self.advertiser()  # 调用函数，进行蓝牙广播
            self.disconnected()  # 蓝牙断开连接后，蓝色LED又会闪烁
        elif event == 3: #_IRQ_GATTS_WRITE 手机发送数据给此设备 
            buffer = self.ble.gatts_read(self.rx)  # 接收来自手机的数据
            BLE_MSG = buffer.decode('UTF-8').strip()  # 将受到的数据安装utf-8进行解码，所以手机发送数据时应该为utf-8编码
            
    def register(self):        
        service_uuid = '6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        reader_uuid = '6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        sender_uuid = '6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        
        # 蓝牙是通过服务来工作的
        services = (
            # 定义一个控制灯的服务
            (   # 这个括号里的代表一个服务
                bluetooth.UUID(service_uuid),  # 服务的ID
                (
                    (bluetooth.UUID(sender_uuid), bluetooth.FLAG_NOTIFY),  # 服务类型：通知
                    (bluetooth.UUID(reader_uuid), bluetooth.FLAG_WRITE),   # 服务类型：写入
                )
            ),
            # 下面也可以定义别的服务
            # -- 其他服务
        )
 
        ((self.tx, self.rx,), ) = self.ble.gatts_register_services(services)
 
    def send(self, data): 
        self.ble.gatts_notify(0, self.tx, data + '\n')  # 蓝牙发送通知信息
 
    def advertiser(self):  # 当断开连接时，开始广播
        name = bytes(self.name, 'UTF-8')  # 将设备名字转为utf-8格式
        adv_data = bytearray('\x02\x01\x02') + bytearray((len(name) + 1, 0x09)) + name
        self.ble.gap_advertise(100, adv_data)
        print(adv_data)
        print("\r\n")
 
 
def buttons_irq(pin):  # 创建BOOT按键函数
    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("ESP32 BLE")  # 创建一个对象，带1个实参，后面用来给BLE起名字用
 
    but = Pin(0, Pin.IN)  # 创建对象，ESP32开发板的USB接口的右边的BOOT按键的GPIO口为0
    but.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=buttons_irq)  # 设置中断
 
    led = Pin(2, Pin.OUT) # 创建蓝色LED对象
 
    while True:
        if BLE_MSG == 'led state':  # 如果ESP32收到手机发来的数据
            print("Query: " + BLE_MSG)  # 打印出读取到的信息
            BLE_MSG = ""
            print('LED is on\n' if led.value() else 'LED is off\n')  # 如果灯亮输出LED is on.
            sleep_ms(8000)  # 设置为5秒，大家发送查询命令后，手机赶紧切换到通知页面，等待接收ESP32发送的通知信息
            ble.send('LED state is on' if led.value() else 'LED state is off')  # 蓝牙发送led数据给手机，如果灯亮发给手机“LED is on.”
        elif BLE_MSG == 'led on':  # 如果ESP32收到手机发来的数据
            print("Command: " + BLE_MSG)  # 打印出读取到的信息
            BLE_MSG = "" 
            if led.value() != 1:
                led.value(1)
            print('LED state is on\n' if led.value() else 'LED state is off\n')
        elif BLE_MSG == 'led off':  # 如果ESP32收到手机发来的数据
            print("Command: " + BLE_MSG)  # 打印出读取到的信息
            BLE_MSG = ""
            if led.value() != 0:
                led.value(0)
            print('LED state is on\n' if led.value() else 'LED state is off\n')
 
        sleep_ms(100)

六、调试效果

        我们在Thonny中运行代码，会看到ESP32 的蓝色LED灯开始闪烁

 

 

 Thonny IDE 打印信息：

 然后我们在手机上打开BLE调试助手，连接我们的开发板

 然后看到显示“连接成功”

 

此时ESP32开发板的蓝色LED灯停止闪烁 ，变为长亮

 然后我们就可以读取一些信息，比如获得开发板的名字：

 然后我们就可以控制开发板的蓝色LED灯，查询灯的状态和控制灯的亮灭

 

然后我们切换到通知页面，代码会返回查询的结果：

 

关灯：

 开灯：

 

然后我们在Thonny IDE中看到如下打印信息：