如何開(kāi)發(fā)使用藍牙與您的產(chǎn)品通信的移動(dòng)應用程序

2022-03-11

如何開(kāi)發(fā)使用藍牙與您的產(chǎn)品通信的移動(dòng)應用程序

創(chuàng )建使用手機進(jìn)行連接和交互的設備比為嵌入式設備創(chuàng )建和設計 GUI 更便宜。通過(guò)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(hù)通過(guò)藍牙或 Wi-Fi 連接到您的設備極大地增強了整體用戶(hù)體驗。

因此，讓我們看看如何選擇連接到手機的最佳技術(shù)，以及您應該用來(lái)創(chuàng )建自己的移動(dòng)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(guān)藍牙工作原理的關(guān)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(lèi)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(gè)外圍設備。

分配正確類(lèi)型的設備對于確保您的嵌入式設備進(jìn)行正確連接至關(guān)重要。如果手機正在偵聽(tīng)來(lái)自中央設備的事件，則無(wú)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(chēng)為“主設備”。

這種類(lèi)型的結構稱(chēng)為 GATT 或通用訪(fǎng)問(wèn)配置文件 (GAP)，并使用屬性協(xié)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(shí)，外圍設備將發(fā)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(gè)字節，并且可以在從低端毫秒到長(cháng)達幾秒的間隔之間發(fā)送。

您可以決定讓外圍設備更頻繁地發(fā)送廣告數據，但如果設備使用電池供電（很可能會(huì )如此），您可以通過(guò)減少發(fā)送數據的頻率來(lái)節省電量。

在廣告數據方面，速度和功率是兩個(gè)權衡。

配置文件、服務(wù)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(fā)送的信息。

最廣泛的結構類(lèi)型是配置文件。配置文件只是服務(wù)的“集合” ，它是配置文件的子集。

在服務(wù)中，有一個(gè)包含您的數據的特征列表。該數據可以是字符串、十六進(jìn)制值、十進(jìn)制等。

需要通過(guò)特性發(fā)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(kāi)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(lè )鑫 ESP32

ESP32 開(kāi)發(fā)板

目前市場(chǎng)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(gè)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(gè)外設，非常適合任何涉及多個(gè) 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(gè)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(xiàn)、傳輸線(xiàn)和地線(xiàn)即可與模塊正常通信。

另一方面，沒(méi)有更改上述參數的方法，例如設備的服務(wù)或特性，因為一切都通過(guò)串行 UART 進(jìn)行通信。

此外，如果空間有限，則使用 HM-10 模塊會(huì )為您的項目添加另一個(gè)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(lián)網(wǎng)

Arduino Nano 33 物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板

Arduino Nano 33 IoT是 Arduino的開(kāi)發(fā)板，在已經(jīng)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(guò) ECC608 加密芯片進(jìn)行的安全通信。

它還包括一個(gè) 6 軸 IMU，非常適合機器人、無(wú)人機或其他硬件相關(guān)項目。

低功耗藍牙是為您的項目添加無(wú)線(xiàn)功能的絕佳解決方案。

將功能設置到嵌入式設備中的簡(jiǎn)單性，以及當今手機中的流行，使得它很難與其他技術(shù)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(chuàng )建成功的移動(dòng)應用程序所需的步驟，以及用于創(chuàng )建移動(dòng)應用程序的不同開(kāi)發(fā)環(huán)境和語(yǔ)言。