目录
- 1. BLE 服务器和客户端
- 2. GATT 协议
- 3. UUID
- 4. 项目概述
-
- 4.1 材料清单
- 4.2 ESP32 BLE 服务器
- 4.3 ESP32 BLE 客户端
- 参考资料
1. BLE 服务器和客户端
蓝牙低功耗设备有两种:和。ESP32 既可以作为客户端,也可以作为服务器。
宣传它的存在,所以它可以被其他设备发现和包含 可读数据。客户扫描附近的设备,当它找到正在寻找的服务器时,它会建立连接和监控传输的数据。这就是所谓的(还有其他可能的通信模式,如和)。
2. GATT 协议
GATT (Generic Attribute Profile) 它代表一般属性,定义为连接 BLE 分层数据结构公开设备。这意味着 GATT 定义了两个 BLE 发送和接收标准信息的方式。理解这个层次结构很重要,因为它更容易理解如何理解 BLE 与 ESP32 一起使用。
- 针对特定用例的标准服务集合;
- 收集相关信息,如传感器读数、电池电量、心率等;
- 在层次结构(值)上保存实际数据;
- 关于数据的元数据;
- 描述如何与特征值互动。例如:阅读、写作、通知、广播、指示等。
在示例中,我们将创建一个有两个的:
- 用于温度
- 用于湿度。
保存实际温度和湿度读数上。每个特征都有notify,以便在值变更时通知客户端。
3. UUID
每个 服务
、特征
和 描述符
都有一个 UUID
(通用唯一标识符)。UUID 是唯一的 128 位(16 例如:
55072829-bc9e-4c53-938a-74a6d4c78776
如果你的应用程序需要你自己的应用程序 UUID,你可以用这个UUID 生成器网站生成它。
总之,UUID 用于唯一的识别信息。例如,它可以识别蓝牙设备提供的特定服务。
4. 项目概述
在这个教程中,你将学习如何在两个 ESP32 板之间建立 BLE 连接。一个 ESP32 将作为 BLE 服务器,另一个 ESP32 将作为 BLE 客户端。
本项目分为两部分:
- 第 1 部分 – ESP32 BLE 服务器 (手柄)
- 第 2 部分 – ESP32 BLE 客户端(滑板)
4.1 材料清单
Parts Required
- ESP32 WROOM 32开发板
- 微指拨杆开关 C2685355
- 0.96 OLED液晶屏
- ESP32 扩展板
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ESP32 WROOM 32开发板
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BLDC三相直流无刷直流电机控制器
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ESP32 扩展板
4.2 ESP32 BLE 服务器
我们将在这部分设置 BLE 服务器宣传包括两个的:一个是,另一个是。具有这些特征 通知属性 通知客户端新值。
遇到问题,当 ESP32 加入服务器端OLED屏幕显示部分程序,ESP32服务器端和ESP32客户端无法配对蓝牙,无法连接。
//Server V.05.10 #include <BLEDevice.h> #include <BLEServer.h> #include <BLEUtils.h> #include <BLE2902.h> #include <Wire.h> // 使用I2C库 ESP32 GPIO22(SCL) GPIO21(SDA) #include <Adafruit_SSD1306.h> #include <Adafruit_GFX.h> #define SCREEN_WIDTH 128 // 使用的是 128×64 OLED 显示屏 #define SCREEN_HEIGHT 64 // BLE 服务器名称 服务器客户端的名称必须匹配 #define bleServerName "ESP32-S-test" const int ADC_PIN = 34; // ADC GPIO 34 (Analog ADC1_CH6) 电源 const int ADC_RS_Y_PIN = 35; // Rocker switch forward&back GPIO 35 (ADC1_CH7) (摇杆-Y-前后) const int DIR_PIN = 26; // Direction GPIO 26 const int BUT_D_PIN = 18; // Button down GPIO 18 (按键-下) // 定义电源ADC相关变量 GPIO34 int adcValue = 0; // 存放读取的ADC数值0~4095 // 定义摇杆Y轴ADC相关变量 GPIO35 int rsyadcValue = 0; // 存放读取的ADC数值0~4095 // 定义PWM相关变量 int dutyCycle = 0; // PWM 占空比 // 定义DIR方向相关变量 unsigned int dirState = HIGH; //BUT_D_PIN按下控制方向变化 boolean buttonState = false; // 计时器变量 unsigned long lastTime = 0; unsigned long timerDelay = 100; bool deviceConnected = false; // 设备已连接布尔变量 // 服务、以摄氏度为单位的温度特性,湿度定义UUID #define SERVICE_UUID "91bad492-b950-4226-aa2b-4ede9fa42f59" // 服务 UUID // Characteristic特征 Descriptor描述 BLECharacteristic dutyCycleCharacteristic( "cba1d466-344c-4be3-ab3f-189f80dd7518", BLECharacteristic::PROPERTY_READ | BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE | BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY | BLECharacteristic::PROPERTY_INDICATE ); BLEDescriptor dutyCycleDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2902)); // BLECharacteristic dirStateCharacteristic( "ca73b3ba-39f6-4ab3-91ae-186dc9577d99", BLECharacteristic::PROPERTY_READ | BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE | BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY | BLECharacteristic::PROPERTY_INDICATE ); BLEDescriptor dirStateDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2903)); // OLED I2C 通信协议 Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);// (-1) 参数表示您的 OLED
显示器没有 RESET 引脚 //回调函数 class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks { void onConnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = true;// 客户端连接到服务器,状态为true }; void onDisconnect(BLEServer* pServer) { deviceConnected = false; } }; //oled 屏幕显示 void printReadings(){ display.clearDisplay();// 清除显示 display.setTextSize(1);// 设置文本大小 display.setTextColor(WHITE);// 设置文本颜色 display.setCursor(0, 5);//设置显示坐标 display.print(F("PWM: ")); display.println(dutyCycle); display.setCursor(0, 20);//设置显示坐标 display.print(F("ADC: ")); display.print(adcValue); display.print(" ");display.print(map(adcValue,0,4095,0,100)); display.println(F("%"));// 显示剩余电量百分比% display.setCursor(0, 35);//设置显示坐标 display.print(F("rsyAdc: ")); display.println(rsyadcValue); display.display(); // 屏幕上实际显示文本 } void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(DIR_PIN, OUTPUT); digitalWrite(DIR_PIN,dirState); //GPIO26 电机方向 设置为输出模式 初始化为HIGH pinMode(BUT_D_PIN, INPUT_PULLDOWN); //GPIO18 按键按-下 // OLED 屏幕初始化 if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3C for 128x32 Serial.println(F("SSD1306 allocation failed")); for(;;); } // OLED 屏幕显示"BLE Server" display.clearDisplay(); display.setTextSize(2); display.setTextColor(WHITE,0); display.setCursor(0,25); display.print("BLE Server"); display.display(); //使用BLE服务器名称创建一个新的BLE设备 BLEDevice::init(bleServerName); // 将 BLE 设备设置为服务器并分配回调函数 BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer(); pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks()); // Create the BLE Service bmeService BLEService *bmeService = pServer->createService(SERVICE_UUID); // 使用之前定义的服务 UUID 启动 BLE 服务 // Temperature bmeService->addCharacteristic(&dutyCycleCharacteristic); dutyCycleDescriptor.setValue("dutyCycle"); dutyCycleCharacteristic.addDescriptor(&dutyCycleDescriptor); // Humidity bmeService->addCharacteristic(&dirStateCharacteristic); dirStateDescriptor.setValue("BME humidity"); dirStateCharacteristic.addDescriptor(new BLE2902()); // 启动服务,服务器启动广告 bmeService->start(); // Start advertising BLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising(); pAdvertising->addServiceUUID(SERVICE_UUID); pServer->getAdvertising()->start(); Serial.println("Waiting a client connection to notify..."); } void loop() { // ADC 电源 adcValue = analogRead(ADC_PIN); Serial.print("- ADC:");Serial.println(adcValue); // ADC 摇杆-Y-前后 rsyadcValue = analogRead(ADC_RS_Y_PIN); Serial.print("-RSY ADC:");Serial.println(rsyadcValue); // PWM 控制电机速度 dutyCycle = (map(analogRead(ADC_RS_Y_PIN),2047,4095,0,255)); Serial.print("- PWM = ");Serial.println(dutyCycle); if(dutyCycle <= 0 || dutyCycle > 255){ dutyCycle = 0;} // Dir 控制电机方向 if(digitalRead(BUT_D_PIN) == HIGH && buttonState == false) { dirState = !digitalRead(DIR_PIN); //GPIO26电机方向控制 digitalWrite(DIR_PIN,dirState); // GPIO26 方向控制 输出HIGH/LOW buttonState = true; } else if (digitalRead(BUT_D_PIN) == LOW && buttonState == true) { buttonState = false; } // 蓝牙通信 if (deviceConnected) { // Serial.println("client connected."); if ((millis() - lastTime) > timerDelay) { static char dutyCycleTemp[6]; dtostrf(dutyCycle, 6, 0, dutyCycleTemp);// dtostrf()函数:将float数据转换成char型字符串 6是输出字符串的总位数;2是输出字符串小数点后的位数 dutyCycleCharacteristic.setValue(dutyCycleTemp); dutyCycleCharacteristic.notify(); static char dirStateTemp[6]; dtostrf(dirState, 6, 0, dirStateTemp); dirStateCharacteristic.setValue(dirStateTemp); dirStateCharacteristic.notify(); Serial.print(" - PWM: "); Serial.println(dutyCycleTemp); Serial.print(" - DIR: "); Serial.println(dirStateTemp); printReadings();// 屏幕显示 lastTime = millis(); } } else{ Serial.println("client connection failed.");} delay(50); }
4.3 ESP32 BLE 客户端
在这一部分中,我们将设置 BLE 客户端来接收服务器来宣传的两个的:一个是,另一个是(其实还需要有一个)。并显示在OLED屏幕上。
值得注意的是,dirStateChar = (char*)pData;
接收到的是字符指针,需要将char* 型数据转换成 int 型数据。
//Client
#include "BLEDevice.h"
#include <Wire.h> // 使用I2C库 ESP32 GPIO22(SCL) GPIO21(SDA)
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#define SCREEN_WIDTH 128 // 使用的是 128×64 OLED 显示屏
#define SCREEN_HEIGHT 64
// BLE 服务器名称和 UUID
#define bleServerName "ESP32-S-test" // BLE 服务名称 // BLE 服务器名称 服务器客户端的名称必须匹配
static BLEUUID pwmServiceUUID("91bad492-b950-4226-aa2b-4ede9fa42f59"); // bmeServiceUUID TO pwmServiceUUID
static BLEUUID dutyCycleCharacteristicUUID("cba1d466-344c-4be3-ab3f-189f80dd7518"); // temperatureCharacteristicUUID TO dutyCycleCharacteristicUUID
static BLEUUID dirStateCharacteristicUUID("ca73b3ba-39f6-4ab3-91ae-186dc9577d99"); // humidityCharacteristicUUID TO dirStateCharacteristicUUID
static boolean doConnect = false;// 检查是否连接到服务器的变量
static boolean connected = false;
static BLEAddress *pServerAddress;// 要连接的服务器的地址,该地址将在扫描期间找到
static BLERemoteCharacteristic* dutyCycleCharacteristic;// 要读取的特性 temperatureCharacteristic TO dutyCycleCharacteristic
static BLERemoteCharacteristic* dirStateCharacteristic; // humidityCharacteristic TO dirStateCharacteristic
//Activate notify
const uint8_t notificationOn[] = {
0x1, 0x0};
const uint8_t notificationOff[] = {
0x0, 0x0};
// I2C 通信协议
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);// (-1) 参数表示您的 OLED 显示器没有 RESET 引脚
char* dutyCycleChar; //服务器接收到的数据 temperatureChar TO dutyCycleChar
char* dirStateChar; // humidityChar TO dirStateChar
boolean newdutyCycle = false; //是否有新的数据 newTemperature TO newdutyCycle
boolean newdirState = false; // newHumidity TO newdirState
//连接服务器
bool connectToServer(BLEAddress pAddress) {
BLEClient* pClient = BLEDevice::createClient();
pClient->connect(pAddress);//连接服务器
Serial.println(" - Connected to server");
// 获取服务器中的参数UUID
BLERemoteService* pRemoteService = pClient->getService(pwmServiceUUID);
if (pRemoteService == nullptr) {
Serial.print("Failed to find our service UUID: ");
Serial.println(pwmServiceUUID.toString().c_str());
return (false);
}
// 获取服务器中的特征
dutyCycleCharacteristic = pRemoteService->getCharacteristic(dutyCycleCharacteristicUUID);
dirStateCharacteristic = pRemoteService->getCharacteristic(dirStateCharacteristicUUID);
if (dutyCycleCharacteristic == nullptr || dirStateCharacteristic == nullptr) {
Serial.print("Failed to find our characteristic UUID");
return false;
}
Serial.println(" - Found our characteristics");
//分配回调函数,处理接收到的新数据
dutyCycleCharacteristic->registerForNotify(dutyCycleNotifyCallback);
dirStateCharacteristic->registerForNotify(dirStateNotifyCallback);
return true;
}
// 检查服务器 回调函数
class MyAdvertisedDeviceCallbacks: public BLEAdvertisedDeviceCallbacks {
void onResult(BLEAdvertisedDevice advertisedDevice) {
if (advertisedDevice.getName() == bleServerName) {
//检查找到的设备是否具有正确的 BLE 服务器名称
advertisedDevice.getScan()->stop(); //停止扫描
pServerAddress = new BLEAddress(advertisedDevice.getAddress()); //获取服务器地址
doConnect = true; //标识true后开始建立连接
Serial.println("Device found. Connecting!");
}
}
};
//数据更新通知 回调函数
static void dutyCycleNotifyCallback(BLERemoteCharacteristic* pBLERemoteCharacteristic,
uint8_t* pData, size_t length, bool isNotify) {
//store dutyCycle value
dutyCycleChar = (char*)pData;
newdutyCycle = true;
}
static void dirStateNotifyCallback(BLERemoteCharacteristic* pBLERemoteCharacteristic,
uint8_t* pData, size_t length, bool isNotify) {
//store dirState value
dirStateChar = (char*)pData;
newdirState = true;
// Serial.print(newdirState);
}
//oled 屏幕显示
void printReadings(){
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setCursor(0,0);
display.print("PWM: ");
display.setTextSize(2);
display.setCursor(0,10);
display.print(dutyCycleChar);
//display dirState
display.setTextSize(1);
display.setCursor(0, 35);
display.print("DIR: ");
display.setTextSize(2);
display.setCursor(0, 45);
display.print(dirStateChar);
display.display();
Serial.print("- PWM:");
Serial.println(dutyCycleChar);
Serial.print("- DIR:");
Serial.println(dirStateChar);
}
void setup() {
Serial.begin(115200);// 115200 的波特率启动串行通信
// OLED 屏幕初始化
if(!display.