童话故事 --- 蓝牙通信 --- 连接手机和嵌入式设备

Posted 2020-10-11 micemik

介绍了借助蓝牙SPP服务实现手机和嵌入式设备通信的基本原理和实现流程。

 

高飞狗：	"常常的想，现在的你…"
布鲁托：	"哈罗！高飞！心情不错嘛！"
高飞狗：	"嗨！又遇到难题了，百思不得其解，头昏眼花的，心情糟透了！"
布鲁托：	"又在研究什么高科技项目?"
高飞狗：	"根本算不上什么高科技，我有一个PM2.5监测装置，就是能够测量与记录环境温度、湿度和颗粒物浓度的东东，受应用条件的限制，没有配备显示屏，为了能够在现场对其进行配置、管理并获取测量数据，想在这个装置上连接一个蓝牙模块，然后借助手机通过蓝牙通信实现这些功能。"
布鲁托：	"蓝牙通信是很成熟的技术，应该不难解决。"
高飞狗：	"在手机上当然很容易就搜索到我的蓝牙模块并成功进行了配对，但是接下来如何开发一个App与PM2.5监测装置通信，我是一头雾水啊！"
布鲁托：	"开发手机App，用android Studio就可以。"
高飞狗：	"Android Studio开发出来的App无法在ios上运行。再说，我只会C++语言，而Android Studio要用java语言开发。"
布鲁托：	"我们不妨去找找黛丝博士，听听她有什么高见。"
高飞狗：	"又去找她? 挺不好意思的。"
布鲁托：	"黛丝博士是个热心人，乐于助人，上次咱俩去求助，她一点架子都没有，而且她对你的态度大为好转，难道你没瞧出来? 没准人家天天盼着你去问问题呢！"
高飞狗：	"真的吗？你看出来转机来了？我还有机会？"
布鲁托：	"咱们这就走吧！"
高飞狗和布鲁托再次来到黛丝家并按下了门铃，"叮铃铃…叮铃铃…"。
黛丝：	"谁呀? 啊哦！是你们两位，快请进！" "快请坐，喝点咖啡还是绿茶?"
高飞狗：	"不用这么客气。黛丝，今天来又得麻烦你。"
黛丝：	"是什么事呀?"
高飞狗：	"我想用C++开发一个手机App，通过蓝牙通信管理我的PM2.5监测装置，而且这个App必须在Android和iOS上都能运行。"
黛丝：	"这有什么难的呀。"
高飞狗：	"我就是不知该如何下手，一点思路都没有。"
黛丝：	"最近刚刚做了一个类似的项目，正好跟你们说说，对我来说也算温习所学知识吧。"
布鲁托：	"您太谦虚了！"
黛丝：	"咱们先说蓝牙通信的原理，然后再说具体实现吧。" "蓝牙通信和TCP/UDP的原理基本相同，几乎如出一辙。参见下表。"

 

通信特征	TCP/UDP通信	蓝牙通信
通信模式	客户端-服务器模式	客户端-服务器模式
通信端点	TCP端口	服务
通信端点标识方法	TCP端口号，是16位二进制数	服务UUID，是128位二进制数
客户端通信过程	创建客户端Socket 连接服务器 发送数据 接收数据	创建客户端Socket 连接服务器 发送数据 接收数据

 

黛丝：	"看见了吧，与TCP/UDP相比，区别仅仅在于，蓝牙用服务代替端口，用服务UUID代替端口号，且服务UUID较长。" "用手机App管理嵌入式设备，手机就是客户端，嵌入式设备上的蓝牙模块就是服务器。"
高飞狗：	"真的是一目了然！"
黛丝：	"TCP/UDP标准定义了一组固定的端口对应一组标准化服务。例如，TCP端口80用于Web服务；TCP端口21用于FTP服务。" "类似地，蓝牙标准也定义了一组固定的服务UUID对应一组标准化服务。"参见下表：

 

蓝牙服务名称	服务UUID
Serial Port	00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB
LAN Access Using PPP	00001102-0000-1000-8000-00805F9B34FB
DialupNetworking	00001103-0000-1000-8000-00805F9B34FB
OBEXObjectPush	00001105-0000-1000-8000-00805F9B34FB
OBEXFileTransfer	00001106-0000-1000-8000-00805F9B34FB
Cordless Telephony	00001109-0000-1000-8000-00805F9B34FB
Audio Source	0000110A-0000-1000-8000-00805F9B34FB

 

黛丝：	"由于蓝牙服务UUID太长，就用16进制数表达，遵循8-4-4-4-12的方法表示。" "蓝牙通信与TCP/UDP通信的关键不同在于，蓝牙服务器都有一个SDP服务，也就是服务发现服务，供客户端查询蓝牙服务器能够提供哪些服务。" "通常，用于嵌入式设备的蓝牙模块都提供Serial Port服务，简称SPP，然后提供一个UART连接嵌入式设备"，如下图所示。

 

黛丝：	"由此，手机App与嵌入式设备通信的基本流程如下(假设蓝牙模块已经与手机配对完毕)： 步骤1：选择要进行通信的蓝牙模块 步骤2：查询蓝牙模块的服务。通常已配对的蓝牙设备的服务列表已缓存在手机里。 步骤3：如果存在SPP服务，恭喜你！ 步骤4：用SPP服务UUID创建一个客户端Socket。 步骤5：用客户端Socket连接蓝牙模块。 步骤6：调用客户端Socket的SendData()发送数据给蓝牙模块，蓝牙模块会将收到的数据通过UART转发给嵌入式设备。 步骤7：如果嵌入式设备发送数据给蓝牙模块，蓝牙模块会转发给手机，手机会缓存这些数据，App可调用客户端Socket的ReceiveData()接收数据。"
黛丝：	"蓝牙通信的原理就是这样的。"
高飞狗：	"黛丝，你讲得太明白了，今晚我一定要好好请请你、亲亲你！
黛丝：	"你就知道邪思歪想！"
高飞狗：	"那具体如何实现呢?"
黛丝：	"具体实现方法也很简单。我们只要选择Rad Studio作为开发工具，用C++编写一套源代码就可以生成适用于Android和iOS上运行的App，是不是很酷?" "有关Rad Studio就不在此累述，GUI界面的设计也很简单，我们聚焦如何通过蓝牙进行数据收发。"

 

借助蓝牙SPP服务，实现手机与嵌入式设备之间的通信

注1：本文旨在明晰蓝牙通信原理，仅列出扼要代码，如需完整代码，可联系本人。 注2：确保已开启手机蓝牙 注3：确保蓝牙模块已在手机的已配对设备列表中。

// 取得并保存蓝牙管理器对象 TBluetoothManager *BtManager = TBluetoothManager::Current;   // 取得并保存蓝牙适配器对象 BtAdapter = BtManager ->CurrentAdapter;   // 取得已配对的蓝牙设备列表 TBluetoothDeviceList *PairedDevices = BtManager ->GetPairedDevices();   // 将蓝牙设备列表显示在组合框cbPairedDevices中(代码略)   // 获取组合框中被选中的蓝牙设备对象 TBluetoothDevice * SelDevice = PairedDevices ->Items[cbPairedDevices->ItemIndex];   // 获取该蓝牙设备的服务列表 TBluetoothServiceList * ListServices = SelDevice->GetServices();   // 在服务列表中查询是否支持SPP服务(代码略)   // 若支持SPP服务   // 用SPP服务UUID创建一个客户端Socket。 TBluetoothSocket *BtSocket = SelDevice ->CreateClientSocket(StringToGUID(SPP_GUI), false);   // 用客户端Socket连接蓝牙模块。 BtSocket ->Connect();   // 调用客户端Socket的SendData()发送数据给蓝牙模块，蓝牙模块会将收到的数据通过UART转发给嵌入式设备。 BtSocket ->SendData(DataArray); // DataArray是一个数组   // 如果嵌入式设备发送数据给蓝牙模块，蓝牙模块会转发给手机，手机会缓存这些数据，App可调用客户端Socket的ReceiveData()接收数据。" BtSocket->ReceiveData(50); // 接收数据，限时等待50ms

 

黛丝：	"以上就是手机App与蓝牙模块间收发数据的基本流程及其实现。"
高飞狗：	"黛丝，你讲得太深入浅出了！啊哦，快到饭点了，我请你吃个便饭，聊表谢意！"
黛丝：	"已经有人约我吃饭了，你们就赶紧回去试验，有什么问题随时Call我。"