第4节 蓝牙传输

智能硬件基本上都需要和手机相连，然后让手机控制这些硬件的工作。相连的方式不外乎以下三种，

1. 数据线有线连接，通过一根数据线把智能硬件和手机连接起来。采用这种方式，需要一个特殊的带USB HOST功能的扩展板；

2. WIFI连接，智能硬件和手机都连接到同一个WIFI路由器上，让彼此通过WIFI网络传输数据。采用这种方式需要一个WIFI模块；

3. 蓝牙连接，智能硬件和手机通过蓝牙相连。采用这种方式需要一个蓝牙模块。通常情况下智能硬件等待其他设备的介入，而手机端会主动寻找可以连接的蓝牙设备，主动发起连接请求；

Arduino可以通过以上三种方式的任何一种实现与手机的连接。这里我们将选择蓝牙连接。

选择使用蓝牙连接的主要原因是，Arduino蓝牙模块的价格相对便宜，实现的成本低，而且编程很简单。

4.1 通信接口

Arduino开发板会提供一个至多个用于通信用的串口接口。开发板与任何通信模块的数据交换都是通过这些串口来完成的。

1. UNO的串口硬件位置

   

   USB接口和0、1引脚都是对应着串口－Serial

2. MEGA的串口硬件位置

   

   MEGA有多个串口，
   USB接口和0、1引脚对应着串口－Serial
   18、19引脚对应着串口1－Serial1
   16、17引脚对应着串口2－Serial2
   14、15引脚对应着串口3－Serial3

每一个串口都由一个输入引脚（RX）和输出引脚（TX）组成。硬件接收和发送数据的功能，就是通过对应的引脚实现的。

4.1.1 引脚的连接

在外接的通信模块中，至少也要有4个引脚接入开发板：输出TX、输入RX、电源VC、接地GND。有的通信模块可能还有额外的引脚作为额外的控制通道，但以上4个引脚是一定会有的。

当开发板与外接通信模块进行连接的时候，要按照如下的方式进行，

开发板引脚	连接	外接通信模块引脚
电源VC	<—>	电源VC
接地GND	<—>	接地GND
输出TX	<—>	输入RX
输入RX	<—>	输出TX

＊注意开发板和外接通信模块相连的时候后，是TX连着RX，一个发送，另一个当然就是接收了；并且VC/GND不和TX/RX不能接反了，不然会烧毁蓝牙模块。
电源的两根线不能接到数据发送的两个的引脚上，否则会烧毁蓝牙模块
电源的两根线不能接到数据发送的两个的引脚上，否则会烧毁蓝牙模块
电源的两根线不能接到数据发送的两个的引脚上，否则会烧毁蓝牙模块

如此一来，开发板和外接的通信模块就可以通过串口来进行通信了。

在实际的操作当中，我们还是会使用到扩展板来进行引脚的连接。

4.1.2 数据的读写

在进行读写之前，要判断一下串口是否可用，

if(Serial.available())
{
    //这里面对串口操作才会有意义
}

当我们想在代码中使用这些串口读取数据的时候，可以，

1. 读一个字节，

   //通过UNO或MEGA的Serial读数据，
   //读一个字节
   int data = Serial.read();
   
   //通过MEGA的Serial2读数据，
   //读一个字节
   int data = Serial2.read();

2. 读到数组缓冲区－buffer中，

   //通过UNO或MEGA的Serial读数据，
   //读到的数据放在buffer的空间当中，
   //返回值nRead表示成功读取到的字节数
   int length = 128;
   char * buffer = new char[length];
   int nRead = Serial.readBytes(buffer, length)
   
   //通过MEGA的Serial2读数据，
   //读到的数据放在buffer的空间当中，
   //返回值nRead表示成功读取到的字节数
   int length = 128;
   char * buffer = new char(length);
   int nRead = Serial2.readBytes(buffer, length)

当我们想在代码中使用这些串口发送数据的时候，可以，

1. 发送一个byte，

   //通过UNO或MEGA的Serial发数据
   Serial.write('A');
   
   //通过MEGA的Serial2发数据
   Serial2.write('A');

2. 发送一个缓冲区的内容，

   //通过UNO或MEGA的Serial发数据
   //result表示发送成功的byte数
   uint8_t data[] = "hello arduino";
   int len = sizeof(data);
   int result = Serial.write(data, len);
   
   //通过MEGA的Serial2发数据
   //result表示发送成功的byte数
   uint8_t data[] = "hello arduino";
   int len = sizeof(data);
   int result = Serial2.write(data, len);

4.2 蓝牙模块

蓝牙模块与Arduino开发板之间就是通过串口进行数据传输的。

我们经常见到的蓝牙模块有HC-05 HC-06。HC-06拥有4个引脚，输出TX、输入RX、电源VC、接地GND。还有一种形式的蓝牙模块，它就远不止4个引脚了。

我们安豆杂货铺提供的蓝牙模块，就是功能最为简单的HC-06蓝牙模块，它只能够被动的接收其它蓝牙模块发起的连接请求，连接时的配对密码默认是1234。

4.2.1 蓝牙模块的硬件连接

这些蓝牙模块的连接非常简单。这里我们选择的器件有，

• 1个MEGA开发板；
• 1个HC蓝牙模块；
• 4根连接线；

根据之前串口连接的原则，我们将蓝牙模块与Arduino开发板用插线连接起来。我们选择将蓝牙模块的RX TX连接到MEGA开发板的0和1引脚－－使用Serial这个串口。

或者使用扩展板来连接蓝牙模块，这里我们使用HC-06举例，将HC-06连接到MEGA扩展板的Serial接口上，

扩展板引脚	连接	蓝牙模块引脚
0组V(电源VC)	<—>	电源VC
0组G(接地GND)	<—>	接地GND
1组S(TX)	<—>	输入RX
0组S(RX)	<—>	输出TX

当开发板通电（USB数据线连接上电脑）以后，蓝牙模块的指示灯就亮了。此时它就进入了工作状态：其他蓝牙设备就可以查找并连接这个外接的蓝牙模块了。

＊注意：假如你使用的是UNO开发板，也可以按照上面的引脚进行连接，不过当D0 D1引脚被蓝牙设备占用的时候，是不能向UNO开发板部署代码的。因此每当你要部署代码的时候，需要将D0 D1引脚断开，部署完成后再重新连上。如果使用MEGA开发板，你就可以将蓝牙接到其它的串口上（MEGA有多个串口，而UNO只有一个），避免每次刷机都要重新连接硬件。所以我们建议你最好还是采用MEGA开发板。

4.2.2 蓝牙通信的实现

接下来，我们做个简单的程序：让蓝牙模块接受其他蓝牙设备发送过来的数据，每次收到该数据后，又把数据原封不动的回传给发送设备，

1. 在setup()中，初始化好蓝牙设备的波特率，为9600，因为我们硬件连接的是Serial，所以就要初始化Serial。

   void setup()
   {
       Serial.begin(9600);
   }

2. 在loop()中，不停的尝试读取串口（蓝牙设备）收到的消息，一旦收到，就通过串口（蓝牙设备）把收到的内容原封不动的发送出去，

   void loop()
   {
       //如果可以读取数据
       if (Serial.available())
       {
           //创建读取数据用的缓存
           int length = 128;
           char * buffer = new char[length];
   
           //读取数据到buffer中
           int nReadSize = Serial.readBytes(buffer, length);
   
           //如果成功读取到数据，就原封不动的发回去
           if(nReadSize > 0)
           {
               Serial.write(buffer, nReadSize);
           }
   
           //删除分配的空间，避免内存泄漏
           delete buffer;
       } 
   }

4.2.3 结果验证

最后我们需要一个蓝牙设备上的应用程序，来连接这个正在工作的蓝牙模块，并向它发送数据。该应用收到蓝牙模块回传的消息后，能够向开发者展现出来。

这里可以使用我们另一篇文档《手把手教你做蓝牙聊天应用》开发的AnddleChat来连接设备、发送数据、显示接收的内容。

大家可以,

1. 下载该部分对应的源码，编译后获取可执行的程序；

2. 也可以使用编译好的APK文件，直接安装测试。

安装完成后，启动应用，根据提示打开蓝牙功能，搜索要连接的Arduino蓝牙模块，选择连接。这里选择搜索到的HC-06设备，

在文字输入框输入内容123456789，获取对方接收到后到回应，

可以看到，我们返回的数据分成了两条：1 23456789。说明Arduino开发板在读取蓝牙串口的数据时，Serial.readBytes()并没有一次把所有数据读完，而是分两次接收到的。

//读取数据到buffer中时，并没有一次将对方发送来的数据全部读完
int nReadSize = Serial.readBytes(buffer, length);

所以，假如Arduino开发板希望将对方发送来的数据接收完全之后，在整个发送回去，需要将每次读到的数据保存下来，直到没有新的数据接收，然后再统一一次性的全部发送返回。

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至此，Arduino通过外接蓝牙模块接收和发送数据的功能就完整的实现了。

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