STM32 蓝牙通信：无线连接，打造智能物联网，解锁更多无线应用

# 1. STM32 蓝牙通信概述**

蓝牙通信是一种无线技术，允许设备在短距离内进行数据交换。STM32 微控制器系列集成了蓝牙功能，使其成为构建智能物联网应用的理想选择。本章将提供 STM32 蓝牙通信的概述，包括其优势、应用和工作原理。

**优势：**

* 无线连接：蓝牙消除了电线和电缆的需要，实现设备之间的无线通信。
* 低功耗：蓝牙技术以其低功耗而闻名，使其非常适合电池供电设备。
* 短距离连接：蓝牙通信范围通常在 10 米以内，这使其适用于近距离通信应用。

**应用：**

* 无线耳机和扬声器
* 可穿戴设备
* 智能家居控制
* 工业自动化
* 医疗保健设备

# 2. 蓝牙协议栈与硬件配置**

**2.1 蓝牙协议栈简介**

蓝牙协议栈是实现蓝牙通信的基础软件框架，它负责处理蓝牙通信的各种协议和操作。蓝牙协议栈通常分为底层协议和上层协议两部分。

* **底层协议：**包括链路管理协议（LMP）、物理层（PHY）和链路控制协议（L2CAP）。这些协议负责建立和维护蓝牙连接，管理数据传输和处理物理层通信。
* **上层协议：**包括服务发现协议（SDP）、通用属性配置文件（GATT）和蓝牙低功耗（BLE）协议。这些协议用于发现和访问蓝牙设备上的服务和特征，以及管理BLE连接和数据传输。

**2.2 STM32 蓝牙硬件配置**

**2.2.1 蓝牙模块选择**

STM32微控制器通常需要外接蓝牙模块来实现蓝牙通信功能。选择蓝牙模块时，需要考虑以下因素：

* **协议支持：**模块必须支持所需的蓝牙协议，如经典蓝牙、BLE或两者兼有。
* **功耗：**模块的功耗应与应用要求相匹配。
* **尺寸和成本：**模块的尺寸和成本应符合应用的限制。

**2.2.2 蓝牙模块连接**

蓝牙模块通常通过UART、SPI或I2C接口连接到STM32微控制器。连接方式取决于模块的具体接口类型。

**2.3 蓝牙通信原理**

蓝牙通信基于跳频扩频（FHSS）技术，它将数据分成小包，并在多个频率上发送这些数据包。这种技术可以提高抗干扰能力，并允许多个蓝牙设备在同一区域内共存。

蓝牙通信过程通常涉及以下步骤：

* **设备搜索：**设备通过广播信号搜索附近的蓝牙设备。
* **配对：**设备通过交换密钥进行配对，以建立安全连接。
* **数据传输：**配对的设备可以通过L2CAP协议交换数据。

# 3. 蓝牙通信编程

### 3.1 蓝牙通信库介绍

STM32 蓝牙通信库是基于蓝牙协议栈开发的，它提供了丰富的 API 函数，简化了蓝牙通信编程。常用的蓝牙通信库包括：

- **BlueNRG-MS:** STMicroelectronics 提供的官方蓝牙通信库，支持 BlueNRG 系列蓝牙模块。
- **STM32CubeWB:** STMicroelectronics 提供的蓝牙通信库，支持 STM32WB 系列蓝牙微控制器。
- **Zephyr:** 开源的蓝牙通信库，支持多种蓝牙模块和微控制器。

### 3.2 蓝牙通信基本操作

#### 3.2.1 设备搜索与配对

设备搜索与配对是蓝牙通信的基本操作，用于发现和连接蓝牙设备。

**代码块：**

// 搜索蓝牙设备
hci_le_set_scan_parameters(BT_HCI_LE_SCAN_PASSIVE, 0, 0, 1000);
hci_le_set_scan_enable(0x01, 0, 0);

// 配对蓝牙设备
bt_conn_auth_cb_t auth_cb = {
    .pairing_feat = BT_CONN_AUTH_FEAT_PAIRING,
    .oob_data_cb = NULL,
    .oob_data_len = 0,
};
bt_conn_auth_info_t auth_info = {
    .passkey = 123456,
    .passkey_len = 6,
};
bt_conn_set_auth_info(conn, &auth_info, &auth_cb);

**逻辑分析：**

* `hci_le_set_scan_parameters()` 函数设置蓝牙扫描参数，包括扫描类型、扫描间隔和扫描窗口。
* `hci_le_set_scan_enable()` 函数开启蓝牙扫描。
* `bt_conn_auth_cb_t` 结构体定义了配对回调函数。
* `bt_conn_auth_info_t` 结构体定义了配对信息，包括配对密钥和密钥长度。
* `bt_conn_set_auth_info()` 函数设置配对信息和回调函数。

#### 3.2.2 数据收发

数据收发是蓝牙通信的核心功能，用于在蓝牙设备之间传输数据。

**代码块：**

// 发送数据
uint8_t data[] = "Hello World!";
bt_conn_send(conn, data, sizeof(data), NULL);

// 接收数据
void data_received_cb(struct bt_conn *conn, uint8_t *data, uint16_t len)
{
    // 处理接收到的数据
}
bt_conn_rx_cb_t rx_cb = {
    .recv = data_received_cb,
};
bt_co