蓝牙键盘单片机程序设计与移动设备交互：打造智能家居解决方案，享受便捷生活

# 1. 蓝牙键盘单片机程序设计概述

蓝牙键盘单片机程序设计是一种将蓝牙通信技术与单片机相结合，实现键盘输入和数据传输的嵌入式系统开发技术。它广泛应用于智能家居、物联网和工业自动化等领域。

该技术融合了蓝牙协议栈、单片机硬件接口和嵌入式操作系统，通过无线连接方式，实现键盘输入数据的采集、处理和传输。通过合理的设计和优化，蓝牙键盘单片机程序可以实现低功耗、高可靠性和安全性，满足不同应用场景的需求。

# 2.1 蓝牙协议栈和通信原理

### 蓝牙协议栈简介

蓝牙协议栈是一个分层结构，由多个协议层组成，每一层负责特定的功能。蓝牙协议栈的典型结构如下：

- **链路管理协议 (LMP)**：负责建立、维护和终止蓝牙连接。
- **逻辑链路控制和适应协议 (L2CAP)**：提供面向连接和无连接的数据传输服务。
- **服务发现协议 (SDP)**：允许设备发现和连接到其他蓝牙设备上的服务。
- **通用属性协议 (GATT)**：提供对蓝牙设备属性和服务的访问。
- **属性协议 (ATT)**：定义了属性的格式和操作。

### 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 79 个不同的频率信道上以伪随机的方式发送这些包。这种技术可以减少干扰和提高数据传输的可靠性。

蓝牙设备之间的通信过程如下：

1. **设备发现**：设备通过广播消息发现彼此。
2. **连接建立**：设备交换安全密钥并建立连接。
3. **服务发现**：设备使用 SDP 发现彼此提供的服务。
4. **数据传输**：设备使用 L2CAP、GATT 和 ATT 在连接上交换数据。

### 蓝牙协议栈的应用

蓝牙协议栈广泛应用于各种设备中，包括：

- 智能手机
- 平板电脑
- 耳机
- 扬声器
- 可穿戴设备
- 物联网设备

蓝牙协议栈的应用场景包括：

- 无线耳机和扬声器的音频传输
- 智能手机和可穿戴设备之间的健康数据同步
- 物联网设备之间的通信和控制

# 3.1 键盘输入处理和数据传输

#### 键盘输入处理

蓝牙键盘单片机程序设计中，键盘输入处理是关键的一步。键盘输入处理主要分为以下几个步骤：

- **按键扫描：** 定期扫描键盘矩阵，检测按键是否按下。
- **按键消抖：** 由于机械开关的抖动，需要对按键信号进行消抖处理，以避免误触发。
- **按键编码：** 根据键盘矩阵的行列位置，将按键信号编码成对应的键值。

#### 数据传输

键盘输入处理完成后，需要将键值数据传输到移动设备或其他设备。数据传输主要通过蓝牙通信协议进行，具体步骤如下：

- **蓝牙连接建立：** 建立蓝牙连接，与移动设备或其他设备配对。
- **数据打包：** 将键值数据打包成蓝牙协议规定的格式。
- **数据发送：** 通过蓝牙接口发送数据包。

#### 代码示例

// 按键扫描
void key_scan(void) {
    // 扫描键盘矩阵
    for (uint8_t row = 0; row