PIC单片机C程序设计揭秘：蓝牙通信的深入解析

# 1. PIC单片机C程序设计基础

PIC单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的8位微控制器。其C语言编程具有易于理解、可移植性强等优点。本章将介绍PIC单片机C程序设计的语法、数据类型、控制结构等基础知识，为后续蓝牙通信的实践奠定基础。

### 1.1 PIC单片机C语言简介

PIC单片机C语言是一种基于ANSI C标准的嵌入式C语言方言，具有以下特点：

- 使用特殊寄存器访问硬件资源
- 采用哈佛结构，程序存储器和数据存储器分离
- 支持位操作和中断处理

### 1.2 数据类型和变量

PIC单片机C语言支持多种数据类型，包括整型、浮点型、字符型等。变量用于存储数据，其类型决定了变量的大小、取值范围和运算方式。

int a = 10; // 32位有符号整数
float b = 3.14; // 32位浮点数
char c = 'A'; // 8位字符

# 2. 蓝牙通信理论与协议

### 2.1 蓝牙通信技术概述

#### 2.1.1 蓝牙通信的原理和特点

蓝牙通信是一种基于短距离无线电技术的通信技术，它使用 2.4 GHz ISM 频段进行数据传输。蓝牙通信具有以下特点：

- **低功耗：**蓝牙设备通常采用低功耗设计，以延长电池寿命。
- **短距离：**蓝牙通信的有效距离通常在 10 米以内。
- **低成本：**蓝牙芯片和模块的成本相对较低，易于集成到各种设备中。
- **高安全性：**蓝牙通信采用跳频扩频技术，增强了通信的安全性。

#### 2.1.2 蓝牙通信的协议栈和架构

蓝牙通信协议栈是一个分层的结构，包括以下层：

- **物理层：**负责物理信号的传输和接收。
- **链路控制层：**负责数据链路的建立、维护和释放。
- **L2CAP 层：**负责逻辑链路的建立、维护和释放，以及数据包的分割和重组。
- **RFCOMM 层：**负责串行数据传输，提供与 RS-232 类似的接口。
- **SDP 层：**负责服务发现和协议多路复用。
- **应用层：**提供各种应用层协议，如 OBEX、FTP 和 HSP。

### 2.2 蓝牙通信协议分析

#### 2.2.1 蓝牙通信协议的层级结构

蓝牙通信协议是一个分层的结构，每一层都负责特定的功能。协议层级结构如下图所示：

graph LR
subgraph 物理层
    物理层
end
subgraph 链路控制层
    链路控制层
end
subgraph L2CAP 层
    L2CAP 层
end
subgraph RFCOMM 层
    RFCOMM 层
end
subgraph SDP 层
    SDP 层
end
subgraph 应用层
    应用层
end
物理层 --> 链路控制层
链路控制层 --> L2CAP 层
L2CAP 层 --> RFCOMM 层
RFCOMM 层 --> SDP 层
SDP 层 --> 应用层

#### 2.2.2 蓝牙通信协议的报文格式

蓝牙通信协议的报文格式因协议层而异。以下是一些常见的报文格式：

- **物理层报文：**包含前导码、同步码、访问码、头信息和数据字段。
- **链路控制层报文：**包含头信息、控制信息和数据字段。
- **L2CAP 层报文：**包含头信息、信道标识符、长度字段和数据字段。
- **RFCOMM 层报文：**包含头信息、控制信息和数据字段。
- **SDP 层报文：**包含头信息、服务属性列表和数据字段。

# 3.1 蓝牙通信硬件配置

#### 3.1.1 蓝牙模块的选型和连接

**蓝牙模块选型**

蓝牙模块的选择需要考虑以下因素：

- **通信距离：**蓝牙模块的通信距离一般在 10-100m，根据实际应用场景选择合适距离的模块。
- **传输速率：**蓝牙模块的传输速率一般在 1-3Mbps，根据数据传输量选择合适速率的模块。
- **功耗：**蓝牙模块的功耗对设备的续航能力有影响，根据设备的供电方式和续航要求选择功耗合适的模块。
- **协议支持：**蓝牙模块需要支持所使用的蓝牙协议，如 Bluetooth 2.0、Bluetooth 4.0 等。

**蓝牙模块连接**

蓝牙模块与 PIC 单片机的连接方式有多种，常见的连接方式包括：

- **UART 连接：**通过 UART 接口连接蓝牙模块和单片机，实现数据收发。
- **SPI 连接：**通过 SPI 接口连接蓝牙模块和单片机，实现数据收发。
- **I2C 连接：**通过 I2C 接口连接蓝牙模块和单片机，实现数据收发。

#### 3.1.2 蓝牙通信接口的配置

**UART 接口配置**

UART 接口的配置包括波特率、数据位、停止位和校验位。需要根据蓝牙模块的通信要求配置 UART 接口的参数。

**SPI 接口配置**

SPI 接口的配置包括时钟极性、时钟相位、数据位和传输模式。需要根据蓝牙模块的通信要求配置 SPI 接口的参数。

**I2C 接口配置**

I2C 接口的配置包括从机地址、时钟频率和数据位。需要根据蓝牙模块的通信要求配置 I2C 接口的参数。

### 3.2 蓝牙通信软件开发

#### 3.2.1 蓝牙通信协议的实现

蓝牙通信协议的实现需要遵循蓝牙协议栈的规范，包括：

- **L2CAP 层：**负责数据链路层和应用程序层之间的交互，提供数据传输、流量控制和差错控制功能。
- **RFCOMM 层：**负责串行数据传输，提供类似 UART 接口的虚拟串口功能。
- **SDP 层：**负责服务发现和协议，提供蓝牙设备的服务信息。

**L2CAP