童話故事 --- 藍牙通信 --- 連接手機和嵌入式設備

高飛狗：

"常常的想，現在的你…"

布魯托：

"哈羅！高飛！心情不錯嘛！"

高飛狗：

"嗨！又遇到難題了，百思不得其解，頭昏眼花的，心情糟透了！"

布魯托：

"又在研究什麼高科技項目?"

高飛狗：

"根本算不上什麼高科技，我有一個PM2.5監測裝置，就是能夠測量與記錄環境溫度、濕度和顆粒物濃度的東東，受應用條件的限制，沒有配備顯示屏，為了能夠在現場對其進行配置、管理並獲取測量數據，想在這個裝置上連接一個藍牙模塊，然後藉助手機通過藍牙通信實現這些功能。"

布魯托：

"藍牙通信是很成熟的技術，應該不難解決。"

高飛狗：

"在手機上當然很容易就搜索到我的藍牙模塊併成功進行了配對，但是接下來如何開發一個App與PM2.5監測裝置通信，我是一頭霧水啊！"

布魯托：

"開發手機App，用Android Studio就可以。"

高飛狗：

"Android Studio開發出來的App無法在iOS上運行。再說，我只會C++語言，而Android Studio要用java語言開發。"

布魯托：

"我們不妨去找找黛絲博士，聽聽她有什麼高見。"

高飛狗：

"又去找她? 挺不好意思的。"

布魯托：

"黛絲博士是個熱心人，樂於助人，上次咱倆去求助，她一點架子都沒有，而且她對你的態度大為好轉，難道你沒瞧出來? 沒準人家天天盼著你去問問題呢！"

高飛狗：

"真的嗎？你看出來轉機來了？我還有機會？"

布魯托：

"咱們這就走吧！"

高飛狗和布魯托再次來到黛絲家並按下了門鈴，"叮鈴鈴…叮鈴鈴…"。

黛絲：

"誰呀? 啊哦！是你們兩位，快請進！"

"快請坐，喝點咖啡還是綠茶?"

高飛狗：

"不用這麼客氣。黛絲，今天來又得麻煩你。"

黛絲：

"是什麼事呀?"

高飛狗：

"我想用C++開發一個手機App，通過藍牙通信管理我的PM2.5監測裝置，而且這個App必須在Android和iOS上都能運行。"

黛絲：

"這有什麼難的呀。"

高飛狗：

"我就是不知該如何下手，一點思路都沒有。"

黛絲：

"最近剛剛做了一個類似的項目，正好跟你們說說，對我來說也算溫習所學知識吧。"

布魯托：

"您太謙虛了！"

黛絲：

"咱們先說藍牙通信的原理，然後再說具體實現吧。"

"藍牙通信和TCP/UDP的原理基本相同，幾乎如出一轍。參見下表。"

通信特征

TCP/UDP通信

藍牙通信

通信模式

客戶端-伺服器模式

客戶端-伺服器模式

通信端點

TCP埠

服務

通信端點標識方法

TCP埠號，是16位二進位數

服務UUID，是128位二進位數

客戶端通信過程

創建客戶端Socket

連接伺服器

發送數據

接收數據

創建客戶端Socket

連接伺服器

發送數據

接收數據

黛絲：

"看見了吧，與TCP/UDP相比，區別僅僅在於，藍牙用服務代替埠，用服務UUID代替埠號，且服務UUID較長。"

"用手機App管理嵌入式設備，手機就是客戶端，嵌入式設備上的藍牙模塊就是伺服器。"

高飛狗：

"真的是一目瞭然！"

黛絲：

"TCP/UDP標准定義了一組固定的埠對應一組標準化服務。例如，TCP埠80用於Web服務；TCP埠21用於FTP服務。"

"類似地，藍牙標準也定義了一組固定的服務UUID對應一組標準化服務。"參見下表：

藍牙服務名稱

服務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

黛絲：

"由於藍牙服務UUID太長，就用16進位數表達，遵循8-4-4-4-12的方法表示。"

"藍牙通信與TCP/UDP通信的關鍵不同在於，藍牙伺服器都有一個SDP服務，也就是服務發現服務，供客戶端查詢藍牙伺服器能夠提供哪些服務。"

"通常，用於嵌入式設備的藍牙模塊都提供Serial Port服務，簡稱SPP，然後提供一個UART連接嵌入式設備"，如下圖所示。

黛絲：

"由此，手機App與嵌入式設備通信的基本流程如下(假設藍牙模塊已經與手機配對完畢)：

步驟1：選擇要進行通信的藍牙模塊

步驟2：查詢藍牙模塊的服務。通常已配對的藍牙設備的服務列表已緩存在手機里。

步驟3：如果存在SPP服務，恭喜你！

步驟4：用SPP服務UUID創建一個客戶端Socket。

步驟5：用客戶端Socket連接藍牙模塊。

步驟6：調用客戶端Socket的SendData()發送數據給藍牙模塊，藍牙模塊會將收到的數據通過UART轉發給嵌入式設備。

步驟7：如果嵌入式設備發送數據給藍牙模塊，藍牙模塊會轉發給手機，手機會緩存這些數據，App可調用客戶端Socket的ReceiveData()接收數據。"

黛絲：

"藍牙通信的原理就是這樣的。"

高飛狗：

"黛絲，你講得太明白了，今晚我一定要好好請請你、親親你！

黛絲：

"你就知道邪思歪想！"

高飛狗：

"那具體如何實現呢?"

黛絲：

"具體實現方法也很簡單。我們只要選擇Rad Studio作為開發工具，用C++編寫一套源代碼就可以生成適用於Android和iOS上運行的App，是不是很酷?"

"有關Rad Studio就不在此累述，GUI界面的設計也很簡單，我們聚焦如何通過藍牙進行數據收發。"

藉助藍牙SPP服務，實現手機與嵌入式設備之間的通信

註1：本文旨在明晰藍牙通信原理，僅列出扼要代碼，如需完整代碼，可聯繫本人。

註2：確保已開啟手機藍牙

註3：確保藍牙模塊已在手機的已配對設備列表中。

// 取得並保存藍牙管理器對象

TBluetoothManager *BtManager = TBluetoothManager::Current;

// 取得並保存藍牙適配器對象

BtAdapter = BtManager ->CurrentAdapter;

// 取得已配對的藍牙設備列表

TBluetoothDeviceList *PairedDevices = BtManager ->GetPairedDevices();

// 將藍牙設備列表顯示在組合框cbPairedDevices中(代碼略)

// 獲取組合框中被選中的藍牙設備對象

TBluetoothDevice * SelDevice = PairedDevices ->Items[cbPairedDevices->ItemIndex];

// 獲取該藍牙設備的服務列表

TBluetoothServiceList * ListServices = SelDevice->GetServices();

// 在服務列表中查詢是否支持SPP服務(代碼略)

// 若支持SPP服務

// 用SPP服務UUID創建一個客戶端Socket。

TBluetoothSocket *BtSocket = SelDevice ->CreateClientSocket(StringToGUID(SPP_GUI), false);

// 用客戶端Socket連接藍牙模塊。

BtSocket ->Connect();

// 調用客戶端Socket的SendData()發送數據給藍牙模塊，藍牙模塊會將收到的數據通過UART轉發給嵌入式設備。

BtSocket ->SendData(DataArray); // DataArray是一個數組

// 如果嵌入式設備發送數據給藍牙模塊，藍牙模塊會轉發給手機，手機會緩存這些數據，App可調用客戶端Socket的ReceiveData()接收數據。"

BtSocket->ReceiveData(50); // 接收數據，限時等待50ms

黛絲：

"以上就是手機App與藍牙模塊間收發數據的基本流程及其實現。"

高飛狗：

"黛絲，你講得太深入淺出了！啊哦，快到飯點了，我請你吃個便飯，聊表謝意！"

黛絲：

"已經有人約我吃飯了，你們就趕緊回去試驗，有什麼問題隨時Call我。"