微信小程序蓝牙通信HC08

总结这两天研究的蓝牙串口。人话版资料不多，主要靠翻别人的仓库和文档。

  • 单片机部分，与蓝牙串口通信是通过串口。比我想的要简单，
  • 小程序部分，有非常多的服务和特征，而且人话版资料不多。

如果本文有什么问题，或仍有不理解的地方，可以私信交流。

HC08蓝牙串口

蓝牙部分已经由硬件厂商完成，对外只暴露了几根铁丝，与主机通信。
HC08与主机通信的协议是串口。
控制蓝牙串口模块，不需要轮询0011，只需要通过串口的方式，向从机HC08发送命令即可。
image.png
连接与断开交由外设完成。连接成功之后就是一个串口，对蓝牙通过串口发送的数据会透传到另一端，传入的数据也会被串口响应。
配置HC08，其实就是配置UART。也可以通过USB转TTL连接到电脑上。

配置串口

现在原理图中找到引脚所在的位置。
image.png
image.png
PA9和PA10也是USART的输入输出引脚。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_10);

这款stm32已经集成了USART的硬件，只需要调用库函数初始化。
具体的参数含义在之前的文章中有介绍。

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=ENABLE;
USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);

硬件只是完成了读入读出操作，在收到串口发来的电平变化时，自动把1个字节的数据放入移位寄存器，将USART_IT_RXNE标志位置为高电平。
在设置为高电平时，触发中断，读出一个字节的数据，并清除中断标志。如果不清除，会导致无法接收下一个字节的数据。

USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

发送来的数据往往是多个字节的，如何判断消息是否结束？
通常的做法包括，约定好消息尾，比如当结尾为\r\n时标注当前消息已结束。
在本文中，采用的方法是：定时器中断。如果一段时间都没有新数据，那么表面当前数据已经结束。

void TIM1_UP_IRQHandler(){
	if(rxBufferPointer&&millis-lastTime>10){
		rxBufferPointer=0;
		isOK=1;
	}
	millis++;
	TIM_ClearITPendingBit(TIM1,TIM_IT_Update);
}

每毫秒触发一次定时器中断，存储一个定时值。
rxBufferPointer是指向下一个字节数据的指针。
当前消息结束时，该指针应复位为0，标志isOK置一。外界判断消息是否结束，就是通过查看isOK标志的状态。

void USART1_IRQHandler(){
	if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){
		lastTime=millis;
		rxBuffer[rxBufferPointer++]=USART_ReceiveData(USART1);
		rxSize=rxBufferPointer;
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}
}

如果消息没有结束，自动将当前接收的数据存入rxBufferPointer指向的下一个字节位置。
image.png
将extern修饰的变量放到头文件中，之后可以在导入这个头文件后直接读取。
数组大小256，指针为8位，最多指向256个内存地址。
传递的消息没有结束标志，为了标注结束位置，需要通过rxSize存储结束读取时的消息长度。
字符串比较需要用strcmp，而不能用简单的==。
image.png
这一部分简单带过，配置蓝牙串口其实就是配置USART，因为stm32与HC08的通信方式就是串口。更详细的配置过程可以翻看我之前的博客。

微信小程序

通用项目搭建

有小程序搭建经验的，可以跳过这一部分。

创建一个微信小程序

没有AppID的可以去注册一个，配置成什么样子，几乎不影响之后开发。
我的选择是：不使用云服务、JS基础模板。
image.png

设置全局统一样式

把这段代码CV到app.wxss中：

page {
  font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, 'Helvetica Neue', Helvetica,
    Segoe UI, Arial, Roboto, 'PingFang SC', 'miui', 'Hiragino Sans GB', 'Microsoft Yahei',
    sans-serif;
}

通过这段代码，实现在不同设备上一样的显示情况。
image.png

干掉用不到的页面

删除logs文件夹。
在app.json中删除"pages/logs/logs"这一行。
（其实不删也不影响使用）
image.png

一个纯净的App()和Page()

删除app.js、index.wxml、index.wxss、index.js中的全部内容。
然后选择带有方块□的初始化模板。，初始化app.js和index.js。
image.png
本文一共配置了三个页面，另外两个页面的初始化同上。

"pages": [
  "pages/index/index",
  "pages/BLE/Services/Services",
  "pages/BLE/control/control"
],

设备扫描界面

这一步的目标是，在index页面，显示扫描到的蓝牙设备。
根据微信官方的要求，流程为：

  • 开启蓝牙适配器
  • 开启扫描

蓝牙的可用状态和扫描状态可以在wx.onBluetoothAdapterStateChange()回调中获取。
扫描的设备可以在wx.onBluetoothDeviceFound()回调中获取。
为了方便调试：

  • 在App.js中，挂载全局工具方法fail。
  • 将onBluetoothAdapterStateChange的通知结果打印在页面上。

app.js挂载全局的fail处理方法

App({
  fail:(res)=>{
    wx.showToast({
      title: res.errMsg,
      icon:"none"
    })
  }
})

index.js响应适配器状态改变事件

这里把onBluetoothAdapterStateChange单独封装，挂载在this下。是为了使代码结构更清晰，避免在onLoad()下出现层层嵌套。

Page({
  data: {
    available: false,
    discovering: false
  },
  onLoad: function (options) {
    this.onBluetoothAdapterStateChange();
  },
  onBluetoothAdapterStateChange() {
    wx.onBluetoothAdapterStateChange(({
      available,
      discovering
    }) => {
      this.setData({
        available,
        discovering
      })
    })
  }
})

在前端显示部分值，方便后续调试。
image.png
开启适配器之后，需要开始扫描。在扫描之前，先设置设备发现后的处理函数。
这里的处理方案是：把发现的设备添加到数组中。如果报告了重复的设备，那么需要通过数组的.splice()方法，替换为新的设备。
为了方便判断是否重复，可以创建一个数组_deviceIds挂载在this下，存储设备的唯一标识deviceId。
为了简化代码结构，避免层层嵌套，将代码实现单独封装，挂载在this下。
image.png
开始搜索的点击事件为onTapDiscover。

<button bind:tap="onTapDiscover">{{discovering?"结束搜索":"开始搜索"}}</button>

这一事件要根据当前情况执行不同的策略：

  • 如果未打开适配器，那么开启适配器，并在success回调中搜索蓝牙设备。
  • 如果已打开适配器，但没有处于扫描状态，那么直接开启扫描。
  • 如果正在扫描，那么关闭扫描。

对于前两种情况，在执行前需要清空已扫描到的设备列表，以保证扫描到的设备都是最新有效的。

onTapDiscover() {
  if (this.data.discovering) {
    wx.stopBluetoothDevicesDiscovery();
  } else {
    this.setData({
      devices: []
    })
    this._deviceIds = []
    if (this.data.available) {
      wx.startBluetoothDevicesDiscovery({
        allowDuplicatesKey: true
      })
    } else {
      this.openBluetoothAdapter();
    }
  }
},
openBluetoothAdapter() {
  wx.openBluetoothAdapter({
    success: () => {
      wx.startBluetoothDevicesDiscovery({
        allowDuplicatesKey: true
      })
    },
    fail: getApp().fail
  })
}

对于前端界面，这不是本文的重点，粗略带过，具体的wxss设置可翻代码，根据需求自定义。
image.png
通过onTapDevice函数，处理连接事件，通过data-deviceId传入。通过deviceId获取服务列表。
在成功连接之后，应停止扫描，关闭这一耗费资源的操作。
服务列表操作在新的页面完成。

onTapDevice(e){
  let deviceId=e.currentTarget.dataset.deviceid
  wx.showModal({
    title: 'Connected or not',
    content: deviceId,
    success (res) {
      if (res.confirm) {
        getApp().Toast("connecting");
        wx.createBLEConnection({
          deviceId,
          success:()=>{
            wx.stopBluetoothDevicesDiscovery();
            wx.navigateTo({
              url: `/pages/BLE/Services/Services?deviceId=${deviceId}`
            })
          }
        })
      }
    }
  })
}

服务列表界面

image.png
这一步的操作比较少，所以可以直接将获取服务列表的方法定义在onLoad里。
如果返回上一页面，意味着中断连接。所以需要在onUnload方法中断开当前连接。
onUnload方法会在当页面的生命周期结束时自动执行。
具体的代码将在之后的源代码中呈现。本项目未使用第三方组件库，为原生的微信小程序，兼容大多数环境。

控制界面

这是本文中最复杂的部分。（理解之后不复杂）
image.png
在一开始，我扫描到多个服务，每个服务又有多个特征，对此不知道该怎么做。
尽管有些特征携带了notify属性，但在尝试notify的时候还是报错。或者read、write没有任何响应。
目前的解决方案是，遍历服务特征，尝试read/write/notify，在success回调中设置服务特征为当前成功的这个。
目前在HC08上可以正常通信。
我之前的理解是，在一个特征上同时进行read/write/notify。但实际可能是分散在多个特征上的，共同完成同一个服务。
image.png
为了简化代码结构，采用Command命令模式，每个按钮执行的是同一个方法，只是传入的命令参数不同。
HC08发送来的数据在onBLECharacteristicValueChange中处理。而不是read，目前read是干什么的我也不清除。
发送来的是ArrayBuffer，发出去的时候也要转换成ArrayBuffer，需要实现：

  • ab2str
  • ab2hex
  • str2ab

str就是字符串，hex就是十六进制，最终表现形式也是字符串，ab是ArrayBuffer，这种数据流传输的形式。2就是to，为了省事，读音相同，就简写作了2。
具体过程可翻看源代码。
代码仓库：https://github.com/WuShFeng/BLE

年轻人的第一辆新能源四驱

本文正值开学季，中断了很多次，有好多想写的都忘了。想起来的时候再补充。

参考

  • HC-08V3.1.pdf
  • https://developers.weixin.qq.com/miniprogram/dev/framework/device/bluetooth.html
  • https://github.com/zengwangfa/BluetoothControl

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