低功耗藍(lán)牙 （BLE） 是藍(lán)牙的一個(gè)版本，它是經(jīng)典藍(lán)牙的更小、高度優(yōu)化的版本。它也被稱為智能藍(lán)牙。BLE 的設(shè)計(jì)考慮到了最低的功耗，專門針對(duì)低成本、低帶寬、低功耗和低復(fù)雜性。ESP32 具有內(nèi)置的 BLE 功能，但對(duì)于 Arduino 等其他微控制器，可以使用 nRF24L01。該射頻模塊也可以用作 BLE 模塊，將數(shù)據(jù)發(fā)送到其他藍(lán)牙設(shè)備，如智能手機(jī)、電腦等。

　　在本教程中，我們將演示如何使用 nRF24L01 通過(guò) BLE 發(fā)送任何數(shù)據(jù)。我們將使用 Arduino 和 nRF 模塊通過(guò) BLE 將溫度讀數(shù)從 DHT11 發(fā)送到智能手機(jī)。

　　低功耗藍(lán)牙 （BLE） 有何不同？

　　BLE 因其功耗特性而被采用，因?yàn)樗鼉H使用紐扣電池即可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。與其他無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)相比，BLE 的快速增長(zhǎng)速度更快，因?yàn)樗谥悄苁謾C(jī)、平板電腦和移動(dòng)計(jì)算中的應(yīng)用非常廣泛。

　　NRF24L01 模塊的 BLE 功能

　　BLE 使用相同的 2.4 GHz ISM 頻段，波特率從 250Kbps 到 2Mbps，這在許多國(guó)家都是允許的，可應(yīng)用于工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用。頻段從 2400 MHz 到 2483.5 MHz 開始，分為 40 個(gè)頻道。其中三個(gè)通道被稱為“廣告”，設(shè)備使用它們來(lái)發(fā)送包含有關(guān)它們的信息的廣告數(shù)據(jù)包，以便其他 BLE 設(shè)備可以連接。這些頻道最初選擇在頻帶的較低上部和頻帶的中間，以避免可能干擾多個(gè)頻道的干擾。

　　本教程將解釋如何使用 NRF24L01 模塊作為 BLE 收發(fā)器。NRF24L01 作為 RF 模塊的教程已經(jīng)在nRF24L01 與 Arduino 接口教程中進(jìn)行了解釋。今天將通過(guò)向智能手機(jī)發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)來(lái)解釋該模塊的 BLE 功能。在這里，這個(gè) nRF24L01 模塊將與 Arduino 微控制器連接，DHT11 傳感器溫度數(shù)據(jù)將發(fā)送到官方 Nordic BLE android 應(yīng)用程序。

　　所需組件

　　硬件：

　　Arduino UNO

　　nRF24L01 BLE模塊

　　DHT11溫濕度傳感器

　　跳線

　　軟件：

　　Arduino IDE

　　Nordic BLE Android 應(yīng)用程序（nRF Temp 2.0 for BLE或nRF Connect for Mobile）

　　從 nRF24L01 模塊開始

　　nRF24L01 模塊是收發(fā)器模塊，這意味著每個(gè)模塊都可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但由于它們是半雙工的，因此它們可以一次發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。該模塊具有來(lái)自 Nordic Semiconductors 的通用 nRF24L01 IC，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。該 IC 使用 SPI 協(xié)議進(jìn)行通信，因此可以輕松與任何微控制器連接。由于庫(kù)很容易獲得，因此使用 Arduino 會(huì)容易得多。

　　標(biāo)準(zhǔn) nRF24L01 模塊的引腳排列如下所示：

　　該模塊的工作電壓為 1.9V 至 3.6V（通常為 3.3V），在正常工作期間消耗的電流非常少，僅為 12mA，這使其電池高效，因此甚至可以在紐扣電池上運(yùn)行。盡管工作電壓為 3.3V，但大多數(shù)引腳都可以承受 5V，因此可以直接與 Arduino 等 5V 微控制器連接。使用這些模塊的另一個(gè)好處是，每個(gè)模塊有 6 個(gè)管道。意思是，每個(gè)模塊可以與其他 6 個(gè)模塊通信以傳輸或接收數(shù)據(jù)。這使得該模塊適用于在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中創(chuàng)建星形或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。它們還具有 125 個(gè)唯一 ID 的廣泛地址范圍，因此在封閉區(qū)域中，我們可以使用 125 個(gè)這些模塊而不會(huì)相互干擾。

　　Arduino NRF24L01模塊 電路圖

將 nRF24L01 與 Arduino 連接以進(jìn)行 BLE 通信

nRF24L01 在 SPI 上工作，因此接口將使用 SPI 協(xié)議。完整的代碼和視頻將附在本教程的最后。視頻中還解釋了 Android 應(yīng)用指南。這里使用 nRF24L01 模塊與Nordic 的 Smartphone App進(jìn)行通信。

首先包括所需的庫(kù)。該庫(kù)包括用于訪問(wèn) nRF24L01 命令的 RF24、用于訪問(wèn) DHT11 命令的 DHT11 庫(kù)和用于使用 BLE 功能的BTLE 庫(kù)。

?

#include  
#include  
#include  
#include 

?

定義和初始化 DHT11 和 BLE 模塊的引腳和功能。由于我們使用的是 DHT11，因此 DHT 類型被初始化為 DHT11。DHT 連接到 GPIO 引腳 4，nRF 模塊的 CE 和 CSN 引腳分別連接到引腳 9 和 10。

?

#define DHTPIN 
#define DHTTYPE DHT11                   
DHT22 
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); 
RF24 收音機(jī)（9、10）；
BTLE btle(&radio);

?

在9600啟動(dòng)串口，可以選擇任意端口。然后啟動(dòng) DHT 傳感器，并以最多 8 個(gè)字符的藍(lán)牙本地名稱開始 BTLE 。

?

序列號(hào).開始（9600）；
dht.begin();   
btle.begin("CD 溫度");    

?

讀取循環(huán)中的溫度并將其保存到浮點(diǎn)變量temp。如果 DHT 斷電或發(fā)生任何意外情況，添加調(diào)試行以顯示錯(cuò)誤消息。

?

  浮動(dòng)溫度 = dht.readTemperature(); //讀取溫度數(shù)據(jù)
  if (isnan(h) || isnan(t)) {                                                 
    Serial.println(F("讀取 DHT 傳感器失??！")); 
    返回; 
  }

?

將值保存到 Buffer 并解析到 BLE 模塊。還將溫度值發(fā)送到 BLE 模塊。BLE 模塊將公布溫度數(shù)據(jù)。安卓應(yīng)用可以搜索BLE模塊并接收傳感器數(shù)據(jù)。

?

  nrf_service_data 緩沖區(qū)；
  buf.service_uuid = NRF_TEMPERATURE_SERVICE_UUID; 
  buf.value = BTLE::to_nRF_Float(temp);

  if (!btle.advertise(0x16, &buf, sizeof(buf))) { 
    Serial.println("BTLE 廣告失敗..!"); 
  }

?

完成后，只需跳到下一個(gè)頻道。

?

  btle.hopChannel();

?

由于 DHT 傳感器文檔建議在一次讀數(shù)后保持至少 2 秒的延遲，因此添加 2 秒的延遲。

?

延遲（2000）；

?

　　上傳智能手機(jī)并將其與 nRF 模塊配對(duì)后，您將開始獲取BLE android 應(yīng)用程序的 nRF Temp 2.0 上的值，如下所示。視頻中還解釋了在android應(yīng)用程序上配對(duì)和獲取數(shù)據(jù)的完整過(guò)程：

　　這完成了使用 BLE nRF24L01 將傳感器數(shù)據(jù)廣播到 Nordic Android 應(yīng)用程序的完整教程。

/* CircuitDigest ( www.circuitdigest.com )將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到 Nordic BLE android 應(yīng)用程序

與 nRF24L01 一起使用。Nordic 的作品

它從 DHT11 讀取溫度并通過(guò) BTLE 發(fā)送。

適用于 Nordic Semiconductor 應(yīng)用程序，例如

“nRF Connect for Mobile”和“nRF Temp 2.0 for BLE”

引腳映射：

GND -> Arduino

VCC 上的 GND -> Arduino CE 上的 3.3v -> Arduino
CSN

上的 PIN 9 ->
Arduino

SCK 上的 PIN 10 -> Arduino Uno

MOSI 上的 PIN 13 -> Arduino Uno

MISO 上的 PIN 11 -> Arduino Uno

IRQ 上的 PIN 12 -> 未使用

*/


#include

#include

#include

#include //dht11溫濕度傳感器庫(kù)


#define DHTPIN 4 // 我們連接的數(shù)字引腳

#define DHTTYPE DHT11 // 選擇 dht 類型為 DHT 11 或 DHT22

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);


RF24 收音機(jī)（9、10）；// CE, CSN

BTLE btle(&radio);


無(wú)效設(shè)置（）{

序列.開始（9600）；

延遲（1000）；

Serial.print("BLE 和 DHT 開始...");

Serial.println("通過(guò) BTLE 發(fā)送溫度數(shù)據(jù)");

dht.begin(); // 初始化 DHT11 傳感器

btle.begin("CD Temp"); // 最多 8 個(gè)字符

Serial.println("Successfully Started");

}


無(wú)效循環(huán)（）{

浮動(dòng)溫度=dht.readTemperature（）；//讀取溫度數(shù)據(jù)

if (isnan(h) || isnan(t)) { // 檢查是否有任何讀取失敗并提前退出（重試）。

Serial.println(F("讀取 DHT 傳感器失??！"));

返回;

}

Serial.print("溫度："); 序列號(hào).print(t); Serial.println("°C");

nrf_service_data 緩沖區(qū)；

buf.service_uuid = NRF_TEMPERATURE_SERVICE_UUID;

buf.value = BTLE::to_nRF_Float(temp);


if (!btle.advertise(0x16, &buf, sizeof(buf))) {

Serial.println("BTLE 廣告失敗..!");

}

btle.hopChannel();

延遲（2000）；

}
?