第93 章 Bluetooth（短距离无线通信协议）

    bluetooth是一种无线通信协议，主要用于短距离设备之间的数据传输。这项技术最早由ericsson公司于1994年开发，旨在提供一种简化的设备连接方式，从而替代现有的有线连接。bluetooth使用24ghz ism（工业、科学、医疗）频段进行通信，其有效传输距离通常在10米左右，最高可达100米。

    bluetooth的主要优势是其低功耗、低成本、高兼容性和易用性。这使得bluetooth成为许多消费电子产品和智能设备之间的理想连接方式，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、无线耳机、键盘、鼠标等。bluetooth还可以用于连接医疗设备、健身追踪器、智能家居设备等。

    bluetooth技术在不断发展和更新，现在已经发展到了bluetooth 53版本。新版本的bluetooth在传输速度、传输距离、功耗和安全性等方面都有了显著的提升。此外，bluetooth还支持多种配置文件（profiles），如a2dp（高级音频分发配置文件）、hfp（免提配置文件）、spp（串行端口配置文件）等，以实现不同设备之间的互操作性。

    bluetooth技术的优点和缺点如下：

    优点：

    1 低功耗：bluetooth设备通常具有较低的功耗，使其成为电池供电设备的理想选择。

    2 低成本：bluetooth技术通常成本较低，这使得它在许多消费电子产品中得到广泛应用。

    3 高兼容性：bluetooth技术具有很高的兼容性，许多现代设备都支持这一协议。

    4 易用性：bluetooth设置简单，使用方便，对于用户来说非常友好。

    5 广泛的应用范围：bluetooth技术广泛应用于各种设备，包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、无线耳机、键盘、鼠标等。

    缺点：

    1 传输速度相对较慢：与wi-fi等技术相比，bluetooth的传输速度相对较慢。

    2 传输距离有限：bluetooth的传输距离通常在10米左右，虽然最高可达100米，但在实际应用中可能会受到各种因素的影响。

    3 安全性：虽然bluetooth技术提供了一定的安全措施，但仍然存在安全风险，如攻击者可能会试图拦截或篡改数据传输。

    4 设备之间的干扰：在使用大量bluetooth设备的环境中，可能会出现设备之间的干扰问题。

    操作bluetooth设备通常非常简单。以下是一般步骤：

    1 开启蓝牙：首先，确保您的设备上已经启用了蓝牙功能。您可以在设备设置菜单中找到蓝牙设置，将其切换为开启状态。

    2 扫描设备：接下来，扫描可用的bluetooth设备。在您的设备上，找到蓝牙设置菜单中的“扫描”或“搜索”选项，然后点击扫描周围的bluetooth设备。

    3 选择设备：当扫描到可用的bluetooth设备时，选择您想要连接的设备。通常，设备会显示名称和型号，您可以根据这些信息选择要连接的设备。

    4 配对：选择设备后，您的设备将尝试与所选设备配对。配对过程中，您可能需要输入pin码或确认连接请求。pin码通常由设备显示或提供，有时可以为空。在确认连接请求时，确保选择“是”或“配对”等选项。

    5 连接成功：一旦设备成功配对，您就将看到设备已经连接。现在，您已经可以通过蓝牙连接到设备，并开始使用它们进行通信或传输数据。

    请注意，具体的操作步骤可能因设备和操作系统而异。在某些情况下，您可能需要确保设备处于发现模式，以便其他设备可以扫描到它。

    以下是一个使用python和bluetooth模块实现蓝牙连接的示例代码。在这个示例中，我们将演示如何扫描周围的蓝牙设备，选择并连接到一个蓝牙设备。请注意，您需要先安装bluetooth模块，使用`pip install pybluez`进行安装。

    ```python

    import bluetooth

    初始化蓝牙设备

    nearby_devices = bluetoothdiscover_devices(lookup_names=true)

    打印周围的蓝牙设备

    for addr, name in nearby_devices:

    print(&34;address: {}, name: {}&34;format(addr, name))

    选择一个设备进行连接

    selected_device_addr = input(&34;请输入要连接的蓝牙设备地址：&34;)

    selected_device_name = none

    for addr, name in nearby_devices:

    if addr == selected_device_addr:

    selected_device_name = name

    break

    连接蓝牙设备

    sock = bluetoothbluetoothsocket(bluetoothrfm)

    sockconnect((selected_device_addr, 1))  1是端口号，可能因设备而异

    输入要发送的数据

    send_data = input(&34;请输入要发送的数据：&34;)

    发送数据

    socksend(send_dataencode())

    接收数据

    while true:

    data = sockrecv(1024)

    if len(data) == 0:

    break

    print(&34;收到数据：&34;, datadecode())

    关闭连接

    sockclose()

    ```

    这个示例代码首先扫描周围的蓝牙设备，然后让用户选择一个设备进行连接。连接成功后，用户可以输入要发送的数据，示例代码将把数据发送到蓝牙设备。同时，代码还会接收来自蓝牙设备的数据，并在控制台上打印出来。最后，示例代码关闭蓝牙连接。

    请注意，实际使用时可能需要根据您的设备和应用场景进行调整。这个示例仅用于演示蓝牙连接的基本过程。

    以下是一个使用蓝牙连接智能手机和arduino的例子。在这个例子中，我们将使用智能手机通过蓝牙控制arduino上的led。

    1 硬件准备：

    - arduino uno或类似型号

    - 蓝牙模块（如hm-10或类似）

    - led

    - 220Ω电阻

    - 面包板和跳线

    2 焊接电路：

    - 将蓝牙模块连接到arduino的5v、gnd和tx（或rx，取决于模块）引脚。

    - 将led的负极连接到gnd，正极连接到220Ω电阻的另一端，再将电阻的另一端连接到 arduino的pwm引脚（如9号引脚）。

    3 编写arduino代码：

    ```cpp

    include ＜softwareserialh＞

    define bt_rx 2 // 蓝牙接收信号的引脚，根据您的模块和电路设置进行调整

    define bt_tx 3 // 蓝牙发送信号的引脚，根据您的模块和电路设置进行调整

    softwareserial bluetooth(bt_tx, bt_rx); // 创建蓝牙软串口对象

    int ledpin = 9; // led连接在9号引脚

    void setup() {

    pinmode(ledpin, output); // 配置led引脚为输出模式

    bluetoothbegin(9600); // 启动蓝牙软串口，波特率为9600

    }

    void loop() {

    if (bluetoothavailable()) { // 如果接收到蓝牙数据

    int value = bluetoothread(); // 读取接收到的数据

    analogwrite(ledpin, value); // 将数据写入pwm引脚以控制led亮度

    }

    }

    ```

    4 烧录代码到arduino。

    5 在智能手机上安装一个蓝牙终端应用程序（如蓝牙终端）。打开蓝牙终端应用程序，扫描可用设备，找到并连接到arduino蓝牙模块。

    6 发送数据：在蓝牙终端应用程序中，输入一个整数值（0-255），按回车键发送。这会通过蓝牙发送到arduino，arduino会根据接收到的数据控制led的亮度。

    现在，您可以使用智能手机通过蓝牙来控制arduino上的led亮度。这个例子展示了如何使用蓝牙连接智能手机和arduino，实现无线控制。可以根据需要进行修改和扩展。