蓝牙使用指南 (Seeed nrf52 mbed-enabled Boards Library)

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本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Seeed Studio XIAO nRF52840 和 Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense 均支持蓝牙连接。本篇 Wiki 将介绍蓝牙功能的基础知识，并提供一个结合 24GHz 呼吸睡眠检测模块的演示，使用 "Seeed nrf52 mbed-enabled Boards Library"。

入门指南

所需硬件

1 x Seeed Studio XIAO nRF52840 或 Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense
1 x 支持蓝牙连接的智能手机/PC
1 x USB Type-C 数据线

所需软件

Arduino 库概览

tip

如果您是第一次使用 Arduino，我们强烈建议您参考 Arduino 入门指南。

要使用 Seeed Studio XIAO nRF52840 的蓝牙功能，我们需要使用官方的 Arduino BLE 库。

如果您想运行 24GHz 睡眠呼吸雷达的演示，还需要下载支持的库。

功能

关于 ArduinoBLE 库的功能和使用介绍，请参考 Arduino 官方网站。

关于 Seeed 24GHz 睡眠呼吸雷达 BLE 库的功能和使用介绍，请参考 Wiki。

安装

方法一（适用于上述两个代码库）

下载 ZIP 格式的库文件后，打开 Arduino IDE，点击 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library。选择刚刚下载的 ZIP 文件，如果安装成功，通知窗口中会显示 Library added to your libraries，表示库已成功安装。

方法二（仅适用于 ArduinoBLE 库）

从 Arduino IDE 1.5 及更高版本（1.6.x）开始，库管理器被添加到 IDE 中。您可以通过 'Sketch' 菜单下的 'Include Library' 和 'Manage Libraries...' 找到它。

打开库管理器后，您会看到一个可以一键安装的大量库列表。要找到适合您产品的库，可以搜索产品名称或关键字，例如 'k type' 或 'digitizer'，然后找到所需的库。点击所需库后，会出现 'Install' 按钮。点击该按钮，库会自动安装。安装完成后，关闭库管理器即可。

应用示例

现在我们已经安装了库并了解了基本功能，接下来让我们运行一些示例，看看 Seeed Studio XIAO nRF52840 的表现。

步骤 1. 启动 Arduino 应用程序。

步骤 2. 选择您的开发板型号并将其添加到 Arduino IDE 中。这里我们使用的是 "Seeed nrf52 mbed-enabled Boards Library"。

关于开发板库的安装，请参考本教程完成安装。

示例 1 使用智能手机控制内置 LED

在此示例中，我们将通过蓝牙连接 Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) 和智能手机，并从手机发送消息以打开/关闭 Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) 上的内置红色 LED。

请将以下代码粘贴到 Arduino IDE 中，并上传到 Seeed Studio XIAO nRF52840。

#include <ArduinoBLE.h>

BLEService ledService("19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"); // 蓝牙低功耗 LED 服务

// 蓝牙低功耗 LED 开关特性 - 自定义 128 位 UUID，可被中心设备读取和写入
BLEByteCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLEWrite);

const int ledPin = LED_BUILTIN; // 用于 LED 的引脚

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  // 设置 LED 引脚为输出模式
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // 开始初始化
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("启动蓝牙低功耗模块失败！");

    while (1);
  }

  // 设置广播的本地名称和服务 UUID：
  BLE.setLocalName("LED");
  BLE.setAdvertisedService(ledService);

  // 将特性添加到服务中
  ledService.addCharacteristic(switchCharacteristic);

  // 添加服务
  BLE.addService(ledService);

  // 为特性设置初始值：
  switchCharacteristic.writeValue(0);

  // 开始广播
  BLE.advertise();

  Serial.println("BLE LED 外围设备");
}

void loop() {
  // 监听蓝牙低功耗外围设备的连接：
  BLEDevice central = BLE.central();

  // 如果有中心设备连接到外围设备：
  if (central) {
    Serial.print("已连接到中心设备：");
    // 打印中心设备的 MAC 地址：
    Serial.println(central.address());

    // 当中心设备仍然连接到外围设备时：
    while (central.connected()) {
        if (switchCharacteristic.written()) {
          if (switchCharacteristic.value()) {   
            Serial.println("LED 开启");
            digitalWrite(ledPin, LOW); // 从 HIGH 改为 LOW       
          } else {                              
            Serial.println(F("LED 关闭"));
            digitalWrite(ledPin, HIGH); // 从 LOW 改为 HIGH     
          }
        }
      }

    // 当中心设备断开连接时，打印信息：
    Serial.print(F("已从中心设备断开连接："));
    Serial.println(central.address());
  }
}

以下是翻译后的简体中文技术文档：

此示例实现的关键是以下代码段：

  while (central.connected()) {
        if (switchCharacteristic.written()) {
          if (switchCharacteristic.value()) {   
            Serial.println("LED on"); // LED 开启
            digitalWrite(ledPin, LOW); // 从 HIGH 改为 LOW       
          } else {                              
            Serial.println(F("LED off")); // LED 关闭
            digitalWrite(ledPin, HIGH); // 从 LOW 改为 HIGH     
          }
        }
      }

此代码的目的是在 Seeed Studio XIAO nRF52840 被蓝牙设备连接时 central.connected()，并从蓝牙设备接收到内容 switchCharacteristic.written() 时，进入判断。如果判断值为非零 switchCharacteristic.value()，则灯亮；如果判断值为 0，则灯灭。

打开串口监视器，设置波特率为 9600，LED 应该会亮或灭。输出应类似于下图所示。

此时，可以通过蓝牙使用手机应用程序控制 Seeed Studio XIAO nRF52840 的灯光，具体操作如下所述。

iPhone	Android	描述
		打开软件，搜索名为 LED 的蓝牙设备并点击连接。有些设备可能显示为 Arduino。
		进入 Seeed Studio XIAO nRF52840 的蓝牙界面，点击设备以显示设备详情。
		填写要发送到 Seeed Studio XIAO nRF52840 的数据，发送 1 开灯，发送 0 关灯。
		返回蓝牙控制界面，可以看到值已更改，Seeed Studio XIAO nRF52840 的红灯亮起（或熄灭）。

示例 2 使用 XIAO BLE 通过蓝牙获取 24GHz 睡眠检测模块的数据

在此示例中，我们将描述如何获取传感器的值，并通过蓝牙将传感器检测到的数据发送到移动设备，使用 Seeed Studio XIAO nRF52840。

按照下图连接 Seeed Studio XIAO nRF52840 开发板和 24GHz 呼吸睡眠检测模块。有关更多信息，请点击这里。

请打开库中的示例代码并将其上传到 Seeed Studio XIAO nRF52840。

// Radar_with_XIAOBLE_example

#include <ArduinoBLE.h>
#include <sleepbreathingradarBLE.h>

SleepBreathingRadarBLE radar;
BLEService radarService("19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"); // 蓝牙低功耗 LED 服务

// 蓝牙低功耗 LED 开关特性 - 自定义 128 位 UUID，可被中心设备读取和通知
BLEStringCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLENotify, 20);

int last_val = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  radar.SerialInit();
  while (!Serial);

  // 开始初始化
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("启动 Seeed Studio XIAO nRF52840 和 60GHz 雷达传感器示例失败！");
    while (1);
  }

  // 设置广播的本地名称和服务 UUID：
  BLE.setLocalName("Seeed Studio XIAO nRF52840");
  BLE.setAdvertisedService(radarService);

  // 将特性添加到服务中
  radarService.addCharacteristic(switchCharacteristic);

  // 添加服务
  BLE.addService(radarService);

  // 开始广播
  BLE.advertise();

  Serial.println("Seeed Studio XIAO nRF52840 已激活，等待连接...");
}

void loop() {
  // 监听蓝牙低功耗外围设备的连接：
  BLEDevice central = BLE.central();

  // 如果中心设备连接到外围设备：
  if (central) {
    Serial.print("已连接到中心设备：");
    // 打印中心设备的 MAC 地址：
    Serial.println(central.address());

    // 当中心设备仍然连接到外围设备时：
    while (central.connected()){
       radar.recvRadarBytes();                       // 接收雷达数据并开始处理
       if (radar.newData == true) {                  // 数据已接收并传输到新列表 dataMsg[]
          byte dataMsg[radar.dataLen+3] = {0x00};
          dataMsg[0] = 0x53;                         // 添加帧头作为数组的第一个元素
          for (byte n = 0; n < radar.dataLen; n++)dataMsg[n+1] = radar.Msg[n];  // 帧逐帧传输
          dataMsg[radar.dataLen+1] = 0x54;
          dataMsg[radar.dataLen+2] = 0x43;
          radar.newData = false;                     // 一整套数据帧已保存
          int new_val = radar.Sleep_inf(dataMsg);    // 使用雷达内置算法输出人体运动状态
          if(new_val != last_val){
            radar.OutputAssignment(new_val);
            switchCharacteristic.setValue(radar.str);
            last_val = new_val;
          }
        }
    }

    // 当中心设备断开连接时，打印信息：
      Serial.print(F("中心设备已断开连接："));
      Serial.println(central.address());
    }
}

在这个示例中，发送数据到移动设备的函数是 setValue()。如果您希望实时显示数据，需要在以下代码中添加 BLENotify。最后一个参数 20 表示您可以发送的最大数据长度。

BLEStringCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLENotify, 20);

打开串口监视器并设置波特率为 9600，应该会显示传感器与目标物体之间的距离，单位为毫米和英尺。输出应类似于以下图像。

接下来，我们可以通过以下步骤获取通过蓝牙发送的实时数据。

iPhone	Android	描述
		打开软件，搜索名为 Seeed Studio XIAO nRF52840 的蓝牙设备并点击连接。有些设备可能显示为 Arduino。
		进入 Seeed Studio XIAO nRF52840 蓝牙界面并点击设备以显示设备详情。
		打开软件的实时更新数据功能。
		接下来，每当雷达检测到睡眠消息时，它会通过 Seeed Studio XIAO nRF52840 的蓝牙发送到手机。

示例 3 两个 XIAO nRF52840 通过蓝牙通信控制 LED

在这个示例中，我们将使用两个 XIAO nRF52840，通过它们的蓝牙功能进行通信。其中一个 XIAO 作为主机并连接到 XIAO 扩展板，通过扩展板上的按钮发送控制命令。另一个 XIAO 作为从机。

在开始之前，请准备以下内容。



Seeed Studio XIAO 扩展板	2 x Seeed XIAO BLE nRF52840 Sense

请选择一个 XIAO nRF52840，不需要连接任何设备，直接上传以下程序。

#include <ArduinoBLE.h>

BLEService ledService("19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"); // 蓝牙低功耗 LED 服务

// 蓝牙低功耗 LED 开关特性 - 自定义 128 位 UUID，可由中央设备读取和写入
BLEByteCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLEWrite);

const int ledPin = LED_BUILTIN; // 用于 LED 的引脚

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  // 设置 LED 引脚为输出模式
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // 开始初始化
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("启动蓝牙低功耗模块失败！");

    while (1);
  }

  // 设置广播的本地名称和服务 UUID：
  BLE.setLocalName("XIAO");
  BLE.setAdvertisedService(ledService);

  // 将特性添加到服务中
  ledService.addCharacteristic(switchCharacteristic);

  // 添加服务
  BLE.addService(ledService);

  // 为特性设置初始值：
  switchCharacteristic.writeValue(0);

  // 开始广播
  BLE.advertise();

  // 打印地址
  Serial.print("地址: ");
  Serial.println(BLE.address());

  Serial.println("XIAO nRF52840 外围设备");
}

void loop() {
  // 监听蓝牙低功耗外围设备的连接：
  BLEDevice central = BLE.central();

  // 如果中央设备连接到外围设备：
  if (central) {
    Serial.print("连接到中央设备: ");
    // 打印中央设备的 MAC 地址：
    Serial.println(central.address());

    // 当中央设备仍然连接到外围设备时：
    while (central.connected()) {
      // 如果远程设备写入了特性，
      // 使用该值控制 LED：
      if (switchCharacteristic.written()) {
        if (switchCharacteristic.value()) {   // 任何非 0 值
          Serial.println("LED 开启");
          digitalWrite(ledPin, HIGH);         // 将 LED 打开
        } else {                              // 值为 0
          Serial.println(F("LED 关闭"));
          digitalWrite(ledPin, LOW);          // 将 LED 关闭
        }
      }
    }

    // 当中央设备断开连接时，打印信息：
    Serial.print(F("与中央设备断开连接: "));
    Serial.println(central.address());
  }
}

这个程序的主要目的是使 XIAO 成为一个名为 "XIAO" 的蓝牙设备，其他蓝牙设备可以搜索并连接到它。一旦连接，您可以通过发送 0 或 1 来分别关闭或打开 XIAO 上的 LED。

将 Seeed Studio XIAO nRF52840 放置在扩展板上。

为了实现这个目的，将 XIAO 与扩展板连接，并上传以下程序。

#include <ArduinoBLE.h>
#include <U8x8lib.h>
#include <Wire.h>

// 按钮相关变量
const int buttonPin = D1;
int oldButtonState = LOW;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  // 将按钮引脚配置为输入
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);

  // 初始化蓝牙低功耗硬件
  BLE.begin();

  Serial.println("蓝牙低功耗中心 - LED 控制");

  // 开始扫描外围设备
  BLE.scanForName("XIAO");
}

void loop() {
  // 检查是否发现了外围设备
  BLEDevice peripheral = BLE.available();
  if (peripheral) {
    // 发现了一个外围设备，打印地址、本地名称和广播的服务
    Serial.print("发现 ");
    Serial.print(peripheral.address());
    Serial.print(" '");
    Serial.print(peripheral.localName());
    Serial.print("' ");
    Serial.print(peripheral.advertisedServiceUuid());
    Serial.println();

    if (peripheral.localName() != "XIAO") {
      return;
    }

    // 停止扫描
    BLE.stopScan();

    system_control(peripheral);

    // 外围设备断开连接，重新开始扫描
    BLE.scanForName("XIAO");
  }
  delay(100);
}

void system_control(BLEDevice peripheral) {
  // 连接到外围设备
  Serial.println("正在连接...");

  if (peripheral.connect()) {
    Serial.println("已连接");
  } else {
    Serial.println("连接失败！");
    return;
  }

  // 发现外围设备属性
  Serial.println("正在发现属性...");
  if (peripheral.discoverAttributes()) {
    Serial.println("属性已发现");
  } else {
    Serial.println("属性发现失败！");
    peripheral.disconnect();
    return;
  }

  // 获取 LED 特性
  BLECharacteristic ledCharacteristic = peripheral.characteristic("19b10001-e8f2-537e-4f6c-d104768a1214");

  if (!ledCharacteristic) {
    Serial.println("外围设备没有 LED 特性！");
    peripheral.disconnect();
    return;
  } else if (!ledCharacteristic.canWrite()) {
    Serial.println("外围设备的 LED 特性不可写！");
    peripheral.disconnect();
    return;
  }

  while (peripheral.connected()) {
    // 当外围设备连接时
    // 读取按钮引脚状态
    int buttonState = digitalRead(buttonPin);

    if (oldButtonState != buttonState) {
      // 按钮状态发生变化
      oldButtonState = buttonState;

      if (buttonState) {
        Serial.println("按钮被按下");

        // 按钮被按下，写入 0x01 以打开 LED
        ledCharacteristic.writeValue((byte)0x01);
      } else {
        Serial.println("按钮被释放");

        // 按钮被释放，写入 0x00 以关闭 LED
        ledCharacteristic.writeValue((byte)0x00);
      }
    }
  }

  Serial.println("外围设备已断开连接");
}

上传程序后，打开串口监视器，程序将开始搜索本地名称为 "XIAO" 的附近蓝牙设备并连接（需要等待 1 到 3 分钟）。

一旦串口监视器中显示成功连接的消息，您可以通过扩展板的 D1 按键控制另一个 XIAO nRF52840 的 LED 开关。

当然，如果您没有扩展板，也可以使用自己的按钮或其他设备。

还有什么？

如果您想尝试更多示例，可以导航到 文件 > 示例 > INCOMPATIBLE > ArduinoBLE 并查看 ArduinoBLE 下的所有示例。

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