關(guān)于藍牙模塊智能燈控應(yīng)用方案的詳細介紹

當(dāng)今是信息高速發(fā)展的時代，經(jīng)濟、文化的流行與傳播都離不開信息。信息的傳遞直接影響著人們生活的方方面面，信息的傳遞方式又各有不同，如有線傳輸、無線傳輸?shù)?；而無線傳輸還可按協(xié)議不同分為：藍牙、WIFI、zigbee、LoRa等，這其中藍牙通信技術(shù)憑借著優(yōu)越的性能及安全性，已然在商業(yè)、工業(yè)及個人生活等得到了廣泛應(yīng)用，今天億佰特為大家介紹下藍牙模塊智能燈控應(yīng)用方案。

那么，要使用藍牙，就必不可少的需要用到藍牙設(shè)備；在此，讓我們先了解一下E104-BT01這款模塊；并且本文提供一些基于E104-BT01的藍牙數(shù)據(jù)透傳、IO口控制輸出等功能，所能實現(xiàn)的一些無線產(chǎn)品方案及思路。

E104-BT01是成都億佰特設(shè)計生產(chǎn)的一款體積極小的無線藍牙模塊；模塊采用美國德州儀器（TI）公司原裝進口CC2541射頻芯片，自帶高性能PCB板載天線，并適用于BLE協(xié)議。模塊可使用串口收發(fā)藍牙數(shù)據(jù)，降低了藍牙應(yīng)用的門檻。模塊引出單片機所有IO口，集成了透傳功能、主從一體，即拿即用，可進行多方位的開發(fā)。支持串口指令配置模塊參數(shù)和功能，廣泛應(yīng)用于穿戴設(shè)備、家庭自動化、家庭安防、個人保健、智能家電、配飾與遙控器、汽車、照明、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

無論是何種基于E104-BT01的產(chǎn)品方案，其前期都離不開藍牙連接功能。

E104-BT01模塊互連操作：若開發(fā)的產(chǎn)品的藍牙連接雙方，都采用的E104-BT01，則上電后作為主機的E104-BT01會主動去連接，服務(wù)UUID為FFF0的E104-BT01從機。但是若此時處于主機掃描范圍內(nèi)，存在多個服務(wù)UUID為FFF0的E104-BT01從機，則主機去連接的從機可能并不是應(yīng)該連接的從機。所以這個時候，需要向E104-BT01發(fā)送“AT+BONDMAC”指令，綁定需要連接的E104-BT01的MAC地址；這樣，主從機連接會變得更加穩(wěn)定高效。

手機連接E104-BT01操作：若開發(fā)的產(chǎn)品是使用手機與E104-BT01相連，那么產(chǎn)品開發(fā)者所開發(fā)的配套手機APP，需要具有一個選擇藍牙設(shè)備連接界面。注意：無論何種產(chǎn)品方案，其藍牙連接步驟都大同小異；本文以后的方案，都省略講解此處連接操作。具體的AT指令使用方法，請參考E104-BT01用戶手冊。

單獨使用E104-BT01的簡單應(yīng)用方案及思路

由于E104-BT01自身集成了兩路I/O輸入采集口（IO0與IO1口），及兩路I/O輸出控制口（IO2與IO3口），可以通過相應(yīng)的AT指令進行操作。利用E104-BT01的I/O控制功能，可以做一些小型且簡單的無線設(shè)備。其中，最容易實現(xiàn)的即為無線燈控設(shè)備。E104-BT01使用者，可以做一個如下圖的簡單安卓燈控界面；只需在安卓程序中實現(xiàn)：按下界面中的按鍵，手機即在“CONFIG CHANNEL”通信通道發(fā)送相應(yīng)的AT指令（如“AT+IO2=1”指令），即可控制E104-BT01的IO2端口輸出高電平。該電平信號經(jīng)相應(yīng)的驅(qū)動電路，就可以控制小到3.3V的LED燈，大到220V的節(jié)能燈的亮滅。

當(dāng)然，燈控的應(yīng)用，做主機控制的不僅可以是手機，也可以是其他的藍牙主機設(shè)備（如某種微型藍牙遙控器），其原理都別無二致。因此，若使用者準備開發(fā)的產(chǎn)品，功能比較簡單，則作為從機的E104-BT01無需再接多余的MCU，這樣既可縮短開發(fā)周期，也節(jié)省了開發(fā)成本。

從上節(jié)可知，僅僅使用E104-BT01做開發(fā)，而不使用主控MCU；雖然可以實現(xiàn)一些功能，但功能過于單一，對E104-BT01的性能造成了一定的浪費。要想將E104-BT01物盡其用，則應(yīng)將E104-BT01作為外設(shè)，被相連的主控MCU所控制。利用E104-BT01的透傳功能與MCU結(jié)合，可以產(chǎn)生豐富多樣的藍牙無線產(chǎn)品。此節(jié)中，我們就其透傳功能，介紹一些功能實際的藍牙產(chǎn)品的實現(xiàn)方案及思路。

舉一個簡單的小例子，就如上一節(jié)所談的燈控，若是接入一個具有大量I/O端口的主控MCU，那么可控?zé)舻臄?shù)目就變得十分可觀了。我們可以利用E104-BT01做從機時的透傳特性，結(jié)合主控MCU，做成一款“藍牙燈控處理器”；再用手機作為藍牙主機，來發(fā)送自定義的燈控指令，來控制“藍牙燈控處理器”。這樣，一款家庭燈光藍牙遙控系統(tǒng)就大概實現(xiàn)了。

那么舉一個簡單的例子，手機燈控APP可以做成如下操作界面。至于相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)思路也并不復(fù)雜。在該燈控產(chǎn)品開發(fā)時，應(yīng)該對每個燈控端口進行編號，如LED0~LED9。那么較簡單的方案思路：在用戶初次使用時，直接在手機界面上先顯示“LED0”~“LED9”這種默認名字，然后由用戶自己去每一個燈都操作一番。我們只需要再給用戶提供，下圖圖一所示的照明燈分組命名的功能，由用戶自己判斷LED0~LED9對應(yīng)的照明燈即可。

這樣即能形成如下圖二界面，用戶即可在圖二界面中，通過點擊圖標來控制各個房間的燈。

點擊各照明燈圖標后，應(yīng)用程序只需要執(zhí)行，發(fā)送固定格式的對應(yīng)藍牙數(shù)據(jù)包動作，比如：點擊圖二中的“客廳燈”，這個燈其實際上是對應(yīng)的LED6端口，只是被用戶重命名了，這時手機就會在“MAST CHANNEL”通道發(fā)送“LED6:1”。當(dāng)E104-BT01收到此數(shù)據(jù)包后，會將接收到的數(shù)據(jù)通過串口，發(fā)送給相連的MCU；主控MCU將收到的數(shù)據(jù)包進行解析后，將會執(zhí)行LED6端口輸出高電平，此時“客廳燈”被點亮。

上面這種方案，是采用手機作為主機，向作為從機的“E104-BT01+MCU”設(shè)備，發(fā)送相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)包。其實，也可以用另一個“E104-BT01+MCU”設(shè)備，設(shè)置為主機，加上相應(yīng)的各個按鍵，即做成一個燈光遙控器，也可方便的控制各LED燈；至于程序的實現(xiàn)的思路也與方案一相同。但是這種方案，不能讓用戶自由分組和命名，缺少了一點靈活性，操作也不夠直觀，而且用戶還得購買配套的遙控器，增加了用戶的成本。所以，這種方案實現(xiàn)雖然更加簡單，但并不十分推薦。

其實，利用E104-BT01的透傳特性，不僅僅只是能控制燈光，對于控制門鎖、遙控可運動設(shè)備等都具有很好的控制效果。拿控制門鎖開關(guān)來說，由于藍牙優(yōu)秀的加密及跳頻特性，可以很好的做到抗干擾，及對加密設(shè)備有效的安全控制。

在這里我們可以淺談一下，利用E104-BT01的透傳特性實現(xiàn)藍牙門鎖的方案及思路。還是拿手機作為主機為例，用戶手機首次與藍牙門鎖連接時，需要在如下圖一的界面中填入設(shè)置的開鎖密碼；在此操作中手機程序?qū)⑻钊氲拿艽a，按照一定的格式發(fā)送到E104-BT01，數(shù)據(jù)包經(jīng)E104-BT01串口輸入到門鎖主控MCU中，并被保存在MCU的FLASH區(qū)中。

自此，用戶開關(guān)鎖頁面默認為下圖界面。用戶每次需要開關(guān)鎖時，只需要打開“藍牙門鎖APP”，點擊圖二相應(yīng)圖標即可開關(guān)鎖。而這個開關(guān)鎖的過程就牽扯到安全性的問題，那么手機就不能僅僅發(fā)送“ON”或“OFF”開關(guān)鎖。為了增加安全性，應(yīng)在手機發(fā)送的數(shù)據(jù)包中添加密碼；比如，密碼若為“123456”，則發(fā)送“123456ON”；這樣，只有同時密碼正確的指令數(shù)據(jù)包，才是有效的。

如果想繼續(xù)提高加密等級，還可以將密碼“123456”，經(jīng)一套雙方相同的加密算法進行再次加密，將新算出的密碼結(jié)合“ON”或“OFF”后再發(fā)送給E104-BT01。藍牙門鎖的MCU，將從E104-BT01接收的數(shù)據(jù)，進行解密后再執(zhí)行相關(guān)操作。若想修改原密碼，只需點擊圖二左上角“菜單”圖標，進入圖一的輸入密碼界面。在該界面先后輸入舊新密碼，其手機也應(yīng)該先后發(fā)送舊新密碼數(shù)據(jù)包，如“123456OLD”、“654321NEW”。前者舊密碼藍牙數(shù)據(jù)包發(fā)送過去后，是令門鎖MCU開啟密碼權(quán)限，進入密碼修改模式；緊接的新密碼藍牙數(shù)據(jù)包，就可以更新到門鎖MCU的密碼FLASH存儲區(qū)了。若是再將此藍牙門鎖方案，結(jié)合上一小結(jié)的燈控方案，則可以做到一個手機作為多個藍牙門鎖的鑰匙，使之藍牙門鎖系統(tǒng)更為方便且貼合實際，省去了金屬鑰匙的攜帶煩惱。

對于這種藍牙門鎖的應(yīng)用，并不推薦使用“E104-BT01+MCU”來制作藍牙鑰匙的方案。因為，用手機作為鑰匙，不僅操作更加直觀，其修改密碼也十分方便；更主要的原因是藍牙電子鑰匙模塊方案，攜帶并不比實際的金屬鑰匙方便。終上所述，我們更推薦將藍牙鑰匙開發(fā)成APP，集成到手機上的方案。

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