第4節 藍芽傳輸

智慧硬體基本上都需要和手機相連，然後讓手機控制這些硬體的工作。相連的方式不外乎以下三種，

1. 資料線有線連線，通過一根資料線把智慧硬體和手機連線起來。採用這種方式，需要一個特殊的帶USB HOST功能的擴充套件板；

2. WIFI連線，智慧硬體和手機都連線到同一個WIFI路由器上，讓彼此通過WIFI網路傳輸資料。採用這種方式需要一個WIFI模組；

3. 藍芽連線，智慧硬體和手機通過藍芽相連。採用這種方式需要一個藍芽模組。通常情況下智慧硬體等待其他裝置的介入，而手機端會主動尋找可以連線的藍芽裝置，主動發起連線請求；

Arduino可以通過以上三種方式的任何一種實現與手機的連線。這裡我們將選擇藍芽連線。

選擇使用藍芽連線的主要原因是，Arduino藍芽模組的價格相對便宜，實現的成本低，而且程式設計很簡單。

4.1 通訊介面

Arduino開發板會提供一個至多個用於通訊用的串列埠介面。開發板與任何通訊模組的資料交換都是通過這些串列埠來完成的。

1. UNO的串列埠硬體位置

   

   USB介面和0、1引腳都是對應著串列埠－Serial

2. MEGA的串列埠硬體位置

   

   MEGA有多個串列埠，
   USB介面和0、1引腳對應著串列埠－Serial
   18、19引腳對應著串列埠1－Serial1
   16、17引腳對應著串列埠2－Serial2
   14、15引腳對應著串列埠3－Serial3

每一個串列埠都由一個輸入引腳（RX）和輸出引腳（TX）組成。硬體接收和傳送資料的功能，就是通過對應的引腳實現的。

4.1.1 引腳的連線

在外接的通訊模組中，至少也要有4個引腳接入開發板：輸出TX、輸入RX、電源VC、接地GND。有的通訊模組可能還有額外的引腳作為額外的控制通道，但以上4個引腳是一定會有的。

當開發板與外接通訊模組進行連線的時候，要按照如下的方式進行，

＊注意開發板和外接通訊模組相連的時候後，是TX連著RX，一個傳送，另一個當然就是接收了；並且VC/GND不和TX/RX不能接反了，不然會燒燬藍芽模組。

如此一來，開發板和外接的通訊模組就可以通過串列埠來進行通訊了。

在實際的操作當中，我們還是會使用到擴充套件板來進行引腳的連線。

4.1.2 資料的讀寫

在進行讀寫之前，要判斷一下串列埠是否可用，

if(Serial.available())
{
    //這裡面對串列埠操作才會有意義
}

當我們想在程式碼中使用這些串列埠讀取資料的時候，可以，

1. 讀一個位元組，

   //通過UNO或MEGA的Serial讀資料，
   //讀一個位元組
   int data = Serial.read();
   
   //通過MEGA的Serial2讀資料，
   //讀一個位元組
   int data = Serial2.read();

2. 讀到陣列緩衝區－buffer中，

   //通過UNO或MEGA的Serial讀資料，
   //讀到的資料放在buffer的空間當中，
   //返回值nRead表示成功讀取到的位元組數
   int length = 128;
   char * buffer = new char[length];
   int nRead = Serial.readBytes(buffer, length)
   
   //通過MEGA的Serial2讀資料，
   //讀到的資料放在buffer的空間當中，
   //返回值nRead表示成功讀取到的位元組數
   int length = 128;
   char * buffer = new char(length);
   int nRead = Serial2.readBytes(buffer, length)

當我們想在程式碼中使用這些串列埠傳送資料的時候，可以，

1. 傳送一個byte，

   //通過UNO或MEGA的Serial發資料
   Serial.write('A');
   
   //通過MEGA的Serial2發資料
   Serial2.write('A');

2. 傳送一個緩衝區的內容，

   //通過UNO或MEGA的Serial發資料
   //result表示傳送成功的byte數
   uint8_t data[] = "hello arduino";
   int len = sizeof(data);
   int result = Serial.write(data, len);
   
   //通過MEGA的Serial2發資料
   //result表示傳送成功的byte數
   uint8_t data[] = "hello arduino";
   int len = sizeof(data);
   int result = Serial2.write(data, len);

4.2 藍芽模組

藍芽模組與Arduino開發板之間就是通過串列埠進行資料傳輸的。

我們經常見到的藍芽模組有HC-05 HC-06。HC-06擁有4個引腳，輸出TX、輸入RX、電源VC、接地GND。還有一種形式的藍芽模組，它就遠不止4個引腳了。

我們安豆雜貨鋪提供的藍芽模組，就是功能最為簡單的HC-06藍芽模組，它只能夠被動的接收其它藍芽模組發起的連線請求，連線時的配對密碼預設是1234。

4.2.1 藍芽模組的硬體連線

這些藍芽模組的連線非常簡單。這裡我們選擇的器件有，

• 1個MEGA開發板；
• 1個HC藍芽模組；
• 4根連線線；

根據之前串列埠連線的原則，我們將藍芽模組與Arduino開發板用插線連線起來。我們選擇將藍芽模組的RX TX連線到MEGA開發板的0和1引腳－－使用Serial這個串列埠。

或者使用擴充套件板來連線藍芽模組，這裡我們使用HC-06舉例，將HC-06連線到MEGA擴充套件板的Serial介面上，

當開發板通電（USB資料線連線上電腦）以後，藍芽模組的指示燈就亮了。此時它就進入了工作狀態：其他藍芽裝置就可以查詢並連線這個外接的藍芽模組了。

＊注意：假如你使用的是UNO開發板，也可以按照上面的引腳進行連線，不過當D0 D1引腳被藍芽裝置佔用的時候，是不能向UNO開發板部署程式碼的。因此每當你要部署程式碼的時候，需要將D0 D1引腳斷開，部署完成後再重新連上。如果使用MEGA開發板，你就可以將藍芽接到其它的串列埠上（MEGA有多個串列埠，而UNO只有一個），避免每次刷機都要重新連線硬體。所以我們建議你最好還是採用MEGA開發板。

4.2.2 藍芽通訊的實現

接下來，我們做個簡單的程式：讓藍芽模組接受其他藍芽裝置傳送過來的資料，每次收到該資料後，又把資料原封不動的回傳給傳送裝置，

1. 在setup()中，初始化好藍芽裝置的波特率，為9600，因為我們硬體連線的是Serial，所以就要初始化Serial。

   void setup()
   {
       Serial.begin(9600);
   }

2. 在loop()中，不停的嘗試讀取串列埠（藍芽裝置）收到的訊息，一旦收到，就通過串列埠（藍芽裝置）把收到的內容原封不動的傳送出去，

   void loop()
   {
       //如果可以讀取資料
       if (Serial.available())
       {
           //建立讀取資料用的快取
           int length = 128;
           char * buffer = new char[length];
   
           //讀取資料到buffer中
           int nReadSize = Serial.readBytes(buffer, length);
   
           //如果成功讀取到資料，就原封不動的發回去
           if(nReadSize > 0)
           {
               Serial.write(buffer, nReadSize);
           }
   
           //刪除分配的空間，避免記憶體洩漏
           delete buffer;
       } 
   }

4.2.3 結果驗證

最後我們需要一個藍芽裝置上的應用程式，來連線這個正在工作的藍芽模組，並向它傳送資料。該應用收到藍芽模組回傳的訊息後，能夠向開發者展現出來。

這裡可以使用我們另一篇文件《手把手教你做藍芽聊天應用》開發的AnddleChat來連線裝置、傳送資料、顯示接收的內容。

大家可以,

1. 下載該部分對應的原始碼，編譯後獲取可執行的程式；

2. 也可以使用編譯好的APK檔案，直接安裝測試。

安裝完成後，啟動應用，根據提示開啟藍芽功能，搜尋要連線的Arduino藍芽模組，選擇連線。這裡選擇搜尋到的HC-06裝置，

在文字輸入框輸入內容123456789，獲取對方接收到後到迴應，

可以看到，我們返回的資料分成了兩條：1 23456789。說明Arduino開發板在讀取藍芽串列埠的資料時，Serial.readBytes()並沒有一次把所有資料讀完，而是分兩次接收到的。

//讀取資料到buffer中時，並沒有一次將對方傳送來的資料全部讀完
int nReadSize = Serial.readBytes(buffer, length);

所以，假如Arduino開發板希望將對方傳送來的資料接收完全之後，在整個傳送回去，需要將每次讀到的資料儲存下來，直到沒有新的資料接收，然後再統一一次性的全部發送返回。

至此，Arduino通過外接藍芽模組接收和傳送資料的功能就完整的實現了。

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