引言導讀

本文適合小白簡單入門，大神請繞行。想講的儘量透徹，所以篇幅囉嗦，介意的繞行。
藍芽模組基本是通用的，所以看這一篇教學，如果你的藍芽模組與我的不一樣，也不要擔心，原理是通的。
藍芽是通訊的一種，故想要學好STM32與藍芽連線，掌握一點點基本通訊知識是需要的。
本次涉及到的硬體包括STM32F103C8T6最小系統板（其實其他版本都是可以的）和藍芽模組買的是集芯微的BLE5.0（這家挺便宜，就是資料少，JDY-31，HC-06等都可以），此外還需要麵包板和杜邦線若干。
買的藍芽模組沒有焊接排針，而且竟然是小號排針，又手殘焊接不好。最後，買了錫膏和熱風機焊接，小號排針用網線代替了（網線也可以當作杜邦線用）。不過錫膏有毒，所以焊接時候注意通風，使用時最好帶手套或者之類的，具體自動百度或者bilibili。

一、通訊基礎知識

1.1 通訊到底傳輸的是什麼？

在邏輯層面，通訊傳輸的是位元也就是二進位制數。在物理層面上，當線路為電路時，傳送方傳送一個個持續小段時間的電壓訊號來表示這些二進位制數，比如雙方約定一個0.001秒的0V代表數位0，5V代表數位1，傳送方傳送先後傳送兩個持續0.001秒的0V和一個0.001秒的5V，就是相當於傳送了001。這種持續一段時間的電壓訊號就是碼元。當線路為無線電波時，碼元就是一份份的電波了。由於電訊號是一種波，所以可以認為我們線上路上傳輸了一個個波。

1.2 位元率和波特率

通訊速度有多快呢？在邏輯層面上，用位元率（Bitrate）來衡量，它代表單位時間內傳輸的bit數量，單位是bit/s。在物理層面上，使用波特率（Baudrate），它表示單位時間內傳輸的碼元（即，波）數量，碼元就是上面的提到的電平訊號，所以叫做波特率。通常下一個碼元代表一個二進位制數，這時位元率和波特率是相等。也有不等的時候，比如用0V表示0，2V表示1，4V表示2，6V表示3，這時候一個碼元代表一個四進位制數，則位元率是波特率的二倍。

習題

開放題目，言之成理即可，只考慮一般情形，不考慮特殊情況。

位元率和波特率的區別和聯絡？

1.1 雙工和單工

通訊類似於AB市通車，碼元類似於一輛輛汽車。

名詞	定義	例子
單工通訊	通訊線路是單向，從始至終都是傳送方和接收方是固定的	車子只能從A市到B市，B市的車子不能開往A市。
雙工通訊	線路是雙向，資料可以從A流向B，也可以從B流向A，即通訊雙方都可以發資訊給對方，又可以分為半雙工和全雙工	A市的車可以開到B市，B市的車子也可以到A市。
全雙工	線路全時段對雙方開放，任何時間任何一方都可以傳送資訊給對方	AB市之間路很寬，兩市間車子可以自由來往
半雙工	線路只能在某段時間內對某方開放，雙方輪流使用線路，即指某時間內，只能一方傳送一方接受。	AB兩個城市間公路很窄，只能容納一輛車通行，AB兩方約定8點-9點是車子只能從A市到B，9-10點是B市到A市，這樣輪流交替。

單工和雙工是對應的，按照線路是雙向的還是單向的進行劃分。
全雙工和半雙工是成對，他們是按照線路是否全時間段對雙方開放使用。

全雙工比半雙工要複雜，效率高，傳送資料多，成本更高。半雙工要簡單，雙方需要約定好時間，不然會撞車。

習題

開放題目，言之成理即可，只考慮一般情形，不考慮特殊情況。

兩人交談屬於哪種通訊？
校會上，校長髮言屬於哪種通訊？
兩人吵架屬於哪種通訊？
上課傳紙條屬於哪種通訊？

1.2 序列和並行

並行通訊指雙方之間通過多根資訊線(8根以上)傳輸資料，資料可以並行傳輸，即公路很寬能夠容納多輛車並行行駛。
序列通訊指雙方之間通過很少根資訊線（8根及以下）傳輸資料，資料猶如被一根線串起來的珍珠，所以叫做序列。

序列通訊抗干擾能力強，線路鋪設費用低，速率低。

1.3 異同通訊和同步通訊

為什麼要有同步和非同步，或者它們是怎麼來的？要想回答這個問題，我們需要考慮一個場景：如何傳輸大量資料？這個問題是沒有完美解決方法的，但是最優方法是：當傳輸線路等硬體既定時，線上路滿負荷下可以最快完成資料傳輸，也就是說：傳送方馬不停蹄地傳送資料，接收方也及時接收資訊，同時為了儘可能保證資料傳輸安全性，接受方接受一個資訊後要給一個是否成功接收的狀態，傳送方在接受這個狀態後才能傳送下一個資訊。實現這種馬不停蹄，最簡單是雙方按同一套時間步調一致傳送、接收和檢驗資訊，就像生產線一樣，每個人在規定的時間內步調一致地完成各自的動作，以達到效率最高。這就是同步通訊過程。

非同步通訊則是為了完成小資料量傳輸，比如操控遙控車，這種場景下通常傳送方不定時地傳送少量資訊，接收方接收後無需回覆。相比於同步通訊這是不安全的，但是這無所謂，可以通過其他方式來修正這種不安全。比如：遙控汽車，因為某個因素，汽車沒有接受到轉向，那麼人會再次操作一遍轉向操作，問題不大。非同步通訊就不要求雙方在同一套時間下進行同步操作，只要它們是相近的時間就好。但是，雙方要有相同的波特率。

這裡的時間，其實就是時鐘週期，類似於人把時間分為年月週日時分秒，時鐘週期是把1秒分為很多份，是晶片裝置的時間。

習題

在非同步通訊中，為什麼通常情況下，雙方要保持一樣的波特率？

二、連線STM32微控制器

下面進入正題

2.1 程式設計環境

CubeIDE
麵包板和連線線

2.2 硬體接線

下面給出了接線圖，

2.2.1 接線圖

2.2.1 硬體介紹和設定

買的藍芽模組如上圖，其VDD GND是接輸入電源的正負極，他要求輸入3.3V電壓，我用的STM32板子上的電源。RXD TXD是用於連線STM32板子的，RXD是receive external data引腳，用於接收來自微控制器的資訊，TXD引腳用於向微控制器傳送資訊。買的模組一般都附贈規格說明書，比如引腳、電壓、模組預設藍芽名字和波特率等。

STM32是通過USART連線藍芽模組，UART屬於非同步全雙工通訊，包含兩根線單向通訊線，分別接上述提到的兩個引腳。我用的是STM32F103C8T6晶片，它自帶有三組USART，這裡選用USART1，CubeIDE會自動選擇PA10和PA9兩個引腳與藍芽進行通訊。具體如下圖：

2.3 編碼

在這裡新增如下程式碼：

  uint8_t rx = 0; // 定義一個無符號整形數，用於接收藍芽傳送的資料。
  while (1)
  {
      /* USER CODE END WHILE */
      // 用於接受來自藍芽發來的資料。
      // &huart1 是一個封裝好的結構體，代表那兩個引腳，HAL_UART_Receive函數會自動識別使用PA10進行接受資料。
      // &rx，接收藍芽資訊放到rx中，由於rx是整形數位，直接傳遞給函數，傳過去的只是副本，所以要傳遞其參照。
      // 1，表示接受一個位元組（8個二進位制）。
      // HAL_MAX_DELAY 表示接受一個藍芽訊號後，微控制器就停下來死等下次接收藍芽資訊。
      HAL_UART_Receive(&huart1, &rx, 1, HAL_MAX_DELAY);

      // rx == '1', 藍芽傳輸過來的是一個字元1而不是數位。
	  if (rx == '1'){
	      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED_Pin, GPIO_PIN_SET); # 輸出高電平，燈亮
      }else{
	      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET); # 輸出低電平，燈滅
	  }
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

編譯程式碼並下載到微控制器上。

2.3 手機控制二極體

搜尋下載一款手機藍芽偵錯助手，我用的是BLE偵錯助手這款APP。
按照藍芽名字，搜尋並連線上藍芽，然後給藍芽傳送"1", 即可燈亮，傳送其他則燈滅。

小白轉行入門STM32----手機藍芽控制STM32微控制器點亮LED