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# Arduino与Android蓝牙通信的方法是什么
## 引言
在物联网(IoT)和智能设备快速发展的今天,嵌入式设备与移动终端之间的无线通信需求日益增长。Arduino作为开源硬件平台,与Android智能手机通过蓝牙建立通信连接,成为许多创客、开发者和工程师实现设备远程控制、数据采集等功能的常见选择。本文将全面介绍Arduino与Android之间蓝牙通信的实现方法,涵盖硬件选型、软件配置、代码实现及典型应用场景。
## 一、硬件准备
### 1.1 所需硬件组件
要实现Arduino与Android蓝牙通信,需要准备以下硬件:
- **Arduino开发板**:如Arduino Uno、Nano或Mega等
- **蓝牙模块**:常用型号包括:
- HC-05(主从一体模块)
- HC-06(从机模式专用)
- BLE模块(如HM-10,支持低功耗蓝牙)
- **杜邦线**:用于连接电路
- **Android智能手机**:系统版本建议4.4以上
### 1.2 蓝牙模块选型对比
| 型号 | 工作模式 | 通信协议 | 供电电压 | 特点 |
|--------|----------------|----------|----------|--------------------------|
| HC-05 | 主从一体 | 经典蓝牙 | 3.3-6V | 支持AT指令配置 |
| HC-06 | 从机模式 | 经典蓝牙 | 3.3-6V | 仅作为从设备 |
| HM-10 | 主从一体 | BLE | 3.3V | 低功耗,适合移动设备 |
### 1.3 电路连接示意图
以Arduino Uno与HC-05连接为例:
Arduino Uno HC-05蓝牙模块 5V —–> VCC GND —–> GND TX (1) —–> RX RX (0) —–> TX
> **注意**:部分蓝牙模块需要分压电路,因为Arduino的TX输出是5V电平,而蓝牙模块RX通常只接受3.3V电平。
## 二、软件环境配置
### 2.1 Arduino开发环境
1. 安装最新版Arduino IDE
2. 安装必要的库文件:
- SoftwareSerial(通常已内置)
- 对于BLE模块可能需要额外库如`BLEPeripheral`
### 2.2 Android开发环境
1. Android Studio 4.0+
2. 配置应用权限:
```xml
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BTSerial(10, 11); // RX, TX
void setup() {
Serial.begin(9600);
BTSerial.begin(38400); // HC-05默认波特率
Serial.println("AT commands ready!");
}
void loop() {
// 从蓝牙读取数据并发送到串口监视器
if (BTSerial.available()) {
Serial.write(BTSerial.read());
}
// 从串口监视器读取数据并发送到蓝牙
if (Serial.available()) {
BTSerial.write(Serial.read());
}
}
通过串口发送AT指令可以修改蓝牙模块参数:
void setup() {
Serial.begin(9600);
BTSerial.begin(38400);
// 发送AT指令
BTSerial.println("AT");
delay(1000);
// 修改设备名称
BTSerial.println("AT+NAME=MY_BLUETOOTH");
delay(1000);
// 修改配对密码
BTSerial.println("AT+PSWD=1234");
delay(1000);
}
在AndroidManifest.xml中添加权限声明后,还需要在运行时请求权限:
// 检查并请求蓝牙权限
private void checkPermissions() {
if (ContextCompat.checkSelfPermission(this,
Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
ActivityCompat.requestPermissions(this,
new String[]{Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION},
REQUEST_LOCATION_PERMISSION);
}
}
// 获取蓝牙适配器
BluetoothAdapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
// 检查蓝牙是否可用
if (bluetoothAdapter == null) {
// 设备不支持蓝牙
return;
}
// 启动设备发现
if (!bluetoothAdapter.isDiscovering()) {
bluetoothAdapter.startDiscovery();
}
// 注册广播接收器
IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
registerReceiver(receiver, filter);
// 广播接收器实现
private final BroadcastReceiver receiver = new BroadcastReceiver() {
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
String action = intent.getAction();
if (BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)) {
BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
String deviceName = device.getName();
String deviceAddress = device.getAddress();
// 筛选目标设备
if (deviceName != null && deviceName.equals("MY_BLUETOOTH")) {
// 保存设备引用
targetDevice = device;
}
}
}
};
// 建立RFCOMM连接
private class ConnectThread extends Thread {
private final BluetoothSocket mmSocket;
public ConnectThread(BluetoothDevice device) {
BluetoothSocket tmp = null;
try {
// 创建安全的RFCOMM连接
tmp = device.createRfcommSocketToServiceRecord(
UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB"));
} catch (IOException e) {
Log.e(TAG, "Socket创建失败", e);
}
mmSocket = tmp;
}
public void run() {
// 取消设备发现以节省电量
bluetoothAdapter.cancelDiscovery();
try {
// 连接设备
mmSocket.connect();
// 获取输入输出流
InputStream inputStream = mmSocket.getInputStream();
OutputStream outputStream = mmSocket.getOutputStream();
// 开始通信...
} catch (IOException connectException) {
try {
mmSocket.close();
} catch (IOException closeException) {
Log.e(TAG, "无法关闭socket", closeException);
}
return;
}
}
}
最简单的通信方式可以直接发送文本字符串:
Android -> Arduino: "LED_ON\n"
Arduino -> Android: "TEMP:25.6\n"
对于需要高效传输的场景,可以使用二进制协议:
struct SensorData {
uint8_t header; // 0xAA
float temperature;
float humidity;
uint8_t checksum;
};
对于复杂数据结构,可以使用JSON:
{
"device": "Arduino_001",
"timestamp": 1625097600,
"sensors": {
"temp": 25.6,
"humidity": 60.2
}
}
通过主从配置,可以实现一个Android设备控制多个Arduino节点:
Android (主机) <---> HC-05 (主)
|
+---> HC-06 (从1)
+---> HC-06 (从2)
使用AES等加密算法保护通信安全:
#include <AESLib.h>
void sendEncryptedData(String plaintext) {
byte key[] = {0x00,0x01,0x02,...,0x0F}; // 128位密钥
byte plain[16], cipher[16];
// 填充数据并加密
aes128_enc_single(key, plain, cipher);
// 发送加密数据
BTSerial.write(cipher, 16);
}
通过本文的介绍,我们系统地了解了Arduino与Android设备之间蓝牙通信的实现方法。从硬件连接到软件编程,从基础通信到高级应用,蓝牙技术为嵌入式设备与移动终端的交互提供了便捷的解决方案。随着技术的不断发展,BLE等低功耗技术将为物联网应用带来更多可能性。建议开发者在实际项目中根据具体需求选择合适的蓝牙方案,并充分考虑通信安全性和稳定性因素。
扩展阅读: 1. Android Bluetooth API官方文档 2. Arduino Bluetooth模块Wiki 3. 蓝牙协议规范 “`
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