1.原理

蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4～2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。

蓝牙技术是世界著名的5家大公司——爱立信（Ericsson）、诺基亚（Nokia）、东芝（TOshiba）、国际商用机器公司（IBM）和英特尔（Intel），于1998年5月联合宣布的一种无线通信新技术。蓝牙设备是蓝牙技术应用的主要载体，常见蓝牙设备比如电脑、手机等。蓝牙产品容纳蓝牙模块，支持蓝牙无线电连接与软件应用。蓝牙设备连接必须在一定范围内进行配对。这种配对搜索被称之为短程临时网络模式，也被称之为微微网，可以容纳设备最多不超过8台。蓝牙设备连接成功，主设备只有一台，从设备可以多台。蓝牙技术采用了TDMA结构与网络多层次结构，在技术上应用了跳频技术、无线技术等，具有传输效率高、安全性高等优势，所以被各行各业所应用。

2.典型蓝牙模块

本节着重以目前流行的蓝牙通信模块HC-05为例，讲述STM32单片机、HC-05模块为核心的感知节点实现蓝牙通信的功能。

（1）蓝牙通信模块HC-05简介

蓝牙通信模块HC-05是一款高性能的主从一体蓝牙串口模块，可以同各种带蓝牙功能的电脑、蓝牙主机、手机、PDA、PSP等智能终端配对。该模块支持非常宽的波特率范围：4800～1382400。并且模块兼容5V或3.3V单片机系统，可以很方便与各种产品进行连接。模块外观与模块引脚说明如图8.5所示。

图8.5　HC-05模块外观与模块引脚说明图

模块自带了一个状态指示灯：LED。该灯有3种状态。

①在模块上电的同时（也可以是之前），将KEY设置为高电平（接VCC），此时LED慢闪（1秒亮1次），模块进入AT状态，且此时波特率固定为38400。

②在模块上电的时候，将KEY悬空或接GND，此时TA快闪（1秒2次），表示模块进入可配对状态。如果此时将KEY再拉高，模块也会进入AT状态，但是LED依旧保持快闪。

③模块配对成功，此时LED双闪（一次闪2下，2秒闪一次）。

有了LED指示灯，我们就可以很方便地判断模块的当前状态，方便大家使用。

（2）HC-05蓝牙通信模块电气特性参数

①接口特性：TTL，兼容3.3V/5V单片机系统，支持波特率为4800、9600、19200、38400、57600、115200、230400、460800、921600、1382400。

②其他特性：主从一体，指令切换，默认为从机。带状态指示灯，带配对状态输出。

③通信距离：10M（空旷地），一般会在10～20m无问题。

④工作温度：-25℃～75℃。

⑤模块尺寸：16mm×32mm。

⑥工作电压：DC3.3V～5.0V。

⑦工作电流：配对中，30～40mA；配对完毕未通信，1～8mA；通信中，5～20mA。

（3）HC-05蓝牙通信模块原理图

HC-05蓝牙通信模块原理图如图8.6所示。

图8.6　HC-05蓝牙通信模块原理(www.daowen.com)

（4）HC-05蓝牙通信模块工作过程

HC-05嵌入式蓝牙串口通信模块（以下简称模块）具有两种工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式。在自动连接工作模式下，模块又可分为主（Master）、从（Slave）和回环（Loopback）三种工作角色。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接数据传输；当模块处于命令响应工作模式时，能执行下述所有AT命令，用户可向模块发送各种AT指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。通过控制模块外部引脚（PIO11）输入电平，可以实现模块工作状态的动态转换。

（5）模块使用-AT指令集

有2种方法使模块进入AT指令状态。

①上电之前将KEY设置为VCC，上电后，模块即进入AT指令状态。进入AT状态后，模块的波特率为：38400（8位数据位，1位停止位）。

②模块上电后，通过将KEY接VCC，使模块进入AT状态。进入AT状态后，模块波特率和通信波特率一致。

HC-05蓝牙串口模块所有功能都是通过AT指令集控制。在此，我们仅介绍用户常用的几个AT指令，详细的指令集请参考“HC-05蓝牙指令集.pdf”文档。

模块的指令结构为：

AT+＜CMD＞？查询参数格式

AT+＜CMD＞=＜PARAM＞设置参数格式

其中，CMD（指令）和PARAM（参数）都是可选的。不过，切记在发送末尾添加回车符（\r\n）；否则，模块不响应。比如我们要查看模块的版本，则

①串口发送：AT+VERSION？\r\n。

②模块回应：+VERSION：2.0-20100601。

3.HC-05蓝牙通信模块的使用

使用HC-05蓝牙通信模块时首先确定工作角色，主动发起通信的为Master，被动响应通信的为Slave，在使用前首先配置HC-05蓝牙通信模块的一些参数，方法如下。

（1）将USB转串口的RXD与HC-05模块的TXD相连，TXD与HC-05模块的RXD相连，再将VCC、GND分别连接HC-05模块的VCC、GND，并将HC-05模块的1号引脚接VCC，上电。

（2）打开串行助手或超级终端等串口调试软件，选择好USB转串口的串口号，设置串口波特率为38400、无校验位，数据位为8、停止位为1，打开串口，准备发送AT指令。

（3）将HC-05模块的按键一直保持按下状态，在串行助手发送窗口上输入AT指令，对模块进行配置。

如：发送AT+ROLE=0\r\n，如接收OK，表示设置成功，工作角色为从角色（Slave）；发送AT+ROLE=1\r\n，如接收OK，表示设置成功，工作角色为主角色（Master）。

一般需要设置的参数有模块角色（主或从角色）、连接模式（主角色一般选任意蓝牙地址、从角色可不设）、模块名称（自己定义）、配对密码（自己定义）、蓝牙模块串口参数设置，具体命令对应的AT指令可参考模块配套说明“HC-05蓝牙指令集.pdf”文档。

以上配置也可使用专门软件来实现，设置时可直接选择设置名称，软件就发送对应的AT指令，使用起来更方便。

按上述的方法一旦设置成功后，HC-05模块就可把从无线通信接收到的数据通过串口发送给STM32单片机，同样STM32单片机通过串口发送给HC-05模块的数据也通过无线方式发送出去，实现了透传功能。STM32单片机的蓝牙无线收发程序实际上就是STM32单片机的串口收发程序。

HC-05模块与STM32单片机连接如图8.7所示。

图8.7　HC-05模块与STM 32单片机连接图