ESP32 for Arduino 经典蓝牙学习笔记教程

一、学习目标

1. 熟练掌握 BluetoothSerial 库的使用方法，能够独立编写基于 ESP32 经典蓝牙通信的程序。
2. 完成实操任务：通过蓝牙控制四位数码管显示相应数字，实现手机与 ESP32 之间的无线数据交互及外设控制 。

二、蓝牙基础概念

（一）定义与特点

蓝牙是一种短距离（通常有效通信距离约 10 米 ）的无线电通信技术 。它就像一个“无线桥梁”，能让手机、平板、电脑、无线耳机等众多设备之间轻松实现无线信息传输 。咱们的 ESP32 开发板很厉害，支持经典蓝牙和低功耗蓝牙两种模式，本次课程重点聚焦经典蓝牙模块的使用，用它来完成数据传输和设备控制的小项目 。

（二）模块类型

• 内置经典蓝牙和低功耗蓝牙的 ESP32 开发板：开发板本身就集成了蓝牙功能，不用额外外接模块，方便又省事，直接就能用代码开启蓝牙通信啦 。
• HC - 06 外置蓝牙模块：这是一个单独的蓝牙模块，如果有的开发板没有内置蓝牙，或者想扩展蓝牙功能，就可以通过接线的方式把它和开发板连接起来使用，不过本次课程用不到它，咱们直接用 ESP32 内置的经典蓝牙 。

（三）拓扑图理解

咱们可以把 ESP32 想象成一个“信息中转站” ：

• 一方面，它能通过 USB 线和电脑进行有线连接，利用串口通信（TX 发送数据、RX 接收数据 ），把电脑发过来的数据接收住，或者把自己这边的数据传给电脑 。
• 另一方面，它又能和手机等设备建立无线蓝牙连接，这样手机发送的信息能传到 ESP32，ESP32 也能把信息发给手机，实现无线的数据传输和交互 。就像下图展示的这样（结合课程里的拓扑图理解 ），ESP32 在中间，搭建起电脑和手机之间的沟通桥梁，当然也能和其他蓝牙设备互动哟 。

三、BluetoothSerial 库详解

（一）库的作用

BluetoothSerial 库就像是为咱们操作 ESP32 经典蓝牙通信量身定制的“工具包” 。它的作用和大家之前可能用过的 Serial 库很像，不过 Serial 库主要是操作硬件串口（比如 USB 串口 ），而 BluetoothSerial 库专门用来实现蓝牙终端的通讯 。使用的时候，只要导入 BluetoothSerial.h 这个头文件，就能方便地创建蓝牙实例，进行数据的发送和接收啦 。

（二）函数详细说明

1. 创建蓝牙实例

BluetoothSerial 实例名称;

• 功能：这一步就像是在代码里“造”出一个专门负责蓝牙通信的“小助手” 。后面所有和蓝牙收发数据、设置蓝牙参数相关的操作，都要靠这个“小助手”来完成 。比如咱们可以写 BluetoothSerial SerialBT; ，这样就创建了一个叫 SerialBT 的蓝牙实例，后续用 SerialBT 就能操作蓝牙啦 。

2. begin(Name) 函数

实例名称.begin(Name);

• 功能：初始化 ESP32 的蓝牙功能，并且给咱们的蓝牙设备设置一个名称，这样在手机等设备搜索蓝牙的时候，就能看到这个名字啦 。
• 返回值：返回一个布尔类型的值，如果返回 true ，说明初始化和设备名称设置成功；要是返回 false ，就是失败啦，可能得检查一下代码或者硬件有没有问题 。
• 参数 Name：这是一个字符串类型的参数，就是咱们给蓝牙设备起的名字，比如 SerialBT.begin("ESP32test"); ，这样手机搜索蓝牙时，就能找到名为 ESP32test 的设备 。

3. pinCode(password) 函数

实例名称.pinCode(password);

• 功能：给 ESP32 蓝牙设置配对密码 。有些设备在进行蓝牙配对的时候，需要输入密码才能连接上，用这个函数就可以设置密码，增加蓝牙连接的安全性 。
• 返回值：布尔类型，true 表示密码设置成功，false 表示失败 。
• 参数 password：得是一个 1 - 16 位的字符串密码 。比如 SerialBT.pinCode("23456"); ，不过这个函数在咱们一些简单项目里可以根据需求选择是否启用，如果只是自己测试玩，不设置密码也能连接上 。

4. available() 函数

实例名称.available();

• 功能：查看蓝牙接收缓冲区里有多少个字节的数据 。就好比去快递站看有没有自己的快递，有多少个 ，这样咱们就知道有没有数据可以读取啦 。
• 返回值：整数类型，返回的数值就是接收缓冲区中的字节数量 。

5. write(data) 函数

实例名称.write(data);

• 功能：通过蓝牙发送单个数据 。不管是发送字符、数字还是其他简单数据，都可以用这个函数 。
• 参数 data：就是咱们要发送出去的数据 。比如想给手机发送字符 'A' ，就可以写 SerialBT.write('A'); 。

6. read() 函数

实例名称.read();

• 功能：从蓝牙接收缓冲区里读取一个字节的数据，而且每读取一个字节，这个字节就会从缓冲区里被“移除” ，保证下次读取的是新数据 。
• 返回值：返回进入缓冲区的第一个字节的数据 。比如缓冲区里有数据 '1'、'2' ，第一次调用 read() 会返回 '1' ，第二次返回 '2' 。

四、代码示例及详细解析

（一）蓝牙串口透传示例（基础版 ）

这个示例实现的是电脑和蓝牙设备（比如手机 ）之间的数据“透传”，简单说就是电脑通过 USB 发给 ESP32 的数据，ESP32 能通过蓝牙转发给手机；手机通过蓝牙发给 ESP32 的数据，ESP32 也能通过 USB 转发给电脑，就像一个“数据桥梁” 。

// 引入蓝牙串口通信库，有了它才能使用ESP32的蓝牙串口功能
#include "BluetoothSerial.h" 
// 创建蓝牙串口对象，取名叫SerialBT，后面用它操作蓝牙通信
BluetoothSerial SerialBT; 

void setup() { 
  // 初始化硬件串口（也就是USB串口），设置波特率为115200。波特率就像约定好的“语言速度”，这样电脑串口监视器才能正确显示ESP32发过来的信息
  Serial.begin(115200); 
  // 初始化蓝牙串口，给蓝牙设备起名叫“ESP32test”，这样手机搜索蓝牙时能看到这个名字
  SerialBT.begin("ESP32test"); 
  // 这里可以设置蓝牙配对密码，比如SerialBT.pinCode("23456"); ，如果不需要密码配对，就像现在这样注释掉（//表示注释，代码不会执行这行）
  //SerialBT.pinCode("23456");  
  // 通过USB串口打印提示信息，告诉我们设备启动啦，可以去配对蓝牙啦
  Serial.println("The device started, now you can pair it with bluetooth!"); 
}

void loop() { 
  // 检查USB串口有没有数据输入（也就是电脑通过USB给ESP32发数据了没）
  if (Serial.available()) { 
    // 如果有数据，就把USB串口的数据读出来，再通过蓝牙串口发送出去，这样手机就能收到电脑发的数据啦
    SerialBT.write(Serial.read()); 
  }
  // 检查蓝牙串口有没有数据输入（也就是手机等蓝牙设备给ESP32发数据了没）
  if (SerialBT.available()) { 
    // 如果有数据，就把蓝牙串口的数据读出来，再通过USB串口发送出去，这样电脑就能收到手机发的数据啦
    Serial.write(SerialBT.read()); 
  }
  // 延迟20毫秒，别让ESP32一直高频检测数据，不然会占用太多资源，设备可能会变卡
  delay(20); 
}

代码运行流程：

1. setup 阶段：先引入蓝牙库，创建蓝牙实例 SerialBT 。然后初始化 USB 串口和蓝牙串口，给蓝牙设备起名字，最后打印提示信息，告诉我们可以去配对蓝牙啦 。
2. loop 阶段：不断循环检查 USB 串口和蓝牙串口有没有数据 。如果 USB 串口有数据（电脑发的 ），就转发给蓝牙设备；如果蓝牙串口有数据（手机发的 ），就转发给电脑 。每次循环结束延迟 20 毫秒，让设备喘口气 。

（二）蓝牙控制引脚示例（拓展版 ）

在基础透传的功能上，咱们再加个好玩的功能：用手机通过蓝牙发送指令，控制 ESP32 某个引脚的电平高低，进而控制外接在这个引脚上的设备，比如让 LED 灯亮或者灭 。

// 引入蓝牙串口通信库，开启ESP32蓝牙功能的钥匙
#include "BluetoothSerial.h" 
// 创建蓝牙串口对象SerialBT，专门负责蓝牙通信操作
BluetoothSerial SerialBT; 

void setup() { 
  // 初始化USB串口，波特率115200，用于和电脑串口监视器通信
  Serial.begin(115200); 
  // 初始化蓝牙串口，设置蓝牙设备名称为“ESP32test”
  SerialBT.begin("ESP32test"); 
  // 可选的蓝牙配对密码设置，这里注释掉了，需要的话取消注释并设置密码
  //SerialBT.pinCode("23456");  
  // 打印提示信息，告知设备已启动可配对
  Serial.println("The device started, now you can pair it with bluetooth!"); 
  // 设置引脚25为输出模式，这样我们就能通过控制这个引脚的电平，来控制接在上面的设备（比如LED）
  pinMode(25, OUTPUT); 
}

void loop() { 
  // 定义一个字符变量t，用来存从蓝牙串口读到的数据
  char t = ' ';
  // 检查USB串口是否有电脑发送的数据
  if (Serial.available()) { 
    // 有数据的话，把USB串口的数据通过蓝牙发出去
    SerialBT.write(Serial.read()); 
  }
  // 检查蓝牙串口是否有手机等设备发送的数据
  if (SerialBT.available()) { 
    // 读取蓝牙串口的数据，存到变量t里
    t = SerialBT.read(); 
    // 把读到的数据再通过USB串口发回给电脑，这样我们在串口监视器能看到手机发了啥
    Serial.write(t); 
    // 根据收到的数据控制引脚25的电平：收到'1'就把引脚设为高电平（比如让LED亮）；收到'0'就设为低电平（让LED灭）
    if (t == '1') { 
      digitalWrite(25, 1); 
    } else if (t == '0') { 
      digitalWrite(25, 0); 
    }
  }
  // 延迟20毫秒，避免频繁检测数据，让ESP32运行更稳定
  delay(20); 
}

代码运行流程：

1. setup 阶段：除了基础版里的初始化操作，还多了一步 pinMode(25, OUTPUT); ，把引脚 25 设置成输出模式，为控制外接设备做准备 。
2. loop 阶段：同样先检查 USB 串口和蓝牙串口的数据 。如果蓝牙串口收到数据，不仅把数据转发给电脑，还会判断数据是 '1' 还是 '0' ，然后控制引脚 25 的电平，实现对比如 LED 灯这样外设的控制 。比如手机发 '1' ，引脚 25 变高电平，LED 亮；发 '0' ，引脚变低电平，LED 灭 。

五、手机端操作场景（以 Arduino bluetooth controller APP 为例 ）

（一）APP 连接流程

1. 打开手机上的 Arduino bluetooth controller APP ，它会自动搜索周围的蓝牙设备 。
2. 找到名为 ESP32test（就是咱们在代码里给蓝牙设备设置的名字 ）的设备，点击它进行连接 。
3. 连接的时候，如果之前设置了配对密码（比如 23456 ），就输入密码；要是没设置，直接就能连接上 。连接成功后，会出现几个模式选项，咱们选择 Terminal mode（终端模式 ），这个模式就像一个“聊天窗口”，可以直接发送字符数据 。

（二）发送指令控制

在 Terminal mode 下，咱们就可以给 ESP32 发指令啦 ：

• 发送字符 '1' ，ESP32 收到后，会把引脚 25 设为高电平，如果引脚 25 接了 LED 灯，灯就会亮起来 。
• 发送字符 '0' ，ESP32 收到后，把引脚 25 设为低电平，LED 灯就会熄灭 。
• 也可以发送其他字符，不过咱们代码里只对 '1' 和 '0' 做了处理，要是想实现更多功能，就可以在代码里继续扩展判断逻辑哟 。