一、蓝牙技术基础

蓝牙协议栈

蓝牙协议栈是一组复杂的协议，用于实现蓝牙设备之间的通信。它包括多个层次，如蓝牙核心协议（如基带协议、链路管理协议等）和应用层协议。基带协议负责处理物理层和链路层的通信，包括蓝牙设备的连接建立、数据传输的物理通道等。链路管理协议（LMP）主要用于管理蓝牙链路，包括链路的建立、认证、加密等操作。

例如，在两个蓝牙设备进行配对时，链路管理协议会处理配对过程中的密钥交换等安全相关事务。而应用层协议（如高级音频分发配置文件 A2DP 用于音频传输、人机接口设备配置文件 HID 用于键盘、鼠标等设备）则是根据具体的应用场景来实现不同功能。

蓝牙工作频段和传输速率

蓝牙一般工作在 2.4GHz 的工业、科学和医疗（ISM）频段。这个频段是全球通用的免许可频段，使得蓝牙设备能够在世界范围内广泛应用。

蓝牙有不同的版本，其传输速率也有所不同。蓝牙 1.1 版本传输速率约为 1Mbps，蓝牙 2.0 + EDR（Enhanced Data Rate）传输速率可达 2 - 3Mbps，蓝牙 3.0 + HS（High Speed）结合 Wi - Fi 技术，传输速率大幅提升，最高可达 24Mbps，蓝牙 4.0 及以上版本在低功耗模式下传输速率也能满足许多物联网设备的需求。

二、开发环境搭建

硬件准备

蓝牙模块：有多种类型的蓝牙模块可供选择，如 HC - 05、HC - 06 等。这些模块通常具有 UART（通用异步收发传输器）接口，可以方便地与嵌入式设备（如单片机）进行连接。以 HC - 05 为例，它是主从一体的蓝牙模块，支持蓝牙 2.0 协议，工作电压一般为 3.3V - 6V。

嵌入式开发板：可以是 51 单片机开发板、ARM 开发板等。如果是 51 单片机开发板，需要确保其有足够的 I/O 口和 UART 接口来连接蓝牙模块。例如，51 单片机可以通过其 UART 口与蓝牙模块进行串口通信，将需要发送的数据发送给蓝牙模块，或者接收蓝牙模块传来的数据。

软件准备

编译器和 IDE：如果是基于单片机的嵌入式蓝牙开发，需要使用相应的编译器和集成开发环境。如对于 51 单片机开发，可以使用 Keil C51；对于 ARM 开发，可以使用 ARM - GCC 或者 MDK - ARM 等工具。这些工具用于编写和编译程序代码。

蓝牙开发库：有些蓝牙模块厂商会提供相应的软件开发库，用于简化蓝牙通信的开发过程。例如，某些库可以提供简单的函数来实现蓝牙的连接、数据发送和接收等操作。

三、开发流程

硬件连接

将蓝牙模块与嵌入式开发板进行连接。一般来说，蓝牙模块的 TX（发送）引脚连接到嵌入式开发板的 RX（接收）引脚，蓝牙模块的 RX（接收）引脚连接到嵌入式开发板的 TX（发送）引脚，同时要确保两者的接地引脚（GND）相连。如果需要，还可能要为蓝牙模块提供合适的电源。

初始化设置

在程序中，首先要对蓝牙模块进行初始化。这包括设置蓝牙模块的波特率、工作模式（主模式或从模式）等。例如，对于 HC - 05 蓝牙模块，可以通过向其发送特定的 AT 命令来设置波特率为 9600bps，将其设置为从模式以便与主设备（如手机）进行连接。

蓝牙连接实现

如果是从设备，要等待主设备（如智能手机）的连接请求。在程序中可以通过轮询蓝牙模块的状态引脚或者等待特定的中断信号来判断是否有连接请求。当主设备发送连接请求时，从设备要按照蓝牙协议进行响应，完成连接过程。

若是主设备，要主动搜索周围的蓝牙从设备，扫描到目标从设备后，发送连接请求。这个过程涉及到蓝牙设备的发现、配对和连接等多个步骤，需要根据蓝牙协议栈进行相应的操作。

数据传输

连接成功后，就可以进行数据传输。可以通过 UART 通信来实现数据在嵌入式设备和蓝牙模块之间的传输。例如，嵌入式设备可以将传感器采集的数据（如温度、湿度等）发送给蓝牙模块，蓝牙模块再将这些数据发送给与之连接的智能手机。反过来，智能手机也可以发送指令给蓝牙模块，蓝牙模块将指令传递给嵌入式设备，嵌入式设备根据指令进行相应的操作。

四、应用场景

智能家居控制

可以将嵌入式蓝牙设备安装在智能家居设备中，如智能插座、智能灯等。通过与手机连接，用户可以使用手机应用程序来控制这些设备的开启和关闭、亮度调节等。例如，智能灯中的嵌入式蓝牙模块接收手机发送的亮度调节指令，将指令传递给灯的控制电路，从而实现亮度的调节。

医疗健康监测

在医疗设备中，如可穿戴式健康监测设备（智能手环、智能心率监测仪等），嵌入式蓝牙用于将监测到的人体健康数据（如心率、血压、运动步数等）传输给手机或其他医疗数据管理平台。医护人员可以远程查看患者的健康数据，及时发现异常情况。

工业数据采集与监控

在工业环境中，嵌入式蓝牙设备可以连接到各种传感器（如压力传感器、温度传感器等），将传感器采集的数据传输到监控中心。例如，在一个化工生产车间，蓝牙连接的温度传感器可以实时将反应釜的温度数据传输给监控系统，一旦温度出现异常，工作人员可以及时采取措施。