1. BLE 服务器和客户端

使用蓝牙低功耗，有两种类型的设备：服务器和客户端。ESP32 既可以作为客户端，也可以作为服务器。

服务器 宣传它的存在，因此它可以被其他设备发现并包含客户端 可以读取的数据。客户端扫描附近的设备，当它找到它正在寻找的服务器时，它会建立连接并监听传入的数据。这称为点对点通信（还有其他可能的通信模式，如广播模式和网状网络）。

待确定：谁是服务器，谁是客户端？(滑板) (手柄)

2. GATT 协议

GATT （Generic Attribute Profile）代表通用属性，它定义了向连接的 BLE 设备公开的分层数据结构。这意味着 GATT 定义了两个 BLE 设备发送和接收标准消息的方式。理解这个层次结构很重要，因为它可以更容易地理解如何将 BLE 与 ESP32 一起使用。

服务集合 Profile: 针对特定用例的标准服务集合；
服务 Service: 收集相关信息，如传感器读数、电池电量、心率等；
特征 Characteristic: 它是实际数据保存在层次结构（值）上的位置；
描述 Descriptor: 关于数据的元数据；
属性 Properties: 描述如何与特征值交互。例如：读、写、通知、广播、指示等。

在示例中，我们将创建一个具有两个特征的服务：

一个用于温度
一个用于湿度。

实际温度和湿度读数保存在其特性值上。每个特征都有notify属性，以便在值更改时通知客户端。

3. UUID

每个 服务 、特征 和 描述符 都有一个 UUID（通用唯一标识符）。UUID 是唯一的 128 位（16 字节）数字。例如：

55072829-bc9e-4c53-938a-74a6d4c78776

如果您的应用程序需要自己的 UUID，您可以使用此UUID 生成器网站生成它。

总之，UUID 用于唯一标识信息。例如，它可以识别蓝牙设备提供的特定服务。

4. 项目概述

在本教程中，您将学习如何在两个 ESP32 板之间建立 BLE 连接。一个 ESP32 将作为 BLE 服务器，另一个 ESP32 将作为 BLE 客户端。

本项目分为两部分：

第 1 部分 – ESP32 BLE 服务器 (手柄)
第 2 部分 – ESP32 BLE 客户端（滑板）

4.1 材料清单

Parts Required

ESP32 BLE 服务器：

ESP32 WROOM 32开发板
微型指拨摇杆开关 C2685355
0.96 OLED液晶屏
ESP32 扩展板

ESP32 BLE 客户端：

ESP32 WROOM 32开发板
BLDC三相直流无刷直流电机控制器
ESP32 扩展板

4.2 ESP32 BLE 服务器

在这一部分中，我们将设置 BLE 服务器来宣传包含两个特征的服务：一个是PWM信号值，另一个是DIR方向信号。这些特征具有 Notify通知属性以将新值通知给客户端。

遇到一个问题，当 ESP32 服务器端加入OLED屏幕显示部分程序，ESP32服务器端和ESP32客户端不能蓝牙配对，连接不上。注释掉

//Server V.05.10
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLE2902.h>
#include <Wire.h>       // 使用I2C库  ESP32 GPIO22(SCL) GPIO21(SDA)
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_GFX.h>#define SCREEN_WIDTH 128  // 使用的是 128×64 OLED 显示屏
#define SCREEN_HEIGHT 64 // BLE 服务器名称 服务器客户端的名称必须匹配
#define bleServerName "ESP32-S-test"const int ADC_PIN = 34;           // ADC GPIO 34 (Analog ADC1_CH6) 电源
const int ADC_RS_Y_PIN = 35;         // Rocker switch forward&back GPIO 35 (ADC1_CH7)  (摇杆-Y-前后)
const int DIR_PIN = 26;           // Direction GPIO  26
const int BUT_D_PIN = 18;            // Button down GPIO 18  (按键-下)// 定义电源ADC相关变量 GPIO34
int adcValue = 0;          // 存放读取的ADC数值0~4095
// 定义摇杆Y轴ADC相关变量 GPIO35
int rsyadcValue = 0;          // 存放读取的ADC数值0~4095 // 定义PWM相关变量
int dutyCycle = 0;               // PWM 占空比// 定义DIR方向相关变量
unsigned int dirState = HIGH; //BUT_D_PIN按下控制方向变化
boolean buttonState = false;  // 计时器变量
unsigned long lastTime = 0;
unsigned long timerDelay = 100;bool deviceConnected = false; // 设备已连接布尔变量// 服务、以摄氏度为单位的温度特性，湿度定义UUID
#define SERVICE_UUID "91bad492-b950-4226-aa2b-4ede9fa42f59" // 服务 UUID//  Characteristic特征  Descriptor描述 BLECharacteristic dutyCycleCharacteristic("cba1d466-344c-4be3-ab3f-189f80dd7518", BLECharacteristic::PROPERTY_READ   |BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE  |BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY |BLECharacteristic::PROPERTY_INDICATE);BLEDescriptor dutyCycleDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2902));//
BLECharacteristic dirStateCharacteristic("ca73b3ba-39f6-4ab3-91ae-186dc9577d99", BLECharacteristic::PROPERTY_READ   |BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE  |BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY |BLECharacteristic::PROPERTY_INDICATE);BLEDescriptor dirStateDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2903));//  OLED I2C 通信协议
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);// (-1) 参数表示您的 OLED 显示器没有 RESET 引脚//回调函数
class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks {void onConnect(BLEServer* pServer) {deviceConnected = true;// 客户端连接到服务器，状态为true};void onDisconnect(BLEServer* pServer) {deviceConnected = false;}
};//oled 屏幕显示
void printReadings(){display.clearDisplay();// 清除显示display.setTextSize(1);// 设置文本大小display.setTextColor(WHITE);// 设置文本颜色display.setCursor(0, 5);//设置显示坐标display.print(F("PWM: "));display.println(dutyCycle);display.setCursor(0, 20);//设置显示坐标display.print(F("ADC: "));  display.print(adcValue); display.print(" ");display.print(map(adcValue,0,4095,0,100)); display.println(F("%"));// 显示剩余电量百分比%       display.setCursor(0, 35);//设置显示坐标display.print(F("rsyAdc: "));  display.println(rsyadcValue);  display.display(); // 屏幕上实际显示文本
}void setup() {Serial.begin(115200);pinMode(DIR_PIN, OUTPUT); digitalWrite(DIR_PIN,dirState);         //GPIO26 电机方向 设置为输出模式 初始化为HIGHpinMode(BUT_D_PIN, INPUT_PULLDOWN);   //GPIO18 按键按-下// OLED 屏幕初始化if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3C for 128x32Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));for(;;); }// OLED 屏幕显示"BLE Server"display.clearDisplay();display.setTextSize(2);display.setTextColor(WHITE,0);display.setCursor(0,25);display.print("BLE Server");display.display();//使用BLE服务器名称创建一个新的BLE设备BLEDevice::init(bleServerName);// 将 BLE 设备设置为服务器并分配回调函数   BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());// Create the BLE Service                                          bmeServiceBLEService *bmeService = pServer->createService(SERVICE_UUID); // 使用之前定义的服务 UUID 启动 BLE 服务// TemperaturebmeService->addCharacteristic(&dutyCycleCharacteristic);dutyCycleDescriptor.setValue("dutyCycle");dutyCycleCharacteristic.addDescriptor(&dutyCycleDescriptor);// HumiditybmeService->addCharacteristic(&dirStateCharacteristic);dirStateDescriptor.setValue("BME humidity");dirStateCharacteristic.addDescriptor(new BLE2902());// 启动服务，服务器启动广告bmeService->start(); // Start advertisingBLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();pAdvertising->addServiceUUID(SERVICE_UUID);pServer->getAdvertising()->start();Serial.println("Waiting a client connection to notify...");
}void loop() {// ADC 电源adcValue = analogRead(ADC_PIN);Serial.print("- ADC:");Serial.println(adcValue);// ADC 摇杆-Y-前后rsyadcValue = analogRead(ADC_RS_Y_PIN);Serial.print("-RSY ADC:");Serial.println(rsyadcValue);// PWM 控制电机速度dutyCycle = (map(analogRead(ADC_RS_Y_PIN),2047,4095,0,255));Serial.print("- PWM = ");Serial.println(dutyCycle);if(dutyCycle <= 0 || dutyCycle > 255){dutyCycle = 0;}// Dir 控制电机方向if(digitalRead(BUT_D_PIN) == HIGH && buttonState == false){dirState = !digitalRead(DIR_PIN);     //GPIO26电机方向控制digitalWrite(DIR_PIN,dirState);       // GPIO26 方向控制 输出HIGH/LOWbuttonState = true;}else if (digitalRead(BUT_D_PIN) == LOW && buttonState == true){buttonState = false;}  // 蓝牙通信if (deviceConnected) {// Serial.println("client connected.");if ((millis() - lastTime) > timerDelay) {static char dutyCycleTemp[6];dtostrf(dutyCycle, 6, 0, dutyCycleTemp);// dtostrf()函数：将float数据转换成char型字符串 6是输出字符串的总位数；2是输出字符串小数点后的位数dutyCycleCharacteristic.setValue(dutyCycleTemp);dutyCycleCharacteristic.notify();static char dirStateTemp[6];dtostrf(dirState, 6, 0, dirStateTemp);dirStateCharacteristic.setValue(dirStateTemp);  dirStateCharacteristic.notify();   Serial.print(" - PWM: ");Serial.println(dutyCycleTemp); Serial.print(" - DIR: ");Serial.println(dirStateTemp);printReadings();// 屏幕显示lastTime = millis();}}else{Serial.println("client connection failed.");}delay(50);
}

4.3 ESP32 BLE 客户端

在这一部分中，我们将设置 BLE 客户端来接收服务器来宣传的两个特征的服务：一个是PWM信号值，另一个是DIR方向信号(其实还需要有一个BK刹车信号)。并显示在OLED屏幕上。

值得注意的是，dirStateChar = (char*)pData; 接收到的是字符指针，需要将char* 型数据转换成 int 型数据。

//Client
#include "BLEDevice.h"
#include <Wire.h>       // 使用I2C库  ESP32 GPIO22(SCL) GPIO21(SDA)
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_GFX.h>#define SCREEN_WIDTH 128  // 使用的是 128×64 OLED 显示屏
#define SCREEN_HEIGHT 64 // BLE 服务器名称和 UUID
#define bleServerName "ESP32-S-test" // BLE 服务名称 // BLE 服务器名称 服务器客户端的名称必须匹配static BLEUUID pwmServiceUUID("91bad492-b950-4226-aa2b-4ede9fa42f59");              // bmeServiceUUID  TO pwmServiceUUID
static BLEUUID dutyCycleCharacteristicUUID("cba1d466-344c-4be3-ab3f-189f80dd7518"); // temperatureCharacteristicUUID TO dutyCycleCharacteristicUUID
static BLEUUID dirStateCharacteristicUUID("ca73b3ba-39f6-4ab3-91ae-186dc9577d99");   // humidityCharacteristicUUID TO dirStateCharacteristicUUIDstatic boolean doConnect = false;// 检查是否连接到服务器的变量
static boolean connected = false;static BLEAddress *pServerAddress;// 要连接的服务器的地址，该地址将在扫描期间找到static BLERemoteCharacteristic* dutyCycleCharacteristic;// 要读取的特性 temperatureCharacteristic TO dutyCycleCharacteristic
static BLERemoteCharacteristic* dirStateCharacteristic; // humidityCharacteristic TO dirStateCharacteristic//Activate notify
const uint8_t notificationOn[] = {0x1, 0x0};
const uint8_t notificationOff[] = {0x0, 0x0};//  I2C 通信协议
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);// (-1) 参数表示您的 OLED 显示器没有 RESET 引脚char* dutyCycleChar; //服务器接收到的数据 temperatureChar TO dutyCycleChar
char* dirStateChar;  // humidityChar TO dirStateCharboolean newdutyCycle = false; //是否有新的数据  newTemperature TO newdutyCycle
boolean newdirState = false;  // newHumidity TO newdirState//连接服务器
bool connectToServer(BLEAddress pAddress) {BLEClient* pClient = BLEDevice::createClient();pClient->connect(pAddress);//连接服务器Serial.println(" - Connected to server");// 获取服务器中的参数UUIDBLERemoteService* pRemoteService = pClient->getService(pwmServiceUUID);if (pRemoteService == nullptr) {Serial.print("Failed to find our service UUID: ");Serial.println(pwmServiceUUID.toString().c_str());return (false);}// 获取服务器中的特征dutyCycleCharacteristic = pRemoteService->getCharacteristic(dutyCycleCharacteristicUUID);dirStateCharacteristic = pRemoteService->getCharacteristic(dirStateCharacteristicUUID);if (dutyCycleCharacteristic == nullptr || dirStateCharacteristic == nullptr) {Serial.print("Failed to find our characteristic UUID");return false;}Serial.println(" - Found our characteristics");//分配回调函数，处理接收到的新数据dutyCycleCharacteristic->registerForNotify(dutyCycleNotifyCallback);dirStateCharacteristic->registerForNotify(dirStateNotifyCallback);return true;
}// 检查服务器 回调函数
class MyAdvertisedDeviceCallbacks: public BLEAdvertisedDeviceCallbacks {void onResult(BLEAdvertisedDevice advertisedDevice) {if (advertisedDevice.getName() == bleServerName) { //检查找到的设备是否具有正确的 BLE 服务器名称advertisedDevice.getScan()->stop(); //停止扫描pServerAddress = new BLEAddress(advertisedDevice.getAddress()); //获取服务器地址doConnect = true; //标识true后开始建立连接Serial.println("Device found. Connecting!");}}
};//数据更新通知 回调函数
static void dutyCycleNotifyCallback(BLERemoteCharacteristic* pBLERemoteCharacteristic, uint8_t* pData, size_t length, bool isNotify) {//store dutyCycle valuedutyCycleChar = (char*)pData;newdutyCycle = true;
}
static void dirStateNotifyCallback(BLERemoteCharacteristic* pBLERemoteCharacteristic, uint8_t* pData, size_t length, bool isNotify) {//store dirState valuedirStateChar = (char*)pData;newdirState = true;// Serial.print(newdirState);
}//oled 屏幕显示
void printReadings(){display.clearDisplay(); display.setTextSize(1);display.setCursor(0,0);display.print("PWM: ");display.setTextSize(2);display.setCursor(0,10);display.print(dutyCycleChar);//display dirState display.setTextSize(1);display.setCursor(0, 35);display.print("DIR: ");display.setTextSize(2);display.setCursor(0, 45);display.print(dirStateChar);display.display();Serial.print("- PWM:");Serial.println(dutyCycleChar);Serial.print("- DIR:");Serial.println(dirStateChar);
}void setup() {Serial.begin(115200);// 115200 的波特率启动串行通信// OLED 屏幕初始化if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3C for 128x32Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));for(;;); // Don't proceed, loop forever}// OLED 屏幕显示"BLE Client"display.clearDisplay();display.setTextSize(2);display.setTextColor(WHITE,0);display.setCursor(0,25);display.print("BLE Client");display.display();Serial.println("Starting Arduino BLE Client application...");BLEDevice::init(""); //初始化BLE设备//扫描附近的设备BLEScan* pBLEScan = BLEDevice::getScan();//pBLEScan扫描仪pBLEScan->setAdvertisedDeviceCallbacks(new MyAdvertisedDeviceCallbacks());//设置回调函数pBLEScan->setActiveScan(true);//启动扫描活动pBLEScan->start(30);// 扫描30秒
}void loop() {if (doConnect == true) {if (connectToServer(*pServerAddress)) {Serial.println("We are now connected to the BLE Server.");dutyCycleCharacteristic->getDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2902))->writeValue((uint8_t*)notificationOn, 2, true);dirStateCharacteristic->getDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2902))->writeValue((uint8_t*)notificationOn, 2, true);connected = true;} else {Serial.println("We have failed to connect to the server; Restart your device to scan for nearby BLE server again.");}doConnect = false;}//数据更新，刷新屏幕显示if (newdutyCycle || newdirState){newdutyCycle = false;newdirState = false;printReadings();// OLED}delay(100);
}

参考资料

[1] 【RNT】在 Arduino IDE 上开始使用 ESP32 蓝牙低功耗 (BLE)
[2]【RNT】ESP32 BLE 服务器和客户端（蓝牙低功耗）
[3] 【CSDN@Breeze_yk】蓝牙开发中常用参数的解释

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