前言

博主之前学习了用C语言去开发了51单片机，虽然没有将各种外设和传感器都玩遍，但博主基本将一些重要的外设和传感器通过原理学习加小项目实验的方式比较深入地玩了一下。众所周知，51单片机是相对底层的，用来开发一些大项目的效率会比较低，所以我们很有必要学习一下stm32、esp32的开发。

博主希望下来学习用MicroPython来开发esp32，先从esp32的特色功能蓝牙和WiFi玩起，再接触一下之前没有玩过的传感器和外设：DHT11温湿度传感器、超声波传感器、MG60s舵机、PIR红外传感器等。整个过程中，我们都会通过MQTT、蓝牙、WiFi的形式让esp32和其他设备进行交互。

一、 ESP32 和 Micropython 简介

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ESP32是一系列低成本，低功耗的单片机微控制器，集成了Wi-Fi和双模蓝牙。 ESP32系列采用Tensilica Xtensa LX6微处理器，包括双核心和单核版本，内置天线开关，RF射频模块，功率放大器，低噪声接收放大器，滤波器和电源管理模块。ESP32 可作为独立系统运行应用程序或作为主机 MCU 的从设备，通过 SPI / SDIO 或 I2C / UART 接口提供 Wi-Fi 和蓝牙功能。

MicroPython是一种非常小巧的Python解释器，它能运行于微控制器和其他嵌入式系统中。它的设计使得它可以轻易地运行于微处理器上，并且拥有丰富的类库，特别适合开发嵌入式应用程序。MicroPython的核心功能可以在几秒钟内完成，允许开发者快速构建完整的嵌入式系统，而不必编写大量的代码。MicroPython还可以被用于在微控制器上控制传感器和执行其他操作，可以帮助开发者利用微控制器的全部功能。此外，MicroPython还可以被用作与互联网连接的IoT设备的开发平台，以及其他复杂的嵌入式应用程序。博主这里用的MicroPython的IDE是Thonny和Upycraft。

二、蓝牙模组通讯原理简介

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蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主端，另一为从端，才能进行通信，通信时，必须由主端进行查找，发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。

蓝牙主端设备发起呼叫，首先是查找周围可被查找的蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对时输入从端设备的PIN 码，也有设备不需要输入PIN码。配对完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息，此时主端即可向从端设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫不需要重新配对。已配对的设备，做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求，但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后，主从两端之间即可进行双向的数据通讯。在通信状态下，主端和从端设备都可以发起断链，断开蓝牙链路。

蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息，主端预存有从端设备的PIN 码、地址等，两端设备加电即自动建链，透明串口传输，无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型，一是静默状态，即只能与指定的主端通信，不被别的蓝牙模组查找；二是开发状态，既可被指定主端查找，也可以被别的蓝牙设备查找建链。蓝牙通讯和I2C通讯有相似之处，都存在主机和从机，主机和从机的应答都遵照一定的标准，都有唯一的地址来进行寻找配对。

蓝牙技术利用短距离、低成本的无线连接替代了电缆连接，从而为现存的数据网络和小型的外围设备接口提供了统一的连接。

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三、手机端和ESP32蓝牙通讯

1. ESP32蓝牙呼吸灯代码

首先要定义一个蓝牙的类，蓝牙的类包括初始化函数，连接函数，连接状态判断函数，地址注册函数，发送数据函数，广播函数，然后实例化为ble，先调用状态判断函数接收其他终端返回的数据，然后按UTF-8解码，如果消息是开灯就以打开呼吸灯，如果消息是关灯就以关闭呼吸灯

from machine import Pin, PWM
from machine import Timer
from time import sleep_ms

import bluetooth

BLE_MSG = ""


class ESP32_BLE():
    def __init__(self, name):
        self.led = PWM(Pin(2))
        self.freq = PWM(Pin(2)).freq(1000)
        self.timer1 = Timer(0)
        self.name = name
        self.ble = bluetooth.BLE()
        self.ble.active(True)
        self.ble.config(gap_name=name)
        self.disconnected()
        self.ble.irq(self.ble_irq)
        self.register()
        self.advertiser()

    def connected(self):
        self.led.duty(1023)
        self.timer1.deinit()

    def disconnected(self):
        self.timer1.init(period=100, mode=Timer.PERIODIC, callback=lambda t: led.duty(500))
        

    def ble_irq(self, event, data):
        global BLE_MSG
        if event == 1: #_IRQ_CENTRAL_CONNECT 手机链接了此设备
            self.connected()
        elif event == 2: #_IRQ_CENTRAL_DISCONNECT 手机断开此设备
            self.advertiser()
            self.disconnected()
        elif event == 3: #_IRQ_GATTS_WRITE 手机发送了数据 
            buffer = self.ble.gatts_read(self.rx)
            BLE_MSG = buffer.decode('UTF-8').strip()
            
    def register(self):        
        service_uuid = '6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        reader_uuid = '6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'
        sender_uuid = '6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E'

        services = (
            (
                bluetooth.UUID(service_uuid), 
                (
                    (bluetooth.UUID(sender_uuid), bluetooth.FLAG_NOTIFY), 
                    (bluetooth.UUID(reader_uuid), bluetooth.FLAG_WRITE),
                )
            ), 
        )

        ((self.tx, self.rx,), ) = self.ble.gatts_register_services(services)

    def send(self, data):
        self.ble.gatts_notify(0, self.tx, data + '\n')

    def advertiser(self):
        name = bytes(self.name, 'UTF-8')
        adv_data = bytearray('\x02\x01\x02') + bytearray((len(name) + 1, 0x09)) + name
        self.ble.gap_advertise(100, adv_data)
        print(adv_data)
        print("\r\n")





if __name__ == "__main__":
    ble = ESP32_BLE("ESP32BLE")

    led = PWM(Pin(2))

    while True:
        if BLE_MSG == 'LED ON':
            print(BLE_MSG)
            for i in range(0,1023):
                led.duty(i)
                sleep_ms(3)
            BLE_MSG = ""
            print('LED is ON.')
            ble.send('LED is ON.')
        
        elif BLE_MSG == 'LED OFF':
            print(BLE_MSG)
            for i in range(1023,-1,-1):
                led.duty(i)
                sleep_ms(3)
            BLE_MSG = ""
            print('LED is OFF.')
            ble.send('LED is OFF.')
        sleep_ms(100)