WiFi与蓝牙开发实战：从小白到精通的完整指南
WiFi和蓝牙作为现代无线通信的两大核心技术，在物联网、智能家居、可穿戴设备等领域有着广泛应用。本文将为你提供从基础概念到实战开发的完整学习路径，涵盖硬件选型、协议栈解析、开发环境搭建以及典型应用场景的实现。
一、无线通信技术基础
1.1 WiFi技术概述
WiFi是基于IEEE 802.11协议的无线局域网技术，其核心特点包括：
- 工作频段：2.4GHz和5GHz双频段，2.4GHz频段覆盖范围更广但干扰更多，5GHz频段速度更快干扰更少
- 传输速率：最新WiFi 6标准理论速率可达9.6Gbps，实际应用中根据环境不同有所差异
- 通信距离：室内典型覆盖范围30-100米，室外可达数百米
- 拓扑结构：支持基础设施模式（通过AP连接）和Ad-hoc模式（设备直连）
WiFi协议的发展经历了多个版本迭代：
- 802.11b（1999年，2.4GHz，11Mbps）
- 802.11g（2003年，2.4GHz，54Mbps）
- 802.11n（2009年，2.4/5GHz，600Mbps）
- 802.11ac（2013年，5GHz，1.3Gbps）
- 802.11ax（WiFi 6，2019年，2.4/5GHz，9.6Gbps）
1.2 蓝牙技术概述
蓝牙技术由爱立信于1994年提出，是一种短距离无线通信技术，主要特点包括：
- 工作频段：2.4GHz ISM频段（2.402-2.480GHz）
- 通信距离：经典蓝牙10-100米，BLE（低功耗蓝牙）约30米
- 拓扑结构：支持点对点、星型和散射网拓扑
- 功耗特性：BLE专为低功耗设计，适合电池供电设备
蓝牙技术发展历程：
- 蓝牙1.0/1.1（1999-2001年，基本速率）
- 蓝牙2.0+EDR（2004年，增强数据率）
- 蓝牙3.0+HS（2009年，高速传输）
- 蓝牙4.0（2010年，引入BLE）
- 蓝牙5.0（2016年，提升传输距离和速度）
- 蓝牙5.4（2024年，优化物联网连接）
1.3 WiFi与蓝牙对比
| 特性 | WiFi | 蓝牙 |
|---|---|---|
| 通信距离 | 较远（可达100米） | 较短（通常10-30米） |
| 传输速率 | 高（Mbps-Gbps） | 低（Kbps-Mbps） |
| 功耗 | 较高 | 低（特别是BLE） |
| 拓扑结构 | 星型（通过AP） | 点对点、星型、网状 |
| 主要应用 | 互联网接入、大数据传输 | 设备间短距离数据交换 |
| 频段 | 2.4GHz/5GHz | 2.4GHz |
| 连接设备数 | 较多（理论上可达数百） | 较少（典型7-8个） |
二、开发环境搭建
2.1 硬件平台选择
常用WiFi开发板
-
ESP32系列：乐鑫推出的低成本WiFi+蓝牙双模芯片，适合物联网应用
-
Raspberry Pi系列：树莓派配合WiFi模块
- 型号：RPi 3B+/4B/Zero W（内置WiFi）
- 特点：完整的Linux系统，适合复杂应用
- 适用场景：网关、服务器63
-
Arduino WiFi模块：
- 型号：ESP8266、NINA-W10系列
- 特点：与Arduino生态兼容
- 适用场景：快速原型开发
常用蓝牙开发板
-
Nordic nRF系列：
- 型号：nRF52832/nRF52840
- 特点：低功耗蓝牙(BLE)旗舰产品
- 适用场景：可穿戴设备、传感器
-
TI CC系列：
- 型号：CC2540/CC2640
- 特点：经典蓝牙和BLE支持
- 适用场景：医疗、健身设备1
-
双模模块：
- 型号：AP6212、RTL8723等
- 特点：同时支持WiFi和蓝牙
- 适用场景：需要双模通信的设备
2.2 软件开发环境
WiFi开发工具
-
ESP-IDF：乐鑫官方开发框架，支持ESP32系列
- 特点：功能全面，支持FreeRTOS
- 开发语言：C
- 适用平台：Windows/Linux/macOS10
-
Arduino Core for ESP32：
- 特点：简化开发流程，适合快速原型
- 开发语言：C++
- 适用平台：跨平台63
-
OpenHarmony WiFi框架：
- 特点：华为鸿蒙生态
- 开发语言：C
- 适用平台：鸿蒙设备
蓝牙开发工具
-
BlueZ：Linux官方蓝牙协议栈
- 特点：功能完整，支持BLE
- 开发语言：C
- 适用平台：Linux
-
Android Bluetooth API：
- 特点：官方支持，文档丰富
- 开发语言：Java/Kotlin
- 适用平台：Android45
-
SimpleBluetoothLibrary：
- 特点：简化Android蓝牙开发
- 开发语言：Java
- 适用平台：Android65
2.3 开发环境配置示例（ESP32）
安装开发工具链
- 下载并安装ESP-IDF工具链：
mkdir -p ~/esp
cd ~/esp
git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
cd esp-idf
./install.sh
. ./export.sh
- 获取示例代码：
cd ~/esp
cp -r $IDF_PATH/examples/bluetooth/bluedroid/ble/gatt_server .
cd gatt_server
- 配置并编译：
idf.py set-target esp32
idf.py menuconfig
idf.py build
- 烧录固件：
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash
- 监控输出：
idf.py monitor
```[10](@ref)
## 三、WiFi开发实战
### 3.1 WiFi基础功能实现
#### 3.1.1 连接WiFi网络（ESP32示例）
```c
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "nvs_flash.h"
#define WIFI_SSID "your_ssid"
#define WIFI_PASS "your_password"
void wifi_event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,
int32_t event_id, void* event_data) {
if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_START) {
esp_wifi_connect();
} else if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED) {
esp_wifi_connect();
} else if (event_base == IP_EVENT && event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP) {
ip_event_got_ip_t* event = (ip_event_got_ip_t*) event_data;
printf("Got IP: " IPSTR "\n", IP2STR(&event->ip_info.ip));
}
}
void wifi_init_sta() {
esp_netif_init();
esp_event_loop_create_default();
esp_netif_create_default_wifi_sta();
wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
esp_wifi_init(&cfg);
esp_event_handler_instance_t instance_any_id;
esp_event_handler_instance_t instance_got_ip;
esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID,
&wifi_event_handler, NULL, &instance_any_id);
esp_event_handler_instance_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP,
&wifi_event_handler, NULL, &instance_got_ip);
wifi_config_t wifi_config = {
.sta = {
.ssid = WIFI_SSID,
.password = WIFI_PASS,
},
};
esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA);
esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config);
esp_wifi_start();
}
void app_main() {
nvs_flash_init();
wifi_init_sta();
}
```[10](@ref)
#### 3.1.2 创建WiFi热点（AP模式）
```c
void wifi_init_softap() {
esp_netif_init();
esp_event_loop_create_default();
esp_netif_create_default_wifi_ap();
wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
esp_wifi_init(&cfg);
wifi_config_t wifi_config = {
.ap = {
.ssid = "ESP32_AP",
.ssid_len = strlen("ESP32_AP"),
.channel = 1,
.password = "12345678",
.max_connection = 4,
.authmode = WIFI_AUTH_WPA_WPA2_PSK
},
};
esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP);
esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_AP, &wifi_config);
esp_wifi_start();
}
```[10](@ref)
### 3.2 高级WiFi功能
#### 3.2.1 SmartConfig一键配网
SmartConfig是TI开发的配网技术，允许设备通过监听手机APP发出的广播包获取WiFi凭证：
```c
#include "esp_smartconfig.h"
void smartconfig_event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,
int32_t event_id, void* event_data) {
if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_SCAN_DONE) {
printf("Scan done\n");
} else if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_FOUND_CHANNEL) {
printf("Found channel\n");
} else if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_GOT_SSID_PSWD) {
smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *evt = (smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *)event_data;
wifi_config_t wifi_config;
bzero(&wifi_config, sizeof(wifi_config_t));
memcpy(wifi_config.sta.ssid, evt->ssid, sizeof(wifi_config.sta.ssid));
memcpy(wifi_config.sta.password, evt->password, sizeof(wifi_config.sta.password));
esp_wifi_disconnect();
esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config);
esp_wifi_connect();
} else if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_SEND_ACK_DONE) {
esp_smartconfig_stop();
}
}
void smartconfig_init() {
esp_event_handler_instance_t sc_instance;
esp_event_handler_instance_register(SC_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID,
&smartconfig_event_handler, NULL, &sc_instance);
esp_smartconfig_set_type(SC_TYPE_ESPTOUCH);
esp_smartconfig_start();
}
```[10](@ref)
#### 3.2.2 WiFi Mesh组网
ESP-MESH是乐鑫开发的组网协议，允许设备形成自组织网络：
```c
#include "esp_mesh.h"
void mesh_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
int32_t event_id, void *event_data) {
if (event_base == MESH_EVENT && event_id == MESH_EVENT_PARENT_CONNECTED) {
mesh_event_connected_t *event = (mesh_event_connected_t *)event_data;
printf("Parent connected, layer:%d\n", event->layer);
} else if (event_base == MESH_EVENT && event_id == MESH_EVENT_CHILD_CONNECTED) {
mesh_event_child_connected_t *event = (mesh_event_child_connected_t *)event_data;
printf("Child connected, child id:%x\n", event->child_id);
}
}
void mesh_init() {
esp_netif_create_default_wifi_mesh_netifs(NULL, NULL);
mesh_cfg_t cfg = {
.router.ssid = "Mesh_Router",
.router.password = "Mesh_Password",
.channel = 6,
};
MESH_INIT_CONFIG_DEFAULT();
esp_mesh_init();
esp_mesh_set_config(&cfg);
esp_event_handler_instance_t mesh_instance;
esp_event_handler_instance_register(MESH_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID,
&mesh_event_handler, NULL, &mesh_instance);
esp_mesh_start();
}
```[63](@ref)
## 四、蓝牙开发实战
### 4.1 蓝牙基础功能实现
#### 4.1.1 BLE广播与扫描
**广播端代码（ESP32示例）**：
```c
#include "esp_gap_ble_api.h"
#define DEVICE_NAME "ESP32_BLE"
static esp_ble_adv_params_t adv_params = {
.adv_int_min = 0x20,
.adv_int_max = 0x40,
.adv_type = ADV_TYPE_IND,
.own_addr_type = BLE_ADDR_TYPE_PUBLIC,
.channel_map = ADV_CHNL_ALL,
.adv_filter_policy = ADV_FILTER_ALLOW_SCAN_ANY_CON_ANY,
};
static void gap_event_handler(esp_gap_ble_cb_event_t event,
esp_ble_gap_cb_param_t *param) {
switch (event) {
case ESP_GAP_BLE_ADV_DATA_SET_COMPLETE_EVT:
esp_ble_gap_start_advertising(&adv_params);
break;
default:
break;
}
}
void ble_init() {
esp_bluedroid_init();
esp_bluedroid_enable();
esp_ble_gap_register_callback(gap_event_handler);
esp_ble_gap_set_device_name(DEVICE_NAME);
// 配置广播数据
esp_ble_adv_data_t adv_data = {
.set_scan_rsp = false,
.include_name = true,
.include_txpower = true,
.min_interval = 0x20,
.max_interval = 0x40,
.appearance = 0x00,
.manufacturer_len = 0,
.p_manufacturer_data = NULL,
.service_data_len = 0,
.p_service_data = NULL,
.service_uuid_len = 0,
.p_service_uuid = NULL,
.flag = (ESP_BLE_ADV_FLAG_GEN_DISC | ESP_BLE_ADV_FLAG_BREDR_NOT_SPT),
};
esp_ble_gap_config_adv_data(&adv_data);
}
```[10](@ref)
**扫描端代码（Android示例）**：
```java
private BluetoothAdapter.LeScanCallback leScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Log.d("BLE", "Found device: " + device.getName() + " " + device.getAddress());
}
});
}
};
private void startScan() {
BluetoothAdapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
if (bluetoothAdapter != null && bluetoothAdapter.isEnabled()) {
bluetoothAdapter.startLeScan(leScanCallback);
}
}
private void stopScan() {
BluetoothAdapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
if (bluetoothAdapter != null) {
bluetoothAdapter.stopLeScan(leScanCallback);
}
}
```[45](@ref)
#### 4.1.2 BLE连接与数据传输
**GATT服务端实现（ESP32）**：
```c
#include "esp_gatts_api.h"
#define GATTS_TAG "GATTS_DEMO"
#define GATTS_SERVICE_UUID 0x00FF
#define GATTS_CHAR_UUID 0xFF01
#define GATTS_DESCR_UUID 0x3333
#define GATTS_NUM_HANDLE 4
static uint8_t char_value[10] = {0x01,0x02,0x03,0x04,0x05};
static void gatts_event_handler(esp_gatts_cb_event_t event,
esp_gatt_if_t gatts_if,
esp_ble_gatts_cb_param_t *param) {
switch (event) {
case ESP_GATTS_REG_EVT:
esp_ble_gap_set_device_name("ESP_GATTS_DEMO");
esp_ble_gap_config_adv_data(&adv_data);
break;
case ESP_GATTS_READ_EVT:
esp_ble_gatts_send_response(gatts_if, param->read.conn_id,
param->read.trans_id,
ESP_GATT_OK, &char_value[0],
sizeof(char_value));
break;
case ESP_GATTS_WRITE_EVT:
memcpy(char_value, param->write.value, param->write.len);
break;
default:
break;
}
}
void gatts_init() {
esp_ble_gatts_register_callback(gatts_event_handler);
esp_ble_gatts_app_register(0);
esp_ble_gap_set_device_name("ESP_GATTS_DEMO");
// 创建服务
esp_gatt_srvc_id_t service_id = {
.id.uuid = {.len = ESP_UUID_LEN_16, .uuid.uuid16 = GATTS_SERVICE_UUID},
.is_primary = true,
};
esp_ble_gatts_create_service(gatts_if, &service_id, GATTS_NUM_HANDLE);
// 添加特征
esp_bt_uuid_t char_uuid = {.len = ESP_UUID_LEN_16, .uuid.uuid16 = GATTS_CHAR_UUID};
esp_gatt_perm_t perm = ESP_GATT_PERM_READ | ESP_GATT_PERM_WRITE;
esp_gatt_char_prop_t property = ESP_GATT_CHAR_PROP_BIT_READ | ESP_GATT_CHAR_PROP_BIT_WRITE;
esp_ble_gatts_add_char(service_handle, &char_uuid, perm, property,
&char_value[0], NULL);
}
```[10](@ref)
### 4.2 蓝牙高级功能
#### 4.2.1 蓝牙双模配网
蓝牙辅助WiFi配网是物联网设备常用方案：
```java
// Android端实现
public class DualModeConfig {
public static void startConfig(Context context, String ssid, String password,
ScanDeviceBean device, IMultiModeActivatorListener listener) {
MultiModeActivatorBean config = new MultiModeActivatorBean(device);
config.ssid = ssid;
config.pwd = password;
config.homeId = getCurrentHomeId();
config.token = generateToken();
ThingHomeSdk.getActivator().newMultiModeActivator()
.startActivator(config, listener);
}
public static void resumeConfig(String uuid, String newSsid, String newPassword) {
ResumeActivatorBean resumeBean = new ResumeActivatorBean.Builder()
.setUuid(uuid)
.setResumeType(ResumeActivatorBean.RESUME_TYPE_WIFI)
.setSsid(newSsid)
.setPassword(newPassword)
.build();
mMultiModeActivator.resumeActivator(resumeBean);
}
}
4.2.2 蓝牙Mesh组网
蓝牙Mesh基于BLE广播实现多设备通信：
// ESP32蓝牙Mesh初始化
void ble_mesh_init() {
esp_ble_mesh_register_prov_callback(prov_callback);
esp_ble_mesh_register_custom_model_callback(model_callback);
esp_ble_mesh_prov_t prov = {
.uuid = dev_uuid,
.output_size = 0,
.output_actions = 0,
};
esp_ble_mesh_node_prov_enable();
esp_ble_mesh_model_t models[] = {
ESP_BLE_MESH_MODEL_CFG_SRV(&config_server),
ESP_BLE_MESH_MODEL_GEN_ONOFF_CLI(&onoff_client),
};
esp_ble_mesh_comp_t composition = {
.cid = ESP_BLE_MESH_CID_NVAL,
.elements = elements,
.element_count = ARRAY_SIZE(elements),
};
esp_ble_mesh_node_add_local_net_key(local_net_key, 0);
esp_ble_mesh_node_add_local_app_key(local_app_key, 0);
esp_ble_mesh_provisioner_enable();
}
五、WiFi与蓝牙双模开发
5.1 双模协同工作原理
WiFi和蓝牙双模协同的典型应用场景包括：
- 蓝牙辅助配网：设备通过蓝牙接收WiFi凭证，然后切换到WiFi连接
- 双通道数据传输：蓝牙用于低功耗控制，WiFi用于大数据传输
- 冗余通信：重要数据通过双通道同时传输提高可靠性
5.2 双模切换实现
硬件层实现
选择支持双模的芯片如ESP32、RTL8723等，硬件设计需注意：
- 天线设计：WiFi和蓝牙共用天线或独立天线
- 频段隔离：避免2.4GHz频段相互干扰
- 电源管理：双模同时工作时的功耗控制
软件层实现
// ESP32双模切换示例
void wifi_bt_switch(bool enable_wifi, bool enable_bt) {
if (enable_wifi) {
esp_wifi_start();
} else {
esp_wifi_stop();
}
if (enable_bt) {
esp_bluedroid_enable();
esp_bt_controller_enable(ESP_BT_MODE_BTDM);
} else {
esp_bluedroid_disable();
esp_bt_controller_disable();
}
}
void dual_mode_task(void *pvParameters) {
// 初始状态：蓝牙开启，WiFi关闭
wifi_bt_switch(false, true);
while (1) {
// 检测配网请求
if (need_wifi_config()) {
// 切换到WiFi模式
wifi_bt_switch(true, false);
connect_to_wifi();
}
// 检测蓝牙连接请求
if (need_bt_connection()) {
// 确保蓝牙开启
if (!bt_enabled) {
wifi_bt_switch(wifi_enabled, true);
}
handle_bt_connection();
}
vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
}
}
```[10](@ref)
### 5.3 双模应用案例：智能家居网关
```c
// 智能网关主循环
void gateway_main_loop() {
// 初始化双模
wifi_init_sta();
ble_mesh_init();
while (1) {
// 处理WiFi数据
if (wifi_data_available()) {
process_wifi_data();
// 可能需要通过蓝牙Mesh转发
ble_mesh_broadcast(wifi_data);
}
// 处理蓝牙Mesh数据
if (ble_mesh_data_available()) {
process_ble_data();
// 可能需要通过WiFi转发到云端
send_to_cloud(ble_data);
}
// 状态监测
monitor_network_status();
vTaskDelay(50 / portTICK_PERIOD_MS);
}
}
```[63](@ref)
## 六、调试与优化
### 6.1 常用调试工具
#### WiFi调试工具
1. **Wireshark**：网络协议分析工具，支持802.11帧捕获
2. **WiFi Analyzer**（Android）：可视化WiFi信号强度、信道占用
3. **iperf**：网络性能测试工具，测量吞吐量
4. **esp-wifi-logger**：ESP32专用WiFi日志工具[10](@ref)
#### 蓝牙调试工具
1. **nRF Connect**：多功能BLE调试APP
2. **Bluetooth HCI snoop log**：Android蓝牙协议日志
3. **hcidump**：Linux蓝牙数据包捕获工具
4. **BLE Sniffer**：专用BLE协议分析硬件
### 6.2 常见问题排查
#### WiFi连接问题
1. **无法连接AP**：
- 检查SSID/密码是否正确
- 确认设备支持AP的加密方式（WPA2/WPA3）
- 检查路由器MAC过滤设置
2. **频繁断连**：
- 优化WiFi信道（避免拥挤信道）
- 调整AP信号强度阈值
- 检查电源管理设置（避免节能模式）[11](@ref)
3. **传输速率低**：
- 确认协商的PHY模式（802.11b/g/n/ac）
- 检查信号强度（RSSI应高于-70dBm）
- 测试干扰源（微波炉、蓝牙设备等）
#### 蓝牙连接问题
1. **设备无法发现**：
- 确认广播间隔设置合理（建议20-100ms）
- 检查广播数据是否超过31字节限制
- 验证TX功率（影响可发现距离）[50](@ref)
2. **连接不稳定**：
- 调整连接参数（interval/min_interval/max_interval）
- 优化PHY选择（1M/2M/Coded）
- 检查周围2.4GHz干扰源
3. **数据传输错误**：
- 验证MTU大小协商
- 检查数据分包逻辑
- 确认流控机制实现
### 6.3 性能优化技巧
#### WiFi优化
1. **天线设计**：
- PCB天线需严格按参考设计布局
- 外接天线注意阻抗匹配（50Ω）
- 避免金属屏蔽影响信号
2. **功耗优化**：
- 合理使用DTIM间隔
- 实现WiFi休眠模式（Modem Sleep）
- 批量传输数据减少唤醒次数[11](@ref)
3. **吞吐量优化**：
- 启用WiFi AMPDU
- 使用TCP/IP窗口缩放
- 优化TCP MSS大小
#### 蓝牙优化
1. **广播优化**：
- 使用定向广播（Directed Advertising）
- 合理设置广播过滤策略
- 按需使用扩展广播（BLE 5.0+）
2. **连接参数优化**：
- 平衡延迟与功耗：connInterval 15-30ms
- slaveLatency根据应用场景调整（0-4）
- supervisionTimeout大于(1+slaveLatency)*connInterval*2[50](@ref)
3. **数据吞吐优化**：
- 协商最大MTU（247字节）
- 使用数据长度扩展（DLE）
- 合理使用Write Without Response
## 七、项目实战案例
### 7.1 智能蓝牙温湿度计
**硬件组成**：
- 主控：ESP32-C3（WiFi+BLE）
- 传感器：SHT30（I2C接口）
- 电源：CR2032纽扣电池
**软件实现**：
```c
#include "esp_ble_mesh_sensor_model_api.h"
#define SENSOR_PROPERTY_ID_TEMPERATURE 0x0002
#define SENSOR_PROPERTY_ID_HUMIDITY 0x0004
static esp_ble_mesh_sensor_state_t sensor_states[] = {
{
.sensor_property_id = SENSOR_PROPERTY_ID_TEMPERATURE,
.positive_tolerance = 50, // ±0.5°C
.negative_tolerance = 50,
.sampling_function = 1, // Instantaneous
.measure_period = 0, // No averaging
.update_interval = 10, // 10 seconds
},
{
.sensor_property_id = SENSOR_PROPERTY_ID_HUMIDITY,
.positive_tolerance = 30, // ±0.3%
.negative_tolerance = 30,
.sampling_function = 1,
.measure_period = 0,
.update_interval = 10,
}
};
void read_sensor_data() {
float temp, humi;
sht3x_read(&temp, &humi);
int16_t temp_data = (int16_t)(temp * 100); // 0.01°C units
uint16_t humi_data = (uint16_t)(humi * 100); // 0.01% units
sensor_states[0].sensor_data = &temp_data;
sensor_states[1].sensor_data = &humi_data;
esp_ble_mesh_sensor_server_update_state(&sensor_states[0]);
esp_ble_mesh_sensor_server_update_state(&sensor_states[1]);
}
void sensor_task(void *pvParameters) {
while (1) {
read_sensor_data();
esp_sleep_enable_timer_wakeup(10 * 1000000); // 10秒间隔
esp_deep_sleep_start();
}
}
7.2 WiFi智能插座
硬件组成：
- 主控：ESP32-WROOM
- 继电器：5V SPDT继电器
- 电量计量：HLW8032
软件实现：
#include "esp_http_client.h"
#include "driver/gpio.h"
#define RELAY_GPIO 12
#define CLOUD_URL "https://api.iot-cloud.com/device/update"
void control_relay(bool state) {
gpio_set_level(RELAY_GPIO, state ? 1 : 0);
send_to_cloud("relay_state", state ? "on" : "off");
}
void send_to_cloud(const char *key, const char *value) {
esp_http_client_config_t config = {
.url = CLOUD_URL,
.method = HTTP_METHOD_POST,
};
esp_http_client_handle_t client = esp_http_client_init(&config);
char post_data[256];
snprintf(post_data, sizeof(post_data),
"{\"device_id\":\"%s\",\"%s\":\"%s\"}",
get_device_id(), key, value);
esp_http_client_set_post_field(client, post_data, strlen(post_data));
esp_http_client_set_header(client, "Content-Type", "application/json");
esp_err_t err = esp_http_client_perform(client);
if (err == ESP_OK) {
ESP_LOGI("HTTP", "Status = %d", esp_http_client_get_status_code(client));
}
esp_http_client_cleanup(client);
}
void http_server_task(void *pvParameters) {
// 创建HTTP服务器处理本地控制请求
httpd_handle_t server = NULL;
httpd_config_t config = HTTPD_DEFAULT_CONFIG();
httpd_uri_t relay_uri = {
.uri = "/relay",
.method = HTTP_POST,
.handler = relay_handler,
.user_ctx = NULL
};
if (httpd_start(&server, &config) == ESP_OK) {
httpd_register_uri_handler(server, &relay_uri);
}
while (1) {
vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
}
}
```[63](@ref)
### 7.3 蓝牙防丢器
**硬件组成**：
- 主控：nRF52832
- 加速度计：LIS3DH
- 蜂鸣器：SMD压电蜂鸣器
**软件实现**：
```c
#include "nrfx_gpiote.h"
#include "app_timer.h"
#define BUZZER_PIN 15
#define ALERT_INTERVAL_MS 2000
static void buzzer_init(void) {
nrfx_gpiote_out_config_t config = NRFX_GPIOTE_CONFIG_OUT_TASK_LOW;
nrfx_gpiote_out_init(BUZZER_PIN, &config);
}
static void trigger_alert(void) {
nrfx_gpiote_out_task_trigger(BUZZER_PIN);
app_timer_start(m_alert_timer_id, APP_TIMER_TICKS(ALERT_INTERVAL_MS), NULL);
}
static void alert_timeout_handler(void *p_context) {
nrfx_gpiote_out_task_trigger(BUZZER_PIN);
}
static void ble_evt_handler(ble_evt_t const *p_ble_evt, void *p_context) {
switch (p_ble_evt->header.evt_id) {
case BLE_GAP_EVT_CONNECTED:
// 连接时启动加速度监测
accelerometer_start();
break;
case BLE_GAP_EVT_DISCONNECTED:
// 断开时停止监测
accelerometer_stop();
break;
case BLE_GATTS_EVT_WRITE:
// 处理防丢器控制命令
handle_control_command(p_ble_evt);
break;
}
}
static void accelerometer_handler(int16_t x, int16_t y, int16_t z) {
static uint32_t last_alert_time = 0;
uint32_t current_time = app_timer_cnt_get();
// 检测大幅度运动
if (abs(x) > THRESHOLD || abs(y) > THRESHOLD || abs(z) > THRESHOLD) {
if ((current_time - last_alert_time) > ALERT_COOLDOWN_MS) {
trigger_alert();
last_alert_time = current_time;
send_alert_to_phone();
}
}
}
八、学习资源与进阶方向
8.1 推荐学习资源
文档与标准
- IEEE 802.11标准：WiFi协议官方文档
- Bluetooth Core Specification：蓝牙核心规范（v5.4）
- ESP-IDF编程指南：乐鑫官方开发文档
- nRF5 SDK文档：Nordic蓝牙开发资料
在线课程
-
ESP32蓝牙开发实战（Bilibili）
- 内容：BLE键盘/鼠标/HID设备开发
- 时长：8小时39分
- 链接：ESP32蓝牙开发实战16
-
OpenHarmony WiFi/蓝牙适配（优快云）
- 内容：鸿蒙系统无线通信开发
- 课时：3节（共55分钟）
- 链接：OpenHarmony无线开发
开发工具
- SimpleBluetoothLibrary
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