ZX-D30蓝牙模块在stm32模块上的集成与应用指南

一、序言

1.简介

在学习蓝牙模块在stm32模块上的使用之前，我们首先要知道，蓝牙模块在此处的作用实质上是为了使用手机或者更简便的方法操控stm32单片机。本次学习中我们使用的是ZX-D30蓝牙模块。在本次学习中我们将使用是stm32的USART串口来进行通信，没有学习过的同学们可以再去复习一下关于stm32的USART串口部分。

2.USART串口通信

这里我推荐大家通过江协科技的课程进行学习（本次学习我们也是基于江协科技的课程来展开的）以下是学习链接：https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?spm_id_from=333.788.videopod.episodes&vd_source=09c099ff47930f9ee5a62c8c78a0085d&p=25

二、ZX-D30蓝牙模块

1.简介

ZX-D30 是深圳市智兴微科技有限公司专为蓝牙无线数据传输打造的一款小尺寸蓝牙双模模块，该模块支持蓝牙 BLE5.0 协议以及集成了高性能的 2.4GHz RF 收发器、丰富特性的基带处理器、ARM968E-MCU 和多种外设接口、支持可编程协议。本模组具有极好的稳定性、超低成本以及超低的功耗和接收灵敏度高等优点，并且支持苹果、安卓 APP 及微信小程序连接、可适配客户各种开发项目。

2.参数

名称	说明
接口说明	BLE 及 SPP 透传
波特率	2400，4800，9600（出厂默认），19200，38400，57600，115200，128000
工作温度	-40℃~+125℃
工作电压	1.8V~3.6V
工作电流	深度睡眠：0.5uA 广播状态：5.3mA 连接状态 4.6mA-5.6mA

3.引脚

ZX-D30引脚如图所示

引脚号	名称	功能描述
1	STATE	连接状态脚，未连接时低电平输出，连接后高电平输出（可悬空）
2	RXD	UART 输入口
3	TXD	UART 输出口
4	GND	电源地
5	VCC	电源脚，输入电压范围 3.2-6V
6	KEY	按键脚，低电平短按断开连接，长按 3 秒恢复出厂设置（可悬空）

三、USART串口

ZX-D30蓝牙模块通过串口与STM32进行通信，完成数据的发送和接收。

1.硬件连接

stm32其他部件接线图：

使用的是stm32的 A9和A10 引脚：

其中A9是TX输出、A10是RX输入。

stm32连接ZX-D30蓝牙模块接线图：

这边是使用杜邦对A9引脚接蓝牙模块的RX输入、A10引脚接蓝牙模块的TX输出。VCC接单片机的3.3v输出，GND接单片机的GND（最重要的就是一定要跟单片机共地）。

完成上述的准备工作之后我们就可以愉快的开始学习了(～￣▽￣)～

2. 驱动代码

首先是串口通讯的代码和状态机代码（详细见江科大系列课程）。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

uint8_t Serial_RxData;		//定义串口接收的数据变量
uint8_t Serial_RxFlag;		//定义串口接收的标志位变量

/**
  * 函    数：串口初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA9引脚初始化为复用推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA10引脚初始化为上拉输入
	
	/*USART初始化*/
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制，不需要
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;	//模式，发送模式和接收模式均选择
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验，不需要
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位，选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长，选择8位
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init，配置USART1
	
	/*中断输出配置*/
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);			//开启串口接收数据的中断
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);			//配置NVIC为分组2
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;					//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;		//选择配置NVIC的USART1线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;		//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;		//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);							//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
	
	/*USART使能*/
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);								//使能USART1，串口开始运行
}

/**
  * 函    数：串口发送一个字节
  * 参    数：Byte 要发送的一个字节
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);		//将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);	//等待发送完成
	/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}

/**
  * 函    数：串口发送一个数组
  * 参    数：Array 要发送数组的首地址
  * 参    数：Length 要发送数组的长度
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//遍历数组
	{
		Serial_SendByte(Array[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数：串口发送一个字符串
  * 参    数：String 要发送字符串的首地址
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_SendString(char *String)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止
	{
		Serial_SendByte(String[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数：次方函数（内部使用）
  * 返 回 值：返回值等于X的Y次方
  */
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;	//设置结果初值为1
	while (Y --)			//执行Y次
	{
		Result *= X;		//将X累乘到结果
	}
	return Result;
}

/**
  * 函    数：串口发送数字
  * 参    数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295
  * 参    数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//根据数字长度遍历数字的每一位
	{
		Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');	//依次调用Serial_SendByte发送每位数字
	}
}

/**
  * 函    数：使用printf需要重定向的底层函数
  * 参    数：保持原始格式即可，无需变动
  * 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
	return ch;
}

/**
  * 函    数：自己封装的prinf函数
  * 参    数：format 格式化字符串
  * 参    数：... 可变的参数列表
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
	char String[100];				//定义字符数组
	va_list arg;					//定义可变参数列表数据类型的变量arg
	va_start(arg, format);			//从format开始，接收参数列表到arg变量
	vsprintf(String, format, arg);	//使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
	va_end(arg);					//结束变量arg
	Serial_SendString(String);		//串口发送字符数组（字符串）
}

/**
  * 函    数：获取串口接收标志位
  * 参    数：无
  * 返 回 值：串口接收标志位，范围：0~1，接收到数据后，标志位置1，读取后标志位自动清零
  */
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
	if (Serial_RxFlag == 1)			//如果标志位为1
	{
		Serial_RxFlag = 0;
		return 1;					//则返回1，并自动清零标志位
	}
	return 0;						//如果标志位为0，则返回0
}

/**
  * 函    数：获取串口接收的数据
  * 参    数：无
  * 返 回 值：接收的数据，范围：0~255
  */
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{
	return Serial_RxData;			//返回接收的数据变量
}

/**
  * 函    数：USART1中断函数（状态机）
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		Serial_RxFlag = 1;										//置接收标志位变量为1
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);			//清除USART1的RXNE标志位
																//读取数据寄存器会自动清除此标志位
																//如果已经读取了数据寄存器，也可以不执行此代码
	}
}

接着呢是我们封装的一个蓝牙模块的代码大家可以自己尝试一下（注意看上面的接线图）。

#include "stm32f10x.h"                  // 包含STM32F10x系列单片机的头文件[^1^]
#include "Serial.h"                     // 包含串口通信相关的头文件

extern uint8_t RxSTA;                   // 声明一个外部变量RxSTA，用于接收状态标志

// ZXD30模块初始化函数
void ZXD30_Init()
{
    Serial_Init();                      // 初始化串口通信
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIOA时钟
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 定义GPIO初始化结构体
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 设置GPIO模式为推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;       // 设置GPIO引脚为PA0
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 设置GPIO速度为50MHz
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);          // 初始化GPIOA
}

// ZXD30模块进入AT模式函数
void ZXD30_EnterAT()
{
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);    // 将PA0引脚置高，进入AT模式
}

// ZXD30模块退出AT模式函数
void ZXD30_ExitAT()
{
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);  // 将PA0引脚置低，退出AT模式
}

// 向ZXD30模块发送字符串函数
void ZXD30_SendString(char *Buf)
{
    Serial_Printf(Buf);                 // 通过串口发送字符串
}

// 从ZXD30模块接收数据函数
void ZXD30_GetData(char *Buf)
{
    uint32_t count = 0, a = 0;          // 定义计数器和索引变量
    while (count < 10000)               // 设置最大循环次数为10000
    {
        if (Serial_GetRxFlag() == 1)    // 判断串口接收标志是否为1
        {
            Buf[a] = Serial_GetRxData(); // 获取串口接收的数据并存入缓冲区
            a++;                        // 索引加1
            count = 0;                  // 重置计数器
            RxSTA = 0;                  // 清除接收状态标志
        }
        count++;                        // 计数器加1
    }
}

接着呢是我们的main函数，使用了一个oled显示屏显示我们发送过来的数据。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"

#include "ZXD30.h"
uint8_t RxSTA = 1;// 定义接收状态标志，初始值为1，表示未接收到
char RxData[100] = "None";// 定义接收数据缓冲区，初始值为"None"

int main(void)
{
	OLED_Init();// 初始化OLED显示屏
	ZXD30_Init(); // 初始化ZXD30蓝牙模块
	OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");// 在OLED屏幕上显示"RxData:"，位于第1行第1列
	OLED_ShowString(2, 1, RxData);// 在OLED屏幕上显示初始的RxData值，位于第2行
	
	while (1)
	{
		ZXD30_GetData(RxData);  // 调用函数从ZXD30模块接收数据，存储到RxData数
		if (RxSTA == 0)    // 判断是否接收到新数据（RxSTA为0表示接收到新数
		{
			OLED_Clear();    // 清除OLED屏幕上的显示内容
			OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");   // 再次显示"RxData:"，提示接收数据
			OLED_ShowString(2, 1, RxData);     // 显示接收到的新数据
			RxSTA = 1;       // 将接收状态标志置为1，表示数据已处理
		}
	}
}