Android与51单片机的通信
本篇文章将围绕App与单片机的蓝牙通信来说说lz最近进行开发的一些方案与思考 此文分为三部分:
- 单片机的PWM与串口通信
- Android的蓝牙开发
- 单片机与Android App的通信方案
视频观看：
- 单片机：STC89C52
- c语言
- 编写环境：Keil uVision4
- 烧录：stc-isp-15xx-v6.82
- android sdk 16+
- Android studio 1.0+
我相信PWM的概念大家都应该，如果还很模糊也可以去查查，可以看看这篇文章
那么我们这里要说的，就是怎么通过程序去模拟pwm信号(有些单片机自带pwm处理，就无需写程序)，从程序的方面讲，我们要模拟PWM，就是让高电平持续一小段时间，然后再让低电平持续一段时间，也就是改变占空比。 那么再单片机中，这种关于频率的事情一般都是通过定时器来实现的，那么我的方案是这样的： 设置一个全局变量t，PWM_T，每当定时器中断的时候使t自增1，当t等于100的时候，使之高电平，并让t等于0，当t等于PWM_T的时候，使之低电平，这样，我们就可以通过改变PWM_T的值来改变占空比，从而实现通过目标的电压，使之达到调节的效果(例如调节led灯的亮度，调节电机的速度等)
/****************************************************
定时器0中断模拟PWM
调节led的亮度
****************************************************/
int t = 0;
int PWM_T = 0; //占空比控制变
void main()
{
TMOD = 0x22; //定时器0，工作模式2，8位定时模式
TH0=210; //写入预置初值（取值1-255，数越大PWM频率越高）
TL0=210; //写入预置值 （取值1-255，数越大PWM频率越高）
TR0=1; //启动定时器
ET0=1; //允许定时器0中断
EA=1; //允许总中断
P1=0xff; //初始化P1，输出端口
PWM_T=30;
while(1)
{
if(!up) //当up按键按下的时候
{
if(PWM_T<100)
{
PWM_T+=1;
}
delay_1ms(20);
}
if(!down) //当down按键按下的时候
{
if(PWM_T>0)
{
PWM_T-=1;
}
delay_1ms(20);
}
}
}
timer0() interrupt 1
{
t++; //每次定时器溢出加1
if(t==100) //PWM周期 100个单位
{
t=0; //使t=0，开始新的PWM周期
P1=0x00; //输出端口,使之低电平
}
if(PWM_T==t) //按照当前占空比切换输出为高电平
{
P1=0xff; //输出端口，使之高电平
}
}
上面我们说了PWM调速，那么要达到app实时显示速度，就必须要单片机把速度传输给手机(在这里先用占空比模拟实时速度，道理是一样的，春节快递停了，测速模块还没到)，那么我的首选方案肯定是单片机通过蓝牙串口发送给app，app接收并进行显示，这里我的蓝牙模块是hc-06。串口通信很容易，但在这个过程中我发现难的地方是数据格式的定义和数据的解析，也就是说要统一使用16进制，还是10进制，数据的头节点和尾节点的定义，或者说数据每一位所代表的参数，在这里先埋个伏笔，文章的后面会对我自己的方案进行介绍.
那么android为我们提供的关于蓝牙的api其实已经很强大了，通常的步骤为：
- 打开蓝牙
- 搜索蓝牙设备
- 进行配对
- 连接
- 数据的发送与接收
private BluetoothAdapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
/**
* 打开蓝牙
*/
public static void openBluetooth(@NonNull Activity activity) {
if (INSTANCE.bluetoothAdapter == null) {
// 设备不支持蓝牙
Toast.makeText(INSTANCE.context.getApplicationContext(), "您的设备似乎不支持蓝牙", Toast.LENGTH_SHORT).show();
return;
}
Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
activity.startActivityForResult(enableBtIntent, 6);
}
/**
* 关闭蓝牙
*/
public static void closeBluetooth() {
if (INSTANCE.bluetoothAdapter != null) {
INSTANCE.bluetoothAdapter.disable();
}
}
/**
* 判断蓝牙是否打开
* @return boolean 蓝牙是否打开
*/
public static boolean isBluetoothOpen() {
return INSTANCE.bluetoothAdapter != null && INSTANCE.bluetoothAdapter.isEnabled();
}
那么搜索蓝牙设备当然也是调用系统的api即可，然后系统通过广播接收者的方式告诉你，我找到设备了，下面po出代码
/**
* 搜索蓝牙设备
*/
public static void searchDevices() {
INSTANCE.bluetoothDevices.clear();
if (INSTANCE.bluetoothAdapter != null) {
// 寻找蓝牙设备，android会将查找到的设备以广播形式发出去
INSTANCE.bluetoothAdapter.startDiscovery();
}
}
下面是所要接收的广播
/**
* 初始化过滤器
*/
private void initIntentFilter() {
// 设置广播信息过滤
IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();
//搜索到设备
intentFilter.addAction(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
intentFilter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_DISCOVERY_STARTED);
intentFilter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_DISCOVERY_FINISHED);
//蓝牙状态改变
intentFilter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED);
//绑定状态改变
intentFilter.addAction(BluetoothDevice.ACTION_BOND_STATE_CHANGED);
// 注册广播接收器，接收并处理搜索结果
registerReceiver(receiver, intentFilter);
}
那么当接收到广播的时候，只需调用BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE)就可以取出对应的搜索的蓝牙设备
/**
* 绑定设备
*
* @param device BluetoothDevice对象
* @return 是否绑定成功
*/
public static boolean bondDevice(BluetoothDevice device) {
if (INSTANCE.bluetoothAdapter == null) {
return false;
}
// 取消蓝牙设备搜索
INSTANCE.bluetoothAdapter.cancelDiscovery();
try {
if (device.getBondState() == BluetoothDevice.BOND_NONE) {
// 设备未配对，进行配对操作
Method method = BluetoothDevice.class.getMethod("createBond");
method.invoke(device);
}
return true;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return false;
}
BluetoothSocket socket;
//获取一个uuid值
UUID uuid = uuidCandidates.get(candidate++);
//根据android不同sdk调用不同的api
if (secure) {
socket= device.createRfcommSocketToServiceRecord(uuid);
} else {
socket= device.createInsecureRfcommSocketToServiceRecord(uuid);
}
参考了网上很多关于蓝牙数据通信的做法，好多都是每发送一次数据都关闭socket，但是那样我觉得并不好，因为socket的开启与关闭都是比较耗费资源的，那么我的方案是开启一个线程保持socket连接进行蓝牙数据的接收与发送。
public class TouchMsgThread extends Thread {
private BluetoothSocket socket;
private InputStream inputStream;
private OutputStream outputStream;
private Handler handler;
public TouchMsgThread(BluetoothSocket socket, Handler handler) {
this.socket = socket;
InputStream input = null;
OutputStream output = null;
this.handler = handler;
try {
input = socket.getInputStream();
output = socket.getOutputStream();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
this.inputStream = input;
this.outputStream = output;
}
public void run() {
while (true) {
try {
int count = 5;
byte[] bytes = new byte[count];
int readCount = 0; // 已经成功读取的字节的个数
while (readCount < count) {
readCount += inputStream.read(bytes, readCount, count - readCount);
}
int s = BinaryToHexString(bytes);
Message message=handler.obtainMessage();
message.what = 333;
message.obj=s;
handler.sendMessage(message);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
break;
}
}
}
public void write(byte[] bytes) {
try {
byte[] b = {-1,1,2,3,-1};
outputStream.write(b);
outputStream.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void cancel() {
try {
if(outputStream!=null){
outputStream.close();
outputStream = null;
}
if(inputStream!=null){
inputStream.close();
inputStream = null;
}
//socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//数据的检验，这里暂时先忽略
public static int BinaryToHexString(byte[] bytes) {
int result = 0;
String temp = "";
for(int i=0;i<5;i++){
byte b = bytes[i];
if(i==2){
temp = Integer.toHexString((b & 0xff));
}
if(i==3){
String hex = Integer.toHexString((b & 0xff));
result = Integer.parseInt(temp+hex, 16);
}
}
return result;
}
}
那么上面我们已经讲了单片机与Android怎么样通过蓝牙进行信息交互了，但是在实际应用中，二者之间传递的信息类型太多了，比如实时速度，电量，还有车子灯光打开，或者修改车子密码等等信息，那么单片机或者app要怎么去判断传递过来的是哪种信息呢？那么我们就必须去制定一套数据协议，这里看看我的方案，协议规定：
| 包头 | 类型位 | 数据位 | 数据位 | 结束位 |
|---|---|---|---|---|
| 0xFF | 0x** | 0x** | 0x** | 0xFF |
| 那么我们的数据位可以分别代表高二位和低二位，那么通常情况下这种方案就可以满足我们的需求了。举个例子： |
| 类型位 | 数据位 | 数据位 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 0X00 | 0X02 | 0X00 | 前进 |
| 0X00 | 0X01 | 0X00 | 后退 |
| 0X00 | 0X03 | 0X00 | 左转 |
| 0X00 | 0X04 | 0X00 | 右转 |
| 0X00 | 0X00 | 0X00 | 停止 |
| 0X02 | 0x00 | 0X01 | 车灯亮 |
| 0X02 | 0x00 | 0X02 | 车灯灭 |
| 0X03 | 雷达数据高位 | 雷达数据低位 | 发送雷达数据 |