【Beetle ESP32 C6迷你开发板】基于ESP32-C6 BLE的温度环境传感器

HonestQiao 发表于 2024-5-20 14:51

<div class='showpostmsg'>在这篇分享中，我使用 Beetle ESP32 C6迷你开发板的ESP32-C6核心自带的温度传感器，结合ESP32-C6的BLE，实现标准的温度环境传感器功能。

当然，如果接上一个SHT30的话，那就可以进行实际的环境温度测量了。

 

一、BLE环境传感器了解

BLE环境传感器是一种利用蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy, BLE）技术来传输数据的传感器，它能够监测和记录环境参数，并通过无线方式将数据发送到接收设备，如智能手机、平板电脑或专用的监控系统。BLE环境传感器因其低功耗、易于集成和使用方便等特点，在智能家居、工业监测、环境研究等领域得到了广泛的应用。

 

在BLE标准的GATT定义中，有如下的部分：

  

其中，定义了环境传感器服务的UUID是 0x181A。环境传感器中温度特性对应的的UUID是0x2A6E，表示以0.01°C为单位的整型温度值。

 

了解了上面的两个定义，后面在实际创建BLE服务的时候，就需要用到。

 

二、ESP32-C6核心自带的温度传感器

ESP32-C6 内置1个温度传感器，用于测量芯片内部的温度。该温度传感器模组包含一个 8 位 Sigma-Delta 模拟-数字转换器 (ADC) 和一个数字-模拟转换器 (DAC)，可以补偿测量结果，减少温度测量的误差。该温度传感器主要用于测量芯片内部的温度变化。芯片内部温度通常高于环境温度，并且受到微控制器的时钟频率或 I/O 负载、外部散热环境等因素影响。

详细的信息，可以从乐鑫文档了解：<a href="https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/v5.1.2/esp32c6/api-reference/peripherals/temp_sensor.html" target="_blank">https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/v5.1.2/esp32c6/api-reference/peripherals/temp_sensor.html</a>

 

要在Arduino中使用该温度传感器，需要先添加对应的驱动库：

<pre>
<code class="language-cpp">#include "driver/temperature_sensor.h"
</code></pre>

然后启用温度传感器：

<pre>
<code class="language-cpp">// 定义温度数据读取变量
temperature_sensor_handle_t temp_sensor = NULL;
temperature_sensor_config_t temp_sensor_config = TEMPERATURE_SENSOR_CONFIG_DEFAULT(10, 50);

// 启用内置温度传感器
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_install(&temp_sensor_config, &temp_sensor));
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_enable(temp_sensor));</code></pre>

启用后，就可以实际用于测量的，对应的代码如下：

<pre>
<code> // 获取温度值
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_get_celsius(temp_sensor, &tsens_value));

</code></pre>

实际的温度值，将会读取到 tsens_value 变量中，直接为十进制的摄氏度浮点温度值。

 

如果需要对外输出华氏温度值，可以用下面的转换函数：

<pre>
<code class="language-cpp">// 转换摄氏度到华氏度的函数
float celsiusToFahrenheit(float celsius) {
return (celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0;
}</code></pre>

 

三、建立BLE 温度环境传感器服务

参考之前分享的使用BLE UATT服务，建立BLE 温度环境传感器服务步骤类似：

首先定义对应的UUID：

<pre>
<code class="language-cpp">#define SERVICE_UUID (BLEUUID((uint16_t)0x181A))
#define CHARACTERISTIC_UUID_Temperature_Measurement (BLEUUID((uint16_t)0x2A6E))
</code></pre>

然后定义对应的Characteristic和Descriptor:

<pre>
<code class="language-cpp">// 定义温度的Characteristic和Descriptor
BLECharacteristic temperatureCharacteristics(CHARACTERISTIC_UUID_Temperature_Measurement, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY);
BLEDescriptor temperatureDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2902));</code></pre>

定义好了以后，就可以依次进行：

创建服务端并设置回调：

<pre>
<code>// Create the BLE Server
pServer = BLEDevice::createServer();
pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());
</code></pre>

创建服务：

<pre>
<code class="language-cpp">// Create the BLE Service
BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);
</code></pre>

添加Characteristic，设置Descriptor：

<pre>
<code>// Create a BLE Characteristic
pService->addCharacteristic(&temperatureCharacteristics);
temperatureCharacteristics.addDescriptor(&temperatureDescriptor);
</code></pre>

最后启动服务和广播：

<pre>
<code class="language-cpp">// Start the service
pService->start();

// Start advertising
pServer->getAdvertising()->start();</code></pre>

 

在loop中，当有蓝牙客户端连接后，则发送温度信息：

<pre>
<code> uint16_t temperatureTemp = (uint16_t)(tsens_value * 100);
temperatureCharacteristics.setValue(temperatureTemp);
temperatureCharacteristics.notify();</code></pre>

 

最终，完整的代码如下：

<pre>
<code class="language-cpp">#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLE2902.h>

#include "driver/temperature_sensor.h"

BLEServer *pServer = NULL;
BLECharacteristic *pTxCharacteristic;
bool deviceConnected = false;

// 定义UUID
#define SERVICE_UUID (BLEUUID((uint16_t)0x181A))
#define CHARACTERISTIC_UUID_Temperature_Measurement (BLEUUID((uint16_t)0x2A6E))

// 设置设备名称
#define BLE_SERVER_NAME "ESP32-C6 Temperature Sensor"

// 设置温度类型
#define UNIT_C // C - 摄氏度 F - 华氏度

// 定义温度的Characteristic和Descriptor
BLECharacteristic temperatureCharacteristics(CHARACTERISTIC_UUID_Temperature_Measurement, BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY);
BLEDescriptor temperatureDescriptor(BLEUUID((uint16_t)0x2902));

// 蓝牙连接/断开处理。当有连接/断开事件发生时自动触发
class MyServerCallbacks : public BLEServerCallbacks {
void onConnect(BLEServer *pServer) {//当蓝牙连接时会执行该函数
Serial.println("蓝牙已连接");
deviceConnected = true;
};

void onDisconnect(BLEServer *pServer) {//当蓝牙断开连接时会执行该函数
Serial.println("蓝牙已断开");
deviceConnected = false;
delay(500); // give the bluetooth stack the chance to get things ready
pServer->startAdvertising();// restart advertising
}
};

// 定义温度数据读取变量
temperature_sensor_handle_t temp_sensor = NULL;
temperature_sensor_config_t temp_sensor_config = TEMPERATURE_SENSOR_CONFIG_DEFAULT(10, 50);

// 转换摄氏度到华氏度的函数
float celsiusToFahrenheit(float celsius) {
return (celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0;
}

void setup() {
Serial.begin(115200);
BLEBegin();//初始化蓝牙

// 启用内置温度传感器
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_install(&temp_sensor_config, &temp_sensor));
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_enable(temp_sensor));
}

void loop() {
/****************数据发送部分*************/
/****************************************/
if (deviceConnected) {//如果有蓝牙连接，就发送数据
float tsens_value;

// 获取温度值
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_get_celsius(temp_sensor, &tsens_value));
#ifdef UNIT_C
Serial.print("Temperature Celsius value ");
Serial.print(tsens_value, 2);
Serial.println(" ℃");
#else
// 转换为华氏温度值
tsens_value = celsiusToFahrenheit(tsens_value);
Serial.print("Temperature Fahrenheit value ");
Serial.print(tsens_value, 2);
Serial.println(" °F");
#endif

uint16_t temperatureTemp = (uint16_t)(tsens_value * 100);
temperatureCharacteristics.setValue(temperatureTemp);
temperatureCharacteristics.notify();

delay(1000);
}
/****************************************/
/****************************************/
}

void BLEBegin() {
// Create the BLE Device
BLEDevice::init(/*BLE名称*/ BLE_SERVER_NAME);

// Create the BLE Server
pServer = BLEDevice::createServer();
pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());

// Create the BLE Service
BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);

// Create a BLE Characteristic
pService->addCharacteristic(&temperatureCharacteristics);
temperatureCharacteristics.addDescriptor(&temperatureDescriptor);

// Start the service
pService->start();

// Start advertising
pServer->getAdvertising()->start();

Serial.print("BLE Address: ");
Serial.println(BLEDevice::getAddress().toString().c_str());
Serial.println("Waiting a client connection to notify...");
}</code></pre>

 

编译烧录到Beetle ESP32 C6迷你开发板后，看到串口输出：

  

  此时，就可以用手机客户端工具连接了。

 

四、手机BLE工具连接：

在手机上，使用ERF Connect，就能找到ESP32-C6 BLE设备：

  

 

点进连接，然后就能查看温度信息了：

  

 

串口监控也会输出对应的信息：

  

 

五、总结

上面的分享，就实现了一个基础的BLE环境传感器功能。

如果感兴趣的话，还可以多多了解BLE服务的知识，把温湿度传感器、燃气传感器、环境光传感器、压力传感器等等都可以实现出来。
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Maker_kun 发表于 2024-5-21 08:41

可玩性太强了，回头我也试一试

HonestQiao 发表于 2024-5-21 18:49

Maker_kun 发表于 2024-5-21 08:41
可玩性太强了，回头我也试一试

别回头了，今晚吧

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