大家好！在前 21 篇中，我们实现了低功耗的电池供电设备，但这类设备（如户外传感器、便携监测器）往往需要 “无线传输数据”（避免布线麻烦），而蓝牙 BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙） 是最佳选择 —— 它兼顾低功耗（待机电流 μA 级）与短距离无线通信（10~100 米），完美适配电池供电场景。这一篇我们将从蓝牙 BLE 的核心原理讲起，详解 STM32 与 BLE 模块（HC-08）的通信配置，通过 “低功耗蓝牙温湿度传感器” 的实操，让你掌握 “采集→低功耗→无线传输” 的完整开发流程，实现设备与手机 / 电脑的无线数据交互。
一、什么是蓝牙 BLE？用 “对讲机” 理解核心逻辑
蓝牙 BLE 是蓝牙技术联盟推出的低功耗无线通信协议，核心定位是 “短距离、低功耗、低速率” 的设备互联，就像 “微型对讲机”：
主设备（手机 / 电脑）：像对讲机的 “接收端”，主动扫描并连接从设备，获取数据（如查看温湿度）；从设备（STM32+BLE 模块）：像对讲机的 “发送端”，周期性广播自身信息（如设备名称），等待连接后传输数据（如温湿度）；通信链路：连接建立后，通过 “特征值（Characteristic）” 传输数据 —— 从设备将数据写入特征值，主设备读取特征值获取数据，类似 “对讲机的专属频道”；低功耗关键：未连接时仅周期性广播（间隔 100ms~10s，功耗 μA 级），连接后按需传输数据，传输完成后快速进入休眠。
蓝牙 BLE 与传统蓝牙的核心差异：
| 特性 | 蓝牙 BLE（低功耗） | 传统蓝牙（经典蓝牙） |
|---|---|---|
| 功耗 | 极低（待机 μA 级，传输 mA 级） | 较高（待机 mA 级，传输 10~50mA） |
| 传输速率 | 低（最高 2Mbps，实际常用 10kbps） | 高（最高 3Mbps，适合传音频） |
| 通信距离 | 中（10~100 米，视环境） | 近（10 米内） |
| 适用场景 | 传感器数据、设备控制（低速率） | 音频传输、文件同步（高速率） |
二、蓝牙 BLE 通信的核心概念：从广播到数据传输
BLE 的通信流程分为 “广播→连接→数据传输” 三个阶段，核心依赖 “GATT 协议（通用属性配置文件）” 定义数据交互格式，关键概念如下：
1. 核心角色与广播
广播（Advertising）：从设备周期性发送 “广播包”（包含设备名称、UUID 等信息），主设备通过扫描发现从设备；UUID（通用唯一识别码）：用于标识设备的 “服务（Service）” 和 “特征值（Characteristic）”—— 比如 “温湿度服务 UUID” 为
0000FFF0-0000-1000-8000-00805F9B34FB
0000FFF1-0000-1000-8000-00805F9B34FB
2. GATT 数据结构：服务与特征值
BLE 的数据传输通过 “服务 – 特征值” 的层级结构实现，类似 “文件夹 – 文件”：
服务（Service）：一组相关功能的集合（如 “温湿度监测服务” 包含温度、湿度两个特征值）；特征值（Characteristic）：实际存储数据的单元，支持 “读（Read）”“写（Write）”“通知（Notify）” 三种操作：
读：主设备主动读取特征值的数据（如手机查看当前温度）；写：主设备向特征值写入数据（如手机发送 “采样间隔调整” 指令）；通知：从设备主动将数据推送至主设备（无需主设备请求，实时性强，功耗低）。
本文以 “通知” 操作为主（最适合传感器数据实时传输，功耗最低）。
三、实操：STM32+HC-08 BLE 模块实现温湿度无线传输
我们基于第 21 篇的 “低功耗温湿度传感器”，新增蓝牙 BLE 模块，实现功能：
STM32 采集温湿度数据后，通过 UART 发送给 HC-08 BLE 模块；HC-08 将数据封装为 BLE 特征值，以 “通知” 方式推送给已连接的手机；手机通过 BLE 调试 APP（如 “nRF Connect”）接收并显示数据；未连接时，STM32 与 HC-08 均进入低功耗模式，确保电池续航。
1. 硬件准备与连接
| 硬件 | 型号 / 规格 | 连接方式（STM32→BLE 模块） | 作用 |
|---|---|---|---|
| STM32F103C8T6 | – | – | 主控制器，采集温湿度 |
| BLE 模块 | HC-08（从模式，UART 接口） | TX→PA10（USART1_RX），RX→PA9（USART1_TX），VCC→3.3V，GND→GND | 无线数据传输 |
| 温湿度传感器 | SHT30（I2C） | SCL→PB6，SDA→PB7 | 采集温湿度数据 |
| 纽扣电池 | CR2032（3V） | 供电给 STM32 和 HC-08（总功耗≈100μA） | 电池供电 |
关键说明：
HC-08 是 UART 接口的 BLE 从模块，默认波特率 9600，通过 AT 指令可修改设备名称、波特率、UUID 等（如 AT+NAME=STM32_BLE，设置设备名称为 “STM32_BLE”）；HC-08 支持低功耗模式：未连接时自动进入休眠（电流≈10μA），连接后根据数据传输需求调整功耗。
2. 配置步骤（STM32CubeIDE）
步骤 1：配置 USART1（与 HC-08 通信）
进入 “Pinout & Configuration”→“Connectivity”→“USART1”；配置为 “异步模式（Asynchronous）”：
波特率：9600（与 HC-08 默认波特率一致）；数据位：8 Bits；校验位：None；停止位：1；引脚：PA9（TX）、PA10（RX）（复用功能）。
步骤 2：保留低功耗与温湿度采集配置
沿用第 21 篇的配置：
RTC 定时唤醒（每 1 分钟唤醒一次）；I2C1（SHT30）、SPI Flash（数据存储）；停止模式（进入低功耗时关闭 USART1 时钟，降低功耗）。
步骤 3：生成代码
点击 “Generate Code”，CubeIDE 自动生成 USART1、I2C1、RTC 的初始化代码。
3. 编写 BLE 数据传输代码
（1）HC-08 BLE 模块初始化（ble.c）
#include "ble.h"
#include "usart.h"
#include <string.h>
extern UART_HandleTypeDef huart1;
// BLE发送数据（格式化温湿度为“Temp:25.5,Humi:60.2
”）
void BLE_Send_Data(float temp, float humi)
{
char data_buf[32];
// 格式化数据（适配BLE特征值长度，避免过长）
sprintf(data_buf, "Temp:%.1f,Humi:%.1f", temp, humi);
// 通过USART1发送给HC-08（HC-08会自动封装为BLE通知）
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)data_buf, strlen(data_buf), 100);
// 发送结束符（可选，便于APP解析）
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)"
", 2, 100);
}
// BLE模块低功耗控制（进入停止模式前关闭USART1）
void BLE_Enter_LowPower(void)
{
__HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE(); // 关闭USART1时钟
HAL_UART_DeInit(&huart1); // 复位USART1外设
}
// BLE模块唤醒（从停止模式唤醒后重新初始化USART1）
void BLE_Wakeup(void)
{
MX_USART1_Init(); // 重新初始化USART1
}（2）主程序逻辑（main.c）
整合 “采集→存储→BLE 传输→低功耗” 流程：
#include "main.h"
#include "rtc.h"
#include "power.h"
#include "sht30.h"
#include "w25qxx.h"
#include "ble.h"
float temp, humi;
uint32_t data_addr = 0x000000; // SPI Flash存储地址
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
// 初始化外设
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_Init();
MX_I2C1_Init();
MX_SPI1_Init();
MX_RTC_Init();
// 初始化各模块
RTC_Alarm_Init(); // RTC闹钟（1分钟唤醒）
SHT30_Init(); // 温湿度传感器
W25Q_Init(); // SPI Flash
// HC-08无需额外初始化，上电后自动进入广播模式
while (1)
{
// 1. 唤醒BLE模块（重新初始化USART1）
BLE_Wakeup();
// 2. 采集温湿度数据
SHT30_Read_Data(&temp, &humi);
printf("采集数据：Temp=%.1f℃, Humi=%.1f%%
", temp, humi);
// 3. 存储数据到SPI Flash
char data_buf[16];
sprintf(data_buf, "%.1f,%.1f
", temp, humi);
W25Q_WritePage(data_addr, (uint8_t*)data_buf, strlen(data_buf));
data_addr += 10;
if (data_addr > 0x00FFFF) data_addr = 0x000000;
// 4. BLE传输数据（推送给手机）
BLE_Send_Data(temp, humi);
printf("BLE已发送数据
");
// 5. BLE进入低功耗，STM32进入停止模式
BLE_Enter_LowPower();
Enter_Stop_Mode(); // 1分钟后被RTC唤醒，重复循环
}
}4. 手机端验证（使用 nRF Connect APP）
下载并打开 “nRF Connect”（手机应用商店可搜）；点击 “SCAN”，扫描附近的 BLE 设备，找到名称为 “STM32_BLE” 的设备（HC-08 默认名称可通过 AT 指令修改）；点击 “CONNECT” 建立连接，在 “Services” 中找到 HC-08 的 “通知特征值”（通常 UUID 为
0000FFF1-...
5. 功耗与续航验证
工作阶段（1 分钟内的 10ms）：STM32 采集 + BLE 传输，总功耗≈10mA（持续 10ms）；低功耗阶段（1 分钟内的 59.99 秒）：STM32 停止模式（50μA）+ HC-08 休眠（10μA），总功耗≈60μA；平均功耗：≈(10mA×0.01s + 60μA×59.99s)/60s ≈ 61.6μA；续航估算：CR2032 电池（220mAh）续航≈220mAh / 0.0616mA ≈ 3571 小时 ≈ 148 天（满足低功耗需求）。
四、蓝牙 BLE 通信常见问题与调试技巧
手机扫描不到 BLE 设备？
模块未上电：确认 HC-08 的 VCC 接 3.3V（勿接 5V，会烧毁），GND 与 STM32 共地；波特率不匹配：HC-08 默认波特率 9600，若修改过需重新配置 STM32 的 USART 波特率（可通过 AT 指令恢复默认：AT+BAUD4，对应 9600）；模块进入休眠：HC-08 未连接时广播间隔默认 1 秒，若间隔过长（如 10 秒），需耐心等待扫描；可通过 AT 指令缩短广播间隔（AT+ADV=100，设为 100ms）。
连接后接收不到数据？
未开启 “Notify”：手机 APP 必须勾选特征值的 “Notify” 选项，否则从设备无法主动推送数据；USART 数据传输错误：用 USB 转 TTL 模块连接 HC-08 的 TX/RX，监听 STM32 发送的数据是否正确（若乱码，检查波特率 / 数据位 / 校验位）；数据长度超限：BLE 特征值单次传输最大 20 字节，需确保
BLE_Send_Data
功耗高于预期？
连接间隔过短：默认连接间隔 100ms，可通过 AT 指令增大间隔（AT+INT=1000，设为 1 秒），间隔越大功耗越低；未关闭 USART 时钟：STM32 进入低功耗前必须调用
BLE_Enter_LowPower
五、第 22 篇总结与下一篇预告
总结
这一篇我们掌握了蓝牙 BLE 通信的核心：
BLE 以低功耗为核心，适合短距离传感器数据传输，通过 “广播→连接→通知” 实现数据交互；STM32 与 HC-08 通过 UART 通信，数据经模块封装为 BLE 特征值，以 “通知” 方式推送给手机；实操中实现了 “低功耗采集→无线传输→手机显示” 的完整流程，平均功耗≈61.6μA，续航达 148 天，兼顾功能与续航。
下一篇预告
当设备需要 “远程传输数据”（如跨城市、跨区域）时，蓝牙 BLE 的短距离限制无法满足需求，此时NB-IoT（窄带物联网） 成为最佳选择（通信距离无限制，依赖运营商网络）。第 23 篇我们将学习 “STM32+NB-IoT 模块（BC26）” 的开发，实现 “温湿度数据上传至云平台” 的实操，让你掌握广域物联网设备的开发技术。
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