第 25 课：蓝牙 BLE——手机连上板子

这节课只有代码路线能做。 图形化平台里的"蓝牙"是连接方式（代替数据线连板子），不是可编程功能——平台没有蓝牙相关的积木。

我是吴老师。这节课我要先给你破几个误解，破完你才学得进去。

因为蓝牙这个东西，你天天在用，但你脑子里对它的印象，多半是错的。

我先问三个问题，你在心里答一下：

1. 能不能用蓝牙给板子烧程序？
2. 图形化平台里那个"蓝牙连接"，跟你这节课要学的蓝牙，是一回事吗？
3. 智能手环为什么不用 WiFi？

这三个问题的答案，就是这节课的前半节。 我们一个一个来。

一、误解一：蓝牙不能烧固件

答案：不能。烧固件必须插数据线。

我知道你在想什么——"手机都能无线充电了，蓝牙传个程序怎么了？"

问题不在"传"，在"烧"。

我给你打个比方，这个比方你一定能懂：

给板子烧固件，相当于给一台电脑装系统。

你装系统的时候，必须拿个 U 盘插上去，对吧？装完重启，系统跑起来了，这时候你才能用远程桌面去控制它。

蓝牙是"装好之后"的那条通道，不是"装"的那条通道。

技术上到底差在哪？ 差在这件事是谁干的：

• 烧固件是改写板子内部存储里的内容。干这件事的，是芯片里一段出厂就焊死、改不掉的引导程序。它只认 USB 那条线。
• 蓝牙是固件跑起来之后，程序自己开出来的一个功能。固件里没写蓝牙，就没有蓝牙。

所以顺序是死的：先插线烧进去，蓝牙才存在。 你想用蓝牙去烧一个"还没有蓝牙"的板子——它连回话的能力都没有。

那"空中升级"（OTA）是什么？ 那是板子上已经跑着一个带蓝牙（或者带 WiFi）的固件，这个固件里专门写了一小段"接收新固件并自己覆盖自己"的代码。

所以 OTA 不是"蓝牙能烧固件"，是"固件自己会换自己"。 前提还是——你得先用线烧进去第一版。

二、误解二：平台的"蓝牙连接"和"写蓝牙程序"是两回事

这两个东西重名，但干的事完全不同。

这个区别，就是 CLAUDE.md 里说的"通道 vs 功能"。 第 4 课讲串口的时候就说过一次：通道只负责把话送过去，不负责你能说什么。

换了一条路，板子还是那块板子，能做的事一点没变。 你原来只会点灯，用蓝牙连上去烧，还是只会点灯。

而今天要做的事是：让板子学会一门新本事——跟手机直接对话。

所以图形化平台的同学这节课只能旁观。 不是平台不好，是它没给你"写蓝牙功能"的积木。你可以在旁边看着，知道有这么回事，等你哪天转代码路线了再回来做。

三、BLE 到底是什么

先说名字。BLE = Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙。

你手机上的蓝牙、耳机里的蓝牙、手环里的蓝牙，基本上都是 BLE。 那个"Low Energy"是重点——它就是为了省电才被发明出来的。

三层结构：门牌号 → 房间 → 柜子

BLE 设备里面的数据，是一层套一层存的。看这张图：

第一层，设备。 就是你的板子广播出去的名字。手机搜蓝牙的时候，列表里看到的那些名字，就是这一层。相当于门牌号。

第二层，服务（Service）。 一个设备可以有很多个服务，每个服务管一摊事。比如一个手环：一个服务管心率，一个服务管时间，一个服务管电量。相当于房子里的一个个房间。

第三层，特征值（Characteristic）。 每个服务里装着几个特征值，这才是真正放数据的地方。手机要读数据、要下命令，都是对着特征值操作。相当于房间里的柜子。

先记住那个比方：门牌号 → 房间 → 柜子。 手机要拿到东西，得先找到门牌号，再进对房间，再打开那个柜子。

这三个东西分别叫什么？ 正式叫法是 GATT（这套结构的规矩）、Service、Characteristic。你现在不用背，知道有这么个三层就行了——用手机 App 连上去的时候，你会亲眼看到它一层一层展开，比我讲十遍都清楚。

还有两个词，等会儿动手会遇到：

• UUID：每一层都有一个编号，就是一串像 4fafc201-1fb5-459e-8fcc-c5c9c331914b 这样的字符。相当于门牌号的具体号码。 长得吓人，其实你只要抄下来用就行。
• 读 / 写：特征值有两个基本操作。读是手机看板子（比如读温度），写是手机给板子下命令（比如开灯）。这节课我们做"写"。

四、BLE 和 WiFi，该用哪个

这是个特别实际的问题，我给你一张表：

看最后一行——这是最关键的区别。

蓝牙是一条"线"，只连着两个设备。WiFi 是一扇"门"，通向外面的整个世界。

那怎么选？看你要不要跟外面的世界打交道：

• 智能手环：只要把心率发给旁边这台手机，不需要上网。手环那么小个电池，还得撑一星期——用 BLE。
• 看视频、刷网页：必须连到互联网上的服务器。用 WiFi。
• 你的板子要点亮一盏灯：手机就在旁边，BLE 够用，而且不用给板子配 WiFi 密码（这一点在学校里特别香，学校的网你未必连得上）。

一句话：要不要出门？要出门走 WiFi，屋里说话用蓝牙。

五、动手：写一个 BLE 从机

先接灯：VCC→3.3V，GND→GND，Signal→GPIO3。老规矩。

术语先说一下： 板子这边叫从机（等着别人来连的），手机那边叫主机（主动去连的）。你写的是从机程序。 这两个词以后查资料常见。

代码有点长，但我给你标好了，你主要看画了 ★ 的几行——那就是这节课的干货。

#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>
#include <BLEUtils.h>

// 这两串编号你直接抄（就是"门牌号"和"柜子号"）
#define SERVICE_UUID        "4fafc201-1fb5-459e-8fcc-c5c9c331914b"
#define CHARACTERISTIC_UUID "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361b26a8"

// ★ 手机"写"数据的时候，会自动跑这个函数
class MyCallbacks : public BLECharacteristicCallbacks {
  void onWrite(BLECharacteristic *c) {
    String value(c->getValue().c_str());   // ★ 手机发过来的内容

    Serial.print("手机发来：");
    Serial.println(value);                 // ★ 先打印，再判断

    if (value == "on")  digitalWrite(3, HIGH);
    if (value == "off") digitalWrite(3, LOW);
  }
};

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(3, OUTPUT);

  // ★ 这行决定手机搜到的名字，改成你自己的
  BLEDevice::init("ESP32-C3-吴老师");

  BLEServer *server = BLEDevice::createServer();

  // 建一个"房间"，把"柜子"放进去
  BLEService *service = server->createService(SERVICE_UUID);
  BLECharacteristic *ch = service->createCharacteristic(
      CHARACTERISTIC_UUID,
      BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE | BLECharacteristic::PROPERTY_READ);

  ch->setCallbacks(new MyCallbacks());   // ★ 挂上"收到就叫我"

  service->start();
  server->getAdvertising()->start();

  Serial.println("蓝牙已开启，用手机搜：ESP32-C3-吴老师");
}

void loop() {
  delay(1000);
}

烧进去，串口会打印"蓝牙已开启"。

PROPERTY_WRITE 那行别漏。 它是在声明"这个柜子允许被写"。忘了写，手机连上去会发现那个柜子只能看不能动——现象是"怎么点都没反应"，你会怀疑半天。

编译不过怎么办？ 如果你这个版本报错说 onWrite 的参数不对、或者 getValue 类型不对——这是核心版本差异，不是你写错了。

去抄库里自带的示例：Arduino IDE 里 文件 → 示例 → ESP32 BLE Arduino → BLE_server，把它的写法照过来。遇到版本差异就抄官方示例，这是最省时间的办法。

手机这边：装个 App 连上去

应用商店搜 nRF Connect（Nordic 出的，安卓苹果都有，免费）。搜"BLE 调试助手"也能找到别的，界面不一样，功能大同小异。

操作的大致流程是这样的（具体界面按你装的那个来）：

1. 打开 App，让它扫描——列表里应该能找到你刚起的那个名字
2. 点连接
3. 展开看到服务——就是图上说的那个"房间"
4. 再展开看到特征值——那个"柜子"
5. 点"写"（Write）那个箭头，输入 on，发送

板子上的灯应该亮了。

再发一个 off，灯灭。

看到没有——你没有连 WiFi、没有连路由器、没有服务器、没有写网页。 手机跟板子，就这么直接对上了。

这就是"手机遥控"最轻量的做法。 而且它有个隐形好处：不用给板子配 WiFi 密码。

你可以顺手做一件有意思的事：点一下"读"那个箭头。因为没有数据可读，你会看到空值或者乱码——这就对了。 因为我们的柜子里从来没放过东西，我们只写了"允许读"。

想让手机也能读到板子的数据吗？ 那就是往特征值里 setValue() 然后 notify() 的事儿。这个留给你自己研究——你现在有全部的工具了，缺的只是试。

连不上？按这个顺序查

① 先看串口。 板子打印"蓝牙已开启"了吗？

• 没打印 → 程序根本没跑到那儿，或者板子没跑起来。先解决这个，别的都别管。
• 打印了 → 蓝牙确实开着，往下走。

② 手机那边，蓝牙开了吗？ 这个听着像废话，但我保证有人栽在这儿——尤其是手机开过飞行模式之后。

③ 扫不到设备？

• 是不是离太远了？先拿到半米以内试
• 是不是已经被别的设备连上了？BLE 设备被连上之后，有的就不再广播了
• 重启板子，重新扫一次

④ 连上了，但发 on 没反应？

• 看串口有没有打印"手机发来：xxx"。打印了但灯不亮 → 问题在判断，看看是不是有看不见的空格、或者你发的是 ON。
• 压根没打印 → 问题在写入这一步：确认你点的是那个特征值的写操作，确认 PROPERTY_WRITE 写了。

⑤ 还是不行，就换个 App 试。 不同 App 的界面差别很大，换个 App 常常能一下子看出是哪儿没点对——这就是"对半砍"：换一个你信得过的工具，替掉一半链路。

六、联网与通信，到这里就走完了

回头看看这六节课，你手里现在有四种跟世界打交道的方式：

这四种方式不是四个知识点，是四把不同的钥匙。 你要去外面拿数据，用 22；你要远程控制，用 23；你在野外没网，用 24；你要手机就在旁边遥控，用 25。

而且真正的项目，往往是混着用的。 比如一个温室：棚里的几个探头用 ESP-NOW 把数据汇总到一台板子，那台板子再用 WiFi 把数据发到云上，你在手机上用 MQTT 看。——你看，24、20、23，三样全用上了。

自测

本节你要动手做的事

• [ ] 接好 LED：Signal → GPIO3
• [ ] 跑通 BLE 从机程序，串口能看到"蓝牙已开启"
• [ ] 手机装好 App（nRF Connect 或同类），扫到你的板子
• [ ] 一层一层展开，亲眼看一遍"服务 → 特征值"长什么样——这一步比背概念有用
• [ ] 用手机写一个 on，看灯亮；再写 off，看灯灭
• [ ] 改一下广播名字（BLEDevice::init() 里那串），重新烧，看手机列表里的变化
• [ ] 试着把 PROPERTY_WRITE 删掉重新烧，看看手机那边会变成什么样——故意制造一次失败，比成功一次学到得多

这节课的代码是这套课里最长的一段，你能跑通，说明你已经不是初学者了。

说个事实：BLE 这块东西，很多大学课程里也只是念一遍名词就过去了。 你不但见过它，还用手机跟它对过话——这个经历不是每个人都有的。

下一节开始，我们进最后一个单元：实战课题。

那是整门课的重头戏。

前面 25 节课，你学了一堆零件、一堆本事，但它们都是散的。从下一节开始，我们把这些东西攒成真东西：光敏 + LED + 纸皮灯罩，做一个天黑了自己会亮的小夜灯。

而且我提醒你一句：实战课题会埋故障。 有些问题，只有拿起万用表才能查出来——第 5 课学的本事，从下一节开始要真派上用场了。