嵌入式人工智能（41-基于树莓派4B的串口蓝牙模块AT09-cc2541）

1、串口蓝牙模块AT-09

AT-09是一种串口蓝牙模块，可实现串口与蓝牙之间的数据传输。AT-09模块基于蓝牙4.0技术，具有低功耗、高传输速率和广泛的应用范围。

AT-09模块支持AT指令，通过串口与外部设备进行通信。用户可以使用AT指令对模块进行配置和控制，例如设置蓝牙名称、密码、通信速率等。通过串口，用户可以与AT-09模块进行数据传输，实现与蓝牙设备的无线通信。

AT-09模块通常用于无线传输、数据采集等应用场景。它可以与各种主控板和设备进行连接，如Arduino、Raspberry Pi等。通过AT-09模块，用户可以方便地将串口设备无线化，实现无线控制和数据传输。

有了这个串口蓝牙模块，我们就可以用手机远程控制很多物联网设备了。有了通信网，整个世界都变得更加丰富多彩了。

2、蓝牙cc2541模块

串口蓝牙模块所用的蓝牙芯片是CC2541，而真正的无线通信是靠CC2541收发数据。串口仅仅是用来将无线收发的数据通过串口送开发板微处理器。

CC2541是一款针对低能耗以及私有2.4GHz应用的功率优化的真正片载系统（SoC）解决方案。它使得使用低总体物料清单成本建立强健网络节点成为可能。CC2541将领先RF收发器的出色性能和一个业界标准的增强型8051MCU、系统内可编程闪存存储器、8kBRAM和很多其它功能强大的特性和外设组合在一起。CC2541非常适合应用于需要超低能耗的系统。

通过下图可以看出真正片载系统Soc即串口底板+片上蓝牙模块。具体的原理，内部结构，功能，引脚等等请看数据手册把。

通过USB-TTL与电脑或者开发板连接，与电脑的连接可以参考我这个专栏的语音模块syn6288那一部分。

我们这里还是介绍与树莓派的接线，引脚引出线只有4根，这样就好接线了，VCC接开发板5V，GND接地，TXD接开发板的RXD0（BOARD10），RXD接开发板的TXD0（BOARD8）

3、手机蓝牙助手连接CC2541

这个部分最简单，但是也最重要，因为手机上要有应用程序和蓝牙模块建立连接。手机上的蓝牙应用程序可不是C或Python写的，具体我们也不要管它了，我们下载一个别人写好的能用的蓝牙助手，安卓手机安装包的名称为HCbluetooth.apk。然后将蓝牙模块也插上电，上电后蓝牙模块的指示灯不停闪烁。

在手机上找到刚刚安装的HC蓝牙助手，点击打开，打开后搜索到该模块，点击连接就OK了。

连接上之后，蓝牙模块的灯就不会闪了，一直亮着，然后把这几个模块都看看。

这个发送速度就设置为中就可以，经测试为波特率为9600，停止位1位，数据位8位，奇偶校验无，回头开发板的串口也设置为一样即可。

4、踩坑必看

本以为很简单的事情，运行程序后收到的数据不正常，或者收不到数据。耽误了大半天时间，经过我一顿思考和尝试，这里有个坑，同学们注意。如果你还没有运行程序，请先看第5部分。

（1）如果在运行程序出现：（提示权限问题，可以sudo chmod 666 /dev/ttyS0 暂时解决）

（3）手机HC蓝牙助手也出现这样的echo：

这些看似很多问题，可能是由于同一个问题导致的，就是蓝牙串口使用了ttyS0设备，该设备默认让用户通过串口登录，很久以前，windows有个超级终端的串口登录，估计同学们都不知道了，那已经是20多年前的事情了，以前都是都过串口登录到设备，做一些调试，比如路由器、交换机。该树莓派也是打开串口让用户登录。所以在通过蓝牙串口发送数据给树莓派时，开启了串口终端登录。我们到树莓派配置里面将这个功能给关闭。

点击OK后重启。估计就不会出现上述问题了。

4、实验代码与现象

有了这个模块我们就可以发送数据给开发板了，比如打开第1个灯，关闭第1个灯；或者开1，关1；总之python语言中对字符串的处理是非常方便的。只要包含开关这两个字就知道状态给0还是1；然后再从字符串中提取数字，把这个值赋值给变量即可。我这边为了节省IO口，仍然用TM1638扩展板做，如果同学们没有就直接放2个LED实现效果即可。

iimport serial
import TM1638
import time
import redef init():global tmtm=TM1638.TM1638(stb=36,clk=38,dio=40) tm.brightness(2)DEVICE = "/dev/ttyS0"global serser=serial.Serial(DEVICE,baudrate=9600,bytesize=8,parity="N",stopbits=1,timeout=0.1)def main_loop():while True:if ser.in_waiting > 0:# 读取串口数据data = ser.readall().decode('utf-8').strip()print("收到的数据:", data)if '开' in data:status = 1elif '关' in data:status = 0elif data=='结束程序':breakelse:ser.write(bytes('没有给出正确的指令','utf-8'))   firstnum = re.search(r'\d',data)if firstnum:first_number = firstnum.group() if int(first_number)>0 and int(first_number)<=8:tm.led(int(first_number)-1,status) else:ser.write(bytes('没有给出正确的LED号码（1-8）','utf-8'))if __name__ == '__main__':init()try:main_loop()except KeyboardInterrupt:print("程序结束！")finally:tm.clear()ser.close()

程序解释：

（1）程序代码没有多少行，这就体现了Python语言的精练，同样的代码用C来写你试试把。可能有同学觉得树莓派毕竟是一台口袋电脑，用来做物联网成本有点高，而低成本的处理器可能不支持python。我这里有个想法，但是还没有考虑成熟，等我把树莓派栏目写完，我打算用ESP32或ESP8266做MicroPython的实验或项目，看看MicroPython在物联网上面和C的性能差距有多少。

（2）串口设置，不管有些参数是不是默认值，还是将波特率、数据位、停止位、奇偶校验都设置下。ser=serial.Serial(DEVICE,baudrate=9600,bytesize=8,parity="N",stopbits=1,timeout=0.1)

串口通信超时解决方案在进行串口通信时，可能会遇到以下两个问题：a读取串口数据时阻塞时间过长，造成程序无法及时响应。b进行写操作时，设备没有及时响应。
为了解决这些问题，我们可以使用Python的serial库提供的timeout参数来设置超时时间。timeout参数是一个浮点数，代表等待数据的最长时间（以秒为单位）。当没有数据可读时，等待超过指定的超时时间后，将触发超时异常。

（3）serial-三方库，提供了一系列的方法来处理串行通信。

in_waiting：返回输入缓冲区中的字节数。

        if ser.in_waiting > 0:
            # 读取串口数据
            data = ser.readall().decode('utf-8').strip()

收到的数据都是以字节流的形式放到接收缓冲区，上面是正确的接收，我之前写的代码是

data = ser.readall()

if data:

        text = data..decode('utf-8')

结果发现utf8编码的汉字被拆成3个字节，一个一个的print，python就没有办法解码了。

（4）输入相关指令对LED进行控制，可以先让程序发一段解释说明给手机，这样最好。

            if '开' in data:status = 1elif '关' in data:status = 0elif 'help' in data:ser.write(bytes('请输入开/关 1-8的字样\n','utf-8'))   elif data=='结束程序':breakelse:ser.write(bytes('没有给出正确的指令\n','utf-8'))   

当然我这个程序if的嵌套逻辑结构不是最好的，如果业务逻辑比较丰富的话，可以参考模块化编程的思想和方法。

（5）指令包括2个参数，一个是第几个灯，一个是状态，所以状态通过开关来给定，第几个灯要从用户输入的内容里面提取数字再判断数字的有效范围。

从字符串里面提取第一个数字firstnum = re.search(r'\d',data)这里用到了正则表达式，需要导入re库，‌正则表达式是一种强大的文本处理工具，用于匹配、查找、替换复杂的文本模式。它由普通字符和特殊字符（元字符）组成，能够描述和匹配一系列符合特定规则的字符串。