STM32 HAL库 HC-05蓝牙通信实现-EW帮帮网

一、引言

在物联网（IoT）和嵌入式系统的开发中，无线通信技术扮演着至关重要的角色。蓝牙作为一种短距离无线通信技术，因其低功耗、低成本和广泛的兼容性，被广泛应用于各种设备之间的数据传输。HC - 05 蓝牙模块是一款常用的蓝牙串口透传模块，它可以方便地与微控制器进行连接，实现无线数据传输。本文档将详细介绍如何基于 STM32F407 的 HAL 库来驱动 HC - 05 蓝牙模块。

二、HC - 05 蓝牙模块概述

2.1 功能特点

串口透传：HC - 05 支持串口通信，用户可以通过串口将数据发送到蓝牙模块，模块会自动将数据无线传输到配对的蓝牙设备上，反之亦然。
主从模式：模块支持主模式和从模式。主模式下，模块可以主动搜索并连接其他蓝牙设备；从模式下，模块等待其他蓝牙设备的连接请求。
工作频段：工作在 2.4GHz 的 ISM 频段，符合蓝牙 V2.0 规范。

2.2 引脚说明

VCC：电源正极，一般接 3.3V 或 5V。
GND：电源负极，接地。
TXD：串口发送引脚，用于将模块的数据发送到外部设备。
RXD：串口接收引脚，用于接收外部设备发送的数据。
STATE：状态引脚，用于指示模块的连接状态。
EN：使能引脚，用于进入 AT 命令模式。

三、STM32F407 简介

3.1 主要特性

高性能：采用 ARM Cortex - M4 内核，最高主频可达 168MHz，具有丰富的外设资源。
低功耗：支持多种低功耗模式，适用于对功耗要求较高的应用场景。
丰富的外设：包含多个串口、SPI、I2C 等通信接口，以及定时器、ADC、DAC 等功能模块。

3.2 HAL 库

HAL（Hardware Abstraction Layer）库是 ST 公司为 STM32 系列微控制器提供的硬件抽象层库，它简化了开发人员对硬件外设的操作，提高了代码的可移植性和开发效率。

四、硬件连接

将 HC - 05 蓝牙模块与 STM32F407 开发板进行连接，连接方式如下：

HC - 05 引脚	STM32F407 引脚
VCC	3.3V 或 5V
GND	GND
TXD	USARTx_RX（根据实际使用的串口）
RXD	USARTx_TX（根据实际使用的串口）
STATE	可选，可连接到一个 GPIO 引脚用于监测连接状态
EN	可选，可连接到一个 GPIO 引脚用于进入 AT 命令模式

五、开发环境搭建

5.1 安装开发工具

Keil MDK：用于编写、编译和调试 STM32 的代码。
STM32CubeMX：用于配置 STM32 的外设和生成初始化代码。

5.2 配置 STM32CubeMX

打开 STM32CubeMX，选择 STM32F407 芯片。
配置系统时钟，将主频设置为 168MHz。
配置串口，选择一个可用的串口（如 USART1），设置波特率为 9600（与 HC - 05 默认波特率一致），数据位为 8 位，停止位为 1 位，无校验位。
生成代码，选择 Keil MDK 作为开发工具，点击 “Generate Code” 生成初始化代码。

六、代码实现

6.1 初始化串口

在生成的初始化代码中，已经包含了串口的初始化函数。以下是一个简单的示例代码，用于初始化 USART1：

#include "stm32f4xx_hal.h"

UART_HandleTypeDef huart1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  while (1)
  {
    // 主循环
  }
}

void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** 初始化RCC振荡器 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** 初始化RCC时钟 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 9600;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_GPIO_Init(void)
{
  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
}

void Error_Handler(void)
{
  while(1)
  {
  }
}

6.2 发送数据

使用 HAL 库提供的HAL_UART_Transmit函数可以将数据通过串口发送到 HC - 05 蓝牙模块。以下是一个发送字符串的示例代码：

#include "stm32f4xx_hal.h"

UART_HandleTypeDef huart1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  char message[] = "Hello, HC - 05!";
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)message, sizeof(message), HAL_MAX_DELAY);

  while (1)
  {
    // 主循环
  }
}

// 其他初始化函数保持不变

6.3 接收数据

使用 HAL 库提供的HAL_UART_Receive_IT函数可以开启串口接收中断，当接收到数据时，会触发中断回调函数。以下是一个接收数据的示例代码：

#include "stm32f4xx_hal.h"

UART_HandleTypeDef huart1;
uint8_t rx_buffer[1];

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if (huart == &huart1)
  {
    // 处理接收到的数据
    // 例如，将接收到的数据原样发送回去
    HAL_UART_Transmit(&huart1, rx_buffer, 1, HAL_MAX_DELAY);
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_buffer, 1);
  }
}

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_buffer, 1);

  while (1)
  {
    // 主循环
  }
}

// 其他初始化函数保持不变

七、AT 命令配置

HC - 05 蓝牙模块支持通过 AT 命令进行配置，如设置蓝牙名称、密码、工作模式等。要进入 AT 命令模式，需要将 EN 引脚拉高，同时将波特率设置为 38400。以下是一个使用 AT 命令配置蓝牙名称的示例代码：

#include "stm32f4xx_hal.h"

UART_HandleTypeDef huart1;
char at_command[] = "AT+NAME=MyBluetooth";

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  // 进入AT命令模式
  // 将EN引脚拉高
  // 设置波特率为38400

  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)at_command, sizeof(at_command), HAL_MAX_DELAY);

  while (1)
  {
    // 主循环
  }
}

// 其他初始化函数保持不变

八、调试与测试

8.1 硬件连接检查

在进行调试之前，需要检查硬件连接是否正确，确保 HC - 05 蓝牙模块的电源、串口通信引脚连接无误。

8.2 串口调试助手

使用串口调试助手（如 SecureCRT、串口调试精灵等）与 STM32F407 开发板进行通信，发送和接收数据，检查串口通信是否正常。

8.3 蓝牙配对

使用手机或其他蓝牙设备搜索并配对 HC - 05 蓝牙模块，测试数据的发送和接收功能。

九、常见问题及解决方法

9.1 无法进入 AT 命令模式

原因：EN 引脚未拉高，波特率设置不正确。
解决方法：检查 EN 引脚的连接，确保在进入 AT 命令模式时将其拉高；将串口波特率设置为 38400。

9.2 数据传输不稳定

原因：蓝牙信号干扰，串口通信参数设置不正确。
解决方法：尽量避免在强干扰环境下使用蓝牙模块；检查串口通信的波特率、数据位、停止位等参数是否与 HC - 05 蓝牙模块一致。

十、总结

通过本文的介绍，你已经了解了如何基于 STM32F407 的 HAL 库来驱动 HC - 05 蓝牙模块。从硬件连接、开发环境搭建到代码实现和调试，详细介绍了整个开发过程。希望本文能帮助你顺利完成基于 HC - 05 蓝牙模块的嵌入式系统开发。

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