概述

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本文档是 ESP32 系列 BLE 应用开发笔记，主要介绍 ESP32 系列 BLE 应用开发的基本概念、开发环境，并基于 NimBLE 重点列举了 BLE 开发过程中普遍适用的一些注意事项，并整理了开发所需的资料文档。

ESP32 系列蓝牙特性介绍

ESP32 有多款芯片支持蓝牙，目前对蓝牙的支持可以分为如下几种：

ESP32 系列芯片蓝牙特性

芯片型号	蓝牙认证版本	功能支持
ESP32	4.2	controller 通过蓝牙 4.2 认证
ESP32-C2	5.3	controller 通过蓝牙 5.3 认证，支持 BLE 5.0 及以下的所有功能
ESP32-S3、ESP32-C3	5.3	controller 通过蓝牙 5.3 认证，支持 BLE 5.0 及以下的所有功能
ESP32-C6、ESP32-H2、ESP32-C61、ESP32-C5	6.0	通过蓝牙 6.0 认证，支持 BLE 5.0 及以下的所有功能，并支持部分 BLE 5.0 以上的功能

关于芯片功能的具体情况可以选择对应芯片并参看 ESP32 系列蓝牙功能支持情况

关于蓝牙协议栈的说明

ESP-IDF 支持两种蓝牙主机协议栈：

1. Bluedroid：同时支持经典蓝牙与低功耗蓝牙

2. NimBLE：只支持低功耗蓝牙

两个协议栈的功能一致，但实现上各有优劣，具体如下：

1. Bluedroid：协议栈架构较为清晰，但内存和固件尺寸占用较大

2. NimBLE：协议栈实现较为简洁，内存和固件尺寸占用较小。开发者需要对蓝牙协议栈有较深入的了解

两个协议栈均提供了丰富的例程和文档供开发者参考：

• Bluedroid 例程

• NimBLE 例程

本文档主要基于 NimBLE 协议栈，介绍 BLE 开发流程和基本概念。但基本概念和编程思想同样适用于 Bluedroid 协议栈。

BLE 编程的基本概念

基于事件驱动的编程模型：

在 ESP32 的 NimBLE 中，回调机制（callback mechanism）是整个 BLE 应用响应事件的基础。它允许注册一些函数，当特定事件（比如连接建立、断开、接收通知、读写 GATT 特征等）发生时，NimBLE 栈自动调用这些函数进行处理。

BLE 的基本角色（Roles）

在 BLE 中主要有以下几种角色：

1. 主设备 （Central） - 主动发起连接的设备 - 负责管理连接和数据交换

2. 从设备 （Peripheral） - 等待被连接的设备 - 提供数据和服务

3. 广播者 （Broadcaster） - 只发送广播数据 - 不建立连接 - 适用于信标（Beacon）等应用场景

4. 观察者 （Observer） - 只接收广播数据 - 不建立连接 - 适用于数据采集等场景

在实际应用中，一个设备可以同时支持多个角色。例如，一个智能手表可以作为从设备连接手机，同时又可以作为主设备连接心率带。

GAP（Generic Access Profile）

负责 BLE 设备发现、连接管理、广播等。

GATT（Generic Attribute Profile）

定义 BLE 的数据通信格式。

关于更多 BLE 基本概念的介绍，可以参看 低功耗蓝牙介绍

BLE 编程注意事项：

1. 确保回调中只处理轻量逻辑。耗时逻辑，复杂逻辑在其它任务中处理。

2. 避免回调中调用阻塞函数，如 vTaskDelay 等。

协议栈反初始化

NimBLE 协议栈反初始化：

1. 断开所有连接，关闭广播和扫描

2. 调用 nimble_port_stop(); 停止 NimBLE 协议栈

3. 调用 nimble_port_freertos_deinit(); 反初始化 FreeRTOS 相关资源

4. 调用 nimble_port_deinit(); 反初始化 NimBLE 端口

5. 调用 esp_bt_controller_disable(); 禁用蓝牙控制器

6. 调用 esp_bt_controller_deinit(); 反初始化蓝牙控制器

Bluedroid 协议栈反初始化：

1. 断开所有连接，关闭广播和扫描

2. 调用 esp_bluedroid_disable(); 禁用 Bluedroid 协议栈

3. 调用 esp_bluedroid_deinit(); 反初始化 Bluedroid 协议栈

4. 调用 esp_bt_controller_disable(); 禁用蓝牙控制器

5. 调用 esp_bt_controller_deinit(); 反初始化蓝牙控制器