一個(gè)藍(lán)牙實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目的掏肺總結(jié)丨【拜托了，物聯(lián)網(wǎng)！】

前不久一個(gè)在深圳的大學(xué)好友聯(lián)系到我，他們公司需要做一個(gè)USB藍(lán)牙接收器，功能大體如下：

USB藍(lán)牙接收器插在電腦上使用，被識(shí)別為鍵盤

手機(jī)程序連接該USB藍(lán)牙接收器

手機(jī)程序向電腦發(fā)送鍵盤輸入指令

配一張使用場(chǎng)景的圖片：

他這個(gè)需求多少有點(diǎn)非主流，看著像是藍(lán)牙鍵盤，但是物理上卻是USB接口的HID設(shè)備，并不是BLE的HID，BLE在這里只是用來接收手機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。

起初我也沒太認(rèn)真想如何實(shí)現(xiàn)，就隨手發(fā)到我們的嵌入式交流群里，各路高手們紛紛提出了自己的方案：

群友喵了個(gè)咪的方案是：?jiǎn)纹瑱C(jī)模擬USB鍵盤+藍(lán)牙串口透?jìng)鳎梢杂肅H551+KT6368A，KT6368A可以參考之前寫的文章：嘗鮮1.6元的藍(lán)牙芯片KT6368A

群友heibus的方案是：串口轉(zhuǎn)USB HID芯片+藍(lán)牙串口透?jìng)鳎梢杂肅H9328+KT6368A。

群友oxlm、Pengfei的方案是：使用單顆藍(lán)牙SOC，可以用Nordic的NRF52840、NXP的QN9080等，藍(lán)牙芯片自帶USB接口，一顆芯片搞定。

群友baolei的方案是：CH340+KT6368A，通過Device Simulation Framework在PC端寫個(gè)上位機(jī)軟件，將串口收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成虛擬HID。

這4種方案從原理上來說都可以實(shí)現(xiàn)我這個(gè)同學(xué)的需求，說到我這個(gè)大學(xué)同學(xué)，請(qǐng)?jiān)试S我臨時(shí)跑個(gè)題，當(dāng)年上學(xué)時(shí)，他住我宿舍正對(duì)面，是個(gè)不折不扣的單片機(jī)迷，最初玩51單片機(jī)，后來?yè)v鼓AVR單片機(jī)、然后自學(xué)uCosII操作系統(tǒng)，后來不知道怎么又自學(xué)了Java，技術(shù)上特別愛專研。大學(xué)畢業(yè)后，我們就一南一北各自闖天涯了，他南下深圳直接工作了，從事安卓相關(guān)研發(fā)工作，這么多年一直在這個(gè)領(lǐng)域，在深圳也是純憑借個(gè)人能力攢錢買了房子。不得不感慨，干移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的就是比干嵌入式的更容易搞錢啊。

那他為什么要整這個(gè)USB藍(lán)牙接收器呢？因?yàn)樗麄冃麻_發(fā)的這款A(yù)PP用在國(guó)外，而這個(gè)藍(lán)牙接收器是用來控制彩票機(jī)的，大概意思就是在手機(jī)點(diǎn)一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在彩票機(jī)購(gòu)買彩票的功能。至于為什么不直接在彩票機(jī)上購(gòu)買，他給我解釋了所謂智能的概念，聽的我一頭懵逼。

神奇了，最近老和BLE打交道，前段時(shí)間才研究了那個(gè)超便宜的BLE芯片KT6368A，這又來了一個(gè)BLE的相關(guān)需求，索性就考慮用群友heibus提出的CH9328+KT6368A方案來實(shí)現(xiàn)看看。

不過隨著后來進(jìn)一步的需求溝通，發(fā)現(xiàn)用CH9328+KT6368A還不行，原因是它手機(jī)端發(fā)送的指令并不是原封不動(dòng)的透?jìng)鬟^去就行了，實(shí)際上需要做轉(zhuǎn)換，比如說手機(jī)端發(fā)送十進(jìn)制1，對(duì)應(yīng)到USB HID 的是兩組8字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)據(jù)：00 00 08 00 00 00 00 00和00 00 00 00 00 00 00 00，這樣單純靠硬件就完成不了了，需要涉及到軟件開發(fā)。

關(guān)于00 00 08 00 00 00 00 00和00 00 00 00 00 00 00 00這兩組數(shù)據(jù)的含義，那就得簡(jiǎn)單補(bǔ)習(xí)點(diǎn)USB HID的基礎(chǔ)知識(shí)了。

鍵盤發(fā)送給PC的數(shù)據(jù)每次是8個(gè)字節(jié)：

BYTE1 BYTE2 BYTE3 BYTE4 BYTE5 BYTE6 BYTE7 BYTE8

定義分別是：

BYTE1 ：特殊按鍵，具體各位含義如下：

|–bit0: Left Control是否按下，按下為1

|–bit1: Left Shift 是否按下，按下為1

|–bit2: Left Alt 是否按下，按下為1

|–bit3: Left GUI 是否按下，按下為1

|–bit4: Right Control是否按下，按下為1

|–bit5: Right Shift 是否按下，按下為1

|–bit6: Right Alt 是否按下，按下為1

|–bit7: Right GUI 是否按下，按下為1

BYTE2：保留

BYTE3-BYTE8 ：這六個(gè)為普通按鍵，鍵值可以參考USB HID to PS/2 Scan Code Translation Table.

舉個(gè)例子，比如按鍵a對(duì)應(yīng)的一幀數(shù)據(jù)是：00 00 0x04 0x00 00 00 00 00，第3字節(jié)04就是由下面這個(gè)表定義的：

這么說還是有點(diǎn)抽象，來點(diǎn)更直觀的，電腦端我們可以用Bushound等USB分析軟件，我這里用的是Free USB Analyzer ：

我用的是筆記本電腦，先外接一個(gè)USB鍵盤

在軟件左側(cè)找到USB鍵盤對(duì)應(yīng)的設(shè)備，開始監(jiān)控，這里只選擇Daw Data View

按一下按鍵a并松開，這時(shí)軟件界面就會(huì)顯示收到了一串?dāng)?shù)據(jù)，它其實(shí)是對(duì)應(yīng)了兩組8字節(jié)數(shù)據(jù)，可以看到a確實(shí)對(duì)應(yīng)04，另外00 00 00 00 00 00 00 00表示的是按鍵彈起

如果一直按住a不松手，那么顯示的就會(huì)是如下信息：

只有當(dāng)你彈起按鍵a時(shí)才會(huì)顯示00 00 00 00 00 00 00 00

如果你要同時(shí)按下SHIFT+a組合按鍵再同時(shí)松開，那么對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)就如下：

第一個(gè)字節(jié)就表示左側(cè)的Shift鍵。

當(dāng)然如果是你先按下Shift鍵，再按下a鍵，再松開a鍵，最后松開Shift鍵，那么就對(duì)應(yīng)4組數(shù)據(jù)，分別為：

為了搞清楚這個(gè)，我就花了好久的時(shí)間，畢竟以前也沒有怎么用過USB。再次回到他的藍(lán)牙接收器需求，手機(jī)端輸入的范圍是數(shù)字1-83，有的數(shù)字是對(duì)應(yīng)2個(gè)8字節(jié)數(shù)據(jù)，表示的是一個(gè)按鍵的按下和松開，有的數(shù)字是對(duì)應(yīng)4個(gè)字節(jié)，表示的是Shift+按鍵的組合按下與松開，并且每8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔是200ms。

既然KT6368A不行，那就換一個(gè)可以編程的藍(lán)牙模塊，比如TI的CC2541模塊、Nordic NRF51822模塊都可以，因?yàn)槲以瓉碇С诌^NXP的QN9021芯片，對(duì)它相對(duì)熟一點(diǎn)，所以就用QN9021來實(shí)現(xiàn)了。

用QN9021來實(shí)現(xiàn)上述軟件功能(藍(lán)牙接收手機(jī)發(fā)送過來的一串?dāng)?shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)碼輸出)我本來以為分分鐘就搞定了，結(jié)果實(shí)際調(diào)試起來并不是想象的那么簡(jiǎn)單。因?yàn)槌Ｒ?guī)的藍(lán)牙透?jìng)魇褂梅绞绞谴诮邮諗?shù)據(jù)然后藍(lán)牙發(fā)送，這個(gè)需求正好是一個(gè)反向的操作。其中涉及到幾個(gè)關(guān)鍵的問題：

手機(jī)端發(fā)送過來的是一串長(zhǎng)度可能長(zhǎng)、可能短的數(shù)據(jù)。因?yàn)镼N9021是BLE 4.0芯片，一次發(fā)送字節(jié)最多是20個(gè)字節(jié)，所以要考慮超過20字節(jié)的情況。

藍(lán)牙芯片一邊藍(lán)牙接收數(shù)據(jù)，一邊串口發(fā)送數(shù)據(jù)，要考慮串口沒有發(fā)送完，藍(lán)牙又來數(shù)據(jù)的的情況。

手機(jī)發(fā)送的不同鍵值，程序里要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)碼(有的是對(duì)應(yīng)發(fā)送2個(gè)8字節(jié)數(shù)據(jù)，有的是對(duì)應(yīng)4個(gè)8字節(jié)數(shù)據(jù)，每個(gè)8字節(jié)數(shù)據(jù)中間都是200ms)的代碼實(shí)現(xiàn)問題。

有經(jīng)驗(yàn)的程序高手可能不覺得是什么問題，但是對(duì)我這樣好久沒實(shí)際寫代碼的人，還是折騰了不少時(shí)間。

上述問題1只能通過手機(jī)端分包來解決，問題2解決辦法是加一個(gè)隊(duì)列，把藍(lán)牙接收的數(shù)據(jù)放到隊(duì)列里緩存起來，串口從隊(duì)列取數(shù)發(fā)送。問題3我是在200ms定時(shí)器函數(shù)里通過設(shè)置標(biāo)志位做了一個(gè)小狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。

最后我們?cè)賮砜偨Y(jié)下這幾種方案，

這幾種方案從硬件角度來看，都具備BLE和USB功能，只不過軟件部分跑的地方不同，最終都可以實(shí)現(xiàn)所需要的功能。

至于在實(shí)際項(xiàng)目或產(chǎn)品中，到底選取哪一種方案，實(shí)際上是需要綜合考慮多方面的因素的，比如開發(fā)周期、成本、軟件開發(fā)難易、甚至芯片是否好買等。

下一步我會(huì)再研究第一個(gè)方案的實(shí)現(xiàn)，即CH551+KT6368A，后面大概率用這個(gè)方案，原因大家應(yīng)該都明白吧。

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