蓝牙无线自制串口模块连接穿越机配置工具

穿越机配置工具

• SpeedyBee
• BetaFlightConfigurator

目前，市面上连接BetaFlight给飞控固件调参比较顺手的工具大体上是官网的BetaFlight Configurator(国内都叫BF地面站，其实个人感觉不应该叫地面站，配置工具更好。因为地面站更多具有导航，航线规划和控制功能)。

除此之外，比较能够让大家耳目一新的大概是手机端的SpeedyBee这应用软件，非常适合场外进行参数调整。

所以开源的东西就是香，大体的意思就是免费，还专业。

1. 目的

本文的主要目的是期望在开源项目基础上，尤其通过其协议接口进行配置工具对接，摆脱有线连接的困扰。为后续MSP协议的相关控制奠定基础。

2. 验证环境

本次验证主要基于蓝牙，通过BLE SPP 或者BT SPP 对飞控串口RxTx进行无线扩展连接。

• 硬件开发环境：采用时下比较实惠成熟的乐鑫ESP32物联网方案，该方案可以扩展到ESP-S3等更新MCU，以应对后续扩展应用。
• 软件开发环境：采用ESP-IDF，具有健壮SDK和示例代码。

3. BLE SPP验证

软件：SpeedyBee APP v1.8.0
固件：BleSppUart

参考视频：

存在问题：

a) BLE 默认MTU大小23字节。当报文超过该长度(含报文头，占4字节)，将会采取分包。
b) BLE分包格式：分包头 + payload

鉴于Windows/手机上没有BLE SPP标准虚拟串口驱动模型，因此在实现组包和分包头解析可能存在应用上的设计差异。

实测结果

a) SpeedyBee认识短包(无需分包+组包过程)
b) SpeedyBee无法识别长包(需要分包组包过程)

SpeedyBee无法通过BleSppUart连接BF飞控。所以App上所说的Bluetooth-UART Adapter(通用的模块是硬件，固件必须使用SpeedyBee厂家，有报文解析方面自定义内容)。

注：若有同学知道这个协议格式，或者哪里可以搜到，也请告知！我没有找到，也许是他们闭源的原因。

日志分析

前面三个命令UUI, API version and FC version成功，整体没有超过23字节(MTU)，获取BUILD_INFO指令反馈32字节，需要两个20字节分组报文。App似乎一直没有拿到这些数据，所以尝试了7次以后就主动断掉BLE SPP。
99: I (35523) BleSppUart: BLE read 6 Bytes //UUID
124: I (37553) BleSppUart: BLE read 6 Bytes //UUID
141: I (37703) BleSppUart: BLE read 6 Bytes //API version
157: I (37793) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // FC_VERSION
173: I (37943) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // BUILD_INFO
202: I (39943) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // BUILD_INFO
231: I (42043) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // BUILD_INFO
260: I (44083) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // BUILD_INFO
289: I (46133) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // BUILD_INFO
318: I (48083) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // BUILD_INFO
347: I (50133) BleSppUart: BLE read 6 Bytes // BUILD_INFO

搜索资料

两个TI方面的资料表明BLE SPP是自定义的，并非标准接口。

• 【1】Serial Port Profile is Bluetooth Classic/EDR profile
  

• 【2】CC2541: firmware for Bluetooth SPP connection and AT commands

逻辑分析

换句话说，自定义协议必须C/S端同时完成，就像编解码一样，需要成对完成。

方式一：自定义协议在BLE SPP Device里面嵌入

手机APP或PC应用 – UART – BLE SPP Device （Client） – BLE wireless – BLE SPP Device（Server， UART port）

方式二： 自定义下一在BLE SPP Device和手机APP或PC应用上嵌入

手机APP或PC应用 – BLE wireless – BLE SPP Device（Server， UART port）

4. BT SPP验证

软件：BetaFlight v10.8.0
固件：BtSppUart
参考视频：

实测结果

非常成功！！！关键是BT SPP串口的Windows配置方法。

验证步骤：

• Step1: Windows系统–>蓝牙和其他设备，选择【添加蓝牙和其他设备】
  
  

• Step2：Windows系统设置–>设备，选择【更多蓝牙选项】
  

• Step3：点击【添加】，增加一个蓝牙串口
  

• Step4：将我们自主模块上电，在添加对话框找到BtSppUart设备
  注：这里可能名字有点差异，主要是代码和截图使用不一致导致，请根据实际情况判断。整体过程是正确的。
  

• Step5：点击确定，添加蓝牙虚拟串口(请留意串口端口号)
  

• Step6：在计算机管理工具里面，确认蓝牙虚拟串口设备添加情况(一次添加过以后，第二次无需添加会自动连接。)
  

• Step7： 在BetaFlight Configurator里面选择蓝牙虚拟串口
  

• Step8：效果如下，如果感觉速度慢，可以将打印去掉

5. 参考资料

【1】BetaFlight模块设计之三十二：MSP协议模块分析
【2】iNavFlight之MSP DJI协议分析
【3】iNavFlight之MSP DJI协议天空端请求报文
【4】iNavFlight之MSP DJI协议飞控端请求应答
【5】實現 ESP32 Bluetooth SPP -Serial Port Profile- 的連線
【6】ESP32 BLE SPP server 範例，並連接到手機上，傳送訊息

6. 补充资料-windows10配置全过程截图

有不少朋友咨询怎么配置，感觉windows上很困难，我将整个过程的图都截取出来，供大家参考。

固件版本：SnapAirUnit_Factory_v0.1.ce83307-clean

6.1 【添加设备】搜索蓝牙串口设备

6.2 【连接】选中SnapAirUnit设备

6.3 【更多蓝牙选项】确认COM端口

6.4 【传出COM口】iNav地面站配置

6.5 【Connect】连接iNav飞控

7. SnapAirUnit V1.0 for Test

Github: SnapAirUnit, 更多功能增加中，如需要相关测试硬件可以联系我！