C# 蓝牙远程控制应用：从零达成移动设备与硬件的无线交互

news/2025/11/18 20:12:26/文章来源:https://www.cnblogs.com/gccbuaa/p/19239160

在物联网场景中，蓝牙因低功耗、短距离（10-100米）、易部署的特点，成为移动设备（手机、平板）与硬件（传感器、控制器、智能家居设备）交互的常用方案。本文将以“C#开发蓝牙远程控制应用”为核心，从蓝牙通信原理到实战开发步骤，手把手教你实现移动设备通过蓝牙远程控制硬件（如LED开关、电机调速），涵盖设备发现、连接建立、数据收发全流程，并附完整代码与调试技巧。

一、蓝牙通信基础：你需要知道的核心概念

在动手开发前，先理清蓝牙通信的关键概念，避免踩坑：

1. 蓝牙协议与版本

经典蓝牙（BR/EDR）：适用于高速数据传输（如音频），支持RFCOMM协议（模拟串口通信，适合硬件控制）；
低功耗蓝牙（BLE）：主打低功耗（续航可达数月），适合传感器数据采集（如温湿度传感器），协议更复杂但功耗更低；
本文重点：经典蓝牙RFCOMM（硬件控制场景最常用，类似串口通信，开发简单）。

2. 核心角色与流程

主机（Master）：主动发起连接的设备（如我们开发的C#应用、手机）；
从机（Slave）：被动接受连接的硬件（如带蓝牙模块的Arduino、ESP32）；
通信流程：设备发现→配对→建立RFCOMM通道→数据收发。

3. C#开发蓝牙的核心库

Windows平台下，C#开发蓝牙最成熟的库是 32feet.NET（开源免费，支持经典蓝牙和BLE），它封装了Windows蓝牙API（Winsock、Bluetooth API），无需直接调用底层函数。

二、开发环境与工具准备

1. 软件环境

开发IDE：Visual Studio 2022（支持.NET Framework 4.7.2或.NET 6+）；
核心库：32feet.NET（通过NuGet安装，包名32feet.NET）；
调试工具：Bluetooth View（查看蓝牙设备列表与状态）、串口调试助手（辅助硬件调试）。

2. 硬件准备

从机硬件：带蓝牙模块的开发板（如Arduino UNO + HC-05蓝牙模块，或ESP32自带蓝牙）；
主机设备：Windows电脑（带蓝牙功能）、Android手机（用于测试移动设备交互）；
其他：LED、电阻（用于硬件控制演示）。

硬件连接示例（Arduino + HC-05）：

HC-05的VCC接Arduino 5V，GND接GND；
HC-05的TX接Arduino RX（D0），RX接Arduino TX（D1）；
LED正极接Arduino D2（串联1k电阻），负极接GND。

三、C#蓝牙应用开发：从设备扫描到数据收发

1. 安装32feet.NET库

打开Visual Studio→右键项目→“管理NuGet程序包”→搜索“32feet.NET”→安装（选择最新稳定版，如4.0.0）。

2. 步骤1：扫描附近的蓝牙设备

通过32feet.NET的BluetoothClient类扫描周围可发现的蓝牙设备，获取设备名称、地址（MAC地址）。

using System;
using System.Collections.Generic;
using InTheHand.Net.Sockets;
using InTheHand.Net.Bluetooth;
using InTheHand.Net;
namespace BluetoothRemoteControl
{
/// <summary>/// 蓝牙设备扫描工具
/// </summary>
public class BluetoothScanner
{
/// <summary>/// 扫描可发现的蓝牙设备
/// </summary>
/// <returns>设备列表（名称+地址）</returns>
public List<Tuple<string, string>> ScanDevices(){var devices = new List<Tuple<string, string>>();try{// 初始化蓝牙客户端using (var client = new BluetoothClient()){Console.WriteLine("开始扫描蓝牙设备...");// 扫描所有可发现的设备（超时10秒）BluetoothDeviceInfo[] deviceInfos = client.DiscoverDevices(255, true, true, true, false, TimeSpan.FromSeconds(10));foreach (var deviceInfo in deviceInfos){// 设备名称可能为空，用地址代替string deviceName = string.IsNullOrEmpty(deviceInfo.DeviceName) ? "未知设备" : deviceInfo.DeviceName;string deviceAddress = deviceInfo.DeviceAddress.ToString(); // MAC地址，如"00:1A:7D:DA:71:13"devices.Add(Tuple.Create(deviceName, deviceAddress));Console.WriteLine($"发现设备：{deviceName}（地址：{deviceAddress}）");}}return devices;}catch (Exception ex){Console.WriteLine($"扫描失败：{ex.Message}");return null;}}}}

关键说明：

DiscoverDevices参数：255表示最多返回255个设备，true表示包括已配对设备；
设备地址（MAC）是唯一标识，后续连接需用到；
若扫描不到设备，检查：蓝牙是否开启、设备是否处于可发现模式（HC-05默认可发现，Arduino需通过AT指令设置）。

3. 步骤2：与硬件设备配对并建立连接

蓝牙通信需先配对（部分设备无需配对码，如HC-05默认配对码1234），再通过RFCOMM通道建立连接（类似TCP的Socket连接）。

using System;
using System.IO;
using System.Net.Sockets;
using InTheHand.Net;
using InTheHand.Net.Sockets;
namespace BluetoothRemoteControl
{
/// <summary>/// 蓝牙连接管理器
/// </summary>
public class BluetoothConnector
{
private BluetoothClient _bluetoothClient;
private NetworkStream _networkStream; // 用于数据收发的流
/// <summary>/// 连接到指定蓝牙设备
/// </summary>
/// <param name="deviceAddress">设备MAC地址</param>
/// <param name="serviceClass">服务类ID（RFCOMM默认用SerialPortServiceClassId）</param>
/// <returns>是否连接成功</returns>
public bool Connect(string deviceAddress, Guid serviceClass = default)
{
try
{
// 解析MAC地址
BluetoothAddress address = BluetoothAddress.Parse(deviceAddress);
// 默认使用串口服务类ID（RFCOMM协议）
if (serviceClass == default)
{
serviceClass = BluetoothService.SerialPort;
}
_bluetoothClient = new BluetoothClient();
// 建立连接（超时15秒）
_bluetoothClient.Connect(address, serviceClass);
// 获取网络流（用于读写数据）
_networkStream = _bluetoothClient.GetStream();
Console.WriteLine($"已连接到设备：{deviceAddress}");
return true;
}
catch (SocketException ex)
{
Console.WriteLine($"连接失败（可能未配对）：{ex.Message}");
return false;
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"连接异常：{ex.Message}");
return false;
}
}
/// <summary>/// 断开连接
/// </summary>
public void Disconnect()
{
_networkStream?.Close();
_bluetoothClient?.Close();
Console.WriteLine("已断开连接");
}
}
}

配对注意事项：

首次连接HC-05时，Windows会提示输入配对码（默认1234）；
若提示“无法连接”，检查硬件蓝牙模块是否正常工作（可通过Arduino串口调试助手发送AT指令测试，如AT+NAME?查询名称）；
连接成功后，_networkStream是后续数据收发的核心对象。

4. 步骤3：发送控制指令与接收硬件反馈

通过NetworkStream发送指令（如"LED_ON"控制LED点亮），并监听硬件返回的状态（如"LED已开启"）。

/// <summary>/// 蓝牙数据收发器
/// </summary>
public class BluetoothCommunicator
{
private readonly NetworkStream _networkStream;
private readonly object _lock = new object(); // 线程安全锁
public BluetoothCommunicator(NetworkStream networkStream)
{
_networkStream = networkStream;
}
/// <summary>/// 发送指令到硬件
/// </summary>
/// <param name="command">指令字符串（如"LED_ON"）</param>
/// <returns>是否发送成功</returns>
public bool SendCommand(string command)
{
if (!_networkStream.CanWrite)
{
Console.WriteLine("无法写入数据，流未打开");
return false;
}
try
{
// 转换字符串为字节数组（默认UTF8编码，硬件需相同编码）
byte[] data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(command + "\r\n"); // 加换行符，硬件方便解析
lock (_lock)
{
_networkStream.Write(data, 0, data.Length);
_networkStream.Flush(); // 立即发送
}
Console.WriteLine($"已发送指令：{command}");
return true;
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"发送失败：{ex.Message}");
return false;
}
}
/// <summary>/// 监听硬件返回的消息（异步）
/// </summary>
public async void StartListening()
{
if (!_networkStream.CanRead)
{
Console.WriteLine("无法读取数据，流未打开");
return;
}
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead;
try
{
// 循环监听
while ((bytesRead = await _networkStream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
{
string response = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, bytesRead);
Console.WriteLine($"收到硬件反馈：{response.Trim()}");
// 可在此处触发事件，通知UI更新（如WPF/WinForms）
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"监听异常：{ex.Message}（可能已断开连接）");
}
}
}

数据收发要点：

编码统一：C#发送用UTF8，硬件（如Arduino）需用Serial.readString()按UTF8解析；
指令格式：建议加结束符（如\r\n），硬件方便判断一条指令结束；
线程安全：多线程读写流时需加锁（lock），避免数据错乱；
异步监听：用ReadAsync避免阻塞UI线程（尤其在WinForms/WPF应用中）。

四、实战案例：移动设备→C#应用→硬件的远程控制

场景：手机通过蓝牙连接C#应用，发送“开灯/关灯”指令，C#应用转发给硬件（Arduino），控制LED开关，并返回状态给手机。

1. 硬件端代码（Arduino）

#include <SoftwareSerial.h>// 定义HC-05蓝牙模块的RX、TX引脚（接Arduino D2、D3）SoftwareSerial bluetooth(2, 3);int ledPin = 4; // LED接D4void setup() {pinMode(ledPin, OUTPUT);digitalWrite(ledPin, LOW); // 初始关闭// 初始化串口（与蓝牙模块通信，波特率需与HC-05一致，默认9600）bluetooth.begin(9600);bluetooth.println("硬件就绪，等待指令...");}void loop() {if (bluetooth.available() > 0) {// 读取C#应用发送的指令String command = bluetooth.readStringUntil('\n');command.trim(); // 去除换行符// 解析指令并执行if (command == "LED_ON") {digitalWrite(ledPin, HIGH);bluetooth.println("LED已开启"); // 反馈状态} else if (command == "LED_OFF") {digitalWrite(ledPin, LOW);bluetooth.println("LED已关闭");} else {bluetooth.println("未知指令，请发送LED_ON或LED_OFF");}}}

2. C#应用核心逻辑（控制台示例）

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 1. 扫描设备
var scanner = new BluetoothScanner();
var devices = scanner.ScanDevices();
if (devices == null || devices.Count == 0)
{
Console.WriteLine("未发现蓝牙设备，程序退出");
return;
}
// 2. 选择要连接的设备（假设选第一个）
var targetDevice = devices[0];
Console.WriteLine($"准备连接设备：{targetDevice.Item1}（{targetDevice.Item2}）");
// 3. 建立连接
var connector = new BluetoothConnector();
bool isConnected = connector.Connect(targetDevice.Item2);
if (!isConnected)
{
Console.WriteLine("连接失败，程序退出");
return;
}
// 4. 初始化收发器并开始监听硬件反馈
var communicator = new BluetoothCommunicator(connector.GetNetworkStream());
communicator.StartListening();
// 5. 等待用户输入指令（模拟移动设备发送的指令）
Console.WriteLine("请输入指令（LED_ON/LED_OFF/EXIT）：");
while (true)
{
string input = Console.ReadLine();
if (input == "EXIT")
break;
communicator.SendCommand(input);
}
// 6. 断开连接
connector.Disconnect();
Console.WriteLine("程序结束");
}
}

3. 移动设备交互（Android示例）

手机通过蓝牙连接C#应用，发送指令（需开发简单的Android APP）：

核心逻辑：用Android的BluetoothSocket连接C#应用的蓝牙地址，通过OutputStream发送指令；

代码片段（Kotlin）：

// 连接C#应用的蓝牙设备
val device = bluetoothAdapter.getRemoteDevice("C#应用的蓝牙MAC")
val socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB")) // RFCOMM通用UUID
socket.connect()
// 发送指令
val outputStream = socket.outputStream
outputStream.write("LED_ON\n".toByteArray(Charsets.UTF_8))