老实说，

在前面的章节里你已经逐步掌握了 ESP32‑S3 的 GPIO、定时器、UART、I²C、SPI、I²S、Wi‑Fi 和 BLE 等主要外设。如今我们将把这些积木拼接成一个完整的物联网原型——一个低功耗温湿度传感器节点。怎么说呢，再看你可能会问，“我该从哪里开始？话说回来，这到底需要多复杂？”

如果你是刚接触 ESP32 或 BLE 开发的新手，最常见的痛点包括：

• 不清楚如何把 I²C 传感器与 BLE 通信整合。
• 担心电池续航不足，特别是在深度睡眠模式下。其实，
• 不知道如何设计可 且易维护的 GATT 协议。
• 怕调试过程繁琐，特别是手机端的 App 调试。

本章将一步步拆解这些难点，让你在实践中快速了解。

一、项目概述

功能需求

功能	说明
环境温湿度采集	SHT30 读取温湿度数据并存储为 float32
BLE 实时上报	每秒推送一次温湿度数据到手机 App
电池电量监测	A DC 分压后读取电压并转换为百分比显示；支持 Deep Sleep 时保持低功耗运行

硬件清单

• ESP32‑S3 DevKit
• SHT30 温湿度传感器模块
• 面包板 + 杜邦线若干
• 18650 锂电池 + 分压电阻

程序框图

┌─────────────────────────────────────┐
│ 手机 App │
│ │
└───────────────┬─────────────────────┘
│BLE
┌──────▼─────────────────────┐
│ ESP32‑S3 │
│ ┌──────────┐ ┌───────────┐│
│ │ BLE GATT │ │ Sensor ││
│ └──────────┘ └───────────┘│
│ ▲ ▲ │
└─────────┴───────────────┘ ▼
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I²C → SHT30 ADC → 电量检测

二、硬件连接与基本检查

SHT30 与 ESP32‑S3 的连接非常直观——标准 I²C 接线。请先确认 VCC 为 3.3 V，GND 正确接地。以下表格列出对应引脚：

SHT30 引脚
P1 VCC ↔ GPIO12

SHT30 默认 I²C 地址为 0x44 。说起来，如果将 ADDR 拉高，则地址变为0x45。这篇文章使用默认地址，

三、GATT 服务与协议设计——痛点拆解版

MVP 阶段往往直接把原始传感器数据塞进特征值里这样做容易导致后期 困难。话说回来，我们先用自定义 Service 展示完整流程。再在讨论何时切换到标准 Environmental Sensing Service。

Service 与 Characteristic 定义

特征名 UUID	属性	数据格式	说明	备注	⚠️ 常见错误: 记得开启 CCCD，否则 Notify 无法触发！💡 小贴士: 如果想让手机直接识别，只需改成标准 UUID 即可。	🔧 可 性: 以后再加风速等。只需添加新 UUID 即可，无需改动现有逻辑。✅ 易维护: 所有特征都使用统一命名规范，便于团队协作。

"

 Temperature  ，  ，  ，说起来，

0xF001  ，  ，Notify  ，老实说，

float32 LE 4字节 &，温度上报

Humidity  ，

0xF002 Notify float32 LE
4字节 &湿度上报

Battery Level  ，

0xF003 Read+Notify uint8 ~
1字节 &电量百分比

Sample Interval  ，

0xF004
Read+Write uint16 LE
两字节 &采集间隔配置

为什么选择 Custom Service？

• 教学目的完整展示 Characteristic 声明与 UUID 分配全过程。
• 灵活性自定义格式可按需设计，不受标准 IEEE 格式限制。
• 性后续增加 PM₂․₅ 等特征时无需担心 UUID 冲突。

实际建议产品上线后若已有广泛环境支持。应考虑迁移至标准 Environmental Sensing Service，以获得更好的兼容性。

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四、代码实现——从驱动到主程序

SHT30 驱动

c /* sht30.h */

/* sht30.c */

static esperrt sht30sendcmd { uint8t buf = { cmd>> 8,cmd & 0xFF };return i2cmasterwritetodevice(I2CNUM0。SHT30ADDR,buf,sizeof,pdMSTOTICKS);}

esperrt sht30readdata { esperrt ret;/* 发起高精度测量 */ ret = sht30sendcmd;if return ret;

/* 等待测量完成 */
vTaskDelay);/* 从寄存器读取6字节: temp_raw+CRC+hum_raw+CRC */
uint8_t buf;ret = i2c_master_read_from_device(I2C_NUM_0。SHT30_ADDR,buf,sizeof,pdMS_TO_TICKS);按理说，if return ret;/* CRC 校验省略，实际项目请实现 CRC-8 检查 */
uint16_t raw_temp = buf < 8) | buf;
uint16_t raw_humid = buf < 8) | buf;
/* 转换为物理值 */
*temp = -45 + /65535.0f);
*humid = /65535.0f;
return ESP_OK;

}

BLE GATT Server 配置

c /* blesensorserver.c - 主要片段 */

static const espgattsattrdbt gattsattrtab = { /* Service Declaration */ = { .attrcontrol = {.autorsp = ESPGATTAUTORSP}。.attdesc = { .uuidlength = ESPUUIDLEN16,.uuidp = &GATTSSERVICEUUID,.perm = ESPGATTPERMREAD,.maxlength = sizeof,.length = sizeof,.value = {CHARPROPNOTIFY|CHARPROPREAD|CHARPROP_WRITE} } },

/* 同理声明 Humidity/Battery/Interval... */ };

Sensor Task 与 Notify 推送

c static void sensortask { float temp,humid;while { esperrt err = sht30readdata; if{ gtemperature=temp;g_humidity=humid;printf，}else{ printf;}

 /* 电池监测*/
int adc_raw=adc1_get_raw;g_battery=)，// 简化换算，请根据实际分压比例调整
if{
/* Notify 温度 */
esp_ble_gatts_send_indicate(g_gatts_if。g_conn_id,g_handle_table,sizeof,&g_temperature,false);/* Notify 湿度 */
esp_ble_gatts_send_indicate(g_gatts_if。g_conn_id,g_handle_table,sizeof,&g_humidity,false);/* Notify 电量 */
esp_ble_gatts_send_indicate(g_gatts_if。g_conn_id,g_handle_table,sizeof,&g_battery,false);}
vTaskDelay);}

主函数与初始化

c void appmain{ /* NVS 初始化 - 防止 OTA 写失败*/ nvsflashinit;nvsflash_erase;// 若已满页则重置一次

/* I²C 初始化 - 与第5章保持一致 */ i2cconfigt iicconf={ .mode=i2cmodemaster,.sdaionum=GPIONUM5。.sclionum=GPIONUM4,.sdapullupen=true,.sclpullupen=true,.master.clkspeed=100000};i2cparamconfig;怎么说呢，i2cdriverinstall;不过，

/* BLE 初始化 - 注意蓝牙控制器模式必须是 BTDM 双模。否则仅能使用 Classic BT*/ espbtcontrollerconfigt btcfg={BTCONTROLLERINITCONFIGDEFAULT};espbtcontrollerinit;espbtcontrollerenable;老实说，// 必须开启双模以使用 BLE!espbluedroidinit;espbluedroid_enable;说起来，

/* 注册 GAP/GATTS 回调及应用注册*/ espblegapregistercallback;话说回来，espblegattsregistercallback;espblegattsappregister;

/* 广播设置：名称不宜过长，以免占用广播包空间*/ const char devname ="ESPSENSOR";espblegapsetdevice_name;

/* 启动传感器任务 - FreeRTOS 创建线程即可*/ xTaskCreate;}

项目 CMakeLists.txt 简化版

cmakefile idf_component_register( SRCS "main.c" "ble_sensor_server.c" "sht30.c" INCLUDE_DIRS "." REQUIRES driver nvs_flash bt app_trace )

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五、手机端调试实战 — nRF Connect 操作步骤

1. A 打开 nRF Connect App，扫描附近设备；找到设备名 “ESP_SENSOR”。
2. B 点击 “Connect”，进入服务列表；找到自定义 Service。
3. C 启用 Temperature Characteristic 的 🔔 图标，即开启 Notify；同理启用 Humidity。其实，
4. D 在 “Battery Level” 特征右侧点击 Write 并写入当前电量值。以验证 Read+Notify 是否正常工作。
5. E 修改 Sample Interval 特征。点击 Write，并以小端 uint16 写入新采样间隔，例如写入 `04` 表示每4秒采样一次。
6. E 完成后在 “Temperature” 和 “Humidity” 下方实时看到更新的数据流。怎么说呢，若出现“空白”或异常值。请检查设备是否已正确开启 Notify 并确保主机未被深睡眠影响。..

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🧠 深层思考 —— 协议设计的三维结构

• : 定义“温度是 float32 ℃”。只关心业务含义，无需关注传输细节。

: 用 UUID 将业务映射到物理特征值；保持 UUID 不变即保证兼容性。

: 使用 BLE Notify 或 Indicate 保证可靠交付；若需要确认收到，可改为 Indicate + ACK 模式。

: 当更换传感器型号或加入新的功能时只需修改应用层代码。而其他两层保持不变，从而避免整个协议链条同时更新的问题。`

• 实现深睡眠 Wake‑Up Timer，实现按钮式遥控；• 加入 OTA 更新机制，用来远程升级固件。• 在云网站搭建 MQTT 上报，实现多节点联动。老实说，• 开源项目发布，邀请社区贡献更多功能模块。--- ：本章已帮助你完成从零搭建一个完整的低功耗温湿度节点，并通过实战案例剖析了协议设计与痛点方法。接下来你可以进一步 至光照、电流计等多种传感器，为真正的 IoT 产品奠定坚实基础。' ``

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