一、引言

STM32F405RGT6集成蓝牙开发板

在物联网（IoT）终端设备开发中，“核心功能稳定 + 扩展能力灵活” 是提升开发效率与产品落地性的关键。为满足工业数据采集、智能家居控制、便携式终端等多场景需求，本文优化设计了一款集成STM32F405RGT6 主控 + 大夏龙雀 DX-BT36 主从二合一蓝牙模块的多功能最小系统板。在保留原有高性能蓝牙通信核心的基础上，新增可编程 WS2812B 灯珠、硬件防抖按键、双电源接口及对外供电排针，实现 “通信稳定、交互直观、供电灵活、扩展便捷” 的设计目标，既适用于快速原型验证，也可直接用于小批量产化项目开发。

二、最小系统板硬件设计

部分原理图

2.1 核心芯片与核心通信模块选型

主控芯片：STM32F405RGT6，基于 ARM Cortex-M4 内核，主频 168MHz，内置 1MB Flash、192KB RAM，支持 UART、SPI、I2C、DMA 等丰富外设，具备强大的数据处理能力和外设扩展能力，可同时承载蓝牙数据收发、传感器数据处理、灯光控制、按键交互等多任务。

蓝牙模块：大夏龙雀 DX-BT36，采用 Dialog 14535 芯片，遵循 BLE 5.3 规范，主从一体架构，支持 AT 指令灵活配置，兼具低功耗、高接收灵敏度、传输距离远等优势，仅需极少外围元件即可稳定工作，是系统板的通信核心。

2.2 核心接口与新增硬件电路设计

2.2.1 BT36 蓝牙模块接口

通讯示意图

BT36 与 STM32F405 通过 UART 串口通信，接口仅需 4 根线，硬件设计如下：

STM32F405 引脚 BT36 模块引脚 功能说明

PA2（USART2_TX） RX      STM32 向 BT36 发送数据 / AT 指令

PA3（USART2_RX） TX      BT36 向 STM32 返回数据 / 响应

3.3V           VBAT   3.3V 稳定供电（纹波≤10mV）

GND               GND      共地参考

模块 VBAT 引脚并联 100nF 去耦电容稳定电源波形，无需额外复杂电路，契合 “最小系统” 设计理念，降低 PCB 布局难度与生产成本。

2.2.2 可编程灯光电路：WS2812B 灯珠

连接设计：WS2812B 灯珠数据引脚（DIN）连接 STM32 的 PB0 引脚，采用单总线控制协议，无需额外驱动芯片，仅需 1 根信号线即可实现颜色、亮度、动态效果的可编程控制，完美适配最小系统的极简设计思路。

供电设计：WS2812B 直接采用 3.3V 供电（与 STM32、BT36 共电源域），工作电流≤60mA（全亮时），功耗低，不会给系统供电带来压力。

核心优势：支持 24 位全彩色显示（1677 万色），响应速度快（≤250ns），可实现呼吸、渐变、闪烁等多种动态效果，用于设备状态指示（蓝牙连接、数据传输、异常报警）或交互反馈。

2.2.3 人机交互电路：双硬件防抖按键

设计参数：两个独立按键（K1、K2），分别连接 STM32 的 PB1、PB2 引脚，采用低电平触发设计，按键两端并联 104 电容（0.1μF）实现硬件滤波，有效抑制机械抖动（抖动抑制时间≤20ms），无需复杂软件防抖算法即可保证触发稳定性。

功能定位：K1 可配置为 “模式切换键”（如蓝牙主从模式切换、数据采集频率切换），K2 可配置为 “确认 / 唤醒键”（如唤醒低功耗模块、确认 AT 指令配置），提升设备手动操作便捷性。

2.2.4 电源与扩展电路：双接口供电 + 对外供电排针

双电源接口：同时支持 MicroUSB 和 Type-C 接口供电，两者均为 5V 输入，内部采用并联设计（添加防反接二极管保护），兼容市面上主流充电线，供电灵活性大幅提升。

供电转换：采用 AMS1117-3.3V LDO 芯片，将 5V 输入稳定转换为 3.3V，输出纹波≤10mV，为 STM32、BT36、WS2812B 提供可靠供电；LDO 输出端预留滤波电容，进一步降低电源噪声。

对外扩展排针：引出 3.3V 和 5V 供电排针各 2 组，其中 3.3V 最大输出电流 1A，5V 最大输出电流 2A，可直接为外部传感器（如 DS18B20、BMP280）、执行器（如小型继电器）供电，无需额外电源模块，简化外围系统设计。

2.3 最小系统基础保障电路

复位电路：RC 复位设计（10K 电阻 + 10μF 电容），确保系统上电稳定启动，复位时间可调。

晶振电路：8MHz 外部高速晶振（保障 STM32 主频 168MHz 运行）+32.768KHz 实时时钟晶振（满足高精度定时与蓝牙通信时序要求）。

下载调试接口：支持 SWD 调试下载（SWCLK/PB3、SWDIO/PB4），方便程序烧录与在线调试，接口简洁不占用过多 PCB 空间。

三、BT36 蓝牙模块核心性能解析

大夏龙雀BT36蓝牙模块

作为系统板的通信核心，大夏龙雀 BT36 模块的主从二合一特性及卓越性能是设计亮点，结合实际测试数据详细说明：

3.1 BLE5.3 协议加持，传输速率与距离双优

BT36 基于 BLE 5.3 协议设计，相比前代协议，在传输速率、抗干扰性和连接稳定性上均有显著提升。实际测试数据如下：

传输速率：在 115200bps 波特率、15ms 连接间隔下，UART→BT36→Android 端的最大吞吐量可达 7808bytes/s，Android→BT36→UART 的吞吐量达 4880bytes/s，连续传输 10MB 数据无丢包，丢包率＜0.005%，完全满足工业数据、传感器数据流等高速传输需求；

传输距离：默认发射功率 + 4dBm（可通过 AT 指令调整为 - 18dBm~+4dBm），在开阔环境下传输距离可达 85 米，穿墙（24cm 混凝土墙）测试距离达 25 米，接收灵敏度低至 - 97dBm，抗干扰能力强，适用于大空间场景（如车间）的无线通信。

3.2 主从一体灵活切换，适配多场景需求

 模块引脚定义

BT36 支持主模式、从模式自由切换，无需额外硬件修改，仅通过 AT 指令即可配置，极大拓展了应用场景：

从模式：作为从机连接手机 APP、平板等终端设备，实现 “终端→模块→STM32” 的数据传输，响应时间＜15ms，适用于遥控、数据上传等场景；

主模式：作为主机主动搜索并连接其他蓝牙从设备（如蓝牙传感器、蓝牙模组），实现 “传感器→BT36→STM32” 的数据采集，支持绑定指定 MAC 地址、自动重连功能，重连时间＜300ms，适用于多传感器组网采集场景。

实际应用中，该特性可实现 “一机两用”：例如在智能家居系统中，BT36 既可以作为从机接收手机 APP 的控制指令，也可以作为主机连接蓝牙温湿度传感器，无需额外添加蓝牙模块，简化系统架构。

3.3 超低功耗设计，延长设备续航

工作功耗表

BT36 的低功耗性能尤为突出，支持正常工作模式和低功耗模式切换，实测数据如下：

低功耗模式：未连接状态下仅开启广播，待机电流低至 26.37μA，广播间隔可通过 AT 指令调整（100ms~7000ms），调整为 7000ms 时待机电流仅 8.54μA；

正常工作模式：待机电流 319.85μA，数据传输时平均电流＜1mA。

结合 STM32 的休眠模式与新增按键的唤醒功能，整个系统板在低功耗模式下可实现 “年级” 续航，完美适配便携式、无外接电源的应用场景（如户外数据记录仪、无线传感器节点）。

3.4 丰富 AT 指令，快速开发

BT36 支持全套 AT 指令配置，涵盖设备名称、波特率、UUID、发射功率、工作模式等参数，指令响应迅速（＜10ms），开发门槛极低。例如：

修改设备名称：发送AT+NAMEIndusBT36\r\n，返回+NAME=IndusBT36 OK，重启后生效；

切换低功耗模式：发送AT+PWRM0\r\n，返回+PWRM=0 OK，无需硬件改动即可实现功耗优化；

绑定指定 MAC 地址：发送AT+BIND112233AABBCC\r\n，模块将自动连接该地址设备，断开后自动重连。

3.5 高可靠性与兼容性

BT36 模块经过严格的电磁兼容（EMC）测试，抗电磁干扰能力强，在工业车间、智能家居等复杂电磁环境中仍能稳定工作；兼容 Android 5.0+、iOS 10.0 + 系统，支持主流蓝牙调试 APP（如 “DX-SMART” 官方 APP、SSCOM 串口助手），方便快速测试与验证。

四、软件适配与开发实践

4.1 基础外设初始化（串口 + GPIO）

STM32F405 需初始化 USART2（蓝牙通信）、PB0（WS2812B）、PB1/PB2（按键），核心代码如下：

4.2 WS2812B 灯光控制实现

采用定时器模拟 WS2812B 单总线协议（以定时器 14 为例），实现颜色控制与呼吸效果，核心代码如下：

4.3 硬件防抖按键处理

结合 104 电容硬件滤波，采用查询方式处理按键，核心代码如下：

4.4 BT36 AT 指令与透传模式应用

保留原有 AT 指令配置代码，新增结合灯光、按键的交互逻辑：

五、实际应用场景与效果验证

5.1 工业数据采集终端

硬件适配：系统板通过对外 3.3V 排针连接 DS18B20 温度传感器、BMP280 压力传感器，BT36 工作在主模式主动采集数据，STM32 进行数据处理后通过 BT36 从模式上传到工业网关；按键 K1 用于切换采集频率（1Hz/5Hz），K2 用于手动存储关键数据；WS2812B 绿灯常亮表示正常采集，闪烁表示数据传输中，红灯表示采集异常。

实际效果：在车间复杂环境（多金属遮挡、电磁干扰）下，BT36 传输距离可达 30 米，连续 72 小时运行无丢包，数据准确率 99.99%；按键硬件滤波效果显著，无误触发；对外供电排针稳定驱动 2 个传感器，无需额外电源。

5.2 智能家居遥控模块

硬件适配：系统板作为遥控终端，BT36 工作在从模式接收手机 APP 指令，STM32 驱动继电器控制灯光 / 窗帘；按键 K1、K2 作为物理快捷键（一键开灯、一键关窗帘）；WS2812B 蓝色表示待机，绿色表示设备开启，黄色表示设备关闭；MicroUSB 接口用于充电，Type-C 接口可外接电源适配器长期供电。

实际效果：蓝牙响应时间＜15ms，10 米内穿墙控制稳定；按键触发灵敏，无抖动；WS2812B 状态指示直观，用户无需查看 APP 即可知晓设备状态；双电源接口适配不同使用场景，对外 5V 排针可扩展连接蓝牙音箱等设备。

5.3 便携式蓝牙数据记录仪

硬件适配：系统板集成 SD 卡模块，通过对外 3.3V 排针连接 GPS 模块、光照传感器，BT36 工作在低功耗从模式，手机 APP 可随时连接读取历史数据；按键 K1 用于手动唤醒模块，K2 用于切换数据存储模式；WS2812B 红色表示低电量，绿色表示存储正常，蓝色表示正在传输数据；采用 Type-C 接口充电，内置锂电池供电。

实际效果：得益于 BT36 的超低功耗与 STM32 休眠模式，记录仪连续采集存储数据超过 6 个月；WS2812B 低功耗设计（平均电流＜1mA）不影响续航；对外供电排针稳定驱动 GPS 模块，数据传输延迟≤20ms，满足户外环境监测需求。

六、总结与展望

本设计基于 STM32F405RGT6+BT36 的多功能最小系统板，在保留 BT36 主从二合一蓝牙模块核心优势（高速传输、低功耗、灵活配置）的基础上，增设可编程 WS2812B 灯珠、硬件防抖按键、双电源接口及对外供电排针，显著提升了系统的交互性、供电灵活性与扩展能力。硬件设计遵循 “极简核心 + 实用扩展” 理念，软件适配简洁高效，可直接应用于工业数据采集、智能家居、便携式终端等多场景。

未来可进一步拓展：

基于 WS2812B 实现更多交互效果（如根据蓝牙信号强度调整灯光亮度）；

为按键添加中断功能，支持长按、短按差异化操作；

适配更多外部模块（如蓝牙打印机、红外发射器），通过对外供电排针简化系统集成。

如需获取完整系统板 PCB 原理图、PCB(gerber）文件、完整 STM32 配套代码，可通过留言邮箱的方式获取。如需蓝牙BT36 模块详细 datasheet，可访问大夏龙雀科技官网（www.szdx-smart.com）。