Уроки

Как использовать Bluetooth на Arduino?

Нет комментариев

Рассмотрим как связать Bluetooth-модуль с Arduino, схему соединения, распиновку модуля, напишем скетч для работы с Bluetooth.

История

В 1996 году несколько стран участвовали в развитии беспроводной связи ближнего радиуса действия, и вместе они хотели некоторой унификации стандартов и названия, символизирующего единство.

В этом процессе принимали участие компании Intel, Ericsson и Nokia, а название Bluetooth было предложено как символ единства, т.к. в 10 веке король Гарольд Блютуз отвечал за объединение Скандинавии. Считается, что данное название не должно было остаться на постоянной основе, но оно так и осталось в дальнейшем.

Bluetooth был создан для обмена данными с близкого расстояния без необходимости использования проводов, таких как наушники, кардиомониторы и датчики. Работает в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Данные разделены на один из 79 слотов между 2,4 и 2,4835 ГГц в полосах 1 МГц.

Bluetooth LE (Low Energy) был новой версией. В отличие от более раннего стандарта Bluetooth, LE не требует никаких контрактов или проблем с разработкой приложений, и вы можете распространять их через Play Store; он также требует очень мало энергии, поэтому он очень подходит для работы от батареи.

Bluetooth в Arduino

Некоторые платы Arduino имеют встроенную функцию Bluetooth, но в некоторых проектах может потребоваться использование внешних модулей Bluetooth.

Модуль приемопередатчика HC-05 Bluetooth является обычным вариантом, но в отличие от используемого здесь модуля Bluetooth nRF8001, он потребляет значительное количество энергии и не может быть подключен к смартфонам.

Описание проекта

Мы собираемся подключить Arduino Uno к модулю nRF8001 для отправки и получения данных с него, как если бы это был последовательный порт.

Другими словами, мы будем использовать встроенную способность действовать как UART. Мы добавим красный, зеленый и синий светодиоды, и, отправив «r», «b» или «g», мы будем импульсировать этот светодиод в течение нескольких мс.

Мы также будем вводить строки на последовательной консоли и отправлять их обратно на мобильный телефон.

Примечание. Всё тестировалось только на телефоне Android (Samsung Galaxy J3)

Как работает nRF8001 

Одной из интересных особенностей nRF8001 является то, что его интерфейс для пользователя является UART.

Другими словами, обычный старый серийный Tx и Rx, что делает его очень простым в использовании. Первые три контакта на плате - это интерфейс SPI, SCK - это просто часы, MISO - Master In Slave Out, а MOSI - Master Out Slave In.

Эти четыре контакта идут на Arduino, как показано на схеме, и это не подлежит обсуждению. REQ сигнализирует nRF, что Arduino хочет что-то сказать, а RDY сообщает Arduino, что nRF хочет что-то сказать и должен перейти к одному из выводов запроса прерывания Arduino, т. Е. 2 или 3.

RST является выводом сброса и сбрасывает nRF при запуске. REQ используется аналогично SS, с которым вы, возможно, сталкивались в других приложениях SPI. У Adafruit есть больше деталей относительно его nRF8001 по этой ссылке.

Распиновка nRF8001

Сам модуль nRF8001 выглядит вот так:

Плата nRF8001

Схема соединения

Все детали мы соединяем согласно схемы ниже:

Таблица подключений:

nRF8001Arduino Uno
Vin5V
GNDGND
SCK13
MISO12
MOSI11
REQ10
RST9
RDY2
ACTНе используется

В собранном виде проект выглядел так:

Библиотеки

Требуется только одна библиотека - SPI-библиотека, которая автоматически устанавливается вместе с Arduino IDE. Но если у вас ее нет, вы можете скачать ее отсюда.

Вам также нужно будет скачать и установить приложение Nordic Android nRF UART 2.0 из Play Store на вашем Android телефоне. У меня нет iPhone, чтобы протестировать его, но оно должно работать и на устройствах Apple.

Скетч для Arduino

Мы будем использовать для работы такой скетч:

// адаптация примера "echodemo" в папке примеров библиотек
  #include <SPI.h>
  #include "Adafruit_BLE_UART.h"
  //On UNO & compatible: CLK = 13, MISO = 12, MOSI = 11
  #define BLE_REQ 10
  #define BLE_RDY 2 // This should be an interrupt pin, on Uno thats #2 or #3
  #define BLE_RST 9
  Adafruit_BLE_UART BTLE = Adafruit_BLE_UART(BLE_REQ, BLE_RDY, BLE_RST);
  #include <LiquidCrystal_I2C.h>
  #define  BL_ON  1
  #define  BL_OFF  0
  #define ADDRESS 0x38
  LiquidCrystal_I2C lcd(ADDRESS, 16, 2);  // set the LCD I2C address 
  byte blueLED = 3;
  byte redLED = 5;
  byte greenLED = 4;
  aci_evt_opcode_t laststatus = ACI_EVT_DISCONNECTED;

  void setup(void)
  {
  lcd.init();     // initialize the lcd  
  lcd.setBacklight(BL_ON);
  lcd.setCursor(0,0); //col, row    
  lcd.print("Bluetooth tests "); 
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(F("Bluefruit LE nRF8001 UART demo"));
  BTLE.setDeviceName("Arduino"); /* 7 characters max! */
  BTLE.begin();
  
  pinMode(blueLED, OUTPUT);
  pinMode(redLED, OUTPUT);
  pinMode(greenLED, OUTPUT);
  
  //pre test flash LEDs:
  digitalWrite(redLED, HIGH);
  delay(200);
  digitalWrite(redLED, LOW);
  delay(200);
  digitalWrite(greenLED, HIGH);
  delay(200);
  digitalWrite(greenLED, LOW);
  delay(200);
  digitalWrite(blueLED, HIGH);
  delay(200);
  digitalWrite(blueLED, LOW);
  delay(200);
  }

void loop()
{
  // Tell the nRF8001 to do whatever it should be working on.
  BTLE.pollACI();
  // Ask what is our current status
  aci_evt_opcode_t status = BTLE.getState();
  
  // If the status changed....
  if (status != laststatus) 
    {
    // print it out!
    if (status == ACI_EVT_DEVICE_STARTED) {
    Serial.println(F("Advertising started"));
    }
    if (status == ACI_EVT_CONNECTED) 
      {
      Serial.println(F("Connected!"));
      }
    if (status == ACI_EVT_DISCONNECTED) 
      {
      Serial.println(F("Disconnected or advertising timed out"));
      }
    // OK set the last status change to this one
    laststatus = status;
    }  
    
  if (status == ACI_EVT_CONNECTED) 
    {
    // Lets see if there's any data for us!
    if (BTLE.available()) 
      {
      Serial.println();
      Serial.print(BTLE.available()); //gets number of bytes available
      Serial.println(F(" bytes available from BTLE"));
      }
    // OK while we still have something to read, get a character and print it out
    //lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,1); //col, row  
    while (BTLE.available()) 
      {
      char c = BTLE.read();
      Serial.print(c);
        
      lcd.write(c); 
      if(c == 'r')
        {
        digitalWrite(redLED, HIGH);
        delay(800);
        digitalWrite(redLED, LOW);
        }
      if(c == 'g')
        {
        digitalWrite(greenLED, HIGH);
        delay(800);
        digitalWrite(greenLED, LOW);
        }
       if(c == 'b')
        {
        digitalWrite(blueLED, HIGH);
        delay(800);
        digitalWrite(blueLED, LOW);
        }
       if(c == 'c')
        {
        lcd.setCursor(0,1); //col, row 
        lcd.print("                "); //clear 2nd line
        }
      }
    // Now see if we have any data from Arduino keybd/Serial console
    if (Serial.available()) 
      {
      // Read a line from Serial
      Serial.setTimeout(100); // 100 millisecond timeout
      String s = Serial.readString();
      // We need to convert the line to bytes, no more than 20 at this time
      byte sendbuffer[20];
      s.getBytes(sendbuffer, 20);
      char sendbuffersize = min(20, s.length());
      Serial.print(F("\nSending -> \"")); 
      Serial.print((char *)sendbuffer); 
      Serial.println("\"");
      // write the data:
      BTLE.write(sendbuffer, sendbuffersize);
      }
    }
  }

Хотя nRF8001 является 3.3В устройством, Vcc и контакты данных устойчивы к 5В, так что вы можете использовать и то, и другое. Эскиз для демонстрации проекта основан на примере, представленном в библиотеке в разделе «examples» как «echodemo».

После того, как вы загрузили проект и открыли последовательное окно, вы должны увидеть что-то подобное тому, что показано ниже на картинке.

Попробуйте набрать какой-нибудь текст и нажмите "send", и он появится в серийном окне. Введите текст в серийное окно и отправьте его, и оно появится на вашем телефоне.

В измененном примере ниже, я добавил красный, зеленый и синий светодиод на плату, и вы можете мигать ими, введя r, или b, или g с телефона. При вводе слова со всеми тремя, например, "grab" будут мигать все три. У меня старый Samsung Galaxy и работало всё просто отлично.

На этом всё. Оставляйте вопросы или комментарии ниже, наше сообщество поможет в любой ситуации.

Оригинал

Опубликовал 28 июля 2020 в 16:34
Уроки, ,

Добавить комментарий

Ваш E-mail не будет никому виден. Обязательные поля отмечены *