Arduino bluetooth своими руками

Arduino и Bluetooth

В настоящее время в зарубежных и отечественных магазинах можно найти большое количество различных Bluetooth Serial модулей для DIY-устройств. Цена на них не сильно высока: 5-10$ за модуль (с учетом бесплатной доставки в любую страну). Их легко можно найти на широко известной площадке AliExpress введя в поисковую строку одно из словосочетаний: Bluetooth RS232, Bluetooth Serial, HC-03, HC-04, HC-05, HC-06 или нажать на эту ссылку. В большинстве модулей используется чип BC417, плюс Flash-память. Чип поддерживает спецификацию Bluetooth v2.0 + EDR, AT-команды, может работать в режиме Master или Slave (модули HC-03/HC-5, может устанавливаться AT-командой), поддерживает скорость обмена от 2400 до 1382400.
Напряжение питание модуля составляет 3.3В, ток потребления ~50мА.
Модули HC-03/HC-05 более функциональные, чем HC-04/HC-06. Основные выводы модулей HC-04/HC-06:
UART_TX (pin 1), UART_RX (pin 2), UART_CTS (pin 3), UART_RTS (pin 4) — пины UART.
3,3V (pin 12) — питание 3.3В.
GND (pin 13) — общий.
PIO1 (pin 24) — индикатор рабочего режима. Если соединение не установлено — то светодиод мигает, если установлено, то постоянно горит. Для модулей HC-03/HC-05 есть некоторые отличия. Линии UART и питания те же самые, но:
PIO8 (pin 31) — индикатор рабочего режима.
PIO9 (pin 32) — статус соединения, если соединение установлено, то на выходе будет высокий уровень.
PIO11 (pin 34) — вход включения режима AT-команд (необходимо подать лог. 1). За более подробной документацией обращайтесь к PDF. Итак, соберем простую схему для подключения Bluetooth модуля HC-06 к плате Arduino Nano V3. Обратите внимание, что выводы TX и RX в плате Arduino Nano поменяны местами в отличии от Ardunio UNO и др. Поэтому внимательно смотрите распиновку своей Arduino платы. Шаг между выводами в модуле составляет всего 1.5мм, поэтому придется взяться за паяльник и припаять провода к модулю. Всего необходимо припаять 5 проводов, однако светодиод подключать необязательно, он служит для индикации состояния. Итак припаиваем провода и подключаем Bluetooth модуль следующим образом:
вывод Arduino 3.3В — к 12 пину модуля
вывод Arduino GND — к 13 пину модуля
вывод Arduino TX — к 2 пину модуля RX
вывод Arduino RX — к 1 пину модуля TX

Передача данных из Arduino по Bluetooth

int cnt = 0; // счетчик void setup() < Serial.begin(9600); // инициализация порта >void loop() < cnt++; Serial.print("Hello BB from Arduino! Counter:"); // выводим надпись Serial.println(cnt); // выводим значение счетчика и переводим на новую строку delay(1000); // ждем 1 секунду >

Как видите скетч довольно простой и хорошо прокомментирован. В цикле, раз в секунду происходит увеличение переменной cnt, которая затем с текстовой надписью выводится в последовательный порт на Bluetooth модуль. Обратите внимание, что скорость порта установлена в значение 9600. При покупке модуля, спрашивайте на какое значение установлена скорость обмена по последовательному интерфейсу. Но в большинстве случаев это 9600. При необходимости, скорость обмена можно изменить АТ-командами. Откройте данный скетч в Arduino IDE, скомпилируйте и прошейте ваш Arduino. Если вы подключали светодиод в Bluetooth модулю, то он должен мигать, показывая тем самым, что модуль ожидает соединение. Внимание! Если при прошивке платы Arduino ругается прошивальщик, то отключите питание 3.3В с Bluetooth модуля. На компьютере, в качестве Bluetooth модуля использовался самый дешевый китайский Bluetooth USB адаптер, стоимостью около 200 руб. После того, как адаптер подключается к компьютеру, установите необходимые драйвера (в Windows 7 x64 у меня все драйвера поставились автоматом).
Затем щелкаем в трее по иконке Bluetooth модуля и выбираем «Добавить устройство»: Имя моего модуля BOLUTEK, у вас оно скорее всего будет другим. Нажимаем «Далее» и переходим к окну, где необходимо ввести пароль для устройства: Выбираем второй пункт: «Введите код образования пары устройства». С завода, код установлен 1234. Его и вводим. Программа настроит и пропишет в системе виртуальные COM-порты (у меня прописало 2 шт, но может быть и один): В дальнейшем, можно посмотреть на какой COM-порт назначилось и его параметры. Для этого щелкаем правой кнопкой мыши по устройству и выбираем «Свойства» и вкладку «Оборудование». Там можно посмотреть и изменить параметры виртуального COM-порта: Теперь, для приема и передачи данных на виртуальный COM порт можно использовать любую терминал программу. Я использовал бесплатную Tera Term. При каждом запуске программы предлагается выбор соединения, переключаем флажок на Serial и выбираем COM порт вашего Bluetooth модуля. У меня это COM4. В терминале мы видим данные счетчика с платы Arduino: Как видим, данные успешно передаются по Bluetooth соединению. Ниже в статье вы можете посмотреть видео.

Двунаправленный обмен данными по Bluetooth

Следующим шагом будет написание простенькой программы двунаправленного обмена данными между Arduino и компьютером. В схему я добавил светодиод, подключив его к 12 пину Arduino, через токоограничительный резистор. Но можно использовать и встроенный LED (обычно 13 пин).

char incomingByte; // входящие данные int LED = 12; // LED подключен к 12 пину void setup() < Serial.begin(9600); // инициализация порта pinMode(LED, OUTPUT); Serial.println("Press 1 to LED ON or 0 to LED OFF. "); >void loop() < if (Serial.available() >0) < //если пришли данные incomingByte = Serial.read(); // считываем байт if(incomingByte == '0') < digitalWrite(LED, LOW); // если 1, то выключаем LED Serial.println("LED OFF. Press 1 to LED ON!"); // и выводим обратно сообщение >if(incomingByte == '1') < digitalWrite(LED, HIGH); // если 0, то включаем LED Serial.println("LED ON. Press 0 to LED OFF!"); >> >

Программа работает очень просто. После запуска или сброса устройства, в последовательный порт выводится сообщение с предложением нажать 1 или 0. В зависимости от нажатой цифры светодиод будет загораться или гаснуть. А также, от Arduino будет выводиться сообщение загорелся светодиод, или погас. Видео работы:

Подключаем к Android

Для платформы Android также существуют программы-терминалы. Но необходима специальная программа для работы в терминальном режиме по Bluetooth. Я установил вот эту: Bluetooth Terminal. Достаточно простая программа, ничего лишнего. В моем Android устройстве нет Bluetooth модуля, но он прекрасно работает и с внешним USB-адаптером, который мы использовали для подсоединения к ПК. Подключаем адаптер по USB, включаем на андроиде bluetooth, находим и вводим пароль для нашего Bluetooth устройства на Arduino и наконец запускаем программу терминал. Нажимаем «Connect a device — Secure» и выбираем наше устройство BOLUTEK. Теперь вы можете отправлять и принимать данные с Bluetooth устройства при помощи терминала. Видео соединения с Android устройством:

Прикрепленные файлы:

Источник

Передача данных на смартфон с помощью Arduino, модуля NRF24L01 и Bluetooth (BLE)

Bluetooth Low Energy (BLE) – это версия технологии Bluetooth, причем значительно более оптимизированная чем классический Bluetooth. Ее часто называют «умной» Bluetooth (Smart Bluetooth). Первоначально технология BLE разрабатывалась для обеспечения минимально возможного энергопотребления при низкой стоимости, маленькой ширины полосы частот и низкой сложности оборудования. Некоторые современные микроконтроллеры, например, ESP32, имеют встроенную технологию BLE, а в других микроконтроллерах, в том числе и в Arduino, для использования технологии BLE можно применить модуль nRF24L01. Этот радиочастотный модуль можно также использовать для передачи данных другим устройствам, поддерживающим технологию Bluetooth, например, смартфонам, ноутбукам и т.д.

В данной статье мы рассмотрим процесс передачи данных по технологии BLE с помощью радиочастотных модулей nRF24L01. Мы будем считывать значения температуры с датчика DHT11 и передавать их на смартфон с помощью платы Arduino и модуля nRF24L01, используя технологию BLE.

Почему технология Bluetooth Low Energy (BLE) стала популярной?

Возрастающая с каждым годом популярность технологии BLE обусловлена, в первую очередь, ее крайне низким энергопотреблением, что позволяет устройствам на ее основе работать длительное время от обычной батарейки. Также ее феноменальный успех в последние годы объясняется легкостью ее интегрирования (встраивания) в смартфоны, планшеты в другие мобильные устройства.

Возможности BLE в модуле NRF24L01

Технология BLE работает в диапазоне ISM (2,4 ГГц), который во многих странах разрешен для безлицензионного использования (то есть не нужно получать никаких разрешений в радиочастотных органах) в промышленности, науке и медицине. ISM диапазон занимает полосу частот от 2400 МГц до 2483.5 МГц и разделен на 40 каналов. Три из этих 40 каналов имеют статус «информационных», они используются устройствами для передачи специальных приветственных пакетов с информацией о своем состоянии – это позволяет другим устройствам BLE устанавливать с ними связь.

В этой статье мы рассмотрим как использовать модуль NRF24L01 в качестве BLE трансивера (приёмопередатчика). BLE функциональность данного модуля будет продемонстрирована на примере передачи данных температуры в смартфон. Данные температуры будут считываться с датчика DHT11, а управлять всем процессом передачи данных будет плата Arduino. На смартфоне для приема этих данных можно использовать, например, приложение для android под названием Nordic BLE.

Необходимые компоненты

Аппаратное обеспечение

1. Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
2. nRF24L01 BLE Module (BLE модуль nRF24L01)(купить на AliExpress).
3. Датчик температуры и влажности DHT11 (купить на AliExpress).
4. Соединительные провода.

Программное обеспечение

Принципы работы модуля nRF24L01

Модули nRF24L01 являются приемопередающими модулями, то есть каждый модуль может как передавать, так и принимать информацию. Но они могут работать только в режиме полудуплекса – то есть в конкретный момент времени модуль может либо передавать, либо принимать информацию. Основой модуля является универсальная микросхема nRF24L01 от компании Nordic semi-conductors, которая осуществляет прием и передачу данных в модуле. Эта микросхема взаимодействует с другими устройствами по интерфейсу SPI, поэтому ее легко подключить к большинству современных микроконтроллеров, в том числе и к плате Arduino, для которой разработаны специальные библиотеки для работы с подобными модулями. Ранее мы использовали модули nRF24L01 для создания приватной комнаты чата на основе плат Arduino.

Назначение контактов (распиновка) модуля nRF24L01 приведена на следующем рисунке.

Модуль может работать с напряжениями от 1.9V до 3.6V (обычно используется 3.3V) и потребляет во время своей работы сравнительно небольшой ток – всего 12mA, что позволяет его использовать в устройствах с низким потреблением энергии, работающих от маленьких батареек типа «таблетка» (coin cells). Несмотря на то, что стандартное рабочее напряжение модуля составляет 3.3V, большинство его контактов устойчивы и к напряжению 5V, что позволяет непосредственно его подключать к контактам платы Arduino.

Другим достоинством модуля nRF24L01 является наличие у него возможности работать по 6 каналам связи. Это значит, что он может взаимодействовать с другими 6 подобными модулями и передавать им или принимать от них информацию. Данная особенность модуля позволяет строить на его основе сети связи с топологией типа «звезда» или Mesh сети (самоорганизующиеся сети связи, в которых каждое устройство может выполнять роль ретранслятора/маршрутизатора), поэтому данные модули очень удобны для реализации различных проектов в сфере интернета вещей (IoT – Internet of Things). Также модули nRF24L01 поддерживают до 125 уникальных идентификаторов (ID), то есть в ограниченной области мы можем использовать до 125 таких модулей чтобы они не мешали при работе друг другу.

Схема проекта

Схема подключения модуля nRF24L01 к плате Arduino для передачи данных с помощью технологии BLE представлена на следующем рисунке.

Внешний вид конструкции проекта в сборе показан на следующем рисунке.

Объяснение программы Arduino для использования технологии BLE

Полный код программы и видео с демонстрацией работы проекта приведены в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим основные фрагменты кода. В видео также объяснено и использование Android приложения (App of Nordic ) для работы по BLE.

Первым делом в программе подключим используемые библиотеки: RF24 – для использования команд модуля nRF24L01, DHT11 – для работы с датчиком DHT11, BTLE library – для использования функций технологии BLE.

Источник