1. Arduino Bluetooth 2 HC-05 modul

Transkript

1 1. Arduino Bluetooth 2 HC-05 modul Bluetooth er en trådløs teknologi som lar to enheter kommunisere med hverandre. Bluetooth ble opprinnelig laget for mobiletelefoner av svenske Eriksson og har vært en standard på mobiltelefoner lenge. Det finnes flere versjoner av Bluetooth. HC-05 modulene benytter Serial Port Profile (SPP), som er laget for å kunne sende tekstbasert kommunikasjon mellom to enheter. Bluetooth støtter flere slike protokoller, avhengig av hva modulen skal benyttes til. Stort sett er vi vant med å bruke Bluetooth ved at vi for eksempel kobler et handsfree sett sammen med mobiltelefonen vår for å spille musikken trådløst. I en slik konfigurasjon benyttes A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) i stedet for SPP. HC-05 modulen støtter ikke mange-til-mange kommunikasjon slik som WiFi, men er laget for en-til-en kommunikasjon ,3 og 5,0 Volt De aller fleste Bluetooth enhetene er bygget rundt 3,3 Volt logikk. Men i og med at disse modulene er SPP-basert trenger vi ikke regulere spenningen ned til 3.3V. Det betyr at vi kan koble HC-05 modulen direkte til Arduino pinner, som forenkler bruken av disse modulene. Figur 1 En HC-05 Bluetooth 2.1 modul 1.2. Koble til og konfigurere HC-05 modulen Siden HC-05 er serial-passthorugh, kan vi kommunisere med modulen via Serial-grensesnittet på pin 0 og 1 på Arduino Uno og Nano, eller via andre digitale pinner via SoftSerial biblioteket. Selve Bluetooth-enheten på HC-05 modulen har en rekke pinner og man kan til og med laste opp egne små programmer til den. Men HC-05 modulen har kun koblet inn TX og RX pinnene, sammen med VCC (+) og GND(-). Vi skal dermed kommunisere med HC-05 modulen via

2 Dokumentet er et foreløpig utkast seirell-kommunikasjon. I tillegg skal vi bruke et bibliotek som heter SoftSerial slik at vi kan bruke port 5 og 6 i stedet for 0 og 1. Dermed kan vi velge om vi skal skrive tekst til Seriellkonsollet eller om vi skal sende eller motta data gjennom Bluetooth modulen - via SoftSerial på port 5 og Koble opp HC-05 modulen For å få modulen til å fungere skal vi dermed koble den opp slik at: 5V på Arduinoen kobles til VCC på HC-05 GND på Arduinoen kobles til GND på HC-05 Port 6 på Arduinoen kobles til TX på HC-05 Port 5 på Arduinoen kobles til RX på HC-05 Figur 2 Tilkobling til HC-05 modulen HC-05 modulen er nå koblet opp og klar til å bli konfigurert. HC-05 modulen kan konfigureres ved hjelp av AT-kommandoer. AT-kommandoer er opprinnelige kommandoer man sendte til modemer, men standarden har blitt adoptert av enheter som støtter seriell kommunikasjon, slik som HC-05 modulen. Alle AT-kommandoer starter med bokstavene AT etterfulgt av selve kommandoen. De vanligste modem -kommandoene som D for Dial og A for Answer er ikke i bruk i HC-05 modulen, som kun støtter utvidede kommandoer som starter med +. Men før vi kan sende AT-kommandoer til HC-05 modulen, må laste opp en enkel Arduino Sketch som lar oss både lese og skrive til Bluetooth modulen, samt skrive til Seriell-konsollet.

3 Laste opp en AT Kommando Sketch Det første vi skal gjøre er å laste opp en enkel Sketch som gjør følgende: Setter opp både Seriell-konsollet og Bluetooth modulen med en Baudrate på 9600 (standard for HC-05 modulen) Leser fra Seriell-konsollet og videresender det den mottar til Bluetooth modulen Leser fra Bluetooth modulen og videresender det den mottar til Seriell-konsollet Ved å sørge for at all kommunikasjon inn og ut av Bluetooth modulen overføres til Seriellkonsollet kan vi enkelt konfigurere enheten. Deretter skal vi koble oss til Bluetooth enheten ved hjelp av et program på datamaskinen vår og sende tekst frem og tilbake. Vi starter med å laste opp følgende program til Arduinoen. Figur 3 Last opp følgende program til Arduinoen for å kommunisere med HC-05 Dette programmet er relativt enkelt. Vi starter med å inkludere SoftwareSerial biblioteket, før vi setter opp en SoftwareSerial link med port 5 og 6. Hver gang vi ønsker å lese eller skrive data til Bluetooth modulen, bruker SoftwareSerial.. Deretter, inne i setup(), starter vi både Seriell kommunikasjon og kommunikasjonen med Bluetooth modulen med en baudrate på Inne i loop() funksjonen starter vi med å lese fra Serell-konsollet modulen. Dersom det er noe data å lese, skriver vi den enkelt og greit direkte videre til Bluetooth modulen. Deretter gjør vi det motsatte, dersom det er data å lese fra Bluetooth-modulen (via SoftwareSerial), skriver vi denne informasjonen direkte ut til Seriellkonsollet slik at vi kan lese dataen som mottas av Bluetooth modulen. På denne måten kan vi kommunisere med både skrive til og lese fra bluetooth modulen slik at vi kan konfigurere den riktig. Last opp det nye programmet til Arduinoen.

4 Konfigurere HC-05 modulen HC-05 modulen har tre modus: 1. Ikke koblet sammen med en Bluetooth enhet / Søker etter Bluetooth enhet 2. Koblet sammen med en annen Bluetooth enhet 3. Kommando-modus Vi kan se hvilken modus vi er i via den røde lysdioden på modulen: 1. Dersom den blinker raskt (ca 4 ganger i sekundet), er den i modus 1, dvs den er ikke koblet sammen med en annen modul. 2. Dersom den blinker to ganger raskt etterfulgt av en pause på ca 2 sekunder, er den i modus 2, dvs den er sammenkoblet med en annen Bluetooth enhet 3. Dersom den blinker sakte (1 gang hvert 6 sekund), er den i modus 3, dvs i kommandomodus For å kunne sette opp modulen i kommandomodus, holder vi inne knappen på selve modulen mens vi gir modulen strøm. Den enkleste måten å gjøre det på er å ta ut 5V-ledningen til modulen, før vi holder inne knappen mens vi kobler ledningen inn igjen. Hold knappen inne til vi ser at modulen går inn i kommandomodusen ved at lysdioden blinker sakte. Når modulen er i kommandomodus, kan vi åpne Seriell konsollet: Trykk for å åpne Seriell konsollet Kommandoer vi skriver her sendes til Bluetooth modulen Meldinger som skrives til Seriell-konsollet dukker opp her For å kommunisere med Arduinoen over Seriellporten modulen, velger vi Både NL & CR og 9600 baud Figur 4 Vi åpner og setter opp Seriell-konsollet Foreløpig er Seriell-konsollet helt tomt. Men i og mer at vi nå har satt opp en link mellom Seriell-konsollet og Bluetooth modulen kan vi sende kommandoer til Bluetooth modulen og motta tilbakemelding fra den via konsollet. Før vi starter må vi huske å endre til 9600 baud

5 (hastigheten vi kommuniserer med Seriell-konsollet og Arduinoen med) og velger å både sende CL & CR (new line og carriage return) ved slutten av hver linje vi sender til Arduinoen. Det gjør vi ved å skrive AT inn i tekst-feltet helt øverst og trykke på Send-knappen. Dersom HC-05 modulen er koblet opp riktig, skal Arduionen sende AT-kommandoen videre til Bluetooth enheten, som vil svare med OK. Ettersom vi videresender svaret fra Bluetooth enheten til Seriell-konsollet, skal teksten OK dukker opp. Ved å skrive kommandoen AT og trykke på enter-tasten på tastaturet svarer HC-05 modulen med OK Figur 5 Vi sender en AT kommando til HC-05 og får OK tilbake Sette opp en modul som Slave For at to enheter skal kommunisere må en enhet konfigureres som master, og en som slave. Etter at enhetene er satt opp vil master-enheten alltid forsøke å koble opp mot slave-enheten. Vi skal dermed sette denne enheten opp som slave ved å: 1. Sørge for at modulen er i ROLE 0 (slave) 2. Sørge for at modulen er i CMODE 1 3. Hente ut modulens adresse For å sette modulen i slave-modus, sender vi kommandoen AT+ROLE=0. Resultatet skal være at HC-05 svarer med OK:

6 AT+ROLE=0 til modulen. svarer med OK Figur 6 Vi setter module i rolle 0 (slave) Deretter skal vi sjekke at rollen ble satt riktig. Det gjør vi ved å sende samme kommando, men etterfulgt av et spørsmålstegn: AT+ROLE?. AT+ROLE? til modulen. svarer med +ROLE:0, og OK, på hver sin linje Figur 7 Vi sjekker at module har fått rolle 0 (slave) Deretter skal vi sørge for at modulen har CMODE satt til 1. Det gjør vi ved å send kommandoen AT+CMODE=1. Deretter sjekker vi resultatet ved å sende AT+CMODE?.

7 AT+CMODE=1 til modulen. AT+CMODE? til modulen. svarer med +CMOD:1, og OK, på hver sin linje Figur 8 Vi setter module i CMODE 1 Vi har nå fortalt modulen at den skal være en slave-enhet og at den skal kunne koble seg til alle moduler (CMODE=1). Det siste vi må gjøre er å finne ut hvilken adresse modulen har. Det trenger vi for å kunne fortelle den andre modulen (master-modulen) akkurat hvilken Bluetooth modul den skal koble seg opp mot. For å hente ut adressen, sender vi kommandoen AT+ADDR?. AT+ADDR? til modulen. svarer med +ADDR:xxx:xx:xxxxxx, og OK, på hver sin linje Figur 9 - Vi spør om HC-05 modulens adresse Nå er slave-modulen satt opp riktig. Noter ned adressen modulen har, før vi kobler den fra og kobler til den andre Bluetooth modulen i stedet for.

8 Konfigurere en modul som master Vi skal nå koble opp den andre HC-05 modulen i stedet for slave-modulen. Vi velger å koble denne til samme Arduino (i stedet for den forrige), ettersom denne allerede har programmet vi trenger for å konfigurere enheten. For å sette opp modulen som master, må vi gjøre følgende: 1. Sette modulen i master-modus via AT+ROLE=1 2. Bestemme at modulen skal koble seg til én bestemt modul via AT+CMODE=0 3. Bestemme hvilken adresse vi skal koble modulen mot via AT+BIND=xxxx,xx,xxxxxx For å komme i gang skal vi åpne seriell-overvåker og sende en AT-kommando til modulen for å sørge for at vi kan kommunisere med modulen. Ved å skrive kommandoen AT og trykke på enter-tasten på tastaturet svarer HC-05 modulen med OK Figur 10 Vi sender en AT-kommando for å sørge for at vi har kontakt med modulen Deretter skal vi sette modulen i master-modus ved å sende AT+ROLE=1 til modulen, før vi skal sjekke at modulen har fått riktig modus via AT+ROLE? Kommandoen.

9 AT+ROLE=1 til modulen. AT+ROLE? til modulen. svarer med +ROLE:1, og OK, på hver sin linje Figur 11 Vi setter modulen i master-modus Når rollen er satt til master, må vi også sette CMODE til 0 for å fortelle modulen at den skal koble seg opp til kun én bestemt adresse. Vi gjør det ved å sende AT+CMODE=0, før vi sjekker at modulen har fått riktig CMODE via AT+CMODE?. AT+CMODE=0 til modulen. AT+CMODE? til modulen. svarer med +CMOD:0, og OK, på hver sin linje Figur 12 Vi setter modulen til CMODE 0 Til slutt skal vi bestemme hvilken adresse master-modulen skal koble seg opp mot. Her må vi huske adressen slave-modulen har. Min modul hadde adressen 98d3:32:10f13c. Din modul har en annen adresse, men med samme format (xxxx:xx:xxxxxx). Når vi skal sende adressen inn til modulen via en AT kommando, kan vi ikke bruke kolon, men må bytte disse ut med komma-tegn i stedet. Min adresse blir dermed 98d3,32,10f13c. For å bestemme

10 hvilken adresse master-modulen skal koble seg mot, sender vi kommandoen AT+BIND=98d3,32,10f13c, men husk å endre adressen til adressen til din slave-modul. Til slutt skal vi sjekke at vi har fått lagret riktig adresse via AT+BIND? Kommandoen. AT+BIND=xxxx,xx,xxxxxx til modulen. AT+CMODE? til modulen. svarer med +BIND:xxxx,xx,xxxxxx, og OK, på hver sin linje Figur 13 Vi bestemmer hvilken adresse modulen skal koble seg mot Nå er begge modulene konfigurert riktig. Neste steg er nå å koble modulene til hver sin Arduino og se at modulene oppnår kontakt med hverandre.

11 2. Sende data mellom modulene Neste steg er å sende data mellom de to modulene, men aller først må vi sørge for at modulene er koblet til hverandre Koble modulene sammen Etter at modulene er konfigurert, skal de finne hverandre og opprette en kobling slik at de kan kommunisere med hverandre automatisk. Men først må vi sørge for at modulene befinner seg i modus 1 (ikke tilkoblet først). Dersom master-modulen nå er i kommando-modus, kan vi enkelt restarte modulen ved å ta ut 5V ledningen og koble den inn igjen til modulen. Modulen skal da automatisk gå inn i modus 1 og starte å lete etter slave-modulen. (dersom modulen er i kommando-modus kan du også resette modulen ved å sende AT+INIT fra seriell-overvåkeren). Deretter kan vi koble slave-modulen opp mot en egen Arduino på samme måte som sist. Etter noen sekunder vil begge modulene forlate modus 1, opprette en kobling mellom seg og forbli i modus 2. Vi kan se at modulene er i modus 2 ved at lysdiodene blinker 2 ganger raskt, etterfulgt av en 2 sekunders pause. Dersom modulene ikke finner hverandre og går inn i modus 2, må vi gjenta stegene i med ATkommandoene på nytt og forsøke igjen. Deretter er det på tide å sende data fra den ene modulen til den andre Sende data mellom modulene For å sende data må vi skrive to program, et til hver Arduino. Vi starter med Arduinoen so er master-modulen. Her skal vi sende to tall fra modulen via Software Serial. Start med å lage følgende program som vi laster opp til Arduinoen med master-modulen tilkoblet. Inkluder Software Serial biblioteket I kommunkasjons-modus er hastigheten satt til 9600 BAUD Lag to variabler med tilfeldige tall Send tallene til Bluetooth modulen, en etter en Vent litt (150 ms) før vi sender nye tall Figur 14 Vi sender to tilfeldige tall til master-modulen

12 Når vi nå har to Arduinoen tilkoblet til samme maskin, må vi holde styr på hvilken USB port de to modulene har. På Mac og Linux får Arduinoene hver sin USB-port, mens de på Windows får hver sin COM-port. Her må vi holde styr på hvilken Arduino som er hvem. Er du usikker, last opp programmet til en av dem og se hvilke Arduinoer som begynner å blinke på RX og TXlampene. Når flere Arduinoer er tilkoblet samme maskin, vil vi se flere Arduinoen under Boards-valget i menyen. Her må vi holde styr på hvilken som er tilkoblet master-modulen og hvilken som er tilkoblet slavemodulen Figur 15 Det er viktig å holde styr på hvilken Arduino som har hvilken USB port Deretter kan vi lage et nytt program i Blockuino (åpne et nytt vindu, så slipper du å miste koden for master-modulen). Her skal vi lese fra Bluetooth modulen, ett tegn av gangen, og lagre resultatet i en variabel. Dersom vi har mottatt nøyaktig 2 tegn (vi sendte 2 tall), så skal vi skrive dette ut til Seriell overvåker. Mens vi har data vi kan lese fra SoftwareSerial (Bluetooth modulen) Vent 1/3 av vent-klossen til master-modulen Lagre ett og ett tegn i en btinput-variabel, og konverter fra ASCII til et tall Hvis vi mottar akkurat 2 tegn (som vi sendte), skriv det ut til Seriell-overvåker Figur 16 Vi leser fra Bluetooth-modulen og skriver ut resultatet Nå kan vi laste dette programmet opp til Arduinoen med slave-modulen tilkoblet. Husk å endre på USB porten vi laster opp til i Arduino IDE.

13 Velg Arduinen med slavemodulen tilkoblet Figur 17 Endre til riktig USB/COM port før opplastning Når programmet er lastet opp, kan vi åpne Seriell overvåker og se at vi får overført data fra master-modulen til slave-modulen. I seriell-overvåker ser vi at vi mottar de to tilfeldige tallene som vi sender fra master-modulen Figur 18 Resultatet av å lese fra Bluetooth modulen Vi har nå satt opp og konfigurert to Bluetooth moduler av typen HC-05. Disse kommuniserer via Bluetooth 2.1 og overfører data den mottar via SPP-protokollen til Arduinoen. Her har vi benyttet SoftwareSerial for å kommunisere mellom Bluetooth modulen og Arduinoen via pin 5 og 6 (som vi velger selv med Software Serial). Deretter har vi satt opp den ene modulen som slave, og den andre som master før vi til slutt har skrevet et program til master-arduinoen og et program til slave-arduinoen for å sende og motta data. Rekkevidden på disse modulene er ca meter, avhengig av om det er fri sikt eller vegger og andre hindringer mellom modulene.