1. Arduino Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE)

Transkript

1 Dokumentet er et foreløpig utkast 1. Arduino Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE) Bluetooth er en trådløs teknologi som lar to enheter kommunisere med hverandre. I motsetning til WLAN (trådløst nettverk), støtter ikke Bluetooth mange-til-mange kommunikasjon, men er laget for en-til-en kommunikasjon. Bluetooth ble opprinnelig laget for mobiletelefoner av svenske Eriksson og har vært en standard på mobiltelefoner lenge. Det finnes flere versjoner av Bluetooth. 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. Bluetooth Low Energy (BLE) fungerer litt annerledes, ettersom enhetene ikke er koblet sammen kontinuerlig, men heller kobler seg til og fra ved behov når enhetene skal kommunisere med hverandre. Enheten som vi skal bruke er en HM-10 enhet, som støtter både master (enheten som styrer oppkoblingen) og slave (enheten som mottar oppkoblingen). I tillegg støtter enheten BLE ,3 og 5,0 Volt De aller fleste Bluetooth enhetene er bygget rundt 3,3 Volt logikk. Det betyr at enhetene ikke alltid tåler Arduinoen 5 volt. For å unngå at Bluetooth modulen brenner ut, kan vi gjøre en av følgende: Bruke motstandere for å redusere spenningen fra 5.0 til 3.3 volt Bruke en Logic-Level-Converter (LLC) for å konvertere spenningen Bruk en Bluetooth enhet med innebygget LLC Ettersom det er enklest å benytte en Bluetooth enhet med innebygget LLC, tar vi utgangspunkt i en slik HM-10 modul. Figur 1 En HM-10 Bluetooth 4.0 Low Energy modul

2 Dokumentet er et foreløpig utkast 1.2. Koble til og konfigurere HM-10 modulen Selve HM-10 Bluetooth enheten har en rekke pinner og man kan til og med laste opp egne små programmer til den. Men HM-10 modulen har kun koblet inn TX og RX pinnene, sammen med VCC (+) og GND(-). Vi skal dermed kommunisere med HM-10 modulen via seirellkommunikasjon. I tillegg skal vi bruke et bibliotek som heter SoftSerial slik at vi kan bruke port 3 og 4 i stedet for 0 og 1. Dermed kan vi velge om vi skal skrive tekst til Seriell-konsollet eller om vi skal sende eller motta data gjennom Bluetooth modulen og via SoftSerial på port 3 og Koble opp HM-10 modulen For å få modulen til å fungere skal vi dermed koble den opp slik at: 5V på Arduinoen kobles til VCC på HM-10 GND på Arduinoen kobles til GND på HM-10 Port 4 på Arduinoen kobles til TX på HM-10 Port 5 på Arduinoen kobles til RX på HM-10 Figur 2 Tilkobling til HM-10 modulen HM-10 modulen er nå koblet opp og klar til å bli konfigurert. HM-10 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 HM-10 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 HM-10 modulen, som kun støtter utvidede kommandoer som starter med +.

3 Men før vi kan sende AT-kommandoer til HM-10 modulen, må laste opp en enkel Arduino Sketch som lar oss både lese og skrive til Bluetooth modulen, samt skrive til Seriell-konsollet 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 HM-10 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. Til slutt skal vi notere ned informasjonen vi trenger for å siden kunne koble oss til Bluetooth enheten fra en iphone eller en Android enhet med støtte for Bluetooth Low Energy. Vi starter med å laste opp følgende program #include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial ble(4, 5); //RX, TX void setup() { Serial.begin(9600); while (!Serial) { ; // Venter til RX og TX er klar Serial.println("Starting..."); ble.begin(9600); delay(1000); Serial.println("Started..."); void loop() { if (ble.available()) { Serial.write(ble.read()); if (Serial.available()) { ble.write(serial.read()); Dette programmet er relativt enkelt. Vi starter med å inkludere SoftwareSerial biblioteket, før vi setter opp en SoftwareSerial link med port 4 og 5. Hver gang vi ønsker å lese eller skrive data til Bluetooth modulen, bruker vi denne ble-variabelen.

4 Deretter, inne i setup(), starter vi både Seriell kommunikasjon og kommunikasjonen med Bluetooth modulen med en baudrate på Inne i loop() funksjonen leser vi fra Bluetooth modulen. Dersom det er noe data å lese, skriver vi den enkelt og greit ut til Seriell konsollet slik at vi kan lese hva som mottas. Til slutt leser vi fra Seriell-konsollet. Dersom det er data å lese her (for eksempel om vi skriver den inn selv og sender), videresender vi data til Bluetooth modulen. På denne måten kan vi kommunisere med, og konfigurere Bluetooth modulen. Om vi laster opp Arduino Sketchen til Arduinoen og åpner Seriell konsollet, ser det slik ut: Trykk for å åpne Seriell konsollet Meldinger som skrives til Seriell-konsollet dukker opp her For å kommunisere med Bluetooth modulen, velger vi Ingen linjeskift og 9600 baud Figur 3 Vi åpner og setter opp Seriell-konsollet Når vi nå ha fått opp Seriell-konsollet kan vi sende vår første AT-kommando. Det gjør vi ved å skrive AT inn i tekst-feltet helt øverst og trykke på Send-knappen. Dersom HM-10 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.

5 Ved å sende kommandoen AT, svarer HM-10 modulen med OK Figur 4 Vi sender en AT kommando til HM-10 og får OK tilbake Det neste vi kan gjøre er å spørre HM-10 modulen hvilket navn og hvilken MAC addresse den har, via kommandoene AT+NAME? Og AT+ADDR? Ved å sende kommandoen AT+NAME?, svarer HM-10 modulen med OK+NAME:HMSoft Ved å sende kommandoen AT+ADDR?, svarer HM-10 modulen med OK+ADDR:5CF821F943AF Figur 5 - Vi spør om HM-10 modulens navn og addresse Når modulen er ny, har produsenten valgt å gi modulen et navn. Modulene som Kodegenet benytter og selger heter stort sett HMSoft. Addressen til hver modul er, i motsetning til navnet, alltid forskjellig fra modul til modul, slik at denne kan brukes til å danne en oppkobling mellom to Bluetooth enheter. Det første vi skal gjøre er å endre på navnet. Det gjør vi ved å bruke kommandoen AT+NAME (uten spørsmålstegn), etterfulgt av det nye navnet. For å endre navnet til Kodegenet-1, sender vi kommandoen AT+NAMEKodegenet-1.

6 Ved å sende kommandoen AT+NAMEKodegenet-1, svarer HM-10 modulen med OK+SET:Kodegenet-1 Figur 6 Vi endrer navnet til modulen til Kodegenet-1 Vi har nå endret navnet til modulen. HM-10 modulen vil huske denne endrigen selv om vi kobler den av og på. Det kan du teste ved å sende en AT+NAME? Kommando til HM-10 modulen Koble til modulen via en datamaskin Når vi nå har gitt modulen et navn, og sjekket hvilken adresse den har, kan vi koble oss til modulen via en PC dersom den har støtte for Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE). Det finnes mange programmer som kan brukes til dette som er gratis å laste ned og benytte. Ett eksempel er LightBlue applikasjonen som finnes for MacOS X, iphone og ipad. Tilsvarende applikasjoner finnes for Windows og Android. Inne i LightBlue på Mac en kan vi sende for eksempel teksten TEST til Bluetooth modulen. Denne teksten vil da dukke opp i Seriell-konsollet.

7 Via LightBlue på Mac har vi koblet oss til Kodegenet-1 modulen via tjenesten FFE0. Deretter har vi sendt teksten TEST til Bluetooth modulen Teksten TEST dukker deretter opp i Seriel konsollet Figur 7 Vi sender data fra en PC til Bluetooth modulen Vi skal 1.4. Koble til en kontroller Figur X Bluetooth 4.0 kontroller Vi skal nå koble HM-10 modulen til en Bluetooth kontroller og lese fra denne når vi trykker på knappene eller bruker Joysticken

8