Управление по bluetooth. Уроки Arduino: управление устройствами со смартфона для чайников Распиновка блютуз модуля
В данной статье будет подробно расписано создание небольшого приложения для мобильной операционной системы Android и скетча для Arduino. На Arduino Uno будет стоять Wireless Shield с Bluetooth-модулем. Приложение будет подключаться к Bluetooth-модулю и посылать некую команду. В свою очередь скетч по этой команде будет зажигать или гасить один из подключенных к Arduino светодиодов.
Нам понадобится
Создание приложения для Android
Заготовка
Разработка для ОС Android ведется в среде разработки ADT, Android Development Tools. Которую можно скачать с портала Google для разработчиков. После скачивания и установке ADT, смело его запускаем. Однако, еще рано приступать к разработке приложения. Надо еще скачать Android SDK нужной версии. Для этого необходимо открыть Android SDK Manager «Window → Android SDK Manager». В списке необходимо выбрать нужный нам SDK, в нашем случае Android 2.3.3 (API 10). Если телефона нет, то выбирайте 2.3.3 или выше; а если есть - версию, совпадающую с версией ОС телефона. Затем нажимаем на кнопку «Install Packages», чтобы запустить процесс установки.
После завершения скачивания и установки мы начинаем создавать приложение. Выбираем «File → New → Android Application Project». Заполним содержимое окна так, как показано на рисунке.
Application Name - то имя приложения, которое будет показываться в Google Play Store. Но выкладывать приложение мы не собираемся, поэтому имя нам не особо важно.
Project Name - имя проекта в ADT.
Package Name - идентификатор приложения. Он должен быть составлен следующим образом: название Вашего сайта задом наперед, плюс какое-либо название приложения.
В выпадающих списках «Minimum Required SDK», «Target SDK», «Compile With» выбираем ту версию, которую мы скачали ранее. Более новые версии SDK поддерживают графические темы для приложений, а старые нет. Поэтому в поле «Theme» выбираем «None». Нажимаем «Next».
Снимаем галочку с «Create custom launcher icon»: в рамках данной статьи не будем заострять внимание на создании иконки приложения. Нажимаем «Next».
В появившемся окне можно выбрать вид «Activity»: вид того, что будет на экране, когда будет запущено приложение. Выбираем «Blank activity», что означает, что мы хотим начать всё с чистого листа. Нажимаем «Next».
В нашем приложении будет всего одно Activity, поэтому в появившемся окне можно ничего не менять. Поэтому просто жмем на «Finish».
Все, наше приложение создано.
Настройка эмулятора
Отладка приложений для Android производится на реальном устройстве или, если такового нет, то на эмуляторе. Сконфигурируем свой.
Для этого запустим «Window → Android Virtual Device Manager». В появившемся окне нажмем «New». Заполняем поля появившейся формы. От них зависит сколько и каких ресурсов будет предоставлять эмулятор «телефону». Выберите разумные значения и нажимайте «ОК».
В окне Android Virtual Device Manager нажимаем кнопку «Start». Это запустит эмулятор. Запуск занимает несколько минут. Так что наберитесь терпения.
В результате вы увидите окно эмулятора подобное этому:
Заполнение Activity
Activity - это то, что отображается на экране телефона после запуска приложения. На нем у нас будет две кнопки «Зажечь красный светодиод» и «Зажечь синий светодиод». Добавим их. В панели «Package Explorer» открываем res/layout/activity_main.xml . Его вид будет примерно таким же, как на скриншоте.
Перетаскиваем 2 кнопки «ToggleButton» на экранную форму. Переключаемся во вкладку «activity_main.xml» и видим следующий код:
activity_main_aiutogen.xmlЭто ни что иное, как наша Activity, которая отображается не в виде графики, а описанная в формате XML.
Сделаем имена компонентов более понятными. Изменим поля android:id следующим образом.
А еще добавим им подписи, изменим их цвет и размер текста. Результирующий код разметки будет выглядеть следующим образом.
activity_main.xmlЭти же изменения можно сделать и в графическом режиме, воспользовавшись вкладкой «Outline/Properties».
Пробный запуск
Мы можем запустить только что созданное приложение на эмуляторе. Идем в настройки запуска «Run» → Run Configurations», в левой части нажимаем на «Android Application». Появляется новая конфигурация «New_configuration». В правой части окна выбираем вкладку «Target» и выбираем опцию «Launch on all compatible devices/AVD».
Нажимаем «Apply», а затем «Run». Приложение запустится в эмуляторе.
Можно понажимать кнопки. Но ничего происходить не будет, поскольку обработчики нажатий еще нами не написаны.
Чтобы запустить приложение на реальном устройстве, необходимо включить в его настройках опцию «Отладка USB» и подключить его к компьютеру.
На реальном устройстве приложение выглядит абсолютно аналогично.
Написание кода для Android
Правка манифеста
Каждое Android-приложение должно сообщить системе о том, какие права необходимо ему предоставить. Перечисление прав идет в так называемом файле манифеста AndroidManifest.xml . В нем мы должны указать тот факт, что хотим использовать Bluetooth в своем приложении. Для этого достаточно добавить буквально пару строк:
AndroidManifest.xmlДобавляем основной код
Пришла пора вдохнуть жизнь в наше приложение. Открываем файл MainActivity.java (src → ru.amperka.arduinobtled). Изначально он содержит следующий код:
MainActivityAutogen.java package ru.amperka.arduinobtled ; import android.os.Bundle ; import android.app.Activity ; import android.view.Menu ; public class MainActivity extends Activity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super .onCreate (savedInstanceState) ; setContentView(R.layout .activity_main ) ; } @Override public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { getMenuInflater() .inflate (R.menu .main , menu) ; return true ; } }Дополним код в соответствии с тем, что нам нужно:
Будем включать Bluetooth, если он выключен.
Будем обрабатывать нажатия на кнопки
Будем посылать информацию о том, какая кнопка была нажата.
Передавать на Arduino мы будем один байт с двузначным числом. Первая цифра числа - номер пина, к которому подключен тот или иной светодиод, вторая - состояние светодиода: 1 - включен, 0 - выключен.
Число-команда, рассчитывается очень просто: Если нажата красная кнопка, то берется число 60 (для красного светодиода мы выбрали 6-й пин Arduino) и к нему прибавляется 1 или 0 в зависимости от того, должен ли сейчас гореть светодиод или нет. Для зеленой кнопки всё аналогично, только вместо 60 берется 70 (поскольку зеленый светодиод подключен к 7 пину). В итоге, в нашем случае, возможны 4 команды: 60, 61, 70, 71.
Напишем код, который реализует всё сказанное.
MainActivity.java package ru.amperka.arduinobtled ; import java.io.IOException ; import java.io.OutputStream ; import java.lang.reflect.InvocationTargetException ; import java.lang.reflect.Method ; import android.app.Activity ; import android.bluetooth.BluetoothAdapter ; import android.bluetooth.BluetoothDevice ; import android.bluetooth.BluetoothSocket ; import android.content.Intent ; import android.os.Bundle ; import android.util.Log ; import android.view.Menu ; import android.view.View ; import android.view.View.OnClickListener ; import android.widget.Toast ; import android.widget.ToggleButton ; public class MainActivity extends Activity implements View .OnClickListener { //Экземпляры классов наших кнопок ToggleButton redButton; ToggleButton greenButton; //Сокет, с помощью которого мы будем отправлять данные на Arduino BluetoothSocket clientSocket; //Эта функция запускается автоматически при запуске приложения @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super .onCreate (savedInstanceState) ; setContentView(R.layout .activity_main ) ; //"Соединям" вид кнопки в окне приложения с реализацией redButton = (ToggleButton) findViewById(R.id .toggleRedLed ) ; greenButton = (ToggleButton) findViewById(R.id .toggleGreenLed ) ; //Добавлем "слушатель нажатий" к кнопке redButton.setOnClickListener (this ) ; greenButton.setOnClickListener (this ) ; //Включаем bluetooth. Если он уже включен, то ничего не произойдет String enableBT = BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE ; startActivityForResult(new Intent(enableBT) , 0 ) ; //Мы хотим использовать тот bluetooth-адаптер, который задается по умолчанию BluetoothAdapter bluetooth = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter () ; //Пытаемся проделать эти действия try { //Устройство с данным адресом - наш Bluetooth Bee //Адрес опредеяется следующим образом: установите соединение //между ПК и модулем (пин: 1234), а затем посмотрите в настройках //соединения адрес модуля. Скорее всего он будет аналогичным. BluetoothDevice device = bluetooth.getRemoteDevice ("00:13:02:01:00:09" ) ; //Инициируем соединение с устройством Method m = device.getClass () .getMethod ( "createRfcommSocket" , new Class { int .class } ) ; clientSocket = (BluetoothSocket) m.invoke (device, 1 ) ; clientSocket.connect () ; //В случае появления любых ошибок, выводим в лог сообщение } catch (IOException SecurityException e) { Log.d ("BLUETOOTH" , e.getMessage () ) ; } catch (NoSuchMethodException e) { Log.d ("BLUETOOTH" , e.getMessage () ) ; } catch (IllegalArgumentException e) { Log.d ("BLUETOOTH" , e.getMessage () ) ; } catch (IllegalAccessException e) { Log.d ("BLUETOOTH" , e.getMessage () ) ; } catch (InvocationTargetException e) { Log.d ("BLUETOOTH" , e.getMessage () ) ; } //Выводим сообщение об успешном подключении Toast.makeText (getApplicationContext() , "CONNECTED" , Toast.LENGTH_LONG ) .show () ; } @Override public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present. getMenuInflater() .inflate (R.menu .main , menu) ; return true ; } //Как раз эта функция и будет вызываться @Override public void onClick(View v) { //Пытаемся послать данные try { //Получаем выходной поток для передачи данных OutputStream outStream = clientSocket.getOutputStream () ; int value = 0 ; //В зависимости от того, какая кнопка была нажата, //изменяем данные для посылки if (v == redButton) { value = (redButton.isChecked () ? 1 : 0 ) + 60 ; } else if (v == greenButton) { value = (greenButton.isChecked () ? 1 : 0 ) + 70 ; } //Пишем данные в выходной поток outStream.write (value) ; } catch (IOException e) { //Если есть ошибки, выводим их в лог Log.d ("BLUETOOTH" , e.getMessage (, OUTPUT) ; pinMode(7 , OUTPUT) ; } void loop() { //Если данные пришли if (Serial.available () > 0 ) { //Считываем пришедший байт byte incomingByte = Serial.read () ; //Получаем номер пина путем целочисленного деления значения принятого байта на 10 //и нужное нам действие за счет получения остатка от деления на 2: //(1 - зажечь, 0 - погасить) digitalWrite(incomingByte / 10 , incomingByte % 2 ) ; } }Особенности заливки скетча
Для связи Bluetooth-Bee с контроллером используются те же пины (0 и 1), что и для прошивки. Поэтому при программировании контроллера переключатель «SERIAL SELECT» на «Wireless Shield» должен быть установлен в положение «USB», а после прошивки его надо вернуть в положение «MICRO».
Результат
Заключение
В данной статье мы научились создавать приложения для операционной системы Android и передавать данные по Bluetooth. Теперь при нажатии на кнопку на экране телефона на базе операционной системы Android, произойдет изменение состояния светодиода на плате.
Вы можете развить мысль и сделать более дружественный интерфейс на Android, управлять с его помощью гораздо более сложными устройствами, публиковать классные приложения в Android Market и ещё много-много всего интересного!
Bluetooth — это пожалуй самый распространенный тип связи для коротких дистанций, которым пользуются большинство современных электронных устройств. Телефонные гарнитуры, наушники, клавиатуры и мышки, принтеры и бог знает какие еще гаджеты. Некоторое время назад bluetooth был распространен как средство передачи файлов между телефонами. Главными достоинствами BT можно назвать хорошую устойчивость к широкополосным помехам и простоту реализации. Первое значит, что куча устройств, находящихся в одном месте, могут одновременно общаться между собой, не мешая друг другу. Второе же помогло широкому распространению Bluetooth в среде DIY, и вообще во всех средах. Лично я использую BT для управления роботами со смартфона. В Google play уже есть несколько приложений с удобным интерфейсом именно для этих целей. Участники нашего хакспейса MakeItLab с помощью Bluetooth управляют удаленно светом и собирают телеметрию с борта квадрокоптеров. Самыми доступными на сегодня Bluetooth модулями можно назвать HC-05 и HC-06. Они в изобилии присутствуют в Китайских онлайн-магазинах и на ebay. Отличия между ними в том, что первый может работать как в режиме ведущего (slave), так и в режиме ведомого (master). Второй же является чисто ведомым устройством (но это поправимо!). Другими словами, HC-06 не может сам обнаружить парное устройство и наладить с ним связь, он может лишь подчиниться ведущему. Оба устройства базируются на чипе CSR BC417 , который поддерживает Bluetooth версии 2.0 со скоростью до 3 Мбит/сек. Именно об этих модулях далее и пойдет речь.
1. Варианты исполнения
Обычно модули продаются в виде двух спаянных вместе плат. Меньшая из них — заводской модуль, широко используемый в разных электронных устройствах. Большая — специальная макетная платка для DIY. Так выглядит меньшая плата с чипом BC417:
А так сами DIY модули HC-05 и HC-06:
Для своих коварных целей я обычно беру HC-05, так как они не сильно отличаются по цене от HC-06, и позволяют без лишних проблем связать вместе два устройства. Например, можно сделать робота и пульт к нему. Из Китая мне обычно приходят модули, точь в точь как на левой картинке, но иногда без кнопки.
Очень распространен и другой вариант макетной платки. В отличие от показанных выше, в них нет ноги EN, но есть нога KEY, что немного удобнее.
Распиновка
Итак, за что отвечают ноги у всех вариантов модулей.
- EN — включение/выключение модуля;
- VCC — питание +5В;
- GND — земля;
- TXD, RXD — UART интерфейс для общения с контроллером;
- STATE — индикатор состояния;
- KEY — нога для входа в режим AT-команд.
2. Подключение к Ардуино Уно
Ног не так много, так что запутаться не получится. Подключаем к bluetooth к Arduino Uno по следующей схеме:| Bluetooth | GND | VCC | TXD | RXD | KEY |
| Ардуино Уно | GND | +5V | 10 | 11 |
3. Сопряжение уровней напряжения
Малая платка Bluetooth модуля имеет напряжение логики 3.3 Вольта. А это значит, что Ардуино Уно может либо сжечь у нее порты, либо просто неправильно передавать сигналы. К счастью, в большинстве случаев большая плата имеет на своем борту все необходимое, чтобы этого избежать. Указанные выше модули легко подключаются к Arduino, без лишних заморочек. Даже не смотря на то, что сами изготовители написали на платке предупреждение об уровне сигналов 3.3 Вольта. Однако, в некоторых ситуациях может потребоваться поставить на линию Ардуино TX — BT RX делитель напряжения для понижения логических уровней. На самом деле, даже если все работает и без делителя, лучше его все-таки поставить, для порядка. Схема делителя ниже:
4. Подготовка Arduino
Для того чтобы начать настройку, нам потребуется зашить в Ардуино вспомогательный скетч. По-сути — программу ретранслятор, которая будет осуществлять обмен данными между терминалом на компьютере и Bluetooth модулем. Программа крайне проста: #include5. Подготовка терминала
В качестве терминала можно использовать встроенный в Arduino IDE монитор порта, а можно любой другой. Я использовал сторонний терминал TeraTerm. Перед соединением необходимо сделать две важные настройки:- скорость обмена: 9600;
- символа перевода строки: CR+LF.
Когда все правильно настроено, подключаемся к COM-порту и проверяем соединение. Все дальнейшие манипуляции рационально поделить на две части: для ведомого модуля HC-06 и для ведущего HC-05.
6. Настройка HC-06
Проверка соединения
После подачи питания на модуль, светодиод начнет бодро мигать:
Теперь заходим в терминал и пишем команду: AT
В ответ, модуль нам должен сказать: OK
Следующая наша команда запросит у модуля его версию: AT+VERSION?
Получаем что-то вроде такого: OKLinvor1.5
Получилось? Если нет, то проверяем:
- Скорость соединения с модулем, которая задается в программе-трансляторе: для связи с ведомым скорость должна быть 9600.
- Настройки символа перевода строки: не забываем про CR+LF!
- Нажимаем ли после каждой команды Enter? Мало ли…
Полезные команды
У ведомого Bluetooth модуля есть всего три параметра для настройки:- команда смены пароля на устройстве: AT+PIN<пароль>
- смена скорости: AT+BAUD<скорость>
- смена имени устройства: AT+NAME<имя>
7. Настройка HC-05
Переход в режим AT-команд
Чтобы получить доступ к настройка ведущего модуля, его необходимо перевести в режим AT-команд. Для входа в этот режим можно воспользоваться двумя методами (я всегда использую первый). Первый метод:- Отключаем модуль от питания.
- Подаем на ногу KEY сигнал +3.3V.
- Включаем модуль.
- Включаем модуль.
- Подаем на ногу KEY сигнал +3.3V;
Проверка соединения HC
Проверим командный режим HC-05 так же как и в случае ведомого модуля: >>: AT <<: OK >>: AT+VERSION? <<: +VERSION:2.0-20100601Настройка HC-05 как ведомого (slave)
Для превращения модуля в ведомого потребуется выполнить несколько команд: Сброс предыдущих настроек: AT+ORGL Сброс спаренных устройств: AT+RMAAD Установка пароля: AT+PSWD=1234 Включение режима ведомого: AT+ROLE=0 Дополнительно можно узнать адрес устройства (понадобится для настройки спаренного модуля): AT+ADDR? В ответ получим сам адрес: ADDR=12:6:143117 После настройки, отключаем ногу KEY от +3.3В, и перезапускаем модуль. Готово!Настройка HC-05 как ведущего (master)
С завода модуль идет ведомым, и чтобы сделать его ведущим потребуется выполнить следующие команды. Сброс предыдущих настроек: AT+ORGL Сброс спаренных устройств: AT+RMAAD Включение режима ведущего: AT+ROLE=1 Рестарт после смены роли: AT+RESET Если мы хотим связать ведомого и ведущего, пишем такие команды: Установка пароля ведомого: AT+PSWD=1234 Указываем парное устройство: AT+PAIR=<адрес>,<таймаут> (пример: AT+PAIR=12,6,143117, 5 ) Связываем с конкретным адресом: AT+BIND=<адрес> (пример: AT+BIND=12,6,143117 ) Запрещаем соединяться с другими адресами: AT+CMODE=0 Готово! Теперь модуль связан с ведомым, и при каждом включении будет пытаться с ним соединиться.Мы заняты разработкой приложения под Android для управления нагрузками на Arduino. Но, как вы все понимаете, просто там одно к другому не подключишь - нужен канал связи, а какой у нас самый доступный и дешманский канал? Конечно же bluetooth! О нём дальше и пойдёт речь.
Сегодня решаем производственные вопросы - подключаем Bluetooth модуль HC-06. Его главное отличие от HC-05 в том, что он урезан и предоставляет только необходимый минимум возможностей.
В целом, HC-06 можно рассматривать как беспроводной удлинитель UART. Поскольку мы подключаясь к нему с ПК через Bluetooth видим его как COM порт и подключаясь к контактам мы имеем чистый UART. Практически всё, что идёт с одной стороны - выходит с другой. За исключением AT команд со стороны контактов.
AT команды - это наследие старых модемов ещё из 1977 года. Представляют они из себя короткие строковые команды, например «AT», «AT-NAME», «AT-PIN». Обычно ввод команды завершается клавишей Enter. Но в этот раз всё немного иначе, и команда целиком должна быть получена, примерно, в течение одной секунды. По этой причине, для настройки нам не подойдут программы позволяющие писать напрямую с клавиатуры в порт (можно попробовать из буфера обмена, но есть шанс на облом). Нам нужна возможность послать по сигналу строку целиком.
Вооружившись COM Port Toolkit
, мы выставляем скорость в 9600 и соответствующий номер порта. Далее готовим первую строку «AT». Отправляем и получаем на неё ответ «OK». Это уже хороший знак. Мы не перепутали RX и TX и не ошиблись со скоростью. Дальше вам наверняка захочется дать своё название модулю. Пишем: «AT-NAMEhome» и получаем в ответ что-то типа «OKhome». Меняем код доступа так: «AT-PIN010203», и получаем: «OKsetpin»
Ну что же. На этом начальная настройка закончена.
Не пропустите обновления! Подписывайтесь на нашу группу
Ардуино имеет большое количество разнообразных модулей, способных значительно расширить функционал микроконтроллера. В отдельный класс выделяются чипы для передачи данных, как на большом расстоянии, например, для связи по беспроводному интернету, так и на коротком, как bluetooth модуль. Такое устройство предназначено для налаживания двунаправленных радиосвязей по одноимённому протоколу.
Arduino bluetooth будет удобен для удалённого управления вашим устройством на базе микроконтроллера, но давайте разберём, что это такое и какие характеристики у bluetooth модулей hc 05 и hc 06.
Что такое bluetooth модуль и его назначение
Bluetooth протокол необходим для быстрой передачи данных на небольших расстояниях. Но значительно чаще его применяют в проектах, с целью наладить управление микроконтроллером с близких расстояний. Соответственно, он будет удобен для построения тех же умных домов, если дополнить аппаратную составляющую приложением на смартфон.
Таким образом, первичное и главное назначение Ардуино блютуз – связь с вашим ПК и\или Андроидом по соответствующему протоколу. Это позволяет не только управлять разнообразными датчиками на микроконтроллере, но и, в случае необходимости, обновлять прошивку.
Полностью перепрошить устройство с его помощью не получится. Помимо этого, Android Arduino bluetooth может обеспечить связь между несколькими МК и приборами. Естественно, для этого на каждом из них должен быть установлен независимый модуль. HC-05 позволяет проложить несколько мостов по типу USAR-bluetooth-USART. При этом само устройство будет восприниматься в качестве ответного на USART. А организовывать связь уже будет аппаратная часть вашего проекта.
У блютуз модуля под Ардуино, есть несколько преимуществ, перед стандартными дополнениями под другие МК:
- Инженеру нет необходимости изучать технологию протокола блютуз, чтобы написать софт или начать использовать уже готовые библиотеки.
- Простота использования в целом. Вам не нужно будет паять отдельную плату под распределение мощностей, просто подсоедините устройство к уже готовому МК через пины.
- Обширный выбор библиотек. Так как Ардуино имеет низкий порог вхождения, под все его модули можно найти большое количество библиотек, разного назначения. Но стоит отметить, что весомая их часть – бесполезны, ибо не работают или работают крайне плохо. Ведь пишет их сообщество, которое не изучало основы алгоритмизации и, в большинстве своём, в принципе, плохо разбирается в программировании. Из-за этого, во многих ситуациях, просто модифицировать чужой софт – не лучшее решение, и значительно проще написать свой.
Сфера же применения RC car Arduino bluetooth – огромна и ограничена лишь вашей фантазией. Например, вы можете купить обычную китайскую гарнитуру, припаять к ней пару модулей под Ардуино, так как они могут функционировать и без МК, и загрузить одну из готовых библиотек. После таких манипуляций наушники можно будет использовать в беспроводном режиме и исчезнет проблема с запутывающимися или гнущимися проводами. Это одна из банальных проблем реализации данного протокола в проекте, на деле их тысячи.
Предназначается bluetooth аудио модуль для бытового и коммерческого применения, чему способствуют его характеристики. Также стоит учитывать, что если вы собираетесь в дальнейшем связываться по одноимённому протоколу с ПК, то на большинстве современных устройств необходимо будет докупить блютуз по USB. Но вы можете также спаять его из МК, создав собственный bluetooth модуль для компьютера. Естественно, это не относится к ноутбукам, где поголовно устанавливаются одноимённые передатчики, и никак модифицировать их уже не требуется.
Распиновка HC-05 и HC-06
Выводы на платах отвечают за:
Характеристики
Давайте подробнее разберёмся, какие характеристики имеет такой bluetooth модуль для ПК и различных проектов. Сами разработчики заявляют, что выдержали коммерческий стандарт в hc 05. Соответственно, для управления устройством будет достаточно специальной программы на смартфоне или компьютере, которая позволит отправлять и получать данные с датчика. Однако существует ограничение в области применения, ведь устойчивый сигнал, без использования усилителей, можно поймать лишь на 9 метрах от чипа. Учитывайте, что это сырые цифры, в которых во внимание не берутся преграды на пути волн.
Сами hc чипы полностью совместимы с любыми адаптерами, что поддерживают SPP. На самой плате устройства размещается небольшая антенна, припаянная к верхнему слою в виде дорожки, похожей на змею. Характеристики девайса заявлены следующие:
- Активные частоты радиосвязи находятся в диапазоне 2.4-2.48 ГГц.
- Канал приспособлен к адаптивному переключению.
- Условная дальность связи – 10 метров, но в этой цифре не учитываются преграды и помехи.
- Максимальная скорость при обмене информацией – 115300 бод.
- Хранить чип можно в температурном диапазоне от - 40 до +85 градусов, а вот использовать – от -20 до +70.
- Для работы необходимо будет напряжение в 3.3 В, что мы рассмотрим чуть ниже.
Подключение
В печатной плате установлено несколько контактов под пайку, у торцов устройства. Но напрямую подсоединять провода к контактам девайса не стоит, ведь в плате применяется особая технология, позволяющая максимально компактно впихнуть габариты устройства в вашу систему.
Устанавливать модуль необходимо достаточно плотно, для чего подойдёт стандартный МК или специальные платы, в которых применяются вилки-соединители. Но вы можете приобрести и отдельную плату под девайсы серии hc, или же сделать их самостоятельно, если у вас есть навыки по проектированию и созданию электронных плат.
В подобном девайсе обязательно должен быть соединительный разъем\специальные отверстия для монтажа проводки, а также светодиоды, которые помогут определить, идёт ли ток и работает ли устройство. Помимо прочего, необходимы стабилизаторы, специальный переключатель для reset’а прошивки и преобразователи интерфейсов, по вашему желанию.
При первом подключении важно проверить работоспособность, для этого подойдёт смартфон или ПК. Просто подайте ток на модуль и просканируйте его соответствующими устройствами.
Настройка
Для настройки чипа потребуется установить сопряжение по USART-bluetooth, где 34 контакт будет подсоединён к общему проводу. После этого вы можете подавать стандартные АТ команды или перепрошить микрочип, по вашему желанию.
Из «коробки» же пароль для подключения интерфейса – 1234, а вот скорость обмена данными ограничивается до 38400 бод. Готовых библиотек на HC 05 не много, но и направление его применения достаточно узкое, что позволяет адаптировать любой уже имеющийся софт под ваши потребности.
Сегодня мы познакомимся с недорогим модулем для беспроводной пердачи данных по Bluetooth .
Bluetooth — производственная спецификация беспроводных персональных сетей, которая обеспечивает передачу данных без проводов между многими устройствами.
Наш модуль именуется HC-05 . Это один из представителей линейки подобных модулей HC-03 — HC-09.
Данные модули позволяют передавать данные без проводов, не задумываясь о том, как вообще устроен протокол Bluetooth, о его полях и прочих тонкостях. Эти модули при правильных настройках обеспечивают передачу данных таким образом, что программист, сочиняющий код, пишет алгоритм так, будто он работает с проводным интерфейсом UART. Поэтому писать код становится максимально удобно и поэтому данная линейка модулей снискала такую огромную популярность среди начинающих программистов и не только.
Вот и мы с вами давайте тоже не будем от них отставать и немного отдохнём от сетевых протоколов и изучим такой модуль. Также было очень много просьб личного характера, а также и в публичных чатах, чтобы я не обошёл стороной такие модули и написал какие-либо уроки с их использованием.
Модули имеют следующие основные характеристики:
- чип Bluetooth – BC417143 производства CSR company ,
- протокол передачи данных — Bluetooth 2.0 + EDR ,
- класс 2, что соответствует передаче данных в радиусе до 10 м,
- поддержка Serial Port Profile (SPP ), что обеспечивает совместимость со всеми устройствами, поддерживающими данный профиль,
- энергонезависимая память flash объёмом 8 мб,
- радиоканал частотой 2.4 — 2.4835 MHz,
- интерфейс USB Host 1.1/2.0,
- интерфейс UART с регулируемой скоростью передачи.
Также наряду с данными характеристиками стоит отметить то, что модуль имеет на борту очень много ножек, что позволяет использовать его в более широком спкетре. Давайте посмотрим схему выводов модуля
Мы видим зедесь ножки GPIO, SPI, USB, PCM.
Правда мы пока будем работать только с интерфейсом USART, с помощью которого мы будем не только передавать какие-то полезные данные, а также и настраивать наш модуль.
Мы так поступим во-первых потому, что модули у нас будут одного типа (у меня их аж 4 штуки!), в которых модуль HC-05 напаян ещё на одну плату, на которой наружу разведены только 6 контактов. Вот такие вот они все у меня приблизительно (вид сверху и вид снизу)
Снизу платы нанесено назначение ножек, с ними мы разберёмся, когда будем подключать модуль.
Во-вторых, мы не будем работать с остальными многочисленными контактами потому, что не каждая прошивка этим позволяет заниматься.
Вообще, выбор пал именно на HC-05 ещё потому, что данный модуль прекрасно настраивается для работы как ведущего, так и ведомого устройства.
Настраивается для дальнейшей работы с данными модуль с помощью AT-команд. Мы, я думаю, все в той или иной мере знакомы, что это за команды такие, мы с ними немного знакомились, когда работали с модулем Wi-Fi. Конечно, данные команды у всех устройств разные и поэтому я приложу внизу страницы документ с полным перечнем команд. Также в интернете немудрено найти ресурсы, где описание данных команд переведено на русский язык, и даже есть некоторые примеры их использования. Мы же не будем здесь заниматься полным переводом команд, мы будем изучать только те команды, которыми нам прийдётся воспользоваться. Пока их перечень будет не столь широк, но впоследствии мы к данным модулям ещё вернёмся, надеюсь, и не раз, и тогда мы уже расширим свой кругозор в знании данного модуля. А пока же мы проведём только краткий экскурс по модулю. Конечно, мы попробуем его и в работе, не без этого.
А пока давайте подключим наш модуль к переходнику TTL-USB, который в свою очередь мы подключим к ПК.
Соединим мы по следующей схеме
Переходник TTL-USB Модуль HC-05
VCC VCC
GND GND
TXD RXD
RXD TXD
На практике это будет выглядеть примерно вот так
Подключим переходник к компьютеру, как работать с переходниками такого плана, рассказывать не буду, мы и так с ними постоянно работаем. Запустим терминальную программу, я воспользуюсь программой CoolTerm, так как у неё более гибкие настройки для пердачи данных с клавиатуры, а нам для ввода команд необходимо, чтобы каждая строка при передаче заканчивалась кодом перевода строки и возврата каретки.
Зайдём в настройки программы и настроим сначала порт
Данная скорость 38400 была выбрана потому, что модуль в режиме приёма AT-команд работает именно на такой скорости.
Теперь слева выберем пункт Receive и переключим там одну кнопку, а другую включим
Первая кнопка для окончания переданных команд символами перевода строки и возврата каретки, а вторая для того, чтобы мы свои введённые команды видели также после ввода в терминальном окне приёма.
Сохраним настройки и попробуем соединиться. Если всё удачно, то разъединяеся, так как сейчас у нас модуль находится в режиме передачи данных, и, если он ещё не настраивался, то скорей всего, мы даже не знаем его адреса, его настроек. О нахождении модуля в данном режиме свидетельствует быстрые мигания голубого светодиода Поэтому нам надо как-то перевести модуль в состояние передачи AT-команд.
Для этого мы пока отсоединим переходник от USB-порта и подклюим провод на ножку модуля HC-05 KEY . У кого-то она может иметь другое название, но, думаю, не перепутаете. Провод подключим вот такой и вот таким образом
Соединим данный провод с плюсом питания (с ножкой VCC)
И, не отпуская контакта, соединим перходник с портом USB компьютера и через некоторое время (через секунду или две) разъединим наш контакт KEY с контактом VCC, убрав провод. Модуль должен будет перейти в режим приёма AT-команд, о чём будет свидетельствовать очень медленная скорость мигания светодиода.
Перейдём в терминальную программу, соединимся с портом и попробуем послать команду AT , на которую нам модуль должен ответить «OK»
Модуль ответил, значит всё правильно.
Чтобы не путаться с настройками, которые были кем-то и когда-то внесены, давайте сборсим все настройки, введя команду «AT+ORGL «. Настройки должны будут сброситься к следующим параметрам:
- Device type: 0
- Inquire code: 0x009e8b33
- Module work mode: Slave Mode
- Connection mode: Connect to the Bluetooth device specified
- Serial parameter: Baud rate: 38400 bits/s; Stop bit: 1 bit; Parity bit: None.
- Passkey: “1234”
- Device name: “H-C-2010-06-01”
Только настройки сразу не применятся. Надо перезагрузить модуль. Удобно сделать это, введя команду «AT+RESET «, в ответ на которую модуль перезагрузится и перейдёт опять в режим передачи данных и не сможет пока принимать команды. Чтобы он их принимал, проделаем те же действия, что и выше, для того чтобы модуль опять перешёл в режим приёма команд AT. Есть ещё один способ, но пока мы им пользоваться не будем.
Проверим теперь некоторые параметры нашего модуля.
Чтобы узнать версию прошивки, введём команду «AT+VERSION? «, на которую модуль должен будет ответить приблизительно вот так
Если прошивка не ниже данной версии, то мы можем быть уверены, что данный модуль с такой прошивкой способен работать в режиме ведущего устройства (Мастера).
Узнаем адрес устройства с помощью команды «AT+ADDR? «
По данному адресу мы и будем определять наше устройство на ведущем устройстве. В качестве ведущего устройства мы возьмём самый обыкновенный смартфон, но это чуть позже. Надо ещё как следует наиграться с командами.
Давайте запросим ещё и имя устройства с помощью команды «AT+NAME? «, на который многие модули, в том числе и мой реагируют только при наличии высокого уровня на ножке KEY, то есть при подключенном проводе. Так и сделаем
Давайте попробуем ещё это имя изменить, так как оно не очень удобное, для этого введём команду «AT+NAME:Желаемое_имя». Данную команду можно вводить без высокого уровня на ножке KEY
Проверим, что имя изменилось, только не забываем про высокий уровень на ножке KEY
Имя прекрасно применено.
Проверим пароль командой «AT+ PSWD? «
Аналогичным образом, как и имя, можно поменять и пароль.
Теперь узнаем тип устройства (ведомый или ведущий) с помощью команды «AT+ ROLE? «
0 — это значит ведомый. Тип также можно изменить в любой момент. Но нам это пока не нужно, так как мы будем работать с устройством как с ведомым.
Сбросим спаренные устройства командой «AT+RMAAD «
Теперь давайте узнаем настройки интерфейса USART командой «AT+ UART? «
Эти настройки означают: скорость 38400 кбпс, 1 стоповый бит и отсутствие контроля чётности.
В данной таблице находятся возможные варианты настроек USART
Давайте изменим, например, скорость передачи командой «AT+UART=115200,0,0 «
Только данные настройки вступят в силу после перезагрузки модуля и будут актуальны только для режима передачи данных, для режима передачи AT-команд в модуль останутся настройки прежние со скоростью 38400.
Давайте перезагрузим модуль командой «AT+RESET «, после чего модуль перейдёт в режим передачи данных.
Настроим порт в терминальной программе на данную скорость и соединимся с ним
Попробуем ввести команду, на что модуль наш не прореагирует, так как режим не тот
Но не будем отчаиваться. Оказывается, чтобы отправлять команды модулю, необязательно переводить его в этот режим. Можно включить поддержку передачи AT-команд в режиме передачи данных. На короткое время (достаточно менее секунды) коснёмся проводом, который подключен к контакту KEY плюсовой шины модуля и модуль перейдёт в режим поддержки AT-команд. Правда, по характеру мигания светодиода мы это не определим, он будет мигать также быстро. Также в режиме поддержки команд мы с нами не сможет соединиться ведущее устройство. Но тем не менее, нам не потребуется для каких-то настроек постоянно вынимать провод из разъёма USB и перенастраивать порт в терминальной программе. Это уже хорошо. Сделаем данное действие и убедимся в том, что модуль также будет принимать команды, как и в режиме приёма команд
Чтобы убрать данную поддержку и чтобы модуль смог соединяться, достаточно перезагрузить его командой «AT+RESET «. Так и сделаем
Отлично! Мы уже кое-что умеем. В принципе, мы настроили модуль для передачи данных в режиме ведущего устройства.
Теперь смартфон, который у нас сегодня выступит в роли ведущего устройства. Подойдёт любой с андроидом, лишь бы встала какая-нибудь терминальная программа под Bluetooth. Я установил вот такую. Мне она показалась удобной
Во-первых, она бесплатная, не требует создания подключения заранее, а также имеет несколько кнопок с заранее сохранёнными нами строками.
Скачаем и установим программу и запустим её. Нажмём кнопку SCAN и наш модуль должен будет отобразиться в списке найденных устройств
Выберем данное устройство и попадём в диалог создания пары, в котором надо будет ввести пароль (у нас «1234») и согласиться, нажав кнопку «ОК»
