Bluetooth Low Energy (Troyka-модуль)

Возьмите BLE-модуль и управляйте вашими девайсами с помощью телефона на базе операционной системы Android и iOS. Синезуб также поможет создать псевдо-сеть между своими собратьями. А благодаря технологии Web Bluetooth API работа с модулем доступна прямо из окна браузера.

Видеообзор

Подключение и настройка

Bluetooth LOW Energy (BLE) общается с управляющей электроникой по интерфейсу UART.

Синезуб может работать в двух режимах:

  • Slave — модуль ожидает подключение от другого Bluetooth устройства. Например телефон или такой же BLE-модуль.
  • Master — модуль сам инициирует подключение к другим устройствам.

Рассмотрим оба варианта подробнее.

Режим Slave «Ведомый»

Модуль ожидает сопряжение от другого Bluetooth устройства. В качестве примера рассмотрим подключение смартфона к BLE-модулю. Со стороны последовательного порта возьмём USB-UART преобразователь.

Схема устройства

Подключите BLE-модуль к USB-UART преобразователю.

Настройка модуля

Для начала необходимо настроить Bluetooth через AT-команды.

AT-команды служат для настройки модуля, например:

  • узнать/изменить имя устройства;
  • узнать/изменить пароль;
  • узнать MAC-адрес устройства и т.д.
  1. Запустите терминал на ПК. Например встроенный в Arduino IDE или Putty.
  2. Выставьте настройки последовательного порта:
    1. скорость: 9600 бод
    2. бит чётности: N
    3. количество бит данных: 8
    4. количество стоповых бит: 1
    5. без возврата каретки «\r»
    6. без новой строки «\n»
  3. В качестве теста отправьте на модуль команду:
    AT

    В ответ вы должны получить:

    OK

    Если ответа нет — проверьте схему, не помогло — перепрошейте модуль.

Настройка телефона с ОС Android

  1. Скачайте и установите приложение Serial Bluetooth Terminal.
  2. Запустите приложение.
  3. Зайдите в меню: Настройки Devices и нажмите кнопку SCAN.
  4. Выберите по имени интересующий BLE-модуль. По умолчанию имя модуля — HMSoft.
  5. Вернитесь в главное меню и соединитесь с выбранным девайсом — нажмите на кнопку connect
  6. При успешном сопряжении:
    1. В окне терминала телефона появится надпись Connected;
    2. В окне терминала на ПК вернётся команда AT+CONN;
    3. Светодиод PAIR будет гореть непрерывно.

Это значит всё получилось и можно передавать данные в обоих направлениях.

Настройка телефона с ОС iOS

  1. Скачайте и установите приложение HM10 Bluetooth Serial Lite.
  2. Запустите приложение.
  3. Нажмите на кнопку Connect для поиска новых Bluetooth устройств.
  4. Выберите по имени интересующий BLE-модуль и нажмите кнопку Connect. По умолчанию имя модуля — HMSoft.
  5. При успешном сопряжении:
    1. В окне терминала телефона появится надпись сопряжённого BLE-устройства;
    2. В окне терминала на ПК вернётся команда AT+CONN;
    3. Светодиод PAIR будет гореть непрерывно.

Это значит всё получилось и можно передавать данные в обоих направлениях.

Передача данных

Для примера отправим из телефона сообщение Hi, Arduino!. В ответ в терминале на ПК придёт послание Hi, Arduino!.

И в обратную сторону: отправим из терминала ПК текст Hi, Smartphone!. В ответ в терминале телефона увидим сообщение Hi, Smartphone!.

Вместо USB-UART адаптера возьмите любую управляющую платформу. Например Arduino Uno или Iskra JS. Для общение используйте интерфейс UART.

Режим Master «Ведущий»

Модуль сам инициирует подключение к другим устройствам. В качестве примера возьмём два модуля Troyka BLE. Один будет ведущим, а другой ведомым. Со стороны последовательных портов возьмём два USB-UART преобразователя.

Схема устройств

Подключите каждый BLE-модуль к USB-UART преобразователю.

Настройка Slave

Настройка Master

Обновление прошивки

Список AT-команд

Тестовая команда проверка связи или отключится от устройства.

Команда Ответ Параметры
AT OK
OK+LOST
Нет

Запросить/установить имя модуля.

Команда Ответ Параметры
AT+NAME? AT+NAME[P1] P1: имя модуля
AT+NAME OK+SET[P1]

Запросить/установить пароль модуля.

Команда Ответ Параметры
AT+PASS? AT+PASS[P1] P1: пароль модуля
AT+PASS OK+SET[P1]

Запросить/установить пароль модуля.

Команда Ответ Параметры
AT+PASS? AT+NAME[P1] P1: имя модуля
AT+PASS OK+SET[P1]

Элементы платы

Мозг модуля

Troyka BLE основан на модуле HM-10 с чипом CC2541 от компании Texas Instruments.

Чип CC2541

Чип CC2541 выполнен по технологии SoC (англ. System-on-a-Chip — система на кристалле).

Модуль HM-10

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
RX и TX Мигают при обмене данными между BLE модулем и управляющим устройством.
PAIR Горит, если модуль сопряжён с другим устройством;
Мигает — нет сопряжения;

Troyka-контакты

На Bluetooth модуле выведено две пары Troyka-контактов.

Нижняя группа

  • Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.
  • Земля (G) — Соедините с пином GND микроконтроллера.
  • Сигнальный (TX) — цифровой выход BLE-модуля. Используется для передачи данных из Bluetooth в микроконтроллер. Подключите к пину RX микроконтроллера.

Верхняя группа

  • Сигнальный (RX) — цифровой вход BLE-модуля. Используется для приёма данных из микроконтроллера в Bluetooth. Подключите к пину TX микроконтроллера.
  • Сигнальный (K) — пин управления BLE-модулем. Подключите к сигнальному пину микроконтроллера.

Регулятор напряжения

Понижающий регулятор напряжения TPS73033 с выходом 3,3 вольта, обеспечивает питание Bluetooth-модуля. Максимальный выходной ток составляет 200 мА.

На плате так же присутствует необходимая обвязка для сопряжения устройств с разными питающими напряжениями.

В нашем случае это может быть управляющая плата Arduino с 5 вольтовой логикой и BLE-модуль с 3,3 вольтовой логикой.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

  • Модуль: HM-10 с чипом CC2541
  • Версия Bluetooth: 4.0
  • Рабочая частота: 2.4 ГГц ISM
  • RF мощность: -23 dbm, -6 dbm, 0 dbm, 6 dbm
  • Радиус действия: до 10 метров
  • Выходной интерфейс: UART
  • Настройки по умолчанию:
    • имя: HMSoft
    • пароль: 000000
    • скорость: 9600 бод
    • бит чётности: N
    • количество бит данных: 8
    • количество стоповых бит: 1
    • без возврата каретки «\r»
    • без новой строки «\n»
  • Напряжение питания: 3,3–5 В
  • Потребляемый ток:
    • в активном режиме: до 10 мА
    • в спящем режиме: до 200 мкА
  • Габариты: 25,4×25,4 мм

Ресурсы