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電子工作

M5StackとArduinoをBluetooth経由で通信する!

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ArduinoはBluetooth通信できませんので、

HC-05というBluetoothモジュールを使用します。



1年半ほど前の前回記事ではwindowsとArduinoを

Bleutooth通信するバージョンを投稿しましたが、

それのちょっとした応用という形になります。



今回行うことは以下になります。



M5Stack(Gray)が周期的にデータを送信し、

そのデータをHC-05経由でArduinoが受信します。



そしてPCに直接つながったArduinoが

UART-USB経由でPCへ送信し、

そのデータをシリアルモニタで確認する、

というシナリオです。



前回記事で用いたArduinoコードをほぼ、

流用できますがM5Stack側は新しく作成します。



その際、HC-05に格納されている情報を

取得する必要がありますので、

その方法も併せて載せます。



それではまずはHC-05の説明から見ていきましょう!



HC-05のATコマンドとBD ADDRについて



コード作成にするにあたり、

必要な準備がありますので、

それに関するお話を順を追ってします。




HC-05はBluetooth Classic ver2.0に該当します。

なのでペアリングはLegacy Paringで、

ver2.1から実装されたSSPには対応していません。

(SSPは、Secure Simple Paringの略)




M5StackがHC-05に対してペアリングを行うには、

HC-05を一意に特定する識別子が必要です。

その識別子をBD ADDRと言います。

BD ADDR: Bluetooth Device ADDRess



ちなみにその構成は以下になっています。



参考元:https://macaddresschanger.com/what-is-bluetooth-address-BD_ADDR


NAP, UAP, LAPの3要素で成り立っています。

それぞれ順に2バイト、1バイト、3バイト

となっていて前半3バイトはOUIになります。

OUIはEthernetのMACアドレスでも出てきましたね。




BD ADDRを調べるにはATコマンドを使って、

デバイスにリクエストを投げます。




ここで少し話しが変わりますが、

データを送受信するとき以外に、

HC-05には2つのモードがあります。

ペアリングモード、ATコマンドモードです。



HC-05のLEDの点滅速度によってモードが分かります。

速い → ペアリングモード
遅い → ATコマンドモード



ペアリングモードは1秒間に

何回もLEDのON/OFFが切り替わります。

ATコマンドは2秒毎にON/OFFが替わります。



ペアリングが完了すると高速点滅は終わます。

データが送受信される毎に点滅します。



今回鍵となるのが、ATコマンドモードです。

HC-05がこのモードの時にシリアル(UART)経由で

特定のコマンドを送信することで、

それに対するリスポンスが返ってきます。



ちなみにATコマンドモードは、

モジュールがペアリングモードの時に、

EN (Key)ピンをHighにすることで

ATコマンドモードへと遷移します。



つまりArduinoの3.3Vピンを

ENピンと接続すれば良いだけです。



配線は以下になります。

HC-05 Arduino
STATE not connected
RX PIN_11
TX PIN_10
GND GND
VCC 5V
EN 3.3V




そしてコードは以下になります。






シリアルモニタからコマンドを送りますが、

改行も一緒に送信する必要があります。

改行はBoth NL & CR で設定しておきましょう。



続いてPCとArduino間のボーレートですが、

最初115200に設定していたのですが、

ERROR(0)しか返ってきませんでした。

9600に落としたら上手く行きました。






設定も正しいのにERRORが返って来る場合は、

HC-05モジュール上のRESETボタンを押しながら、

電源を入れたりしてみてください。




今回、最低限欲しい情報はAddrですが、

参考として主なATコマンドとそれに対する

私の場合のリプライを記載しておきます。

AT commands Replay
AT OK
AT+RESET OK
AT+VERSION? +VERSION:2.0-20100601
OK
AT+NAME? +NAME:DSD TECH HC-05
OK
AT+ADDR? +ADDR:14:3:5f3e4
OK
AT+ROLE? +ROLE:0
OK
AT+PSWD? +PSWD:1234
OK


Role:0 がslave(peripheral)で、1がMaster(central)です。

PSWDはペアリングの際に入力するコードです。



もし何か値を変更したい場合は、

"?" を "= new value"にすれば出来ます。

例えば、AT+PSWD=777 で変更可能です。



以下のリンク先にATコマンドの詳しい情報があります。

https://s3-sa-east-1.amazonaws.com/robocore-lojavirtual/709/HC-05_ATCommandSet.pdf





ここでBD ADDRの話しになりますが、

AT+ADDR?とコマンドを送信することで、

自分のBD ADDRが取得出来ます。

コロンでNAP, UAP, LAPにそれぞれ区切られます。



ですので私のアドレスで言うところの

NAPは14で、UAPが0で、LAPが5f3e4です。

この値を後述のコードで使用します。




以上が、HC-05とATコマンドになります。



続いてArduinoのコード作成です。




ArduinoとHC-05


受信データはUART(SoftwareSerial)から流れてくるので、

受信したらそれをそのままPCへ流す、というだけです。



コードは以下になります。


HC-05と接続するためのUARTを

SoftwareSerial SerialBTで定義し、

10ピンと11ピンをアサインしています。



ここで1つ注意(私だけ?)なのですが、

ボーレートの値についてです。



115200と38400で試したのですが、

M5StackからBluetooth経由で送られてきたデータは、

文字化けしてシリアルモニタ上で

正確なデータが確認出来ませんでした。



結局ボーレートはどちらも9600にしたら

シリアルモニタに上手く表示されました。




また、このときのArduinoとHC-05に配線ですが、

今回はペアリングモードから入るので、

ENピンはLow(何も接続しない)状態にしておきます。






最後にM5Stack側のコードです。


M5Stack GrayとHC-05


M5Stack Grayを使用しており、

今回は何か接続する必要はありません。



コードの概要ですが、

setup()でコネクションの確立、

そしてloop()で周期的にデータの送信を

するコードになっています。



コネクションの確立には、

ATコマンドで取得したHC-05の識別子

BD ADDRが必要になります。

それをuint8_tの配列にセットしてあげます。




コードは以下になります。


SerialBT.connect(address)で、

指定したアドレスを持つBluetoothデバイスと

コネクションの確立を試みます。



戻り値はboolであり、もしそれがtrueなら

loop文に進み、データを送信し続けます。

falseならFailed to connect を表示し続けます。



loopの最初に1秒たったか判定します。

1秒経過しているならデータを送信します。



t秒経過の判定にはmillis関数を使用します。

プログラムが走り始めてからの実行時間が返るので、

前回のデータ送信時からの差分を計算してあげます。



もしデータを送信したら、

delayで約1秒ほど待ちます。

1秒をそのままdelayさせてしまうと、

送信や分岐命令で使用したクロックサイクルが

その時間に含まれていないことになるので、

適当にインターバル時間から20ms引いています。



この数値は感覚的なものであり、

特に正確ではないのでご注意ください。





実行結果は以下になりました。



期待通りに出力されました!



最後まで読んでいただきありがとうございます。






補足:

HC-05 / HC-06ともに技適が取れていないので、

電波暗室等などで実験を行う必要があります。

私は研究室の電波暗室で行いました。







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