Arduino首次接觸就上手 – 藍牙4.0篇01_控制LED亮滅

撰寫/攝影 曾吉弘
難度

★★★☆☆

時間

2hrs

材料表

【雙A計劃】是 CAVEDU blog 上非常熱門的文章之一,使用 Arduino 搭配 HC05/06 等傳統藍牙通訊模組來與 App Inventor 通訊。但隨著藍牙4.0逐漸普及,後續的開發板例如 LinkIt 7697 ,甚至 Raspberry Pi 等單板電腦也直接在板子上整合了藍牙BLE晶片。

本篇將比照【雙A計劃】Part1App Inventor 經由藍牙控制 Arduino LED 亮滅,但改用[Arduino 首次接觸就上手]電子教學套件,搭配 HC10 藍牙模組來介紹如何用 Android 手機控制 Arduino的LED 亮滅。

關於[Arduino 首次接觸就上手]電子教學套件,我們已經寫了非常完整的基礎教學,您可以選用 Arduino 類C語法或專用的 HangeekDuino 圖形介面來開發。本系列文章的範例程式請由 Github 下載 (EX01_controlLED)

中文系列文章

English version

範例影片

 

硬體

HC10藍牙模組包含了以下腳位:

請把 HM10 藍牙模組搭配 Grove 接頭接上 [Arduino首次接觸就上手] 的 D7 Grove port,實際上裏面包含了GND, Vcc, D7, D8 等四支腳位,它一樣是一片 Arduino UNO,只是把常見的電路模組整合在同一片電路板上,無須再使用麵包板。但也正因如此,多數腳位已被占用,例如LED已連接到D4,除非將 LED 從板子上拆下來,否則無法作為其他用途。因此本範例使用 [Arduino首次接觸就上手] 尚未被占用的腳位D7與D8做為通訊腳位。

如果您使用傳統獨立運作的 Arduino,請把 HC10 的TX, RX 依序接到 Arduino 的 D7, D8 腳位 (或其他腳位也可以,但請記得修改 Arduino 程式碼),並完成電源接腳VCC與GND的連接。

App Inventor 編寫簡易的藍牙訊息發送程式

萬丈高樓平地起,先從最簡單的LED亮滅開始吧。這個由 App Inventor 編寫的 app 可以搜尋鄰近的藍牙BLE裝置、進行藍牙連線/斷線,並運用兩個按鈕發送不同的字元給 Arduino,Arduino 就會根據接收到的字元執行對應的動作。別小看這個 app,可以延伸出非常多應用呢!

Designer畫面編排

畫面元件很簡單,點選 [Scan] 之後,會掃描手機附近的藍牙BLE裝置,並顯示於 ListView 中。本範例的 HC10 的預設名稱會叫做 HMSoft XX:XX:XX ,後面12碼為藍牙位址。

點選 [Connect] 連線,連線成功之後畫面會顯示相關訊息。這時可以點選 [LED ON] 與 [LED OFF],這時候  [Arduino首次接觸就上手] 的 D4 LED 應該會隨之亮暗。

操作完畢之後請點選 [Disconnect] 斷開藍牙連線。

blocks程式設計

STEP1:

在 ButtonScan.Click 事件中,使用 BluetoothLE.StartScanning 來掃描鄰近的藍牙裝置。如果有掃描到任何藍牙BLE裝置,會呼叫 BluetoothLE.DeviceFound事件,並把 DeviceList 放到 ListView (已改名 ListBLE中)

在 ButtonStopScan.Click 事件中,使用 BluetoothLE.StopScanning 來停止掃描

SERVICE_UUID / CHARACTERISTIC_UUID 維持預設值就好,無須修改。

STEP2:

按下 [ButtonConnect] 按鈕時,使用 BluetoothLE.Connect 來對所選擇的藍牙裝置連線,這是一種常見的作法。您也可以改用 ConnectWithAddress 來直接對已知位址的藍牙裝置來連線。

連線成功會自動呼叫 BluetoothLE.Connected 事件並執行其內容。

STEP3:

按下 [Button_on] 按鈕時,會透過 BluetoothLE.WriteBytes 送出一個字元 “o”;另外則是在按下 [Button_off] 按鈕時送出一個字元 “f”。

這裡的做法其實相當多元,您可以改用 WriteInteger / WriteString 等語法試試看,當然也要 修改 Arduino 端的程式碼。

STEP4:

按下 ButtonDisconnect 斷線按鈕則中止藍牙連線,並將個畫面元件回復到初始狀態等候下一次連線。

斷線完成,會自動呼叫 BluetoothLE.Disconnected 事件並執行其內容。

Arduino的CODE

Arduino 程式碼也相當簡單易懂,設定好 HC10 模組所連接的腳位(D7與D8)之後(注意:程式上的設定的TX腳位要接到Arduino的RX腳位、程式上的設定的RX腳位要接到Arduino的TX腳位),就會等候是否有資料送進來,並執行對應的動作。

您可以將本範例視為基礎樣板延伸出更多功能,快點試試看吧!

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial HM10(7, 8); // RX, TX
char appData;
String inData = "";
void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("HM10 serial started at 9600");
  HM10.begin(9600); // set HM10 serial at 9600 baud rate
  pinMode(4, OUTPUT); // onboard LED
  digitalWrite(4, LOW); // switch OFF LED
}

void loop(void)
{
  HM10.listen();  // listen the HM10 port
  while (HM10.available() > 0) {   // if HM10 sends something then read
    appData = HM10.read();
    inData = String(appData);  // save the data in string format
    Serial.println(appData);
  }

  if (Serial.available()) {  // Read user input if available.
    delay(10);
    HM10.write(Serial.read());
  }
  if ( inData == "f") {
    Serial.println("LED OFF");
    digitalWrite(4, LOW); // switch OFF LED
    delay(500);
  }
  if ( inData == "o") {
    Serial.println("LED ON");
    digitalWrite(4, HIGH); // switch OFF LED
    delay(500);
  }
}

實際執行

請先確認 HC10 模組已經接好,燒錄上述 arduino 程式碼到 [Arduino首次接觸就上手] 套件,再安裝 app inventor 到您的 Android 裝置上。根據上述影片來操作,即可根據 app 按鈕來控制 D4 LED 亮暗。

注意:App Inventor 已於 2021 年上半年登陸 iOS 平台,但到本文編寫日期,BLE 功能還在測試中。

 

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