Обзоры 

Работает передатчик приемник. Принцип работы передатчика. Радиоприёмник прямого усиления на двух транзисторах

Начнем сначала.

Чип ESP 8266

Чип ESP8266 разработан специально для «интернета вещей». Существует два варианта использования этого чипа. Первый - в качестве моста UART-WIFI для подключения к микроконтроллеру и управления АТ-командами. Второй вариант - чип сам исполняет роль управляющего контроллера. По моим оценкам в среде любителей электроники чип чаще используется как управляющий контроллер.

Возможности чипа:

  • Поддержка 802.11 b/g/n
  • Встроенный 32-bit MCU с низким энергопотреблением
  • Встроенный 10-bit ADC
  • Встроенный стек TCP/IP
  • Встроенный усилитель ВЧ сигнала
  • Поддержка разнесения антенн
  • WiFi 2.4 GHz, поддержка WPA/WPA2
  • Поддержка STA/AP/STA+AP режимов
  • SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO
  • STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
  • A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4s guard interval
  • Выходная мощность +20 dBm в 802.11b режиме

Чип является высокоинтегрированным решением для работы с WiFi. Внутри чипа удалось разместить все, что нужно. Типовая минимально необходимая для работы обвязка микросхемы состоит всего из семи элементов.

Фотографии для сравнения количества компонентов аналогичных решений.

По одним данным всей этой прелестью управляет 32-разрядное процессорное ядро Xtensa LX106, по другим данным - Tensilica’s L106 Diamond. Под микроскопом выглядит чип как целый город из связанных элементов.

Одной из самых важных характеристик является энергопотребление. У ESP8266 оно просто поражает:

  • 215mA в режиме непрерывной передачи.
  • 1mA в режиме поддержания связи с точкой доступа
  • 10uA в режиме глубокого сна с работающими часами реального времени
  • 0,5uA в режиме Power OFF

Время необходимое на пробуждение и начало передачи пакета менее 2ms. Например, при измерении температуры каждые 100 секунд и подключении к точке доступа и передаче накопленных данных каждые 300 секунд (все остальное время чип спит) средний ток составит около 1mA. Это более трех месяцев работы от трех пальчиковых аккумуляторов емкостью 2600мА/ч.

О модулях ESP

В настоящее время наиболее популярными модулями на чипах ESP8266 являются ESP-01, ESP-02, ESP-03, ESP-04, ESP-05, ESP-06, ESP-07, ESP-08, ESP-09, ESP-10, ESP-11, ESP-12, ESP-12E. Они отличаются количеством разведенных пинов, наличием разъема для подключения внешней антенны, размерами.

Сейчас уже можно найти в продаже старшего брата ESP8266 - это модуль ESP-32. На Aliexpress пока всего у двух продавцов есть эти модули. Цена около 250 рублей против 110 рублей за ESP-12E. В новом модуле будет еще больше плюшек.

Основные возможности ESP-32. (нажмите для просмотра)

Wi-Fi
- 802.11 b/g/n/e/i
- 802.11 n (2.4 GHz), up to 150 Mbps
- 802.11 i security features: pre-authentication and TSN
- 802.11 e: Multiple queue management to fully utilize QoS traffic prioritization
- Wi-Fi Protected Access (WPA)/WPA2
- Wi-Fi Protected Setup (WPS)
- UMA compliant and certified
- Antenna diversity nd seection
- A-MPDU and A-MSDU aggregation
- WMM power s ve U-APSD
- Fragmentation and defragmentation
- Wi-Fi Direct (P2P), P2P Discovery, P2P Group Owner mode and P2P Power Management
- Infrastructure BSS Station mode/ Soft AP mode
- Automatic beacon monitoring / scanning
- SSL stacks with hardware accelerators

Bluetooth
- CMOS single-chip fully-integrated radio and baseband
- Bluetooth Piconet and Scatternet
- Bluetooth 4.2 (BR/EDR/BLE)
- Adaptive Frequency Hopping(AFH)
- SMP
- Class-1, class-2 and class-3 transmitter without exter al power amplifier
- +10 dBm tra smitting power
- NZIF receiver with -90 dBm sensitivity
- Up-to 4 Mbps high speed UART HCI
- SDIO / SPI HCI
- CVSD and SBC
- Low power consumption
- Minimum external component

CPU and Memory
- Xtensa® Dual-Core 32-bit LX6 micr pr cess rs, up to 400MIPS
- 128 KB ROM
- QSPI Flash/SRAM, up to 4 x 16 MB
- Power supply: 2.5V to 3.6V
- 416 KB SRAM

Clocks and Timers
- 2 MHz to 40 MHz crystal oscillator
- Internal 8 MHz oscillator with calibration
- External 32 kHz oscillator for RTC with calibration
- Internal RC oscillator with calibration
- Two timer groups including 3 x 64-bit timers and 1 x watchdog in each group
- RTC timer with sub-second accuracy
- RTC watchdog

Advanced Peripheral Interfaces
- 12-bit SAR ADC up to 16 channels
- 2 x 10-bit D/A converters
- 10 x touch sensors
- Temperature sensor (-40 +125°C)
- 4 x SPI
- 2 x I2S
- 2 x I2C
- 2 x UART
- 1 host (SD/eMMC/SDIO)
- 1 slave (SDIO/SPI)
- Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support
- CAN 2.0
- IR (TX/RX)
- Motor PWM
- LED PWM up to 16 channes

Security
- IEEE 802.11 standard security features all supported, including WFA, WPA/ WPA2 and WAPI
- Secure boot
- Flash encryption
- 1024-bit OTP, up to 768-bit for customers
- Cryptographc hardware acceleration:
- AES 128/192/256
- HASH (SHA-2) library
- RSA
- Radom Number Generator

Особенно интересна заявленная поддержка CAN-шины. Скоро управлять системами автомобиля и проводить диагностику можно будет по WiFi прямо с мобильного устройства.

Но вернемся к ESP-12E. На базе этого модуля построена платформа NodeMCU.

О платформе

Платформа использует возможности ESP-12 модуля, собственного микроконтроллера не имеет. Китайцы производят много клонов с разными конвертерами интерфейсов, и сами платформы имеют разные размеры.

По умолчанию в платформу загружена прошивка NodeMCU с поддержкой интерпретатора скриптового языка LUA. Скрипты задают поведение платы.

Я пишу и заливаю программы с помощью Arduino IDE. Для работы с платформой необходимо установить библиотеки. С библиотеками идет большое количество примеров программ.

Установка библиотек в среду Arduino IDE для работы с NodeMCU .

Для установки библиотек необходимо зайти в настройки Arduino IDE и в поле «Additional board» ввести адрес http://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json

Пролистываете список вниз и находите ESP8266 by ESP8266 Community, и устанавливаете библиотеки.

Закройте «Boards Manager». Идите в «Инструменты» и выберите плату NodeMCU в соответствии с вашей версией.

Чтобы понять какой модуль у вас установлен и какую версию выбрать, посмотрите на модуль. Если контакты на нем расположены с трех сторон - это ESP-12E, если только с двух - это ESP-12.

Назначение выводов платформы NodeMCU

Функции, поддерживаемые библиотеками для Arduino IDE .

Полное описание можно почитать здесь https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware/wiki/nodemcu_api_ru причем на русском языке. Я расскажу об основных функциях.

Управление GPIO осуществляется так же, как и у Arduino. pinMode, digitalRead, digitalWrite, analogWrite функционируют как обычно. analogRead(A0) читает значение АЦП с аналогового входа А0 соответственно. analogWrite включает программный ШИМ. Частота ШИМ порядка 1кГц. Диапазон ШИМ от 0 до 1023, у Arduino, как мы помним, до 255. Прерывания также поддерживаются на любом GPIO, кроме GPIO16. Функции millis() и micros() возвращают миллисекунды и микросекунды, прошедшие со старта модуля. Функция delay() у NodeMCU работает по-другому нежели у Arduino. Здесь применение delay приветствуется и в больших программах даже необходимо. Когда модуль поддерживает WiFi соединение, ему приходится выполнять множество фоновых задач, кроме вашего скетча. WiFi и TCP/IP функции библиотек SDK имеют возможность обработать все события в очереди после завершения каждого цикла вашей функции loop() или во время выполнения delay(...). Если в вашем коде есть фрагменты, которые выполняются более 50 миллисекунд, то необходимо использовать delay(...) для сохранения нормальной работоспособности стека WiFi. А вот delayMicroseconds() блокирует выполнение других задач и не рекомендуется для задержек более 20 миллисекунд. Serial использует аппаратный UART0, работающий на PIO1(TX) и GPIO3(RX).

Программа для управления четырьмя реле с мобильного приложения

После того, как библиотеки установлены, к платформе подключаем блок из 4 реле к пинам D1, D2, D3, D4, что соответствует GPIO 5, 4, 0, 2 соответственно. Затем подключаем питание к платформе и к блоку реле. У имеющегося у меня блока реле есть одна особенность. Для включения реле необходимо подтянуть пин к земле. То есть логический 0 включает реле, а 1 выключает.

Я рассмотрю три варианта программы управления блоком реле.

Первая программа использует популярную библиотеку aRest https://github.com/marcoschwartz/aREST

Это API handler библиотека, позволяет управлять GPIO через http-запросы вида http://192.168.0.10/digital/6/1 ее возможности: устанавливать GPIO в Digital или Analog (ШИМ), устанавливать 0 или 1 на пин в режиме Digital, возвращать переменные и читать состояние пинов.

Программу я откомпилировал и загрузил из примеров, идущих вместе с библиотекой. С точки зрения использования - проще некуда.

В Setup’е устанавливается соединение с точкой доступа, о чем сообщается через COM порт. А loop выглядит вот так:

void loop() {

WiFiClient client = server.available();

if (!client) {

return;

}

while(!client.available()){

delay(1);

}

rest.handle(client);

}

Все. Что там происходит не понятно. Работает, но фактически мы не программируем ничего. Просто запускаем программу, все остальное делает библиотека. Но интереснее научиться работать с GPIO «руками». Да, кстати, программа у меня зависала через неопределенное время. Иногда через 40 минут, иногда через 5-6 часов. Приходя домой после 8 часового рабочего дня, я всегда обнаруживал, что программа не работает. При этом роутер показывает, что клиент WiFi подключен и ему выдан IP адрес. Интерес у меня к библиотеке быстро пропал. На зависания aRest’а на русскоязычных форумах жалоб не встречал. Я уж грешил на NodeMCU или на нестабильное питание, но дальнейшие эксперименты доказали, что в моем случае виновата была программа. Скорее всего, у меня частный случай. Я не утверждаю, что библиотека не рабочая.

С aRest’ом разобрались.

Вторая программа написана самостоятельно, использует всего одну подключаемую библиотеку #include . Программа проста и наглядно показывает, как управлять пинами через веб-запросы. Данная программа умеет управлять только логическими состояниями на выводах D1-D4 и выводить информацию о времени работы программы в качестве тестового запроса. Если есть необходимость, можно дописать программу для остальных GPIO, «научить» ее выдавать ШИМ и т.д. К выводу D4 подключен синий светодиод, находящийся на модуле ESP-12E. После мучений с зависаниями aRest’а я временно отсоединил реле 4 от D4 и в своей программе дописал пару строк для мигания этим светодиодом. Пришел домой после работы смотрю - мигает, значит, работает. Проверил с мобильного - точно работает. Программа отработала 8 дней без зависаний, отработала бы и дольше, но NodeMCU у меня один, поэтому я продолжил его изучение и выполнение программы пришлось остановить.

После компиляции и загрузки программы в монитор последовательного порта программа сообщит о состоянии подключения и IP адрес, который платформа получит от точки доступа.

Для управления блоком реле для этих двух программ было создано приложение на мобильный с ОС Android. Приложение очень простое, создавалось в App Inventor 2. Процесс создания приложения я опишу позже. Сначала третий вариант решения управления реле.

Третий вариант комплексный. Прошивка платформы и программа для Android от одного разработчика. Я использовал сервис Blynk. Он представляет собой облачный сервис для создания графических пультов управления и подходит для широкого спектра микрокомпьютеров и микроконтроллеров.

Для создания собственного проекта с управлением через Blynk нужно совсем немного: установить приложение (доступны версии для iOS и Android) или воспользоваться веб-формой. Тут потребуется регистрация в один шаг — ввод e-mail и пароля. Дело в том, что Blynk — облачное решение, и без регистрации контроль над железкой может получить любой пользователь.

Желающие могут установить сервер локально . В таком случае доступ в интернет не нужен.

Опишу сам процесс. Он состоит из двух частей.

Первая часть. Скачиваете Blynk с Google Play. Устанавливаете и запускаете программу

  1. Нажимаете «Create New Project»
  2. Вписываете название проекта и выбираете NodeMCU в поле «Hardware model». Auth Token учите наизусть или записываете на бумажку, отсылаете себе на почту. Жмете «Create».
  3. Жмете «+» в углу.
  4. Выбираете «Button». Как вы уже обратили внимание, каждый элемент, добавляемый в проект, стоит энергию. По умолчанию вам ее дается 2000. По мере добавления виджетов энергия будет расходоваться. Если вам нужно будет разместить больше виджетов, то энергию придется покупать за деньги.

  1. Вот и появилась наша кнопка. Нажмите на нее. Откроются ее настройки.
  2. Выберите название, пин, на который она будет действовать, режим кнопки или переключателя, название для состояний «включено» и «выключено». В приложении инвертировать сигнал с кнопки нельзя. Для моих реле: кнопка выключена - 0 на выходе, реле включено и наоборот. Прописывать правила работы логики можно установив сервер на локальном компьютере.
  3. Далее нажимаете треугольничек справа вверху. Программа переходит из режима редактирования в работу.
  4. Кнопки работают. Что примечательно поддерживается мультитач. Я пробовал одновременно нажимать 6 кнопок. Все работает (у телефона по описанию 10 точек нажатия).

Вторая часть - это прошивка NodeMCU. Скачиваете и устанавливаете библиотеки Blynk https://github.com/blynkkk/blynk-library . Запускаете Arduino IDE - Файл - Образцы - Blynk - BoardsAndShields - ESP8266_Standalone.

Вписываете в пример Auth Token с секретной бумажки почты. А также SSID вашей сети WiFi и пароль доступа к ней.

Все. Компилите и шьете. Все заработало с первого раза. При условии использования облачного сервиса в интернет должен иметь доступ как мобильный телефон, так и NodeMCU.

Создание приложения в App Inventor .

App Inventor - среда визуальной разработки android-приложений, требующая от пользователя минимальных знаний программирования. Первоначально разработана в Google Labs, после закрытия этой лаборатории была передана Массачусетскому технологическому институту. Для программирования в App Inventor используется графический интерфейс, визуальный язык программирования очень похожий на язык Scratch и StarLogo TNG. Разобраться с написанием приложения не так сложно. Полезной документации на русском я не нашел, а вот видео на ютубе очень много.

У сервиса две основных вкладки. Первая - это «Designer», здесь в визуальном редакторе размещаются компоненты. Скорость разработки интерфейса очень высока благодаря одной особенности сервиса App Inventor. На мобильный девайс необходимо установить приложение MIT App Inventor 2 Companion. Запустить его. На сайте выбрать Connect - AI Companion. Будет сгенерирован и выведен на экран QR код. В приложении надо нажать «scan QR code» и отсканировать код. Через пару секунд приложение появится на экране мобильного девайса. Новые элементы или любые измененные данные буквально через секунду становятся доступными для проверки на мобильном устройстве.

На экране размещаются: поле ввода для ввода IP адреса, кнопка установки адреса и отправки тестового запроса. Ниже располагается компонент «WebViewer», в нем будет отображаться присланная в ответ от NodeMCU страница. Ниже идут 4 группы по две кнопки, которые включают и выключают реле. Также нужен компонент «TinyDB», в нем будем хранить переменную для построения запроса. Также я для пробы добавил компонент распознавания голоса, чтобы можно было управлять реле голосовыми командами. Описывать алгоритм действий при распознавании текста не буду, так как пользоваться этой функцией крайне неудобно. Сначала нужно нажать на кнопку, потом выводится окошко от гугла с надписью «говорите», потом произносится команда. Причем после окончания произношения команды система распознавания ждет некоторое время, потом соображает, что все уже сказано. Затем идет распознавание речи и приходит текстовый ответ. Его надо сравнить с заранее заготовленными фразами. И только после этого команда будет выполнена. Проще тапнуть кнопку.

Вторая вкладка называется «Blocks». Здесь в виде блоков задается вся «программная» часть приложения.

Здесь из блоков составляется алгоритм работы программы. Основная часть алгоритма есть на скрине. Опишу, что здесь происходит.

  • When SET.Click - когда нажата кнопка «сет», вызвать функцию IP
  • Далее идет сама функция IP. Она сохраняет в TinyDB IP адрес из поля ввода, дописывая вначале «http://». Потом WebViewer.GoToUrl берет адрес из TinyDB, дописывает «/test» в конце и переходит по этому адресу. У меня получается «http://192.168.0.1/test». В WebViewer на экране загружается информация о том, что тест пройден, и выводится время непрерывной работы NodeMCU. Если IP адрес был введен неверно, то получаем сообщение о невозможности открыть страницу.
  • When ON1.Click (ON1 это название кнопки) вызывает функцию ON1.
  • Функция ON1 берет адрес из TinyDB, дописывает к нему «/D1/0», получается «http://192.168.0.1/D1/0», и посылает запрос. NodeMCU, получив данный запрос, соображает, что на пин D1 нужно установить 0. Выполняет и отсылает ответ «GPIO set OK», который мы и видим в WebViewer.
  • Следующая кнопка OFF1 проделывает то же самое, только в конце дописывает «/D1/1». Устанавливает логическую 1 на пин D1. Реле выключается.

Остальные кнопки действуют аналогично, меняя в запросе номера пинов и необходимое состояние.

После того, как все проверено и работает, нажимаете Build - App (save .apk to my computer). Идет компиляция и скачивание apk-файла приложения. Его необходимо установить на мобильное устройство, предварительно в настройках разрешив установку приложений из сторонних источников. Теперь приложение запускается самостоятельно. AI Companion уже не нужен и связь с интернетом тоже.

Вот так можно без особых усилий создать приложение для Android-устройства для управления нагрузкой по сети WiFi.

NodeMCU и мобильный телефон подключены к домашнему роутеру. Там, где нет точки доступа WiFi, NodeMCU может выполнять функции точки доступа для подключения мобильного устройства напрямую к ESP8266. Например, управление открытием гаражной двери и включением света в гараже.

P.S. Поднять точку доступа на платформе мне пока не удалось. Пример, идущий с библиотеками, не компилируется. Arduino IDE просто виснет в процессе компиляции. С этим мне еще предстоит разобраться.

P.P.S. Точку на платформа поднял, но адекватной работы пока не добился. Команды выполнялись или с задержкой в пару секунд либо не выполнялись совсем. Пока исследование модуля приостановлено. Занят обслуживанием авто.

RC машинка может быть WiFi машинкой...?

RC машинка это хорошо, но дешевые RC машинки имеют ограниченный диапазон и управляются только определённым пультом поставляемым в комплекте.

Я купил RC джип 4х4 с гибкой подвеской и внедорожными шинами примерно за 30 долларов. Поигравшись с машинкой я решил, что её можно улучшить при помощи Wi-Fi и Android. Потратив немного времени, я полностью удалил плату из машинки. Я замерял напряжения на этой плате и разработал систему управления двигателем при помощи Arduino. Оригинальная система управления не использует ШИМ для контроля скорости. Машинка рассчитана на переезд через препятствия на очень низкой передаче, и как следствие очень медленно. В моей же схеме используется ШИМ.

Я использую Arduino уже несколько месяцев. Я также приобрел asynclabs WiFi Sheild для Duemilanoe Arduino, чтобы экспериментировать с WiFI. Он поставляется с библиотекой, устанавливаемой в Arduino IDE. Я смог сделать программу, которая позволяет управлять двигателями и направлением движения при помощи WiFi.

При помощи Visual Studio я разработал окно программы, которая подключается к серверу автомобиля и дает ему команды. Затем после нескольких попыток я написал приложение для Android, которое использует акселерометр для управления машинкой.

Инструменты и элементы

Это общий список инструментов и элементов, которые использовались в этом проекте. В документации Eagle указаны точные технические характеристики используемых компонентов.

Мультиметр
Паяльник
Припой
Отвертки
Раствор для травления плат
Фольгированый стеклотекстолит
Плоскогубцы
Arduino
AsyncLabs WiFi Sheild
Разъёмы RJ45
Драйвер двигателя с H-мостом
Конденсаторы

Драйвер двигателей

Используя Eagle, я разработал эту схему и сделал печатную плату для неё. Она функционирует как драйвер двигателей и регулятор их мощности для Arduino.
Это позволяет использовать стандартный 7.2В аккумулятор для питания основных и рулевых двигателей и Arduino.

В этой схеме используется двойной интегральный драйвер с Н-мостом SN754410 для управления двигателями. Выводы управления драйвера подсоединены к кабелю RJ45, который подключается к AsyncLabs WiFi Sheild.

Arduino Shield

Используя библиотеку SparkFun в Eagle я разработал Arduino Shield, через который будут проходить контакты с WiFi Shield и подключаться к драйверу двигателя через разъем RJ45 и 2 винтовые клеммы.

Цоколевка контактов RJ45 очень важна. Ошибка в подключении может привести к непредсказуемым результатам и придётся переделывать плату.

Травление печатных плат

Эта тема была раскрыта много раз, и я не буду подробно описывать её.
Я использую , и он меня устраивает, а с опытом дает прекрасные результаты.

Для крепления платы к корпусу использовались липучки. Мне повезло, т.к. в моей машинке было много места для электроники под трубчатым каркасом.
Я забыл сфотографировать соединение платы драйвера двигателя с остальными платами, однако он хорошо стал и не занял много места в корпусе.

Программа

Мой код может быть не достаточно эффективен, но он работает.

Машинка

Мне удалось собрать CarServer на основе примера SocketServer, который я получил вместе с Wifi Sheild AsynLabs.
Вам необходимо будет ввести информацию о своей беспроводной сети в код Arduino. Когда машина включилась, дайте ей 15-45 секунд, чтобы установить соединение с маршрутизатором. Красный светодиод на WiFi Shield означает, что соединение установлено.

Я сделал эту программу при помощи C # и MS Visual Studio 2008. Я сделал хорошее окно, и автомобилем можно управлять стрелочками.

Почему бы не управлять машинкой с телефона?

Такая мысль появилась у меня примерно через неделю после покупки DroidX. Я начал экспериментировать и в конечном итоге использовал Android SDK. Я нашел аналогичные приложения, где для управления используется акселерометр. Смотря на эти приложения написал свое.

Вставить IP и порт, указанные в коде Arduino. Держите телефон горизонтально. Затем наклоните его от себя, чтобы ехать вперед и на себя, чтобы ехать назад. Используйте телефон как руль.
Это мое первое крупное приложение для Android. В нем до сих пор есть некоторые ошибки, но в основном оно работает нормально.

Рулите во дворе машинкой 4x4 с WiFi!

Я отлично провел время, создавая этот проект. Я получил много знаний и новых навыков, и теперь у меня есть машинка 4х4, которой можно управлять с телефона.

Мне нужна камера для установки за лобовым стеклом, чтобы смотреть куда ехать. Она должна быть с низким энергопотреблением, а также передавать видео сама по себе. (Я думаю, что Arduino справится с этим).

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Драйвер двигателей
IC1 Микросхема SN754410 1 В блокнот
Линейный регулятор 5 В 1 В блокнот
Биполярный транзистор

2N3904

1 В блокнот
C1, C2 Электролитический конденсатор 2 В блокнот
Разьем 2 вывода 7 В блокнот
Разьем 8 выводов 1 В блокнот
Arduino Shield
U1 Плата Arduino 1 В блокнот
Т1 Биполярный транзистор

2N3904

1 В блокнот
R1 Резистор 1 В блокнот
U$3 Подстроечный резистор 1 В блокнот
Разьем 2 вывода 2

Когда-нибудь задумывались о том, чтобы управлять любыми электронными устройствами с помощью смартфона? Согласитесь, управлять роботом или любыми другими устройствами с вашего смартфона было бы очень круто. Предлагаем простой урок для начинающих и чайников о том как с помощью Arduino через Bluetooth управлять смартфоном. Если вам после этого урока захочется познакомиться с Arduino поближе - вы можете найти книги о нём .

Устройства

Модуль - Bluetooth Module HC 05/06
Плата - Arduino
Светодиод (LED)
Резистор - 220Ω
Android-устройство

Программное обеспечение

Arduino IDE
Android Studio (на самом деле не нужно, т.к. приложение для Андроида вы найдете ниже)

Шаг 2. Как это работает

Обычно мы делаем этот шаг в конце, но, чтобы вы понимали к чему мы должны прийти - посмотрите на результат на этом промежуточном шаге. Также ниже мы опубликовали видео урока по шагам.

Шаг 3. Начинаем собирать схему

Цепь в нашем уроке настолько проста и мала, что нам нужно сделать всего несколько соединений:

Arduino Pins___________Bluetooth Module Pins
RX (Pin 0)___________________TX
TX (Pin 1)___________________RX
5V_________________________VCC
GND_______________________GND

Подключите минус светодиода к GND на Arduino, а плюс к контакту 13 через сопротивление 220 Ом - 1 кОм. В целом, на нашем рисунке ниже всё довольно наглядно.

Не подключайте RX к RX и TX к TX выходы Bluetooth к выходам Arduino, вы не получите никаких данных, здесь TX означает "передача", RX означает "прием".

Теперь нам нужно написать программу и загрузить её в наш Arduino. Если вы этого пока еще не умеете делать - скачайте книги . Код ниже именно то, что нам нужно загрузить в Ардуино.

/* Bluetooh Basic: LED ON OFF * Coder - Mayoogh Girish * Website - http://bit.do/Avishkar * Download the App: https://github.com/Mayoogh/Arduino-Bluetooth-Basic * This program lets you to control a LED on pin 13 of arduino using a bluetooth module */ char data = 0; //Variable for storing received data void setup() { Serial.begin(9600); //Sets the baud for serial data transmission pinMode(13, OUTPUT); //Sets digital pin 13 as output pin } void loop() { if(Serial.available() > 0) // Send data only when you receive data: { data = Serial.read(); //Read the incoming data and store it into variable data Serial.print(data); //Print Value inside data in Serial monitor Serial.print("\n"); //New line if(data == "1") // Checks whether value of data is equal to 1 digitalWrite(13, HIGH); //If value is 1 then LED turns ON else if(data == "0") // Checks whether value of data is equal to 0 digitalWrite(13, LOW); //If value is 0 then LED turns OFF } }

Шаг 5. Как происходит процесс

Модуль HC 05/06 работает по последовательному каналу связи. Андроид-приложение последовательно отправляет данные на модуль Bluetooth, когда вы нажимаете определенную клавишу. Bluetooth на другом конце получает данные и отправить на Arduino через TX-соединение модуля Bluetooth (RX-соединение Arduino) .

Код загруженный в Arduino проверяет полученные данные и сравнивает их. Если получена "1" - светодиод включается и выключается при получении "0". Откройте монитор последовательного порта и наблюдайте полученные данные.

Шаг 6. Приложение для Андроид-устройств

В этом уроке мы не будем касаться создания приложений для устройств на основе Андроида. Вы можете скачать приложение на GitHub.

Как использовать приложение?

После того как мы подключились через Bluetooth - нам нужно скачать и установить приложение, которое при помощи смартфона 🙂 будет управлять нашим светодиодом на расстоянии. Скачать приложение вы можете бесплатно на сайте Амазон.ком. Подсоединяем смартфон к модулю Bluetooth HC 05/06:

  1. Включите модуль HC 05/0
  2. Ищем устройство
  3. Соединяемся с HC 05/06 введя дефолтный пароль "1234" или "0000" (четыре нуля).

После этого мы устанавливаем приложение на наш смартфон. Открываем его. Выбираем устройство - выбираем модуль Bluetooth из списка (HC 05/06). После успешного подключения нажмите кнопку ON для включения светодиода и кнопку OFF, чтобы выключить светодиод. Потом уже можно нажать кнопку "Отключить", чтобы отключиться от модуля Bluetooth.

Это было руководство для чайников и начинающих по подключению модуля Bluetooth с Arduino. Этот проект можно улучшить и поднять на более высокий уровень для, например, автоматизация дома через управление смартфоном, управляемый робот и многое другое.

И HTC Desire с прошивкой cyanogen 7.1.0 RC1 (Android 2.3.4). На всякий случай напомню, что все что будет описываться дальше - работает только начиная с Android 2.3.4 для телефонов и Android 3.1 для планшетов.

Тут стоит отметить что данный USB Host Shield не совсем удачный, особенно в сочетании с Arduino Mega 2560. Первая проблема заключалась в том что данная плата расширения сделана для Arduino UNO, а она отличается от Mega положениями контактов SPI, поэтому пришлось кидать перемычки (см. фото). Второй проблемой, хотя и вполне ожидаемой, стала потребность во внешнем источнике питания для работы этой платы расширения. Более удачной считается USB Host Shield 2.0 от Circuits@Home, но она и дороже.

Плата с перекинутыми SPI контактами

Настройка Arduino ПО

1. Если еще не установлено, то скачать и установить ПО для Arduino .
2. Скачать и распаковать пакет ADK (содержит DemoKit приложение). Должны появится папки app , firmware , и hardware .
3. Скачать библиотеку CapSense
4. Скопировать firmware/arduino_libs/AndroidAccessory и firmware/arduino_libs/USB_Host_Shield в /libraries/ .
5. Создать директорию CapSense в /libraries/ и скопировать в нее CapSense.cpp и CapSense.h из архива CapSense.

Загрузка прошивки

Google любезно предоставляет свой DemoKit скетч для Arduino. Все что нужно - это открыть его из firmware/demokit/demokit.pde , скомпилировать и залить на плату.

Тестовое Android приложение

В DemoKit пакете также находятся исходники Android приложения для демонстрации возможностей. Google предлагает нам самостоятельно создать Android проект и собрать это приложение. Для начала нам надо будет установить API Level 10 . Дальше все просто - создаем Android проект и указываем путь к папке app , в Build Target указываем Google APIs (Platform 2.3.3 , API Level 10). Собираем приложение и устанавливаем на телефон. Кто не хочет возится со сборкой - может скачать готовый APK .

Запуск

Просто подключаем наш телефон к USB Host Shield. Если мы все сделали правильно, то на экране появится запрос запуска DemoKit приложения.

Само приложение содержит две вкладки - In (кнопки, джойстик и сенсоры) и Out (светодиоды, реле и сервоприводы).

Я решил что для демонстрации вполне достаточно пары светодиодов и кнопки. Как это все чудо работает можно пронаблюдать на видео.

Немного кода

В рассматриваемом примере сообщения, передающиеся по USB, состоят из трех байтов:
1-й байт определяет команду или группу устройств, например светодиоды - 0x2
2-й байт указывает на конкретное устройство, например зеленый светодиод - 0x1
3-й байт содержит значение, передаваемое устройству, например максимальная яркость - 0xff

Arduino

... /* инициализация */ AndroidAccessory acc("Google, Inc.", "DemoKit", "DemoKit Arduino Board", "1.0", "http://www.android.com", "0000000012345678"); void setup() { .... acc.powerOn(); } void loop() { byte msg; /* проверка подключения */ if (acc.isConnected()) { /* получение сообщения от Android устройства */ int len = acc.read(msg, sizeof(msg), 1); if (len > 0) { /* сообщение для светодиодов */ if (msg == 0x2) { if (msg == 0x0) analogWrite(LED3_RED, msg); else if (msg == 0x1) analogWrite(LED3_GREEN, msg); else if (msg == 0x2) analogWrite(LED3_BLUE, msg); } } msg = 0x1; b = digitalRead(BUTTON1); if (b != b1) { msg = 0; msg = b ? 1: 0; /* отправка состояния кнопки */ acc.write(msg, 3); b1 = b; } } }

Android

import com.android.future.usb.UsbAccessory; import com.android.future.usb.UsbManager; ... public class DemoKitActivity extends Activity implements Runnable { private UsbManager mUsbManager; UsbAccessory mAccessory; FileInputStream mInputStream; FileOutputStream mOutputStream; ... private void openAccessory(UsbAccessory accessory) { mFileDescriptor = mUsbManager.openAccessory(accessory); if (mFileDescriptor != null) { mAccessory = accessory; FileDescriptor fd = mFileDescriptor.getFileDescriptor(); mInputStream = new FileInputStream(fd); mOutputStream = new FileOutputStream(fd); Thread thread = new Thread(null, this, "AccessoryThread"); thread.start(); } } public void run() { int ret = 0; byte buffer = new byte; int i; while (ret >= 0) { // получение входящих сообщений ret = mInputStream.read(buffer); i = 0; while (i < ret) { int len = ret - i; switch (buffer[i]) { case 0x1: // сообщение от кнопки if (len >= 3) { Message m = Message.obtain(mHandler, MESSAGE_SWITCH); m.obj = new SwitchMsg(buffer, buffer); mHandler.sendMessage(m); } i += 3; break; } } } } // пример использования - включить красный светодиод на полную яркость: // mActivity.sendCommand((byte)2, (byte)0, (byte)255) public void sendCommand(byte command, byte target, int value) { byte buffer = new byte; if (value > 255) value = 255; buffer = command; buffer = target; buffer = (byte) value; if (mOutputStream != null && buffer != -1) { try { mOutputStream.write(buffer); } catch (IOException e) { ... } } } }

Выводы

Открывая такие возможности Google в первую очередь конечно же рассчитывает на появление большого числа активных Android аксессуаров, но далеко не последнее место занимает тот факт, что по сути мы получаем удобное устройство для взаимодействия с различными датчиками, сенсорами и приводами. Такое устройство запросто может стать мозгом чего-то роботизированного.

Также нельзя забывать о том, что Android устройство для Arduino может выполнять роль платы расширения, в которой есть GPS, Bluetooth, WiFi, акселерометр и многое другое.



Есть вопросы?

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить