arduino tank meets bluetooth
TRANSCRIPT
Arduino Tank meets
Bluetooth増田智明 @moonmile
Moonmile Solutions
ハルロック（西餅 著）
大学生協で教科書と並べて売られている！
アジェンダ
無線化とは何か？
Bluetooth の種類
ペリフェラルとセントラル
Bluetooth 2.0 と Bluetooth Low Enrgy の違い
SPP通信とGATT
Bluetooth モジュール
Bluetooth を制御する
Android で制御
Windows ストアアプリで制御
WPF アプリで制御
何故、無線化するのか？
ロボットを制御するためにPCと直結させる。
移動が制限される
ロボットにPCを乗せる？
最近はmini PCがある。
ロボットを遠隔操作する？
通信速度の制限がある。
通信距離の制限がある。
直結
Wi-Fi/Bluetooth
無線化の種類
PC/Android Tank
PC/Android Tank
USBケーブル
マスター機器 スレーブ機器
有線のUSBケーブルを外す
無線化して Tank を自由に動かす
赤外線（IR）
ガラケー、TVリモコン
WiFi（無線LAN）
Bluetooth
ラジコン、プロボ
Zigbee 近距離通信に特化
日本では2.4GHz のラジコン帯が自由に使える
Bluetoothの帯域
2.4GHz体の40チャンネルを使う
たくさんのBT機器があると混線する
電子レンジの近くでは使えない
WiFi 802.11a/b/g と混在
ラジコン RFモジュールと混在
ペリフェラルとセントラル
ペリフェラル Peripheral
温度センサー等のデバイス
制御機器、Arduino Tank
セントラル Central
PC で制御
Android/iPhone で制御
PC/Android デバイス
セントラル ペリフェラル
Bleutooth 2.0 と BLE の違い
Bluetooth 2.0 は主に SPP通信（シリアル通信）、HID で使う
ファイル転送は、WiFi と同じように使える。
常時接続で大量データ通信使う。
BLE(Bluetooth Low Energy)は、省電力に特化。通信速度も遅い。
20byte パケットの制限
GATT でセンサーデータの送受信に使う。
ロボット制御で、制御電文に使う。
Bluetooth の接続制限
BT 2.0 BLE BT/BLE Windows iPhone 5 Android
BT 2.0 ○ × ○ ○ × ○
BT/BLE ○ ○ ○ ○ × ○
Windows ○ ○ ○ ○ ×？ ○
iPhone 5 ※1 ○ × ※2 × ○ ×
Android ○ ※3 ※3 ○ ×？ ○
※1 iPhone では、SSP通信する場合は MFi が必要※2 BT/BLE 混在のドングルへは接続できない※3 BLE は Android 4.4 以降
手軽/現実的な接続のために
Windows/Android からは、BT 2.0を利用して SPP通信（シリアル通信）が楽
iPhone を含めると BLE が必須
iBeacon（iPhone の BLE デバイス）は、今後ライセンスが必要
特に Beacon を名乗る必要が無ければ、別の BLE を使えば ok
SPP通信(Serial Port Profile)
一番楽ちんな通信
Arduino の Serial クラスを使える
Windows で COM ターミナル（Tera term など）を使える。
Windows で RFCOMM クラスが使える
Windows ストア用だが、工夫すればデスクトップアプリでも使える
Raspberry Pi で ttyAMA を使う
Android で BluetoothSocket を使う
5V●TX ●RX ●
GND ●
●Vin
● TX
● RX
● GND
SPI接続は簡単
GATT(Generic Attribute Profile)
iPhone を含めるときは GATT が必須
データのやり取りが、BT 2.0 より細かく決められている。
その分、手順が増えているけど
Windows では GattDeviceService, GattCharacteristic を使う
Android では BluetoothDevice.connectGatt を使う
iPhone では CBCentralManager を使う
HID(Serial Port Profile)
Bluetooth接続のキーボード、マウスで使われている
アダプタを買えば、デバイスを「キーボード」として認識できる。
PC/スマートフォンではキーボードと認識されるので、キーコードを送ることで特殊なプログラムを組まなくて済む。
Arduino を使って自作できる。
Bluetooth モジュールあれこれ(BLE)
CC2541 SensorTag 開発キット
温度センサー、加速度センサーボタンが2個BLEを扱う実験に使う $25.00
BLEduino
BLEとArduinoの組み合わせ3,500円程度
Bluetooth モジュールあれこれ(BLE)
mbed HRM1017
BLEとmbedの組み合わせ5,400円
BLE 開発キット：BVMCN5103-BK KIT
nRF51288 搭載開発キット、デバイス2個とデバッガ付き14,500円
Bluetooth モジュールあれこれ(BLE)
HM-10
CC2540 搭載のBLEモジュール$5程度
RedBearLab BLE Sheid
nRF8001 搭載 Arduino 用シールド3,000円程度
Bluetooth モジュールあれこれ(BT 2.0)
MyBeacon Fan
iBeacon 専用モジュール1,000円
Bluetooth モジュールあれこれ(BT 2.0)
HC-05
Mater/Slave両方可能なBT 2.0モジュール1,400円～$3程度
HC-06
Salve専用のBT2.0モジュール1,000円から$3程度
Bluetooth モジュールあれこれ(BT 2.0)
HC-09
Slave専用のBT 2.0モジュール$3程度
BT 2.0 の SPP通信を使う
BT 2.0 のモジュールは手に入りやすいので手始めに使いやすい。
HC-05 でシリアルピンついている
LEGO EV3 等の制御も SPP 通信が使われているので応用が利く。
Androidの古い機種でも動く
中古 SC-06D を買ってしまったので
Xamarin.Android が使える
Arduino スケッチ
Serial クラスを使う
Serial.available() でデータ長チェック
Serial.read() で1バイトずつ読み込み
コマンド毎にモーターとLEDを制御
Serial.write() で応答を返せる
距離センサーこれで返すと良い。
9600bpsでオープン
データ受信
モーター駆動
Windows ストアアプリから接続
RFCOMMを有効にする
Windows ストアアプリから接続
RFCOMMでシリアル接続
接続先を検索
接続
Windowsストアプリから制御
データ送信
Android から接続
シリアル接続
BTオープン
接続先を検索
Android から制御
データ送信
WPF から接続
WinRTを利用可能にする
Windows.winmd が設定可能
NetduinoでSPP受信
9600bpsでオープン
データ受信
LED点滅
参考文献
Arduino – Home
Arduino - open-source tool for electronic projects
Netduino :: home
Mobile App Development & App Creation Software – Xamarin
Bluetooth Low Energyをはじめよう (Make:PROJECTS)
Bluetooth SMART デバイス（LE GATT Profile）と連携するWindows Store Appsの開発 - デバイスとITの架け橋 - Site Home - MSDN Blogs
Bluetooth GATT | Specifications | Bluetooth Development Portal
【連載】Bluetooth LE (2) iOS デバイスで Bluetooth LE 機器を使う (フェンリル | デベロッパーズブログ)
「ハルロック」http://www.moae.jp/comic/harurock/1/1
購入先
CC2541 SensorTag 開発キット
BLEduino - BLE For Arduino 〈 Arduino 〉
mbed HRM1017
BLE 開発キット with J-Link segger：BVMCN5103-BK KIT PLUS
HC-06ワイヤレス ブルートゥースモジュール
HM-10 CC2540 4.0 BLE bluetooth to uart transceiver Module
BLE Shield — RedBearLab
MyBeacon® Fun MB005 Ac | 株式会社アプリックス
hc 09 RF Wireless Bluetooth Transceiver Module RS232
netduino 2 -スイッチサイエンス