Как выглядит блютуз на плате

Обновлено: 08.01.2025

Подключение и настройка

Ярким представителем является модуль HM Приложение для управление Ардуино через блютуз модуль В следующем примере мы добавим к светодиоду сервопривод. После того, как адаптер подключается к компьютеру, установите необходимые драйвера в Windows 7 x64 у меня все драйвера поставились автоматом. Но значительно чаще его применяют в проектах, с целью наладить управление микроконтроллером с близких расстояний.

В цикле, раз в секунду происходит увеличение переменной cnt, которая затем с текстовой надписью выводится в последовательный порт на Bluetooth модуль.

В списке обнаруженных устройств отобразится наш Bluetooth-модуль, с новым именем, которое я поменял ранее.

Если вы подключали светодиод в Bluetooth модулю, то он должен мигать, показывая тем самым, что модуль ожидает соединение.

Подключаем модуль HC к плате Arduino по схеме на рис. Подключайтесь к модулю и вводите команды 0 или 1.

Аналогичным образом можно подключаться к модулю при помощи компьютера. После установки приложения нужно загрузить скетч и подключить модуль к плате Ардуино.

Оба модуля представляют собой две спаянные платы.
Как подключить bluetooth-гарнитуру к смартфону ( jabra bt2046 к fly 4410 phoenix )

Видеообзор

У вас активируется поиск устройств, кроме названия HC или HC, вы увидите адрес устройства. Соответственно, он будет удобен для построения тех же умных домов, если дополнить аппаратную составляющую приложением на смартфон. Приложение для управление Ардуино через блютуз модуль В следующем примере мы добавим к светодиоду сервопривод. Отсоединим контакт 34 Bluetooth-модуля от 3,3 В.

Характеристики Bluetooth модуля HC-05/06

В робототехнике Bluetooth модуль используют для управления различных устройств на Arduino NANO, например, управление машинкой или катером со смартфона. Подключенный к смартфону модуль HC, отображается в списке, выбираем его.

Основные характеристики модуля: Максимальное входное напряжение 5 В; Максимальный ток 45 мА; Скорость передачи данных — бод; Рабочие частоты 2,40 ГГц — 2,48ГГц; Поддержка спецификации bluetooth версии 2. Шаг между выводами в модуле составляет всего 1. Достаточно простая программа, ничего лишнего.

На самом деле все они подключаются одинаково. Принцип действия этих модулей схож, оба модуля основаны на одинаковом чипе, но есть и важные отличия. Шаг между выводами в модуле составляет всего 1.

Подаем на пин K высокий уровень. Включаем Bluetooth на компьютере, идём в Параметры Устройства Bluetooth. Управление Arduino через HC с помощью смартфона. А организовывать связь уже будет аппаратная часть вашего проекта.

Двунаправленный обмен данными по Bluetooth Следующим шагом будет написание простенькой программы двунаправленного обмена данными между Arduino и компьютером. Но вы можете также спаять его из МК, создав собственный bluetooth модуль для компьютера. Также нужно установить на смартфон или планшет, поддерживающий ОС Android, приложение для отправки данных на модуль. Сфера же применения RC car Arduino bluetooth — огромна и ограничена лишь вашей фантазией.

Конструкция в сборе. Пароль потребуется ввести только один раз, при последующих подключениях сопряжение будет происходить автоматически.

Низкая стоимость аппаратной части, хорошая степень защиты и простота в использовании — сделали весьма популярным этот стандарт. Bluetooth использует частоты в районе 2,4-2,48 ГГц и не требует лицензирования. На настоящее время мировое промышленное сообщество приняло эту технологию как общий стандарт.

Удобства для пользователей, которые обеспечивает технология Bluetooth, наверняка будет иметь огромную популярность. Скажем, когда вы приходите в офис, ваш карманный компьютер тут же автоматически синхронизируется с настольным ПК, передаются новые контакты на ваш мобильный телефон и т.д.

Вluetooth имеет два варианта связи: синхронную и асинхронную. Первый вид рассчитан на установление симметричного соединения и служит для передачи голоса. Скорость передачи информации при этом 64 Кит/с. Асинхронный вариант предназначен для пакетной передачи данных, скорость передачи cоставляет 720 Кбит/с. В начале блока находится код доступа, за ним идёт заголовок пакета, содержащий контрольную сумму пакета и информацию о его параметрах, и в конце область, непосредственно содержащая пересылаемую информацию.

Схема одного из радиомодулей Bluetooth приведена ниже:

Спектр частот, выделенный для Bluetooth, имеет диапазон 2,402…2,480 ГГц, который разбит на несколько каналов. Полоса каждого канала 1 МГц. Смена каналов производится по псевдослучайному закону. Постоянное чередование частот позволяет радиоинтерфейсу транслировать информацию по всему диапазону и исключать воздействия помех со стороны других устройств. Если данный канал занят, система перейдёт на другой, свободный от помех.

Форум по обсуждению материала СХЕМА УСТРОЙСТВА BLUETOOTH

В нескольких схемах рассмотрим, можно ли параллельно включать стабилизаторы напряжения, микросхемы типа LM317 и аналогичные.

Радиоэлектроника и схемотехника для начинающих - первые шаги в радиоделе или с чего начать будущему радиолюбителю.

Коммуникационный протокол UART - что это и как он работает, подробное описание интерфейса и распиновка разъёмов.

Современная беспроводная связь - эволюция приёмо-передающей аппаратуры и внедрение цифровой обработки данных.

Модуль или адаптер Bluetooth представляет собой миниатюрное (размером не более флешки) электронное устройство, предназначенное для дистанционной передачи информации между компьютерами, внешними устройствами, смартфонами и их аксессуарами. Он часто используется для удалённого управления (например, беспроводными наушниками, телевизором и бытовыми приборами). Использование Блютуз для передачи интернета – большая редкость.

История создания и названия

В X в. Данией правил король Харальд I по прозвищу Blåtand (Bluetooth в английской адаптации). В переводе на русский сейчас оно означает «Синезубый». Дело в том, что один из передних зубов датского короля отличался тёмным цветом, именуемым в X в. в датском языке словом Blå (со временем оно стало означать «синий»). Харальд I был известен не только оригинальным цветом зуба: ему удалось объединить разрозненные и враждовавшие датские племена в единое государство, к которому позже была присоединена и часть соседней Норвегии.

В 1994 г. шведская телекоммуникационная компания Ericsson начала работы по созданию радиоволновой связи между двумя близко расположенными устройствами. Такая технология по ассоциации с объединительной деятельностью скандинавского короля получила непонятное на первый взгляд название Bluetooth. Так анатомическая особенность Харальда I спустя тысячелетие оказалась увековеченной в наименовании популярной современной технологии.

В дальнейшем к разработке Блютуз подключились и другие именитые компании – IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Вместе с Ericsson в 1998 г. они образовали группу Bluetooth Special Interest Group, которая в дальнейшем выпустила несколько версий Bluetooth-адаптеров.

Принцип работы Bluetooth

Эта технология предназначена для беспроводной и малозатратной передачи данных между электронными устройствами. Таковые должны иметь встроенный модуль (адаптер) Bluetooth. Им, за редким исключением, снабжаются все мобильные устройства – ноутбуки, планшеты и смартфоны.

А вот на стационарных компьютерах встроенный Блютуз – редкость. Поэтому для них обычно приобретаются внешние модули Bluetooth в форме флешки, вставляемые в USB-разъём. Как правило, они распознаются автоматически. Если этого не произошло, то следует воспользоваться прилагаемым к Блютуз-адаптеру диском и инсталлировать находящиеся на нём драйверы.

Связываемые устройства должны быть расположены на умеренном (примерно 10 м) расстоянии друг от друга. По мере развития технологии и появления всё новых версий Bluetooth радиус действия увеличивается (подробнее – в разделе «Версии»).

Процесс установки связи начинается с включения Блютуз-модуля в обоих связываемых устройствах. Многие пользователи видели его условное обозначение на своих планшетах, смартфонах и аксессуарах. Непонятным может оказаться включение на ноутбуке. Как правило, для этого используется сочетание клавиш Fn + F3. Иногда на последней клавише можно увидеть изображение волны или прямое название технологии – Bluetooth. Нахождение этого модуля на стационарном компьютере рассматривается ниже (в разделе «Версии»).

После автоматического обнаружения находящихся поблизости Блютуз-устройств, от пользователя требуется лишь подтверждение выбора нужного из них.

На передающей стороне цифровые данные преобразуются в аналоговые. Активируется и передатчик радиоволн, передающий их в эфир. Частота радиоволн находится в районе 2,4–2,485 ГГц, и называется ISM – Industry, Science and Medicine (на этой частоте, в частности, работают сотовая связь, Wi-Fi и микроволновые печи). В модуле Bluetooth приёмного устройства происходит обратное преобразование аналоговых сигналов в цифровые.

Для установки связи между Блютуз-устройствами используются протоколы (алгоритмы) связи и передачи данных. Основные протоколы – LMP, L2CAP и SDP.

После взаимного обнаружения одно из двух Блютуз-устройств становится постоянным передатчиком, а другое – приёмником. Между ними устанавливается связь по помехоустойчивому псевдослучайному алгоритму FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) со скачкообразным изменением частоты (1,6 тысяч раз в секунду), или специальному шаблону (pattern), состоящему из 79 подчастот. Взаимодействовать могут только настроенные на этот алгоритм (при взаимном обнаружении) устройства. Это позволяет нескольким работающим рядом парам «передатчик-приёмник» не мешать друг другу.

После установки связи между Блютуз-устройствами обмен данными между ними происходит по определённым стандартам, называемыми профилями.

Следует отметить, что передатчик, называемый master («ведущее устройство») может иметь не только одно, но и до семи приёмников slave («ведомых устройств»), работающих по одному шаблону. Их совокупность принято называть piconet («пикосеть»). Master задаёт шаблон пикосети и синхронизирует её работу.

В свою очередь, до 10 пикосетей может быть объединено в сеть более высокого уровня, называемую scatternet. Для этого каждая пара пикосетей должна иметь минимум одно общее устройство, которое будет ведущим устройством в одной и ведомым – в другой. Таким образом, в Блютус-соединение может входить до 71 устройства.

Версии Bluetooth

В процессе эволюции Bluetooth-технологии было разработано несколько её версий и редакций. В каждой из них улучшался один или несколько параметров адаптера.

Выпущенная в 1998 г. версия 1.0 имела много недостатков. В частности, не все устройства устанавливали между собой связь. Оставляла желать лучшего и безопасность соединения. В редакциях 1.1 и, особенно, 1.2, эти недостатки были устранены.

В следующей версии 2.0 (2004 г.), удалось более чем вдвое увеличить быстродействие, подняв скорость обмена информацией с 721 Кбит/с до 2,1 Мбит/с. В её редакции 2.1 дополнительно было существенно снижено энергопотребление. Эта редакция до сих пор используется в недорогих Блютус-устройствах.

В версии 3.0 (2009 г.) скорость передачи данных достигла 3 Мбит/с. Однако эта версия не получила широкого распространения, поскольку увеличение скорости сопровождалось значительно возросшим энергопотреблением. Вернуть его к прежнему уровню удалось только в следующей, версии 4.0 (выпущенной в 2010 г.). Одновременно в ней радиус действия достиг 100 м при таком же быстродействии. В редакциях 4.1 и 4.2 этой версии произошли незначительные улучшения.

В версии 5.0 (2016 г.) радиус действия на улице увеличился вдвое, достигнув 200 м. А в помещении значение 40 м вместо прежних 10 существенно облегчило реализацию концепции «умного дома». Скорость передачи данных возросла до 6 Мбит/с, а энергозатраты снизились более чем в два раза. В редакциях 5.1 и 5.2 (2020 г.) этой версии были улучшены некоторые другие параметры.

Большинство современных устройств оснащено блютус-адаптерами версий 4.0 и 5.0. Следует иметь в виду, что если пара «Передатчик/приёмник» составлена из разных версий Блютус-устройств, то после соединения она будет работать с параметрами низшей версии.

Как же узнать, какая версия блютуз-модуля установлена на ноутбуке или компьютере? Для этого необходимо проделать следующую последовательность действий (в Windows 10).

В контекстном меню кнопки «Пуск» щёлкнуть раздел «Диспетчер устройств».

В появившемся списке устройств раскрыть пункт Bluetooth.

В контекстном меню пункта Generic Bluetooch Radio (но не Enumerator!) щёлкнуть «Свойства».

В появившемся одноимённом окне перейти на вкладку «Дополнительно». Номер версии Bluetooch-адаптера закодирован в форме LMP (название того самого протокола!) 3.3164.

Для раскодировки используется следующая таблица. Как видно, на данном ноутбуке установлена устаревшая версия, которая больше не поддерживается.

Применение и профили

Первоначальное применение Bluetooth – передача фотографий между двумя смартфонами, расположенными близко друг от друга. Сейчас между связываемыми устройствами передаются самые разные данные – фотографии, аудио- и видеофайлы, документы.

Следует отметить, что для каждого типа информации предназначены отдельные профили. Поэтому наличие модулей Bluetooth в обоих связываемых устройствах – необходимое, но недостаточное условие для передачи данных. Например, в телевизоре с Блютус может быть профиль для передачи с устройств ввода и дистанционного пульта, но не звука. Профили Блютуз-устройств можно сравнить с языками, которыми владеют люди. Для полноценного общения оба собеседника должны владеть языком общения.

При покупке Bluetooth-устройства необходимо знать профили, которые они поддерживают. Продавцам невыгодно информировать об этом потенциальных покупателей, поэтому тем рекомендуется делать покупки в сопровождении опытных друзей или тщательно знакомиться с документацией.

Ниже приводятся основные профили Bluetooth-технологии:

A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) – для передачи двухканального стерео-аудиопотока, например, к беспроводным наушникам и гарнитуре;
AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile) – для дистанционного управления функциями телевизоров;
BIP (Basic Imaging Profile) – для пересылки изображений с возможностью их редактирования и конвертации в формат принимающего устройства;
BPP (Basic Printing Profile) – для распечатки документов на принтере;
CIP(Common ISDN Access Profile) – для доступа к ISDN-телефонии;
CTP (Cordless Telephony Profile) – для беспроводной телефонии;
DIP (Device ID Profile) – для идентификации класса, версии и производителя устройства;
DUN (Dial-up Networking Profile) – для телефонных звонков через интернет;
FAX (Fax Profile) – интерфейс между телефоном и ПК с программным обеспечением факсов;

FTP (File Transfer Profile) – для доступа к файловой системе устройств;
GAVDP (General Audio / Video Distribution Profile) – базовый профиль для функционирования профилей A2DP и VDP;
GAP (Generic Access Profile) – базовый профиль, необходимый для работы остальных профилей и безопасной установки связи;
GOEP (Generic Object Exchange Profile) – базовый профиль для профилей передачи данных;
HCRP(Hard Copy Cable Replacement Profile) – альтернатива кабельному соединению Bluetooth-устройства с принтером;
HFP (Hands-Free Profile) – для соединения телефона с беспроводной гарнитурой;
HID (Human Interface Device) – для поддержки устройств ввода – мыши, клавиатуры и джойстика;
HSP (Headset Profile) –для беспроводного подсоединения наушников и микрофона к смартфону;
ICP (Intercom Profile) – для голосовых звонков между Bluetooth-совместимыми устройствами;
LAP (LAN Access Profile) – для доступа к сетям LAN, WAN и Интернет через подключённое к ним Блютус-устройство;
OPP (Object Push Profile) – для пересылки изображений от клиента к серверу;
PAN (Personal Area Networking Profil) – для использования протокола Bluetooth Network Encapsulation в качестве транспорта;
PBAP (Phone Book Access Profile) – для обмена записями телефонных книг между Bluetooth- устройствами;
SPP (Serial Port Profile) – для эмуляции последовательного порта беспроводным соединением. Базовый профиль для AVRCP, DUN, FAX и HSP;
SDAP (Service Discovery Application Profile) выдаёт информацию о профилях сервера;
SIM илиSAP (SIM Access Profile) – для доступа к SIM-карте телефона и её использования для нескольких устройств;
SYNCH (Synchronisation Profile) – для синхронизации персональных данных;
VDP (Video Distribution Profile) – для передачи потокового видео;
WAPB (Wireless Application Protocol Bearer) – для реализации соединения «Точка-точка».

Протоколы Bluetooth

При работе Bluetooth-устройств применяются как общие протоколы (алгоритмы работы) телекоммуникационных систем, так и собственные оригинальные протоколы. Стек протоколов условно делится на четыре слоя:

Протоколы ядра Bluetooth или корневые протоколы.
Протокол замены кабеля.
Протоколы управления телефонией.
Заимствованные протоколы.

Протоколы ядра Bluetooth-устройств являются основой и применяются в большинстве устройств. Остальные три слоя протоколов добавляются к ним в тех приложениях, в которых они нужны.

✍ Корневые протоколы

К корневым протоколам относятся:

протокол Baseland;
протокол управляющего соединениями LMP;
адаптированный протокол управления логическими связями L2CAP;
протокол обнаружения обслуживания SDP.

Протокол Baseband предназначен для установки SCO и ACL соединений.

Протокол управляющего соединениями (Bluetooth-устройств) LMP (упоминавшийся выше) имеет высший приоритет. Его функции отражены в названии.

Протокол управления логическими связями L2CAP, являясь базовым для Bluetooth, адаптирует протоколы верхнего уровня над Baseband. L2CAP работает только с ACL соединениями.

Протокол обнаружения обслуживания SDP предназначен для предварительного (перед установкой Bluetooth-соединения) запроса о характеристиках устройства.

✍ Другие протоколы

Протокол замены кабеля RFCOM выполняет несколько функций. Он эмулирует кабельное соединение, соединение PPP (point-to-point) по последовательному порту и обеспечивает транспортировку при выполнении услуг, использующих последовательную линию.

Протокол управления телефонией осуществляет контроль сигнализации вызова между устройствами Bluetooth, управляет процедурами мобильности и набором АТ-команд для мобильного телефона или модема.

Остальные протоколы являются заимствованными.

Протокол «точка-точка» работает поверх RFCOMM. Внедрение протоколов TCP/UDP/IP в Bluetooth-устройства позволяет подсоединять их к любым другим устройствам, подключённым к Internet. Протокол OBEX, использующий модель «клиент-сервер», предназначен для поэтапного обмена объектами. Протоколы vCard и vCalendar правильнее называть форматами, поскольку они только определяют форматы транспортируемых данных, не участвуя в их транспортировке. Протокол беспроводных приложений WAP распространяет на смартфоны телефонные интернет-услуги.

Заключение

Bluetooth иногда путают с Wi–fi соединением, посредством которого создаётся локальная компьютерная сеть и реализуется удалённый доступ в интернет. Блютуз уступает Wi–fi в быстродействии, но потребляет меньше энергии и превосходит в помехозащищённости.

Понадобилось мне один свой проект по-быстрому дополнить возможностью доступа к прибору через Bluetooth. Взгляд мой упал на давно валявшийся в столе модуль MLT-BT05 (такой, как на КДПВ), с которым когда-то поигрался, убедился в том, что байтики туда-сюда бегают и AT-команды отрабатываются, да и отложил за ненадобностью. На плате прибора был разведен и выведен на разъем свободный UART и оставалось только припаять модуль к его ответной части и дописать соответствующий код в прошивку. Возникал только один вопрос: питание у прибора батарейное, так что лишнее потребление нам ни к чему. Особенно когда модуль не используется. Bluetooth в нем, конечно, Low Energy, но возник вопрос, насколько low эта energy. Поиск не дал результатов -- единственная найденная цифра была "до 50 мА". Значит, придется измерять самостоятельно.

Пробуем мультиметром

Мультиметр разочаровал. Нет, он показал примерно 8,5-8,7 мА, когда модуль в активном состоянии, независимо от того, бегают данные или нет, и независимо от настройки мощности (такое впечатление, что ничего она не настраивает), режима работы и т.п. Но когда я отдал команду AT+SLEEP , мультиметр стал показывать лишь пляшущие циферки -- ток то падал до нуля, то подскакивал до 2-3 мА. Собственно, это и ожидалось -- ведь в спящем режиме модуль должен время от времени просыпаться и что-то делать, чтобы к нему можно было подключиться. Но как узнать, сколько на самом деле потребляет наш "синий зуб". И самое главное -- можно ли "задавить" это потребление в нерабочем состоянии до близкого к нулевому, избежав необходимости вводить в схему дополнительное управление питанием?

Включаем осциллограф

Предварительно впаяв в разрыв питания резистор на 10 Ом. Соответственно, 1 мА тока будет соответствовать падению напряжения 10 мВ.

В активном режиме наблюдаем примерно то, что показывал мультиметр. То есть постоянное потребление около 8,5 мА, перемежаемое то ли короткими импульсами, то ли помехами. А в режиме сна уже интереснее. Вот осциллограмма на скорости развертки 20 мс/дел.

Тут много помех, но на их фоне отчетливо видны две последовательности импульсов потребляемого тока. Между маленькими импульсами четко 100 мс, между большими чуть больше -- 106 мс, при этом большие импульсы с маленькими никак не связаны, то попадая друг между другом, то накладываясь друг на друга. Но интервалы между двумя маленькими или двумя большими импульсами все время одинаковые.

А тут осциллограммы маленького и большого импульсов укрупненно.

Так выглядит потребляемый ток в режиме Peripherial ( AT+ROLE0 ), когда модуль готов к подключению извне и сигналит в эфир, передавая свой "позывной", для того, чтобы его можно было найти и подключиться к нему. Если мы переключим модуль в режим Central ( AT+ROLE1 ), то в спящем режиме он замолкает. Потребление явно снижается, но не до нуля. На осциллограмме потребляемого тока исчезают большие импульсы -- вероятно, это ток передатчика. Маленькие же остаются, интервал между ними не изменяется. В обоих режимах ни на интервалы между этими импульсами потребления, ни на их амплитуду не влияют никакие настройки, осуществляемые AT-командами.

А теперь посчитаем

Знаете, как интегрировать с помощью ножниц? Для этого график вырезают из бумаги и кладут на весы. Когда у нас в аналитическом практикуме была задача по хроматографии, мы перерисовывали пики на рентгеновскую пленку -- она тяжелая, точность выходит лучше. Здесь я воспользовался прозрачной пленкой из-под ламинатора, наложенной на экран осциллографа, на которой маркером обвел кривые. Поделив отрезанную площадь на длину отрезка и пересчитав все обратно в миллиамперы, я получил следующие значения среднего тока:

у маленького импульса 7,8 мА за 2 мс;

у большого -- 12,9 мА за 4,2 мс.

для маленьких импульсов средний ток Iср = 7,8 мА * 2 мс / 100 мс = 0,156 мА;

для больших -- Iср = 12,9 мА * 4,2 мс / 106 мс = 0,511 мА.

В режиме AT+ROLE0 потребляемый ток включает обе серии импульсов, так что потребляемый ток в этом режиме равен сумме этих токов и составляет 0,667 мА.

Заключение

Итак, мы имеем следующие значения потребляемых токов в различных режимах работы модуля:
В активном режиме: 8,5..8,7 мА

в центральной роли: 156 мкА

в периферийной роли: 667 мкА.

Потребляемый ток не удается опустить ниже 156 мкА никакими настройками и этот ток явно слишком велик для потребления от батареи "выключенного" устройства, так что если выключение питания в вашей конструкции сделано переводом МК в режим STANDBY, придется озаботиться для модуля персональным ключом для его обесточивания. Впрочем, при потребляемом токе не более 10 мА, можно запитать модуль прямо от порта МК, не используя дополнительных ключей.

Читайте также: