橋本商会

node.jsからBluetooth Low EnergyでArduinoをリモートコントロールできるble-firmata npmに、v0.1.1から自動再接続機能がついた。

BLEは有線のシリアル通信よりも接続切断は頻繁におこる。
見通し20メートルぐらいまで問題なく通信できるけど、家のドアなど金属製の遮蔽物があると切断される。そういう場合でも自動再接続されて、回線を意識せずロジックのプログラミングに集中できるようにした。


https://www.npmjs.org/package/ble-firmata

インストール

% npm install ble-firmata

注意

on ‘connect’イベントはデバイスが再接続される毎に呼ばれるので、その中でsetIntervalとかすると良くない。

once ‘connect’を使うとかすると良い。

BLEの切断

切断を検知するとarduino.on ‘disconnect’をemitするようにしておいた。

切断は色々な要因で起こる。

• BlendMicroの電源が落ちる
• BlendMicroが遠く離れて、電波が届かなくなる
• BlendMicro側からnRF8001を切断する
• node側でarduino.close()する
• Macのbluetoothメニューで、[デバイス名]→[接続解除]を選択する
• Macのbluetoothメニューで、bluetoothを「切」にする

いずれの場合も自動再接続が働く。

自動再接続を無効にする

reconnect = falseすれば自動再接続しない。一瞬接続して、切断して、しばらくしたらまた接続するような用途の場合は無効にすればいい。

arduino = new BLEFirmata().connect()

arduino.reconnect = false

基板の裏見ないとどれが何ピンかわからないのでピン配置表作った

前：blendmicro npm 作った


作った

https://github.com/shokai/node-ble-firmata
https://www.npmjs.org/package/ble-firmata

node.jsからBLE上のfirmataプロトコルでarduinoを操作できるのを作った。
firmataはarduino側にあらかじめファームウェアを書き込んでおいて、PCからリモコンするというもの。プログラムがPC側だけで完結するのでシンプルになって良い。

既存のfirmata（Arduino IDEのスケッチ例に入ってるやつ）はシリアル通信だけど、BLEが使えるBlendMicroというArduinoMicro派生ボードと通信できるようになった。

あと試してないけど、同じRedBearLabが出してるBLE Shieldとも通信できると思う。

スクリプト言語でハードウェアやるのは、最近はnodeが一番色々と揃ってたり、やってる人が多かったりする感じある。

インストール

node側

% npm install ble-firmata

arduino側
sketch exampleに入っているBLEFirmataSketchは動かないので、 firmwareディレクトリの下に置いておいたファームウェアを書き込む必要がある。

詳しくはInstallの項目を読むといいと思う。

一応プルリクだしておいたので、そのうち取り込まれるかもしれない。

使う

こんな感じで接続して使う。
digitalRead、servoWriteやanalogWrite、sysexもある。

BLEFirmata = require 'ble-firmata'



arduino = new BLEFirmata().connect()



arduino.on 'connect', ->

  console.log "connect!"

  console.log arduino.boardVersion



  digitalWrite 13, true

  console.log analogRead 0

複数使う

arduinoに書き込むファームウェアの上の方に

#define BLE_NAME "BlendMicro"

というのがあって、これが名前になっている。最大10文字まで。

new BLEFirmata().connect(“shokai1”) みたいな感じで、指定したBlendMicroに接続できる。
デフォルト値は”BlendMicro”。

Macbook Airで試したところ、1つのnodeプロセス内で2つのBlendMicroに接続はできた。しかし2つnodeプロセスを立ててそれぞれでBLEを使おうとすると、BLEのラッパーがエラーだして落ちた。どうやらMacの中にハードウェア的に1つしかBluetoothモジュールが無いのが、複数プロセスで共有できないらしい。

socket.ioと一緒に使う

他にもサンプルにはsocket.ioでブラウザからarduino（サーバーとはBLEでつながっている）を操作できるのも入っているので、サンプル見るとだいたいわかると思う。

前：Bluetoothが載ってるArduino派生ボード「BlendMicro」とNode.jsでBLEした


Bluetooth Low Energyが載ったArduinoMicroであるBlendMicroと、Node.jsで通信するためのライブラリを作った。
serialport npmと似たAPIで使えるようにしたので、けっこうわかりやすいと思う。

https://www.npmjs.org/package/blendmicro
https://github.com/shokai/blendmicro-node

動かん、意味不明、等の苦情要望はgithubかtwitterにお願いします。



ADCに接続した照度センサをBLEで読むのも簡単にできる

インストール

% npm install blendmicro

使う

基本的にREADMEやサンプルに書いたけど軽く紹介すると

arduino側で名前を宣言して、ble_begin()する。

#include <SPI.h>

#include <boards.h>

#include <RBL_nRF8001.h>



void setup(){

  ble_set_name("BlendMicro"); // デバイスの名前を宣言、最大10文字

  ble_begin();

}

node側から名前でデバイス探して接続できる。

var BlendMicro = require('blendmicro');

var bm = new BlendMicro("BlendMicro"); // 名前で接続

接続したら”open”イベントが発火するので、その後で”data”イベントで読んだり

bm.on('open', function(){

  console.log("open!!");



  bm.on("data", function(data){ // Bufferが返ってくる

    console.log(data.toString());

  });

});

文字列やBufferを書き込んだりできる

bm.write("hello");

bm.write( new Buffer([1,2,3]) );

このへんはserialport npmとほぼ同じだと思う。
bm.closeで閉じれる。
デバイス側から閉じられたらbm.on(“close”, callback)が発火する。

追記：npmにしたり、firmata作った

—


Mac OSXで動かしてるNode.jsとBluetoothで通信できるようになった。無線でArduino制御するの超簡単になっちゃった。
もうXBeeとか無くていいと思う。ミニ四駆とかに乗せるのに良さそう。

試したのはちゃんとコネクションはって双方向通信するやつ。次はAdvertisementパケットにセンサーの値でも乗せて垂れ流すのをやってみたい。

ソースコードとかはgithubにおいてある
https://github.com/shokai/blendmicro-study


ArduinoMicroにBLE(Bluetooth Low Energy)を追加したBlend Microというボードが先月末に出たので、買って試した。
1枚$36なので、2枚買った。注文して1週間ぐらいで届いた。
普通のArduinoMicroより1000円高いだけなので、（各言語から通信できるライブラリが揃ってくれば）とても良いと思う。

Blend Micro

Blend Micro — RedBearLab

ほぼArduino Microなマイコン基板に、BLEのチップ(Nordic nRF8001)が追加されている。
ATMegaからはACIというSPIに似たプロトコルで通信して制御する。その部分はArduinoライブラリになっている。




Arduino Microと比べて少し小さい。小さいのはnRF8001の制御にピンを使っているからその分をIOピンに引き出していないからだと思う。多分。
VCCが5Vではなく3.3Vになっている。nRF8001の動作のためにUSB 5Vを3.3Vに落としている。

セットアップ

チュートリアルをよく読んで、ライブラリを追加したり、Arduino IDEの中のファイルを置き換えたりとかする必要がある。ちょっと面倒。
Getting Started – Blend Micro — RedBearLab

Arduino IDE側の環境が整ったら、サンプルスケッチのBLEControllSketchをBlendMicroに書き込んで、AndroidアプリやiOSアプリから操作してみるといい。

やってみた

Node.jsと通信する

nodeからBLEでデバイス見つけて、文字列を書き込んで、BlendMicroが受信して、nodeにエコーする、というのを作ってみた。
Bluetoothの仕様全然知らないし、ドキュメントとか無かったけどソース読んでたら理解できてきてnodeで書けた。

• arduino側
• node側

通信しているところ。「かずどん」「ざんまい」などの文字列を送ると、
「echo>」が頭に付いて返ってくる。日本語が普通に通ってしまった。



nodeでのBLEはnoble npmを使った。

通信方法はドキュメントが無いので、AndroidアプリのChatサンプルのコードと、
BlendMicro内で使ってるNordicSemiconductor/ble-sdk-arduinoやRedBearLab/nRF8001などのライブラリを読んだ。
ペリフェラル(デバイス)は名前で探して、その中のserviceリストとservice内のcharacteristicsリストから、nRF8001のRX/TXになってる奴をUUIDで識別すればいいだけだった。

複数のデバイスを接続する場合はarduino側でble_set_nameメソッドで名前を個別に変えて、それをnode側でperipheral.advertisement.localNameで探すとよさそう。