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ble-firmata npmにBLEの自動再接続機能を付けた

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

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BlendMicro pin assign

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

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ble-firmata npm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。


BlendMicro


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。

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blendmicro npm 作った

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。

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

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

BlendMicro


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。

BlendMicro


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。



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-arduinoRedBearLab/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。