Bluetooth BLE AT-09 con CC2541

Modulo Bluetooth BLE tipo AT-09 Low Energy conforme ISM 2.4 GHz, modalità di funzionamento master/slave con trasmissione dati trasparente. Utilizza il chip della Texas Instruments CC2541 con 256K di memoria Flash e 8K RAM.

Citazione dell’articolo nella sezione Arduino di Elettronica In

Indice

Cos’è la tecnologia BLE

La tecnologia BLE acronimo di Bluetooth Low Energy, conosciuta anche come Bluetooth Smart o Bluetooth 4.0, è una tecnologia di trasmissione dati basata su una frequenza radio di 2.4 GHz, in grado di connettere tra loro dispositivi compatibili in un raggio di circa 100 metri.

La banda è dunque la stessa utilizzata dalla tecnologia Bluetooth standard ma a differenza di quest’ultima, lo standard BLE risulta ottimizzato attraverso tempi di connessione effettivi di pochi millisecondi, a differenza del Bluetooth che si connette per alcuni secondi, minuti o persino ore.
La tecnologia BLE consente dunque un notevole risparmio energetico. con un aumento della durata della batteria. Oggi la maggior parte dei dispositivi connessi a Internet utilizza la tecnologia BLE.

Descrizione del modulo

Il Modulo Bluetooth analizzato è basato sul chip della Texas Instruments CC2541 (datasheet) con 256K di memoria Flash e 8K RAM.

Sul PCB dotato di 34 pin, oltre al chip sono presenti altri componenti passivi e l’antenna.

Per facilitare l’utilizzo il PCB è montato su un’ulteriore schedina (BREAKOUT BOARD). Su di essa sono presenti altri componenti tra cui un riduttore di tensione che permette di alimentare il modulo con una tensione compresa tra 3,3 e 5V.

Per l’interfaccia con la scheda di controllo è presente una pin strip con 6pin, ma quelli utilizzati sono di solito i quattro centrali: VCC, GND, TXD, RXD.

Caratteristiche tecniche

Modulo Bluetooth	conforme ISM 2.4 GHz (HM-10) chip CC2541 SoC con 256K di memoria Flash e 8K RAM
Antenna:	su PCB
Supporto:	modalità master e slave
Guadagno standard RX:	19,6 mA
TX -6 dBm:	24 mA
Frequenza:	2402 – 2483.5 MHz in passi da 20 kHz
Modulazione e Data Rate:	1 Mbps, GFSK
Numero di canali:	40
Potenza di uscita (impostabile):	da -23dBm a 4dBm
Sensibilità in ricezione:	-93dBm/-87dBm
Stack:	ATT, GATT, SMP, L2CAP, GAP
Portata:	oltre 70 metri
ADC:	10-bit
Interfaccia seriale:	UART / SPI
Alimentazione:	da 3,6 a 6 volt
VDD ripple:	100 mV max
Consumo – Standby:	90 µA
Consumo – Max:	400 µA
Temperatura di funzionamento:	da -40°C a +85°C
Dimensioni (mm):	43×15,7×7
Peso:	7 grammi

NOTA: Il modulo Bluetooth BLE si può trovare anche con la sigla HM-10.

Dove trovare il modulo

Il Modulo Bluetooth BLE 4.0 BT-09 può essere acquistato presso il sito Homotix, codice HMTHM10. Ricordo che chi inserirà il mio codice sconto “ADRIROBOT” riceverà uno sconto.

Altra possibilità è il Modulo Bluetooth 4.0 BLECC2541 con Pin Strip, presso il sito Futura Elettronica, codice 2846-BLECC2541STRIP

Modello compatibile

Un modulo Bluetooth simile e compatibile per il tipo di piedinatura è il modello HC-05.
Molto popolare risulta facile da implementare nei vostri progetti.
La portata è di 10 mt, si imposta facilmente tramite comandi AT ed è programmabile sia come master che come slave a differenza del modello HC-06 che è solo utilizzabile come slave.
Per maggiori informazione vedere l’articolo Modulo Bluetooth HC-05

Schema base di collegamento del Bluetooth BLE AT-09

Vediamo ora lo schema minimo di collegamento tra il modulo Bluetooth BLE AT-09 e una scheda Arduino UNO. Sotto sono riportati i componenti necessari

Scheda Keyestudio PLUS

Modulo Bluetooth BLE BT-09

Cavi di collegamento

Per informazioni sulla scheda PLUS di keyestudio vedere l’articolo Scheda Keyestudio PLUS KS0486

Schema dei collegamenti

Codice del programma di test

Vediamo un semplice codice che permetterà di verificare il funzionamento del modulo e la verifica di alcuni suoi parametri.

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BTSerial(6, 7); // collegamento AT-09

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  BTSerial.begin(9600);  // Velocità di default del modulo AT-09
}

void loop()
{
  // Continua a leggere da AT-09 e invia Serial Monitor Arduino
  if (BTSerial.available())
    Serial.write(BTSerial.read());

  // Continua a leggere da Arduino Serial Monitor e invia a AT-09
  if (Serial.available())
    BTSerial.write(Serial.read());
}

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial BTSerial(6, 7); // collegamento AT-09

void setup()

{

Serial.begin(9600);

BTSerial.begin(9600); // Velocità di default del modulo AT-09

}

void loop()

{

// Continua a leggere da AT-09 e invia Serial Monitor Arduino

if (BTSerial.available())

Serial.write(BTSerial.read());

// Continua a leggere da Arduino Serial Monitor e invia a AT-09

if (Serial.available())

BTSerial.write(Serial.read());

}

Non preoccupatevi se aperta la finestra del monitor seriale apparirà la scritta “ERROR”

Esempio comandi AT per AT-09

È possibile ora inviare dei comandi AT al modulo AT-09 dal Serial Monitor IDE Arduino mentre sulla scheda Arduino è in esecuzione il programma.
Sfortunatamente, non tutti i comandi AT standard sono disponibili sul modello analizzato.
Infatti se digitiamo nella finestra del monitor seriale il comando “AT+HELP” il modulo risponderà con il testo sotto riportato.

Solo alcuni di questo sortiranno un effetto. Vediamo quindi quelli che sono presenti.

Digitare prima di tutti “AT” il modulo dovrebbe rispondere “OK” segno che la comunicazione è corretta
Digitare: “AT + VERSION” per ottenere la versione del vostro AT-09
Digitare: “AT + ROLE” se il vostro modulo è master-slave.
Digitare: “AT + NAME” per sapere il nome attribuito al vostro modulo. Se si intende cambiare il nome del dispositivo per esempio “BT-BLE” immettere “AT + NAME” seguito dal nuovo nome, il modulo risponderà con “+ NAME = BT-BLE“
Digitare “AT+ADD” per sapere l’indirizzo MAC nativo
Digitare “AT+BAUD” per sapere o modificare la velocità di comunicazione dove il numero ricevuto o trasmesso corrisponde a : n=1 per 1200, n=2 per 2400, n=3 per 4800, n=4 per 9600 (default), n=5 per 19200, n=6 per 38400, n=7 per 57600, n=8 per 115200.
Digitare “AT+PIN” per sapere o modificare il pin del nostro modulo. Per modificare il numero presente per esempio “234512”, deve essere formato da 6 cifre, digitare “AT+PIN234512″ il modulo risponderà con il nuovo numero di pin
NOTA: (rimuovere le virgolette dal comando AT)

Semplice applicazione per testare il modulo Bluetooth BLE AT-09

Vediamo ora una semplice applicazione che permette di testare le funzioni del nostro modulo AT-09.
Per fare questo utilizzeremo un’APP da istallare sul nostro smartphone deve avere la versione Bluetooth 4 o superiore.

Materiale occorrente

Oltre allo Smart Phone (con Bluetooth 4.0 o superiore. e l’APP Bluetooth seriale utilizzeremo un modulo KS0310 Keyestudio Traffic Light Module si cui sono presenti tre LED separati: luce rossa, verde e gialla con la loro resistenza limitatrice. Il connettore a 4 pin potrà essere inserito direttamente sul connettore di arduino per la sua gestione.

Scheda Keyestudio PLUS

Modulo Bluetooth BLE BT-09

Modulo KS0310 Traffic Light Module

Cavi di collegamento

Per informazioni sulla scheda PLUS di keyestudio vedere l’articolo Scheda Keyestudio PLUS KS0486
Per informazioni sul Traffic Light Module vedere l’articolo KS0310 Keyestudio Traffic Light Module

Schema dei collegamenti

Sotto i pin utilizzati

Pin Arduino	Bluetooth	KS0310
+5V	VCC
GND	GND	GND
D6	TXD
D6	RXD
D11		R
D12		Y
D13		G

Codice esempio gestione led con Bluetooth BLE

Sotto è riportato il codice per controllare i LED utilizzando lo smartphone tramite Bluetooth BLE. Raggiungeremo questo obiettivo utilizzando la comunicazione seriale.

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BTSerial(6, 7); /* Pin 6 -->  TXD, Pin 7 -->  RXD */

//Impostazione dei pin Arduino per i led
int ledR = 11;
int ledY = 12;
int ledG = 13;

//Variabile per memorizzare i dati di input
int data;

//Variabili per memorizzare lo stato del LED se acceso/spento
int flagR = 0;
int flagY = 0;
int flagG = 0;

void setup()
{
  //Imposta il baud rate per la comunicazione seriale
  BTSerial.begin(9600);
  pinMode(ledR, OUTPUT); //Imposta i pin LED come output
  pinMode(ledY, OUTPUT);
  pinMode(ledG, OUTPUT);
  BTSerial.println("Il Bluetooth è pronto");
}

void loop()
{
  while (BTSerial.available()) // se i dati sono disponibili
  {

    data = BTSerial.read();
    //legge l'input e lo memorizza nella variabile data

    if (data == 'R') //Controlla se la variabile è 'R'
    {
      if (flagR == 0) //controlla se il flag è impostato su 0
      {
        digitalWrite(ledR, HIGH); //se il flag è 0 accende il LED Rosso
        BTSerial.println("Il LED ROSSO è Acceso"); //scrive sul terminal
        flagR = 1;  //imposta il flag a 1
      }
      else if (flagR == 1) //controlla se il flag è impostato su 1
      {
        digitalWrite(ledR, LOW); //se il flag è 1 spegne il LED Rosso
        BTSerial.println("Il LED ROSSO è Spento");
        flagR = 0; //imposta il flag a 0
      }
    }

    if (data == 'Y') //Controlla se la variabile è 'Y'
    {
      if (flagY == 0) //controlla se il flag è impostato su 0
      {
        digitalWrite(ledY, HIGH); //se il flag è 0 accende il LED Giallo
       BTSerial.println("Il LED GIALLO è Acceso"); //scrive sul terminal
        flagY = 1; //imposta il flag a 1
      }
      else if (flagY == 1) //controlla se il flag è impostato su 1
      {
        digitalWrite(ledY, LOW); //se il flag è 1 spegne il LED Giallo
        BTSerial.println("Il LED GIALLO è Spento"); //scrive sul terminal
        flagY = 0; //imposta il flag a 0
      }
    }

    if (data == 'G') //Controlla se la variabile è 'G'
    {
      if (flagG == 0) //controlla se il flag è impostato su 0
      {
        digitalWrite(ledG, HIGH); //se il flag è 0 accende il LED Verde
        BTSerial.println("Il LED VERDE è Acceso"); //scrive sul terminal
        flagG = 1; //imposta il flag a 1
      }
      else if (flagG == 1) //checks if flag is 1
      {
        digitalWrite(ledG, LOW); //se il flag è 1 spegne il LED Verde
        BTSerial.println("Il LED VERDE è Spento");//scrive sul terminal
        flagG = 0; //imposta il flag a 0
      }
    }
  }
}

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial BTSerial(6, 7); /* Pin 6 --> TXD, Pin 7 --> RXD */

//Impostazione dei pin Arduino per i led

int ledR = 11;

int ledY = 12;

int ledG = 13;

//Variabile per memorizzare i dati di input

int data;

//Variabili per memorizzare lo stato del LED se acceso/spento

int flagR = 0;

int flagY = 0;

int flagG = 0;

void setup()

{

//Imposta il baud rate per la comunicazione seriale

BTSerial.begin(9600);

pinMode(ledR, OUTPUT); //Imposta i pin LED come output

pinMode(ledY, OUTPUT);

pinMode(ledG, OUTPUT);

BTSerial.println("Il Bluetooth è pronto");

}

void loop()

{

while (BTSerial.available()) // se i dati sono disponibili

{

data = BTSerial.read();

//legge l'input e lo memorizza nella variabile data

if (data == 'R') //Controlla se la variabile è 'R'

{

if (flagR == 0) //controlla se il flag è impostato su 0

{

digitalWrite(ledR, HIGH); //se il flag è 0 accende il LED Rosso

BTSerial.println("Il LED ROSSO è Acceso"); //scrive sul terminal

flagR = 1; //imposta il flag a 1

}

else if (flagR == 1) //controlla se il flag è impostato su 1

{

digitalWrite(ledR, LOW); //se il flag è 1 spegne il LED Rosso

BTSerial.println("Il LED ROSSO è Spento");

flagR = 0; //imposta il flag a 0

}

if (data == 'Y') //Controlla se la variabile è 'Y'

{

if (flagY == 0) //controlla se il flag è impostato su 0

{

digitalWrite(ledY, HIGH); //se il flag è 0 accende il LED Giallo

BTSerial.println("Il LED GIALLO è Acceso"); //scrive sul terminal

flagY = 1; //imposta il flag a 1

}

else if (flagY == 1) //controlla se il flag è impostato su 1

{

digitalWrite(ledY, LOW); //se il flag è 1 spegne il LED Giallo

BTSerial.println("Il LED GIALLO è Spento"); //scrive sul terminal

flagY = 0; //imposta il flag a 0

}

if (data == 'G') //Controlla se la variabile è 'G'

{

if (flagG == 0) //controlla se il flag è impostato su 0

{

digitalWrite(ledG, HIGH); //se il flag è 0 accende il LED Verde

BTSerial.println("Il LED VERDE è Acceso"); //scrive sul terminal

flagG = 1; //imposta il flag a 1

}

else if (flagG == 1) //checks if flag is 1

{

digitalWrite(ledG, LOW); //se il flag è 1 spegne il LED Verde

BTSerial.println("Il LED VERDE è Spento");//scrive sul terminal

flagG = 0; //imposta il flag a 0

}

Utilizzo dello smartphone BLE con Arduino

Per la gestione del programma occorre prima di tutto connettere il telefono al Bluetooth, nel nostro caso l’APP seriale Bluetooth “Serial USB Terminal”

Dopo aver stabilito la connessione, premere il tasto ‘M1’ assegnando il nome “Rosso” e il valore “R”, al tasto ‘M2’ assegnare il nome “Giallo” e il valore “G” e infine al tasto ‘M3 ‘il nome “Verde” e il valore “V”

Ora premendo il tasto vedrete accendersi il tasto e premendolo nuovamente il led si spegnerà. Sul vostro display vedrete il relativo testo

E questo è tutto! Questo può essere una base per realizzare delle vostre applicazioni