note

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https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Bluetoothの使用方法 (Seeed nrf52 mbed対応ボードライブラリ)

Seeed Studio XIAO nRF52840 および Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense はどちらもBluetooth接続をサポートしています。このWikiでは、基本的なBluetooth機能を紹介し、「Seeed nrf52 mbed対応ボードライブラリ」を使用して24GHz呼吸睡眠検出モジュールを用いたデモを提供します。

はじめに

必要なハードウェア

1 x Seeed Studio XIAO nRF52840 または Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense
1 x Bluetooth接続可能なスマートフォン/PC
1 x USB Type-Cケーブル

必要なソフトウェア

Arduinoライブラリの概要

tip

Arduinoを初めて使用する場合は、Arduinoの使い方を参照することを強くお勧めします。

Seeed Studio XIAO nRF52840のBluetooth機能を使用するには、公式のArduino BLEライブラリを使用する必要があります。

24GHz睡眠呼吸レーダーを使用したデモを適用したい場合は、対応するライブラリもダウンロードする必要があります。

機能

ArduinoBLEコードライブラリの機能と使用方法については、Arduino公式サイトを参照してください。

Seeed 24GHz Sleep Breathing Radar BLEコードライブラリの機能と使用方法については、Wikiを参照してください。

インストール

方法1（上記の両方のコードライブラリに適用可能）

ZIPライブラリをダウンロードした後、Arduino IDEを開き、スケッチ > ライブラリをインクルード > .ZIPライブラリを追加をクリックします。ダウンロードしたZIPファイルを選択し、ライブラリが正しくインストールされると、通知ウィンドウにライブラリがライブラリに追加されましたと表示されます。これでライブラリが正常にインストールされたことを意味します。

方法2（ArduinoBLEライブラリのみインストール可能）

ライブラリマネージャーはArduino IDEバージョン1.5以降（1.6.x）で追加されました。「スケッチ」メニューの「ライブラリをインクルード」内の「ライブラリを管理...」にあります。

ライブラリマネージャーを開くと、ワンクリックでインストール可能なライブラリのリストが表示されます。製品名や「k type」や「digitizer」などのキーワードで検索すると、目的のライブラリが表示されます。目的のライブラリをクリックすると、「インストール」ボタンが表示されます。このボタンをクリックすると、ライブラリが自動的にインストールされます。インストールが完了したら、ライブラリマネージャーを閉じます。

アプリケーション例

ライブラリをインストールし、基本的な機能を理解したところで、Seeed Studio XIAO nRF52840 の動作を確認するためにいくつかの例を実行してみましょう。

ステップ 1. Arduino アプリケーションを起動します。

ステップ 2. 開発ボードのモデルを選択し、Arduino IDE に追加します。ここでは「Seeed nrf52 mbed-enabled Boards Library」を使用しています。

ボードライブラリのインストールについては、このチュートリアルを参照してインストールを完了してください。

デモ 1 スマートフォンを使用して内蔵 LED を制御する

この例では、Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) とスマートフォンを Bluetooth で接続し、スマートフォンからメッセージを送信して Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) の内蔵赤色 LED を ON/OFF します。

以下のコードを Arduino IDE に貼り付けて、Seeed Studio XIAO nRF52840 にアップロードしてください。

#include <ArduinoBLE.h>

BLEService ledService("19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"); // Bluetooth® Low Energy LED サービス

// Bluetooth® Low Energy LED スイッチ特性 - カスタム 128 ビット UUID、中央デバイスによる読み取りおよび書き込み可能
BLEByteCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLEWrite);

const int ledPin = LED_BUILTIN; // LED 用のピン

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  // LED ピンを出力モードに設定
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // 初期化開始
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("Bluetooth® Low Energy モジュールの起動に失敗しました!");

    while (1);
  }

  // 広告されるローカル名とサービス UUID を設定
  BLE.setLocalName("LED");
  BLE.setAdvertisedService(ledService);

  // 特性をサービスに追加
  ledService.addCharacteristic(switchCharacteristic);

  // サービスを追加
  BLE.addService(ledService);

  // 特性の初期値を設定
  switchCharacteristic.writeValue(0);

  // 広告開始
  BLE.advertise();

  Serial.println("BLE LED Peripheral");
}

void loop() {
  // Bluetooth® Low Energy ペリフェラルが接続されるのを待機
  BLEDevice central = BLE.central();

  // ペリフェラルに中央デバイスが接続された場合
  if (central) {
    Serial.print("中央デバイスに接続されました: ");
    // 中央デバイスの MAC アドレスを出力
    Serial.println(central.address());

    // 中央デバイスがペリフェラルに接続されている間
    while (central.connected()) {
        if (switchCharacteristic.written()) {
          if (switchCharacteristic.value()) {   
            Serial.println("LED on");
            digitalWrite(ledPin, LOW); // HIGH から LOW に変更       
          } else {                              
            Serial.println(F("LED off"));
            digitalWrite(ledPin, HIGH); // LOW から HIGH に変更     
          }
        }
      }

    // 中央デバイスが切断された場合、その情報を出力
    Serial.print(F("中央デバイスから切断されました: "));
    Serial.println(central.address());
  }
}

この例の実装の鍵となる部分は以下のコードです。

  while (central.connected()) {
        if (switchCharacteristic.written()) {
          if (switchCharacteristic.value()) {   
            Serial.println("LED on");
            digitalWrite(ledPin, LOW); // HIGH から LOW に変更       
          } else {                              
            Serial.println(F("LED off"));
            digitalWrite(ledPin, HIGH); // LOW から HIGH に変更     
          }
        }
      }

このコードの目的は、Seeed Studio XIAO nRF52840 が Bluetooth デバイスに接続されている場合 central.connected() と、Bluetooth デバイスから内容を受信した場合 switchCharacteristic.written() に判定を行うことです。判定値が 0 以外の場合 switchCharacteristic.value() はライトがオンになり、判定値が 0 の場合はライトがオフになります。

シリアルモニターを開き、ボーレートを 9600 に設定すると、LED がオンまたはオフになります。出力は以下の画像のようになります。

この時点で、以下の手順に従ってモバイルアプリを使用して Bluetooth 経由で Seeed Studio XIAO nRF52840 のライトを制御することができます。

iPhone	Android	説明
		ソフトウェアを開き、LED という名前の Bluetooth デバイスを検索して接続をクリックします。一部のデバイスは Arduino と表示される場合があります。
		Seeed Studio XIAO nRF52840 の Bluetooth インターフェースに移動し、デバイスをクリックしてデバイスの詳細を表示します。
		Seeed Studio XIAO nRF52840 に送信するデータを入力し、1 を送信してライトをオンにし、0 を送信してライトをオフにします。
		Bluetooth 制御インターフェースに戻ると、値が変更され、Seeed Studio XIAO nRF52840 の赤色ライトがオン（またはオフ）になっていることが確認できます。

デモ 2 XIAO BLE を使用して 24GHz スリープ検出モジュールのデータを BLE 経由で取得

この例では、センサーの値を取得し、センサーで検出されたデータに関する情報を Bluetooth を介してモバイルデバイスに送信する方法を説明します。使用するのは Seeed Studio XIAO nRF52840 です。

以下の画像に従って、Seeed Studio XIAO nRF52840 ボードと 24GHz 呼吸スリープ検出モジュールを接続してください。詳細については、こちらをクリックしてください。

ライブラリ内のサンプルコードを開き、Seeed Studio XIAO nRF52840 にアップロードしてください。

//Radar_with_XIAOBLE_example

#include <ArduinoBLE.h>
#include <sleepbreathingradarBLE.h>

SleepBreathingRadarBLE radar;
BLEService radarService("19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"); // Bluetooth® Low Energy LED サービス

// Bluetooth® Low Energy LED スイッチ特性 - カスタム 128 ビット UUID、中央デバイスによる読み取りおよび書き込み可能
BLEStringCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLENotify, 20);

int last_val = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  radar.SerialInit();
  while (!Serial);

  // 初期化の開始
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("Seeed Studio XIAO nRF52840 と 60GHz レーダーセンサーのデモの開始に失敗しました！");
    while (1);
  }

  // 広告されるローカル名とサービス UUID を設定
  BLE.setLocalName("Seeed Studio XIAO nRF52840");
  BLE.setAdvertisedService(radarService);

  // サービスに特性を追加
  radarService.addCharacteristic(switchCharacteristic);

  // サービスを追加
  BLE.addService(radarService);

  // 広告の開始
  BLE.advertise();

  Serial.println("Seeed Studio XIAO nRF52840 がアクティブです。接続を待っています...");
}

void loop() {
  // Bluetooth® Low Energy 周辺機器の接続を待機
  BLEDevice central = BLE.central();

  // 中央デバイスが周辺機器に接続された場合
  if (central) {
    Serial.print("中央デバイスに接続されました: ");
    // 中央デバイスの MAC アドレスを出力
    Serial.println(central.address());

    // 中央デバイスが周辺機器に接続されている間
    while (central.connected()){
       radar.recvRadarBytes();                       // レーダーデータを受信して処理を開始
       if (radar.newData == true) {                  // データが受信され、新しいリスト dataMsg[] に転送された場合
          byte dataMsg[radar.dataLen+3] = {0x00};
          dataMsg[0] = 0x53;                         // 配列の最初の要素としてヘッダーフレームを追加
          for (byte n = 0; n < radar.dataLen; n++)dataMsg[n+1] = radar.Msg[n];  // フレームごとに転送
          dataMsg[radar.dataLen+1] = 0x54;
          dataMsg[radar.dataLen+2] = 0x43;
          radar.newData = false;                     // 完全なデータフレームセットが保存される
          int new_val = radar.Sleep_inf(dataMsg);    // レーダー内蔵アルゴリズムを使用して人間の動作状態を出力
          if(new_val != last_val){
            radar.OutputAssignment(new_val);
            switchCharacteristic.setValue(radar.str);
            last_val = new_val;
          }
        }
    }

    // 中央デバイスが切断された場合、出力
      Serial.print(F("中央デバイスから切断されました: "));
      Serial.println(central.address());
    }
}

この例では、モバイルデバイスにデータを送信する関数は setValue() です。リアルタイムでデータを表示したい場合は、以下のコードに BLENotify を追加する必要があります。最後のパラメータ 20 は、送信可能なデータの最大長を示します。

BLEStringCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLENotify, 20);

シリアルモニタを開き、ボーレートを 9600 に設定すると、センサーと対象物との距離がミリメートルとフィートの両方で表示されるはずです。出力は以下の画像のようになります。

次に、以下の手順に従って Bluetooth 経由で送信されたライブデータを取得します。

iPhone	Android	説明
		ソフトウェアを開き、Seeed Studio XIAO nRF52840 という名前の Bluetooth デバイスを検索して接続をクリックします。一部のデバイスは Arduino として表示される場合があります。
		Seeed Studio XIAO nRF52840 Bluetooth インターフェースに移動し、デバイスをクリックしてデバイスの詳細を表示します。
		ソフトウェアのライブ更新データを開きます。
		次に、レーダーがスリープメッセージを検出するたびに、Seeed Studio XIAO nRF52840 の Bluetooth を介して電話に送信されます。

デモ 3 2つの XIAO nRF52840 を使用して Bluetooth 通信で LED を制御

この例では、2つのXIAO nRF52840を使用し、それらのBluetooth機能を利用して通信を行います。1つのXIAOはホストとして動作し、XIAO拡張ボードに接続され、拡張ボードのボタンを介して制御コマンドを送信します。もう1つのXIAOはスレーブとして動作します。

開始する前に、以下の準備をしてください。



Seeed Studio XIAO Expansion board	2 x Seeed XIAO BLE nRF52840 Sense

デバイスが接続されていないXIAO nRF52840を1つ選択し、以下のプログラムを直接アップロードしてください。

#include <ArduinoBLE.h>

BLEService ledService("19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"); // Bluetooth® Low Energy LEDサービス

// Bluetooth® Low Energy LEDスイッチ特性 - カスタム128ビットUUID、中央から読み取りおよび書き込み可能
BLEByteCharacteristic switchCharacteristic("19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214", BLERead | BLEWrite);

const int ledPin = LED_BUILTIN; // LEDに使用するピン

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  // LEDピンを出力モードに設定
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // 初期化開始
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("Bluetooth® Low Energyモジュールの開始に失敗しました!");

    while (1);
  }

  // 広告されるローカル名とサービスUUIDを設定
  BLE.setLocalName("XIAO");
  BLE.setAdvertisedService(ledService);

  // 特性をサービスに追加
  ledService.addCharacteristic(switchCharacteristic);

  // サービスを追加
  BLE.addService(ledService);

  // 特性の初期値を設定
  switchCharacteristic.writeValue(0);

  // 広告開始
  BLE.advertise();

  // アドレスを出力
  Serial.print("アドレス: ");
  Serial.println(BLE.address());

  Serial.println("XIAO nRF52840 Peripheral");
}

void loop() {
  // Bluetooth® Low Energyペリフェラルが接続を待機
  BLEDevice central = BLE.central();

  // ペリフェラルに中央が接続された場合
  if (central) {
    Serial.print("中央に接続: ");
    // 中央のMACアドレスを出力
    Serial.println(central.address());

    // 中央がペリフェラルに接続されている間
    while (central.connected()) {
      // リモートデバイスが特性に書き込んだ場合、
      // 値を使用してLEDを制御
      if (switchCharacteristic.written()) {
        if (switchCharacteristic.value()) {   // 0以外の値
          Serial.println("LEDオン");
          digitalWrite(ledPin, HIGH);         // LEDをオンにする
        } else {                              // 0の値
          Serial.println(F("LEDオフ"));
          digitalWrite(ledPin, LOW);          // LEDをオフにする
        }
      }
    }

    // 中央が切断された場合、それを出力
    Serial.print(F("中央から切断: "));
    Serial.println(central.address());
  }
}

このプログラムの主な目的は、XIAOを「XIAO」という名前のBluetoothデバイスとして動作させ、他のBluetoothデバイスから検索および接続可能にすることです。接続後、0または1を送信することでXIAOのLEDをそれぞれオフまたはオンに制御できます。

Seeed Studio XIAO nRF52840を拡張ボードに取り付けます。

この目的のために、拡張ボードに接続されたXIAOに以下の手順をアップロードします。

#include <ArduinoBLE.h>
#include <U8x8lib.h>
#include <Wire.h>

// ボタン用変数
const int buttonPin = D1;
int oldButtonState = LOW;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  // ボタンピンを入力として設定
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);

  // Bluetooth® Low Energyハードウェアを初期化
  BLE.begin();

  Serial.println("Bluetooth® Low Energy Central - LED制御");

  // ペリフェラルのスキャンを開始
  BLE.scanForName("XIAO");
}

void loop() {
  // ペリフェラルが発見されたか確認
  BLEDevice peripheral = BLE.available();
  if (peripheral) {
    // ペリフェラルが発見された場合、アドレス、ローカル名、広告サービスを出力
    Serial.print("発見: ");
    Serial.print(peripheral.address());
    Serial.print(" '");
    Serial.print(peripheral.localName());
    Serial.print("' ");
    Serial.print(peripheral.advertisedServiceUuid());
    Serial.println();

    if (peripheral.localName() != "XIAO") {
      return;
    }

    // スキャンを停止
    BLE.stopScan();

    system_control(peripheral);

    // ペリフェラルが切断された場合、再度スキャンを開始
    BLE.scanForName("XIAO");
  }
  delay(100);
}

void system_control(BLEDevice peripheral) {
  // ペリフェラルに接続
  Serial.println("接続中...");

  if (peripheral.connect()) {
    Serial.println("接続成功");
  } else {
    Serial.println("接続失敗!");
    return;
  }

  // ペリフェラル属性を発見
  Serial.println("属性を発見中...");
  if (peripheral.discoverAttributes()) {
    Serial.println("属性発見成功");
  } else {
    Serial.println("属性発見失敗!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  }

  // LED特性を取得
  BLECharacteristic ledCharacteristic = peripheral.characteristic("19b10001-e8f2-537e-4f6c-d104768a1214");

  if (!ledCharacteristic) {
    Serial.println("ペリフェラルにLED特性がありません!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  } else if (!ledCharacteristic.canWrite()) {
    Serial.println("ペリフェラルに書き込み可能なLED特性がありません!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  }

  while (peripheral.connected()) {
    // ペリフェラルが接続されている間
    // ボタンピンを読み取る
    int buttonState = digitalRead(buttonPin);

    if (oldButtonState != buttonState) {
      // ボタンが変更された場合
      oldButtonState = buttonState;

      if (buttonState) {
        Serial.println("ボタンが押されました");

        // ボタンが押された場合、0x01を書き込んでLEDをオンにする
        ledCharacteristic.writeValue((byte)0x01);
      } else {
        Serial.println("ボタンが離されました");

        // ボタンが離された場合、0x00を書き込んでLEDをオフにする
        ledCharacteristic.writeValue((byte)0x00);
      }
    }
  }

  Serial.println("ペリフェラルが切断されました");
}

プログラムをアップロードしたら、シリアルモニターをオンにしてください。プログラムは近くの Bluetooth デバイスを検索し、ローカル名 "XIAO" を持つデバイスに接続を試みます（接続には 1～3 分ほどかかる場合があります）。

シリアルモニターに接続成功のメッセージが表示されたら、拡張ボードのキー D1 を使用して、もう一方の XIAO nRF52840 の LED を制御することができます。

もちろん、拡張ボードをお持ちでない場合でも、独自のボタンや他のデバイスを使用することが可能です。

その他の情報

さらに多くのサンプルを試したい場合は、File > Examples > INCOMPATIBLE > ArduinoBLE に移動し、ArduinoBLE の下にあるすべてのサンプルを確認してください。

技術サポートと製品に関するディスカッション

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はじめに​

必要なハードウェア​

必要なソフトウェア​

Arduinoライブラリの概要​

機能​

インストール​

アプリケーション例​

デモ 1 スマートフォンを使用して内蔵 LED を制御する​

デモ 2 XIAO BLE を使用して 24GHz スリープ検出モジュールのデータを BLE 経由で取得​

デモ 3 2つの XIAO nRF52840 を使用して Bluetooth 通信で LED を制御​

その他の情報​

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