Moduł Bluetooth WT12 w praktyce, BascomAVR cz.1.pdf

KURS

Moduł Bluetooth WT12

w praktyce, część 1

W ostatnich latach dał się

zauważyć szybki rozwój różnych

systemów do bezprzewodowego

przesyłania danych na

odległość od kilku metrów do

kilkudziesięciu kilometrów. Prym

wiodą standardy WiFi oraz

Bluetooth, w który wyposażony

jest prawie każdy telefon

komórkowy.

Dzięki łatwodostępnym modułom,

bez większych problemów

można stosować we własnych

aplikacjach interfejs Bluetooth,

umożliwiający bezprzewodowe

przesyłanie danych na odległość

do kilkudziesięciu metrów.

W sprzedaży znajdują się gotowe

moduły Bluetooth, które są łatwe do

wykorzystania dzięki wbudowanemu

już w nich oprogramowaniu. Tego

typu moduły są wyposażone w po-

pularne interfejsy (UART, USB), za

pomocą których można się komuniko-

wać z komputerem czy mikrokontrole-

rem. W artykule przedstawiono prak-

tyczne informacje wraz z przykładem

(za miesiąc) wykorzystania w systemie

mikroprocesorowym modułu Bluetooth

ﬁrmy Bluegiga. Za pomocą tego typu

modułów rozbudowanych o mikrokon-

troler sterujący, można bez większych

problemów zbierać dane z odległych

czujników, które mogą monitorować

różne parametry pracy maszyn wy-

korzystując do tego celu bezprzewo-

dowe łącze RS232. Przy zastosowaniu

modułów BT (Bluetooth) należy jedy-

nie ustanowić połączenie i przesyłać

dane, nie martwiąc się o korekcję

przesyłanych informacji, bo zajmuje

się tym układ sterujący modułem BT.

W ramach przykładu zostanie przed-

stawiony przykład bezprzewodowego

wyświetlacza LCD, do którego dane

będą wysyłane przy pomocy kompu-

terowego terminala i dołączonego do

komputera modułu USB Bluetooth.

Testowany przez nas moduł

( fot. 1 ) pracuje w standardzie Blueto-

oth 2.0, w którym możliwy jest trans-

fer danych z prędkością 2…3 Mb/s.

W modułach tych zintegrowano pełny

stos Bluetooth o nazwie IWrap, dzięki

któremu można się w prosty sposób

komunikować za pomocą kilkunastu

komend. W przypadku niektórych in-

nych modułów Bluetooth komunikacja

(za pomocą komend HCI) może być

bardziej skomplikowana i wymagać za-

poznania się z dokumentacją standar-

du Bluetooth.

Moduł WT12 może służyć zarów-

no do przesyłania natywnych danych

aplikacji użytkownika (transfer opar-

ty o protokół RFCOMM), jak również

transmisji sygnałów audio (posiada

interfejs PCM oraz obsługuje SCO).

Zaimplementowana obsługa protokołu

Serial Port Proﬁle (SPP, a w nim ETSI,

TS 101 369 – GSM 07.10 Modem

Status Command ) pozwala w łatwy

sposób można zastąpić przewodowe

łącze RS232 połączeniem bezprzewo-

dowym, łącznie ze wszystkimi liniami

modemowymi, które można spotkać

w złączu DB–9. Istotną cechą stosu

IWrap jest udostępnienie użytkowniko-

wi kontroli nad usługami SDP ( Servi-

ce Discovery Protocol ). Pozwala to na

deﬁniowanie własnych proﬁli Blueto-

oth opartych o RFCOMM w warstwie

aplikacji. Moduł, oprócz proﬁlu SPP

czy GAP ( General Access Proﬁle ), nie-

zbędnego do rozpoznawania modułu

przez inne urządzenia Bluetooth oraz

ich parowania), obsługuje:

Przykład za miesiąc

Za miesiąc przedstawimy opis bezprzewodowe-

go wyświetlacza LCD, do którego dane będą

wysyłane za pomocą komputerowego terminala

i dołączonego do komputera modułu USB

Bluetooth.

Fot. 1.

Elektronika Praktyczna 9/2007

KURS

Tab. 1. Podstawowe parametry modu-

łu WT12

– napięcie zasilania +3,3 V,

– zgodny z Bluetooth 2.0+EDR,

– częstotliwość pracy 2,4 GHz,

– szybkość transmisji 2…3 Mb/s,

– interfejsy UART, USB 1.1/2.0, interfejs audio

PCM,

– 6 uniwersalnych linii I/O,

– moc nadajnika +4 dBm,

– wbudowana antena,

– klasa 2, zasięg do 30 metrów w otwartej

przestrzeni,

– temperatura pracy: –40…+85°C,

– wymiary 26 mm x 14 mm x 2,3 mm,

– możliwość wymiany oprogramowania modu-

łu,

– prosta obsługa za pomocą znaków ASCII,

dzięki zaimplementowanemu stosowi IWrap,

– niski pobór prądu.

Rys. 2.

Rys. 3.

– serwer OPP ( Object Push Proﬁ-

le ), pozwalający na odbiór plików

(uproszczony FTP) czy wizytówek

(vCard),

– DUN ( Dial–Up Networking ), po-

zwalający tworzyć zdalne modemy

zgodne z ETSI 07.07 (komendy

AT) oraz PPP,

– HFP (Hands–Free Proﬁle) oraz

HFP–AG (Hands–Free Audio–Gate-

way), pozwalające uczynić z pomo-

cą modułu słuchawkę Bluetooth

czy zestaw głośnomówiący.

Dostępna mnogość ustawień modu-

łu szybko okazuje się niezwykle przy-

datna, jak np. możliwość zdeﬁniowa-

nia klasy ( Class of Device ) własnego

urządzenia.

Moduły WT12 umożliwiają ob-

sługę kilku połączeń jednocześnie

metodą przełączania strumienia da-

nych lub dzięki zaimplementowane-

mu mechanizmowi multipleksowania

strumieni (MUX). Rozbudowane me-

chanizmy oszczędzania przez moduł

energii pozwalają na stosowanie go

w urządzenia zasilanych akumulato-

rami czy bateriami. Oprogramowanie

modułu może być aktualizowane za

pomocą interfejsu SPI lub UART. Mo-

Elektronika Praktyczna 9/2007

KURS

Tab. 2. Opis wyprowadzeń modułu BT WT12

Symbol

Opis

modułu WT12 (sygnalizacja połącze-

nia, błędu itp.).

Na rys. 3 pokazano rozkład wy-

prowadzeń modułu WT12, natomiast

w tab. 2 przedstawiono opis ich prze-

znaczenia. Do linii RF można dołą-

czyć zewnętrzną antenę zwiększając

tym samym zasięg komunikacji, ale

tylko wtedy gdyby w module WT12

nie była montowana antena. Interfejs

UART składa się z czterech sygnałów

TXD, RDX, NCTS i NRTS. Sygnały

NCTS i NRTS służą do sprzętowej

kontroli przepływu danych. W przy-

padku komunikacji bez kontroli prze-

pływu danych, linię NCTS najlepiej

dołączyć do masy, zaś linię NRTS

pozostawić niepołączoną. Można rów-

nież przy komunikacji z brakiem kon-

troli przepływu danych, linie NCTS

i NRTS połączyć ze sobą. Dodatko-

we linie DTR, DSR, DCD interfejsu

UART mogą być implementowanie

z wykorzystaniem uniwersalnych li-

nii I/O (PIO). Interfejs USB pracuje

w trybie Full Speed , czyli z prędkością

do 12 Mb/s. Interfejs SPI wykorzystu-

je sygnały MOSI, MISO, NCSB, CLK

i może służyć do programowania pa-

mięci Flash modułu. Interfejs PCM

służący do przesyłania danych audio

(bez większych problemów moduł

może pracować jako bezprzewodo-

wa słuchawka) umożliwia współpra-

cę z kodekami 13 lub 16–bitowymi,

8–bitowymi m–law lub A–law.

Duża liczba dostępnych interfej-

sów sprawia, że moduł WT12 jest

1, 14, 15, 28, 29, 31 GND

Masa

2, 16

VDD

Zasilanie +3,3V

PIO2

Programowana linia I/O

PIO3

Programowana linia I/O

NRTS

Linia NRTS interfejsu UART

RXD

Linia RXD interfejsu UART

PCMO

Linia wyjściowa interfejsu PCM

USB_D+

Linia D+ interfejsu USB

USB_D–

Linia D– interfejsu USB

NCTS

Linia NCTS interfejsu UART

PCMI

Linia wejściowa interfejsu PCM

PCMC

Linia zegarowa interfejsu PCM

PCMS

Linia synchronizacji interfejsu PCM

RES

Linia zerowania

PIO6

Programowana linia I/O

PIO7

Programowana linia I/O

PIO4

Programowana linia I/O

NCSB

Linia aktywująca interfejs SPI

SCLK

Linia zegarowa interfejsu SPI

MISO

Linia wyjściowa interfejsu SPI

MOSI

Linia wejściowa interfejsu SPI

PIO5

Programowana linia I/O

TXD

Linia TXD interfejsu UART

Linia niewykorzystana

RF Linia przeznaczona do podłaczenia zewnętrznej anteny

duły wyposażono w interfejsy UART,

USB, SPI, PCM. Dostępnych jest

także 6 dodatkowych linii I/O, któ-

rych stany mogą być transmitowane

drogą radiową. W artykule nie będą

przedstawione szczegółowe informacje

o standardzie Bluetooth, który można

znaleźć w dokumentacji tego standar-

du, zostaną przedstawione informacje

o praktycznym wykorzystaniu standar-

du Bluetooth we własnych aplikacjach

z wykorzystaniem modułu WT12.

moduł będzie przesyłał sygnały audio,

będzie wykorzystywany interfejs PCM

z dołączonym do niego kodekiem. Mo-

duł posiada 6 cyfrowych programo-

wanych linii I/O, których stan można

zmieniać z wykorzystaniem komend

protokołu IWrap. Linie te można wy-

korzystać np. do sygnalizacji stanu

Budowa modułu WT12

Na rys. 2 pokazano schemat blo-

kowy moduły WT12. Chip Bluecore04

integruje stos BT z układem nadawczo–

odbiorczym. Układ ten umożliwia

transmisję danych z szybkością do

3 Mb/s, posiada 48 kB pamięci RAM

i jest taktowany z częstotliwością

26 MHz. Pamięć Flash modułu o po-

jemności 8 Mb jest wykorzystywana

do przechowywania stosu protokołu

Bluetooth. Pozostałe bloki modułu są

związane z jego częścią radiową.

Jak wspomniano moduł WT12 po-

siada kilka interfejsów komunikacyj-

nych, których wykorzystanie będzie

zależne od aplikacji, w jakiej będzie

on pracował. W większości przypad-

ków przy współpracy z mikrokontro-

lerami, będzie wykorzystywany inter-

fejs UART (RS232). W przypadku gdy

Rys. 4.

Elektronika Praktyczna 9/2007

KURS

bardzo uniwersalny i będzie pasował

do większości projektowanych aplika-

cji. W dalszej części artykułu do ko-

munikacji modułu z mikrokontrolerem

wykorzystano tylko interfejs UART.

Tab. 3. Komendy stosu IWrap

Komendy Opis

BER Komenda zwraca ilość błędów połączenia podanego jej parametr

CALL Komenda używana do inicjacji połączenia z urządzeniami Bluetooth

CLOSE Komenda służy do zamknięcia poprzednio otworzonego połączenia

HELP Komenda pomocy zwracająca dostępne w stosie IWrap komendy

INFO Komenda wyświetla informacje o stosie IWrap

INQUIRY Komenda służy do wyszukiwania innych urządzeń Bluetooth

IC Komenda służąca do zatrzymania zapytania wywołanego komendą INQUIRY

LIST Komenda pokazuje informację o istniejących połączeniach

NAME Komenda służąca do odczytu nazwy urządzenia Bluetooth

RSSI Komenda zwraca poziom sygnału radiowego

RESET Komenda zeruje moduł Bluetooth

SCO Komenda umożliwiająca połączenie z urządzeniami audio

SDP Komenda wykorzystywana do odczytu usług innych urządzeń Bluetooth

SELECT Komenda umożliwia przełączenie modułu w tryb danych

SET Komenda będąca zbiorem kilkunastu rozkazów umożliwiającym konﬁgurację wielu

parametrów stosie IWrap.

SLEEP Komenda umożliwiająca wprowadzenie modułu WT12 w tryb uśpienia

TESTMODE Komenda ta uruchamia moduł WT12 w tryb testu

TXPOWER Komenda używana do kontroli zasilania układu transmitującego dane (TX) aktywnego

połączenia

BOOT Komenda umożliwiająca zmianę parametrów modułu WT12

TEST Komenda związana z testowaniem układu radiowego modułu WT12

PING Komenda wysyła pakiet testowych danych do innego urządzenia Bluetooth

Komunikacja z modułem WT12

jest bardzo prosta dzięki zaim-

plementowanemu oprogramowaniu

IWrap. Na rys. 4 pokazano stos

IWrap, który został osadzony z sto-

sie Bluetooth, dzięki czemu do pra-

cy moduły nie jest niezbędny do-

datkowy mikrokontroler. Do prostej

komunikacji z modułem wykorzysty-

wany jest interfejs UART sterowany

znakami ASCII.

Dokumentacja protokołu IWrap

zajmuje ponad 100 stron, dlatego

też zostaną opisane najważniejsze

elementy tego protokołu wraz z naj-

ważniejszymi komendami, które będą

wystarczające do wykorzystania Blu-

etooth we własnych aplikacjach. Do

komunikacji z modułem WT12 wy-

starczy terminal komputerowy. Do-

myślnie IWrap używa następujących

ustawień interfejsu UART: prędkość

115200 b/s, 8–bitów danych, 1–bit

stopu, brak bitu parzystości, włą-

czone sprzętowe sterowanie stru-

mieniem danych. Moduł WT12

może pracować w dwóch głównych

trybach: przesyłania danych ( Data

Mode ) oraz w trybie komend ( Com-

mand Mode ). Tryb komend jest do-

myślnym trybem, gdy z modułem

nie są ustanowione żadne połącze-

nia. W przypadku gdy są ustanowio-

ne połączenia, domyślnym trybem

będzie tryb przesyłania danych.

W trybie przesyłania danych dane są

przesyłane w obie strony w sposób

przeźroczysty do innego urządzenia

(np. innego interfejsu UART). Mię-

dzy trybem danych a komend moż-

na się przełączać w dowolnym mo-

mencie. Do trybu danych nie moż-

na się przełączyć tylko gdy nie ma

żadnych aktywnych połączeń. Prze-

łączanie pomiędzy trybem danych

a komend odbywa się za pomocą

specjalnej sekwencji znaków wysyła-

nych w określonym czasie:

<opóźnienie co najmniej

1 sekundy><esc><esc><esc><

opóźnienie co najmniej 1

sekundy>

Znak esc ( escape ) może być

zastąpiony dowolnym innym zna-

kiem. Do zmiany trybu pracy mo-

dułu można również wykorzystać

zewnętrzny sygnał DTR. W protokole

ECHO

Komenda ta wysyła szczególny zbiór znaków do urządzenia Bluetooth z którym jest

aktywne połączenie

IWrap istnieje W stosie IWrap prze-

widziano również specjalny tryb

nazwany Multiplexing Mode . W tym

trybie jest możliwość niemal równo-

ległej wymiany danych z innymi po-

łączonymi urządzeniami Bluetooth,

bez konieczności cyklicznego przełą-

czania się pomiędzy trybami danych

poszczególnych połączeń. Ponadto

jest możliwa jednoczesna transmi-

sja danych i sterowanie modułem

komendami stosu IWrap. Tryb ten

będzie idealny w przypadku zbiera-

nia danych z kilku oddalonych czuj-

ników, jeśli np. chcemy odebranym

wartościom przypisać ten sam czas.

W oprogramowaniu IWrap zaimple-

mentowano tryb Audio Mode wraz

z obsługą proﬁli audio.

Oprogramowanie iWrap, które

jest wciąż przez producenta roz-

wijane, oferuje kilkanaście rozka-

zów, które skrótowo przedstawiono

w tab. 3 . Dokładniejszego opisu roz-

kazów należy szukać w dokumenta-

cji protokołu IWrap. Każda komenda

powinna być zatwierdzona znakiem

CR (ASCII 013). Komendy posiadają

następującą składnię:

Komenda {wymagany

parametr} [opcjonalny

parametr] statyczny teks

[2… opcjonalny parametr]

Ustawione za pomocą dostępnych

komend parametry modułu WT12,

poza drobnymi, racjonalnymi wy-

jątkami, są zapisywane w nieulotnej

pamięci i nie ma potrzeby ich wy-

syłania po każdorazowym włączeniu

zasilania.

Moduł może być skonﬁgurowa-

ny jako układ nadrzędny Master

lub podrzędny Slave (w znaczeniu

zgodnym ze specyﬁkacją Bluetooth).

Domyślnie moduł samoczynnie prze-

stawia się w odpowiedni tryb, po-

zwalając na pracę nie tylko w sie-

ciach Bluetooth Piconet, ale również

ScatterNet. Tryb można również

wymuszać dynamicznie dla danego

połączenia. Urządzenie typu Master

zarządza siecią Piconet, synchroni-

zując pozostałe urządzenia typu Sla-

ve , których aktywnych (nie w trybie

PARK) w danej sieci Piconet może

być maksymalnie 7. Moduł, któ-

ry ma zestawić połączenie z innym

urządzeniem, musi znać jego adres

BDA (moduły BT mają swoje adre-

sy tak jak np. karty sieciowe MAC)

lub jego nazwę (o ile jest publicznie

dostępna – należy wtedy przeprowa-

dzić skanowanie otoczenia INQUIRY).

Dostępne w protokole IWrap komendy

są przejrzyste i proste w zastosowaniu

o czym się będzie można przekonać

w przykładowej aplikacji bezprzewo-

dowego wyświetlacza LCD.

Marcin Wiązania, EP

marcin.wiazania@ep.com.pl

Elektronika Praktyczna 9/2007

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: