Introduzione

Questa piccola guida, come evidente già dal titolo, parla dei moduli bluetooth HC-05 e HC-06, come impostarli per una comunicazione corretta, verificarne il corretto funzionamento, impostarli come master e slave (AT-mode), e delle loro caratteristiche, ad esempio della tensione di alimentazione.

La prima volta che andiamo ad utilizzare questi moduli, se non si ha mai avuto a che fare con essi, è probabile di essere presi dallo sconforto, poichè bisogna sapere alcuni piccoli dettagli per utilizzarli in modo corretto, ma niente paura, la cosa diventerà chiara a breve, e presto riusciremo ad utilizzarli senza nemmeno pensarci qualche secondo.

I moduli bluetooth sono una comodissima via di comunicazione se non si vuole trasmettere dati attraverso un collegamento tramite cavi; hanno davvero molte potenzialità, poichè è possibile trasmettere semplicemente numeri, numeri decimali, stringhe di caratteri e tutto ciò che ci serve.

Spero che questo articolo sia chiaro e di aiuto, in ogni caso buon divertimento!

HC-05

HC-06

Caratteristiche fisiche del modulo

Partiamo quindi da come collegare il nostro modulo ad Arduino. Questo presenta quattro pins già saldati, più due eventualmente da saldare, ma che non ci serviranno: i quattro pins sono RXD (<), TXD (>), GND (<), VCC (<). A prima vista sembra tutto abbastanza chiaro, ma è facile commettere i primi errori già da adesso; prima di tutto, andiamo ad alimentare, tramite il pin VCC, il nostro modulo tramite una tensione di 3.3 V, e non 5 V come solitamente facciamo. Colleghiamo poi ovviamente il pin GND a GND di Arduino, e infine colleghiamo il pin RXD al pin TX di Arduino, e TXD ad RX; ebbene si, i nomi dei due pin sono invertiti, perciò collegandoli al contrario non vedremo nessun tipo di trasmissione dati, e questo è un problema molto riscontrato.

I collegamenti con la nostra scheda sono fatti, mancano solo alcuni piccoli dettagli. Prima di tutto dobbiamo capire come entrare in modalità AT, altrimenti ci sarà impossibile connettere due moduli bluetooth con una corretta comunicazione: questo non è molto semplice in alcuni tipi di modulo, poichè alcuni presentano un piccolo tasto laterale sulla destra dei pins che ci consente di eseguire l’operazione, mentre altri no. In ogni caso ora andremo a vedere come risolvere questo problema.

Ricordiamo sempre che il nostro componente è chiamato modulo perchè installato su una basetta con piste di rame che ci consentono di utilizzare il micro controllore senza dover costruire un circuito tutte le volte; questo è fondamentale, poichè per consentire al nostro HC-05 di entrare in modalità AT è necessario utilizzare un cavo collegato ad una tensione di 3.3 V mentre il modulo è alimentato, dopo di che mettere a contatto il nostro cavo con il pin 34 del micro controllore, che è l’ultimo in alto a destra vicino ai resistori. A questo punto, tenendo sempre saldamente a contatto il cavo al pin, dobbiamo staccare l’alimentazione da VCC, e subito dopo ricollegarla, togliendo poi il contatto col pin 34; potremmo quindi osservare che il led rosso che ci indica che il nostro modulo è funzionante rallenta, rimanendo acceso per circa due secondi e spento altrettanto. Se il led avrà questo ritmo, saremo entrati in modalità AT. Di seguito troverete un immagine del nostro micro controllore (EGBT046S) installato nel modulo HC-05 che rappresenta i pin di cui è necessario sapere le funzioni.

Invece, se il nostro modulo presenta il piccolo tasto laterale, esso prenderà il posto del nostro contatto fatto a mano, ed il procedimento sarà di premere il tasto mentre il modulo è in funzione, scollegare VCC, ricollegarlo e rilasciare quindi il pulsante, che abbiamo tenuto premuto fino a quel momento.

Quando entreremo in modalità AT, dobbiamo ricordare che il baud rate di trasmissione tra il nostro componente e l’interfaccia seriale passa in modo automatico a 38400 baud, perciò se tentiamo di utilizzare comandi AT ad un diverso baud rate non avremo nessun risultato; è necessario quindi entrare nella finestra del monitor seriale ed impostarlo correttamente prima di procedere.

Infine, dovremmo sapere che il nostro modulo bluetooth ha una sensibilità di circa 100 metri, più precisamente, da datasheet, 80 dbm; è inutile tentare di trasmettere dati ad un altro modulo più lontano di questa distanza.

Entriamo nella parte software: i comandi AT

Abbiamo quindi parlato in modo abbastanza approfondito della parte hardware riguardante il nostro modulo, andiamo quindi adesso a vedere come dobbiamo procedere nella parte software.

Per prima cosa, caricheremo sulla nostra scheda Arduino UNO uno sketch di questo tipo:

Questo codice ci permetterà di entrare in comunicazione con il nostro modulo HC-05 attraverso una scheda Arduino UNO; se invece utilizziamo un Arduino MEGA, il codice cambierà in questo modo:

Questo cambio di codice avviene perchè Arduino MEGA ha a disposizione più interfacce di monitor seriale rispetto ad Arduino UNO, perciò andiamo ad utilizzare una di queste, mentre prima andavamo ad emularlo tramite i pins 2 e 3.

Adesso che siamo entrati con il giusto programma in modalità AT, è possibile cambiare le impostazioni del nostro modulo. Di seguito sono riportate le più utilizzate e utili:

In ogni caso, se non abbiamo bisogno di molto altro che connetterci, per esempio, ad un altro HC-06, di seguito sono elencate in ordine le istruzioni da comunicare al nostro componente in AT-mode per eseguire questa operazione in modo semplice e veloce, senza troppi dettagli. Quindi, siamo appena entrati in modalità AT, accediamo al monitor seriale, e scriviamo:

1. AT e la risposta del modulo sarà OK;
2. AT + cmode = 1 e la risposta sarà nuovamente OK;
3. AT + role = 1 così da impostare il modulo su cui lavoriamo come master (sarebbe stato a 0 per impostarlo come slave; per chiedere come è attualmente impostato, utilizziamo il comando AT + role?) e la risposta che avremo sarà ancora OK;
4.  AT + init inizializziamo la ricerca di dispositivi, e la risposta sarà OK;
5. AT + inq così da ricercare altri dispositivi nelle vicinanze, la risposta sarà l’indirizzo del dispositivo trovato, che può ad esempio essere +inq:4D65:4D:CA6612,5A0204,7FFF, e subito dopo un altro OK (se il dispositivo risulta essere già associato il modulo si conetterà già adesso);
6. AT + bind = (indirizzo del bluetooth a cui ci colleghiamo separato da virgole) e ci verrà risposto ancora OK;
7. AT + pair = (indirizzo del bluetooth a cui ci colleghiamo separato da virgole) accoppiamo i due moduli, cla risposta sarà quindi ok per segnalare che va tutto bene.

Questo processo deve essere applicato ad entrambi i moduli, con la differenza che a quello che decidiamo essere lo slave dobbiamo comunicare AT + role = 0.

Quindi adesso i nostri bluetooth sono collegati, operativi ed associati; se proveremo a scrivere nel monitor seriale “Ciao” e premere invio, questo sarà comunicato al nostro bluetooth associato, e comparirà nel secondo monitor seriale. Grazie a questo codice che abbiamo preso in esame, è possibile comunicare dati di qualsiasi tipo da un Arduino ad un altro tramite interfaccia bluetooth, perciò senza collegamenti fisici; questa cosa risulta utile ed efficiente quando andiamo ad utilizzare sistemi che richiedono un controllo in una stanza, ma un monitoraggio da qualche altra parte, ed inoltre possiamo lavorare in modo automatico su questi dati, permettendoci attraverso la scrittura di un determinato codice di attivare un suono audio quando un PIR installato davanti alla porta di casa rileva una presenza. In seguito sarà possibile trovare un codice complesso provato che da un assaggio delle potenzialità di questo mezzo di comunicazione.

Software: errori riscontrabili nell’utilizzo dei comandi AT

È possibile che quando andiamo a scrivere un comando AT sia rilevato un errore; questo errore ovviamente avrà un codice, e, non essendoci mai avvicinati alla programmazione di questo modulo prima di adesso, il senso dell’errore potrebbe rimanere alquanto oscuro.

Di seguito, quindi, troverete un elenco completo dei codici di errore riscontrabili e del loro significato:

L’errore verrà subito segnalato nel nostro monitor seriale; basterà quindi agire di conseguenza e correggerci per procedere correttamente nel nostro lavoro.

Progetto: preleviamo dati a distanza

• Introduzione

Ho elaborato questo semplice esempio per farvi capire le potenzialità di questo modulo. Intanto bisogna sapere che dobbiamo avere a disposizione due moduli per poterlo realizzare; servono due Arduino, un UNO ed un Mega, dove l’UNO comanda il bluetooth definito come master ed il Mega il componente slave. Andiamo ad installare i due dispositivi in luoghi differenti, in modo che comunichino attraverso una connessione di tipo wireless; in questo progetto andremo infatti a prelevare dati da una certa stanza per elaborarli e renderli in output in modo visibile in un altro luogo, in particolare utilizzerò un fotoresistore per elaborare la luce di una posizione e cambiare nell’altra l’intensità luminosa di un led e scrivere una certa frase su un dispositivo lcd.

I moduli bluetooth sono molto comodi per certe cose, infatti pensando all’utilizzo di un PIR per creare un sistema di sicurezza casalingo, questo componente potrebbe giocare un ruolo fondamentale nel trasmettere informazioni quando il modulo rileva una presenza alla porta di casa, per comunicarcelo immediatamente.

Potremmo quindi dire che il modulo bluetooth ci offre velocità di trasmissione, comodità e versatilità, ed anche se è più dispendioso rispetto a fare dei collegamenti attraverso dati utilizzando l’SDA e l’SCL, le sue caratteristiche ci ripagano appieno di questo particolare.

• Impostare il collegamento tra HC-05 master e slave

Dopo essere entrati in modalità AT (sopra è spiegato come fare), dobbiamo connettere i nostri due moduli per farli comunicare correttamente. Andiamo ad agire sul nostro modulo master, e, dopo aver caricato sull’Arduino il codice corretto sopra riportato, entriamo nel monitor seriale e scriviamo:

AT, per verificare che il modulo riconosca i comandi AT, e risponderà OK;

AT + cmode?, per verificare che il modulo sia abilitato a ricercare un bluetooth, e la sua risposta sarà ?cmode:(1) se è abilitato, oppure 0 se non lo è;

AT + cmode = 1, e risponderà quindi OK;

AT + role?, per verificare se il bluetooth è impostato come master (1) o slave (0), e la risposta sarà ?role:(1 o 0);

AT + role = 1, risposta OK;

AT + init, e la risposta sarà OK, dopodichè non ci farà più inserire comandi AT, ed il modulo entrerà in modalità ricerca, con il led che lampeggerà in modo veloce.

Sul modulo slave invece dovremo scrivere:

AT, per verificare che il modulo riconosca i comandi AT, e risponderà OK;

AT + cmode = 0, e risponderà quindi OK;

AT + role?, per verificare se il bluetooth è impostato come master (1) o slave (0), e la risposta sarà ?role:(1 o 0);

AT + role = 0, risposta OK;

AT + init, e la risposta sarà OK, dopo di che il led lampeggerà velocemente per poco tempo, fino a quando non sarà trovato dal modulo master, e quindi farà due lampeggi veloci succeduti da due secondi di pausa. Adesso proviamo a scrivere qualcosa al monitor seriale, dopo aver cambiato il baud rate di entrambi a 9600, ed il messaggio verrà inviato all’altro modulo, che lo darà in output sul serial monitor.

• Codice del modulo master (caricare su Arduino UNO)

Per questo circuito ho utilizzato un Arduino UNO, una bread board, un modulo bluetooth HC-05, collegato come spiegato ad inizio articolo e con i pins TX e RX collegati rispettivamente ai pins 6 e 7, un led collegato al pin con funzione PWM 9, ed un lcd, collegato ai pin 12, 11, 5, 4, 3, 2.

Qua potete trovare anche lo schema fatto con Fritzing per vedere i collegamenti:

• Codice del modulo slave (caricare su Arduino Mega)

Per questo circuito ho utilizzato un Arduino Mega, una bread board, un fotoresistore collegato al pin A0 e ad un resistore da 10 KΩ per fungere da partitore di tensione, ed un modulo bluetooth HC-05 collegato a 3.3 V, GND, RX a TX1 e TX ad RX1. Di seguito comunque lascio lo schema per facilitarne il montaggio: