Angewandte Informatik: Bluetooth Kommunikation

Abb. 1: Bluetooth Modul HC-05

Abb. 2: VL6180X-Time of Flight-Laser-Abstandssensor

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul	Business and Systems Engineering, Angewandte Mathematik und Informatik, Übung, Sommersemester
Modulbezeichnung:	BSE-M-2-1.09
Lektion:	10

Inhalt

Manchmal ist es unhandlich den Arduino am seriellen Kabel zu betreiben. Hierbei würde es helfen die Messstelle von der Auswertestelle zu trennen und die Messdaten über Funk zu übertrgagen.

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

• Messdaten vom Arduino via Bluetooth an den PC senden.
• Daten via Bluetooth empfangen und mit MATLAB^® analysieren und anzeigen.
• Messwerte in einer MAT-Datei speichern.

Vorbereitung

1. Studieren Sie den Artikel Bluetooth Module HC-05.
2. Installieren Sie die VL6180X Bibliothek von Pololu (1.4.0).
3. Versetzen Sie den Arduino mittels Demo in den Sendemodus (E38_sendeByteViaBT.ino).
4. Koppeln Sie das Notebook mit dem Arduino via Bluetooth (Kennworte für die Bluetooth-Module).
5. Senden Sie den Inhalt eines 8-Bit Zählers.
6. Empfangen Sie den Zähler mit MATLAB^® (empfangeByteViaBT.m.
7. Visualisieren Sie den Zähler in einem Plot.
8. Sichern Sie die Daten in der Datei Messdaten.mat.

Tutorial

• Wiki: Bluetooth Module HC-05
• Wiki: Kennworte für die Bluetooth-Module
• Wiki: LiDAR Abstandssensor ToF VL6180X

Demos

• SVN: DemoBluetoothModulHC05

E38_sendeByteViaBT.ino

Dieses Demo sendet seriell einen Zykluszähler via Bluetooth.

E38_sendeByteViaBT.ino 

// Notw. Hardware HC-05 Bluetooth Modul
// VORBEREITUNG:
// HC-05 BT-Modul anschließen (AlphaBot UART Buchse)
// VCC - Arduino 5V
// GND - Arduino GND
// TXD - Arduino RX<-D0
// RXD - Arduino TX->D1

void setup() {
  Serial.begin(9600);      // Verbindung aufbauen, 9600 Baud
}

void loop() {
  static byte Datum_u8 = 0; // Datum deklarieren
  Serial.println(Datum_u8); // Datum senden
  Datum_u8++;               // Zähler inkrememntieren
  delay(100);
}

URL: https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E38_sendeByteViaBT/E38_sendeByteViaBT.ino

empfangeByteViaBT.m

Dieses Demo empfängt Daten via Bluetooth und .

empfangeByteViaBT.m 

% VORBEREITUNG:
% HC-05 BT-Modul anschließen (AlphaBot UART Buchse)
% VCC - Arduino 5V
% GND - Arduino GND
% TXD - Arduino RX<-D0
% RXD - Arduino TX->D1
% E38_sendeByteViaBT.ino auf Arduino laden
% https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoBluetoothModulHC05/DemoSoftwareSerial/DemoSoftwareSerial.ino


%bluetoothlist % Übersicht der Adapter
clear all; close all
HC05 = bluetooth('Sensor06',1)     % Tragen Sie hier Ihre Sensorbezeichnung ein
configureTerminator(HC05,"CR/LF"); % Ein Zeilenumbruch zeigt das Ende des Datenpaketes an
nDaten = 100;                      % Anzahl der Datensätze
i= 0;                              % Datenzähler
tic;                               % Zeitmessung starten

figure                             % Ergebnisdarstellung vorbereiten
h = animatedline('LineWidth',1);

%% Bluetooth empfangen
while i<nDaten
    %% Daten lesen
    n = HC05.NumBytesAvailable;   
    if n>0                         % Sind Daten verfügbar?
        data = readline(HC05)      % Zeile lesen
        if ~isempty(data)          % Daten empfangen?
            i = i+1
            floatValue(i) = str2double(data);     % Datum sichern
            Zeit(i) = toc;                        % Zeit messen
            addpoints(h, Zeit(i), floatValue(i)); % Datum visualisieren
            drawnow;
        end
    end
end

URL: https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/AlphaBot/examples/E38_sendeByteViaBT/empfangeByteViaBT.m

DemoTOFVL6180X.ino

Dieses Demo misst mit dem LiDAR ToF VL6180X Entfernungen in mm.

Voraussetzung: Installation der Arduino VL6180X-Bibliothek von Pololu in der Version 1.4.0.

DemoTOFVL6180X.ino 

//*****************************************************************************
// Notwendige Hardware: VL6180X
// - VIN: 5V oder 3,3V
// - GND: GND
// - SDA: SDA/D16
// - SCL: SCL/D17 
//*****************************************************************************
// Dokumentation: LiDAR_Abstandssensor_ToF_VL6180X

#include <Wire.h>     // I2C
#include <VL6180X.h>  // VL6180X von Pololu

VL6180X sensor;       // Instanz 

void setup() 
{
  Serial.begin(9600); // Serielle Kommunikation, 9600 Baud
  Wire.begin();       // I2C
  
  sensor.init();      // LiDAR einrichten
  sensor.configureDefault();
  sensor.setTimeout(500);
}

void loop() 
{ const char SCALING=2;
  sensor.setScaling(SCALING); // Skalierung ändern 
                              // 1: Reichweite 4mm - 200mm, Auflösung 1mm
                              // 2: Reichweite 4mm - 380mm, Auflösung 2mm
                              // 3: Reichweite 4mm - 570mm, Auflösung 3mm
  Serial.println(sensor.readRangeSingleMillimeters()); // Entfernung in mm
  if (sensor.timeoutOccurred()) { Serial.print(" TIMEOUT"); }
}

URL: https://svn.hshl.de/svn/Informatikpraktikum_1/trunk/Arduino/ArduinoLibOrdner/ArduinoUnoR3/examples/DemoTOFVL6180X

Aufgabe

Abb. 3: Ergebnisdarstellung

• Lesen Sie mit dem LiDAR VL6180X die Entfernung zu einem Objekt in mm ein (vgl. Abb. 2).
• Übertragen Sie die gemessene Entfernung an MATLAB^® via Bluetooth (vgl. Abb. 1).
• Empfangen Sie die Daten mit dem Skript zeigeLiDAREntfernung.m.
• Zeigen Sie die gemessene Entfernung in einem Echtzeit-Plot an (vgl. Abb. 3).

Arbeitsergebnisse in SVN: messeLiDAREntfernung.ino, zeigeLiDAREntfernung.m

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