無線デジタル差圧計／bluetooth接続

いやあ、完全に舐めていました。bluetooth接続。wifi接続と同じくらいに考えていたので、測定データを表示するだけで思った以上に時間を費やしてしまいました。Serial通信だと測定データはそのまま10進数で表示されますが、Bluetoothだとちゃんと選ばないといけないんですね。

SerialBT

Bluetoothで接続しても、シリアル通信と同様にデータ取得ができる優れもの（多分）ですね。（多分）なのは、うまく機能しなかったので便利さが実感できなかった為です。

SerialBTを使うには、esp32のボードをインストールすると付いてくるserialbluetooth.hをインクルードします。esp32なら全部使えるのかと思っていましたが、なにやら様子がおかしい。。。サンプルスケッチそのままコンパイルしようとしても、エラーが出ます。

ちょっと小さくなっていますが、

”Compilation error : exit status 1”

というエラーが出て、コンパイルすることが出来ません。文法が間違っている時は、間違っている個所をハイライトしてくれますが、今回はどこにもハイライトが付いていません。少し調べてみると、arduino-esp32のバージョンを落としてみたり、再インストールで直ることがあるようですが、こちらの環境では効果がありませんでした。

ファイル名にスペースがあることでエラーが出るとの情報もありましたが、どうやって探せばよいのか。。。

SerialBTを組み込んだスケッチも作りましたが、動作確認まで辿り着かなかったので、貼り付けるのはやめておきます。

BLE

勉強が全然追いついていませんが、Bluetoothには二種類あるんですね。通常のBluetooothとBluetooth Low Energy（BLE）です。次はBLEでの接続を試してみます。

Xiao ESP32C3のメーカーサイト（Seeed Studio）にBluetooth Serverのサンプルスケッチがあるので、そっくりそのまま使ってみます。

Bluetooth Usage | Seeed Studio Wiki

上のサンプルスケッチのすぐ下にTIPとして修正点が記載されていますので、忘れず反映させます。修正点は、下の通りですね。

std::string value = pCharacteristic->getValue(); change to String value = pCharacteristic->getValue();

#include <BLEDevice.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLEServer.h>

// See the following for generating UUIDs:
// https://www.uuidgenerator.net/

#define SERVICE_UUID        "4fafc201-1fb5-459e-8fcc-c5c9c331914b"
#define CHARACTERISTIC_UUID "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361b26a8"


class MyCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks {
    void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) {
      //std::string value = pCharacteristic->getValue();
      String value = pCharacteristic->getValue();　//←修正箇所

      if (value.length() > 0) {
        Serial.println("*********");
        Serial.print("New value: ");
        for (int i = 0; i < value.length(); i++)
          Serial.print(value[i]);

        Serial.println();
        Serial.println("*********");
      }
    }
};

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  BLEDevice::init("MyESP32");
  BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();

  BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);

  BLECharacteristic *pCharacteristic = pService->createCharacteristic(
                                         CHARACTERISTIC_UUID,
                                         BLECharacteristic::PROPERTY_READ |
                                         BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE
                                       );

  pCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks());

  pCharacteristic->setValue("Hello World");
  pService->start();

  BLEAdvertising *pAdvertising = pServer->getAdvertising();
  pAdvertising->start();
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  delay(2000);
}

Xiao ESP32C3にbluetooth接続してデータをやり取りするクライアントとして、メーカーサイトでも例として挙げられているLightBlueをスマホにインストールします。

接続自体はスゴク簡単ですね。サンプルスケッチをコンパイルして書き込んだESP32（名前はMyESP32）をLightBlueで探してみると、直ぐに見つかります。

Connectを開くともう繋がっています。

サンプルスケッチでは”Hello world”を発信しているので、設定されているUUIDのキャラクタリスティックを開いてReadしてみると、

16進数で書かれた情報が読み出せました。画面右上に”HEX”とあるので、ここをタップして開くと、文字コードを選ぶことが出来ます。HEXからUTF-８stringに変えてセーブすると、

おお！読めた！

LightBlue側から文字を入力してみます。

キャラクタリスティックでWrite New Valueからアルファベットと日本語を入力すると、

おお！！arduinoIDEのシリアルモニタで文字が表示出来た！その上日本語もいけた！

それはそうと、平仮名とか漢字とか表示できるんですね。英数記号以外は全く受け付けないのかと思っていました。

Xiao ESP32C3とLightBlueのbluetooth接続自体は簡単に行きました。問題はここからですね。

（単独）デジタル気圧計に組み込み

参考にしたのは、作りながら学ぶArduino＋＝電子工作入門さんの記事です。

Seeed Studio XIAO ESP32C3でBLE ③ I2CでセンサBMP280をつなぐ – Arduinoクックブック

参考にしたというかなんというか、そっくりそのままです。違う点は、こちらではLCDでの表示を残しているくらいでしょうか。BLE部分はそのままなのでスケッチを貼るのは憚られますが、一応こんな感じになりました。

#include <Wire.h>

#define SDA D4
#define SCL D5

#include <Adafruit_BMP280.h>
Adafruit_BMP280 bmp; // I2C

#include <ST7032.h>
ST7032 lcd(0x3E);

#include <BLEDevice.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLEServer.h>

float temp = 0;
float press = 0;

#define SERVICE_UUID "ec55ef5e-****-****-****-************"
#define CHARA_T_UUID "f0254e0e-****-****-****-************"
#define CHARA_P_UUID "cce39fae-****-****-****-************"

BLECharacteristic *tCharacteristic;
BLECharacteristic *pCharacteristic;


void setup() {
  Wire.begin();

  pinMode(SDA, INPUT_PULLUP); //D4 --SDA pin, pullup
  pinMode(SCL, INPUT_PULLUP); //D5 --SCL pin, pullup

  lcd.begin(16,2);
  lcd.setContrast(10);

  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("1P");
  lcd.setCursor(13,0);
  lcd.print("Pa");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("TEMP");
  lcd.setCursor(12,1);
  lcd.print("C");

  byte degree[] = {
    0b00111,
    0b00101,
    0b00111,
    0b00000,
    0b00000,
    0b00000,
    0b00000,
    0b00000,
  };
  lcd.createChar(0, degree);
  lcd.setCursor(11,1);
  lcd.write(byte(0));

  unsigned status;
  status = bmp.begin(0x76); // I2C address

  /* Default settings from datasheet. */
  bmp.setSampling(Adafruit_BMP280::MODE_NORMAL,     /* Operating Mode. */
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X2,     /* Temp. oversampling */
                  Adafruit_BMP280::SAMPLING_X16,    /* Pressure oversampling */
                  Adafruit_BMP280::FILTER_X16,      /* Filtering. */
                  Adafruit_BMP280::STANDBY_MS_500); /* Standby time. */

  BLEDevice::init("PI-001");
  BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();
  BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);
  tCharacteristic = pService->createCharacteristic(
      CHARA_T_UUID,
      BLECharacteristic::PROPERTY_READ |
      BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY
  );
  pCharacteristic = pService->createCharacteristic(
      CHARA_P_UUID,
      BLECharacteristic::PROPERTY_READ |
      BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY
  );

  pService->start();
  BLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();
  pAdvertising->addServiceUUID(SERVICE_UUID);
  pAdvertising->setScanResponse(true);
  BLEDevice::startAdvertising();
}

void loop() {
    temp = bmp.readTemperature();
    press = bmp.readPressure();

    lcd.setCursor(3,0);
    lcd.print(press);
    lcd.setCursor(5,1);
    lcd.print(temp);

    tCharacteristic->setValue(temp);
    tCharacteristic->notify();
    pCharacteristic->setValue(press);
    pCharacteristic->notify();

    delay(2000);
}

LightBlueで見てみると、ちゃんと接続は出来ていますね。UUIDがf0254e0e-で始まるほうが温度計、cce39fae-で始まるほうが圧力計です。

温度計のキャラクタリステックを開いてReadしてみると、16進数でなにやらデータを読み込めています。サンプルスケッチの時と同様に、文字コードを変えてみると、

んんん？
どの文字コードでもまともに読めない。LCDで表示している温度計の数字は21℃近辺なので、温度計がおかしいわけではないですね。

ここからしばらく16進数の文字列を変換する旅に出ますが、まともな数字になりません。まあ、全く勉強せずに手当たり次第に試すので、なかなか答えは出ませんね。2週間くらい悩んでしまいました。

何度かLightBlueを触っていると、整数や浮動小数点のところには、Endiannessという項目があって、BigとLittleが選択できることに気が付きました。ここをBigからLittleに変えると、

おお！室温が表示出来た！！
いや、これレベル高いですね。勉強していないので当然ですが、さっぱり意味が分かりません。Endiannessがどういうものか知らない上に、bigの反対はsmallじゃなかろうかとか、littleの反対はlargeじゃなかったっけとか、どうでもいいことが頭を巡って、解説を読んでもさっぱり頭に入ってきません。

まあ、目的はbluetoothで圧力データをやり取りすることなので、詳しいことは後日勉強することにしましょう。

同様に、圧力の方のキャラクタリスティックも、floatのEndiannessでLittleを選ぶことで表示が出来ました。