Bluetooth通信する（Bluetoothモジュール RN-42 使用）

解説

Bluetoothモジュールを使用すると、他のBluetoothを有した機器と無線通信することができます。
プログラムにおいては、Bluetoothに関する処理は、シリアル通信処理として記述します。

比較的安価なBluetoothモジュール「RN-42使用 Bluetooth無線モジュール評価キット」を使用します。

まず「RN-42使用 Bluetooth無線モジュール評価キット」について下記を実施しておきます。

• S1（DIP-SW）の保護シールをはがして、１～４のスイッチポジションをすべてOFF側にセット。
• J1、J2にピンヘッダをハンダ付け。

RN-42の動作電圧は、3.3[V]。これに対してArduinoのピンからの出力電圧は、5.0[V]。
RN-42の受信端子（RDX）への入力電圧は、抵抗を用いて分圧します。
今回は、1.8k[Ω]と3.3k[Ω]の抵抗を用いました。
（RN-42の受信端子（RDX）への入力電圧は、5.0 * 3.3k / ( 3.3k + 1.8k ) = 3.2352[V] となる）

ハードウェアシリアルかソフトウェアシリアルか

Arduinoのシリアル通信には、ハードウェアシリアルとソフトウェアシリアルとがあります。
ハードウェアシリアルかソフトウェアシリアルか。

１．プログラム書き込み時の結線について

ハードウェアシリアルを使用する場合には、プログラム書き込み時には、Rx、Txの結線を取り除き、実行時に再度結線します。
ソフトウェアシリアルを使用する場合には、実行時の結線のままプログラム書き込みができます。
理由・背景：プログラムをUSB経由で書き込む際には、ハードウェアシリアルを使用します。Rx、Txを通したシリアル通信が行われていると、USB経由でのプログラム書き込みのシリアル通信と混線が起き、プログラム書き込みに失敗します。

２．高いボーレートでの通信安定性について

ソフトウェアシリアルは、高いボーレート（115200）の場合、通信が安定しません（文字化け、文字取りこぼしが起こることがあります）。
ハードウェアシリアルの場合は、高いボーレート（115200）の場合でも、安定して通信ができます。
理由・背景：ソフトウェアシリアルは、ソフトウェア割り込みによって実現されています。優先度の高い処理がある場合に、十分な割り込みが行われず、文字化け、文字取りこぼしが発生します。
参考）Does SoftwareSerial really work at 115200 baud
ここで、 RN-42の既定のボーレートは、115200です。

１．と２．から、ハードウェアシリアルかソフトウェアシリアルかについて、２つの実現方法があります。

①Arduinoのソフトウェアシリアルを使用する。RN-42のボーレートを9600に変更する。

RN-4のボーレートは、RN-4上のS1（DIP-SW）の4のスイッチを ON にすることで、簡単に変更できます。

②Arduinoのハードウェアシリアルを使用する。RN-42のボーレートは既定の115200。

プログラム書き込み時には、Rx、Txの結線を取り除き、実行時に再度結線します。

部品表

部品名	数量	商品名	参考価格
Bluetoothモジュール	1	RN-42使用 Bluetooth無線モジュール評価キット	2,400円
ピンヘッダ	1	ピンヘッダ　１×４０　（４０Ｐ）	40円
1.8KΩ抵抗器	1	カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） 1/6W 1.8KΩ	100本100円
3.3KΩ抵抗器	1	カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） 1/6W 3.3KΩ	100本100円
LCDシールド	1	LCD (Liquid Crystal Display) に文字列を表示するの内容をシールド化したもの	-
Arduinoボード	1	Arduino Uno	2,780円
ジャンパーワイヤ	適量	ジャンパーコード（オス－オス）セット	100mm49個 150mm8個 200mm4個 250mm4個 のセット200円

接続表

Arduino側	Bluetoothモジュール側			Bluetoothモジュール側		Arduino側
ピン番号	ピン名称	ピン番号		ピン番号	ピン名称	ピン番号
無接続	PIO6	J1-1		J2-1	PIO4	無接続
無接続	PIO7	J1-2		J2-2	PIO3	無接続
無接続	RESET N	J1-3		J2-3	PIO2	無接続
無接続	-	J1-4		J2-4	CTS	J2-5（RTX）と ショートさせる
無接続	-	J1-5		J2-5	RTS	J2-4（CTS） とショートさせる
無接続	-	J1-6		J2-6	TXD	Digital 6
無接続	-	J1-7		J2-7	RXD	Digital 7 （1.8kΩ抵抗, 3.3kΩ抵抗 で分圧する）
無接続	VB2	J1-8		J2-8	PIO11	無接続
無接続	-	J1-9		J2-9	PIO10	無接続
無接続	-	J1-10		J2-10	PIO9	無接続
3.3V	3.3V	J1-11		J2-11	PIO8	無接続
GND	GND	J1-12		J2-12	VB1	無接続

接続例

①ソフトウェアシリアルを使用する場合の例（通信ボーレート9600）
・RN-4上のS1（DIP-SW）は、4のみスイッチをON。１～３のスイッチをOFFにします。

※LCDシールドに関する接続は省略

②ハードウェアシリアルを使用する場合の例（通信ボーレート115200）
・RN-4上のS1（DIP-SW）は、１～４のスイッチをすべてOFFにします。

※LCDシールドに関する接続は省略

サンプルコード

送信サンプル

①ソフトウェアシリアルを使用する場合の例（通信ボーレート9600）
#include <LiquidCrystal.h> #include <SoftwareSerial.h> #define READBUFFERSIZE (32) SoftwareSerial g_bluetooth(6, 7); LiquidCrystal g_lcd( 12, 11, 5, 4, 3, 2 ); char g_szReadBuffer[READBUFFERSIZE] = ""; int g_iIndexChar = 0; int g_iCounter = 0; // カウンター void setup() { // ボーレートを指定して通信開始 g_bluetooth.begin(9600); g_lcd.begin( 16, 2 ); g_lcd.clear(); g_lcd.print("(ready)"); } // １行文字列の読み込み // 0 : 読み取り途中。1 : 読み取り完了。 int ReadLineString( SoftwareSerial& serial, char szReadBuffer[], const int ciReadBufferSize, int& riIndexChar, char szLineString[], const int ciLineStringSize ) { while( 1 ) { char c = serial.read(); if( -1 == c ) { break; } if( '\r' == c ) { // 終端 szReadBuffer[riIndexChar] = '\0'; strncpy( szLineString, szReadBuffer, ciLineStringSize - 1 ); szLineString[ciLineStringSize - 1] = '\0'; riIndexChar = 0; return 1; } else if( '\n' == c ) { ; // 何もしない } else { // 途中 if( (ciReadBufferSize - 1) > riIndexChar ) { szReadBuffer[riIndexChar] = c; riIndexChar++; } } } return 0; } void loop() { // データ送信 g_bluetooth.println( g_iCounter ); g_iCounter++; delay( 1000 ); // データ読み取り char szLineString[READBUFFERSIZE]; if( !ReadLineString( g_bluetooth, g_szReadBuffer, READBUFFERSIZE, g_iIndexChar, szLineString, READBUFFERSIZE ) ) { // 読み取り途中 return; } // 読み取り完了 g_lcd.clear(); g_lcd.setCursor( 0, 0 ); g_lcd.print(szLineString); }

②ハードウェアシリアルを使用する場合の例（通信ボーレート115200）
#include <LiquidCrystal.h> #define READBUFFERSIZE (32) LiquidCrystal g_lcd( 12, 11, 5, 4, 3, 2 ); char g_szReadBuffer[READBUFFERSIZE] = ""; int g_iIndexChar = 0; int g_iCounter = 0; // カウンター void setup() { // ボーレートを指定して通信開始 Serial.begin(115200); g_lcd.begin( 16, 2 ); g_lcd.clear(); g_lcd.print("(ready)"); } // １行文字列の読み込み // 0 : 読み取り途中。1 : 読み取り完了。 int ReadLineString( char szReadBuffer[], const int ciReadBufferSize, int& riIndexChar, char szLineString[], const int ciLineStringSize ) { while( 1 ) { char c = Serial.read(); if( -1 == c ) { break; } if( '\r' == c ) { // 終端 szReadBuffer[riIndexChar] = '\0'; strncpy( szLineString, szReadBuffer, ciLineStringSize - 1 ); szLineString[ciLineStringSize - 1] = '\0'; riIndexChar = 0; return 1; } else if( '\n' == c ) { ; // 何もしない } else { // 途中 if( (ciReadBufferSize - 1) > riIndexChar ) { szReadBuffer[riIndexChar] = c; riIndexChar++; } } } return 0; } void loop() { // データ送信 Serial.println( g_iCounter ); g_iCounter++; delay( 1000 ); // データ読み取り char szLineString[READBUFFERSIZE]; if( !ReadLineString( g_szReadBuffer, READBUFFERSIZE, g_iIndexChar, szLineString, READBUFFERSIZE ) ) { // 読み取り途中 return; } // 読み取り完了 g_lcd.clear(); g_lcd.setCursor( 0, 0 ); g_lcd.print(szLineString); }

実行

Arduinoから送信されたものをPC（TeraTerm）で受信した結果

PC（TeraTerm）から送信されたものをArduinoで受信した結果

ダウンロード

サンプルスケッチファイル（①ソフトウェアシリアルを使用する場合の例（通信ボーレート9600））

サンプルスケッチファイル（②ハードウェアシリアルを使用する場合の例（通信ボーレート115200））

参考

Prototyping Lab ―「作りながら考える」ためのArduino実践レシピ 小林 茂 (著)