Модуль HC-08 Bluetooth 4.0 BLE, чип CC2540, master+slave режимы

Модуль беспроводной передачи HC-08, Bluetooth 4.0 BLE

• Контроллер: CC2540 Texas Instruments
• Питание: 3.6-6 В
• Максимальный ток: 500 мА
• Рабочее напряжение: 3.3 В
• Рабочий ток: 0.4 мкА - 32 мА
• Режимы: Ведущий (Master) или Ведомый (Slave)
• Частота сигнала: 2.4-2.48 ГГц
• Частотная модуляция: GFSK
• Мощность сигнала передачи: 4 дБм
• Чувствительность приёма: -93 дБм
• Дальность сигнала: до 80м
• Пропускная способность: до 1 Мбит / сек
• Скорость последовательной передачи: 1200-115200 б/с, по умолчанию - 9600 б/с
  
• Протокол связи: Bluetooth v4.0 BLE
• Совместимость с iBeacon
• Интерфейс: UART
• Световая индикация
• Температура эксплуатации: -25°С...+75°С
• Размеры: 35 х 15 х 7 мм

HC-08 - модуль передачи данных нового поколения, основанный на протоколе Bluetooth спецификации Bluetooth V4.0 с технологией BLE (Bluetooth Low Energy - ультранизкое энергопотребление). Диапазон рабочих частот HC-08 составляет 2.4-2.48ГГц ISM, используемый метод модуляции — GFSK (Gaussian Frequency-Shift Keying - сглаживание частотных перестроек фильтром Гаусса при изменении значения информационного символа). Уникальность технологии BLE заключается в максимальной экономии энергопотребления, при которой HC-08 самостоятельно регулирует нужное ему питание в процессах установления связи или при передаче/приёме данных. Находясь в состоянии ожидания, модуль HC-08 снижает питание до минимального, и увеличивает до рабочего номинала во время активных сеансах связи.

Модуль конструктивно собран из двух электронный компонентов: базовой платы HC-08 BLE 4.0 c установленным Bluetooth-чипом CC2540 и платы-адаптера, обеспечивающей снижение и стабилизацию входящего напряжения в диапазоне 3.6-6 вольт до рабочего 3.3 вольта. Плата-адаптер оснащена светодиодным индикатором, отображающим активные режимы: ведущий / ведомый, состояние связи и активность передачи данных.

Техническая документация микросхемы CC2540.

Варианты подключения

Контакты модуля HC-08

Модуль HC-08 имеет 30 контактов, соединённых с платой-адаптером. Нумерация выводов базовой платы:

Определения выводов базовой платы представлены в следующей таблице:

Доступ к редактированию настроек HC-08

Ручной режим редактирования настроек осуществляется через утилиту мониторинга последовательного порта. Такой инструмент присутствует в редакторе Arduino IDE. Альтернативным вариантов может быть аналогичного по функционалу программное обеспечение. Например, терминал Termite от CompuPhase.

Arduino IDE:

Для подключения к вашему ПК воспользуйтесь любым USB-UART TTL адаптером. Если потребуется, установите соответствующий драйвер для адаптера. Соедините модуль HC-08 с адаптером проводным соединением с соблюдением соответствующих обозначений выводов:

Подключите адаптер в гнездо USB-разъёма. Откройте редактор, в настройках "Инструменты" укажите порт, созданный системой для адаптера (COM2,3...). Более ничего менять не нужно. Далее, в том же разделе выберите "Монитор порта". В открывшемся окне появиться возможность вносить команды.

Если под рукой не оказалось такого адаптера, а есть микроконтроллерная плата Arduio Uno, можно получить доступ к управлению настройками модуля HC-08 и через неё.

Подключите проводным соединением Arduino Uno и модуль беспроводной передачи HC-08 Bluetooth BLE 4.0 по простой схеме:

Соедините Arduino Uno с вашим ПК с помощью USB-кабеля и запустите Arduino IDE. В настройках редактора "Инструменты" выберите тип используемой платы "Arduino/Genuino Uno" и укажите номер виртуального COM-порта, созданного системой для подключенной микроконтроллерной платы.

Скопируйте нижеприведённый скетч в редактор и прошейте его в микроконтроллер. Скетч позволяет организовать на Arduino Uno второй программный порт последовательного соединения и совершать сквозной обмен данными под двум шинам UART, передавая входящую и исходящую информацию между окном "Монитора последовательного порта" и модулем Bluetooth HC-08.

#include <SoftwareSerial.h>
#define bRX_Pin 2 // Подключаем контакт TXD Bluetooth к выводу 2
#define bTX_Pin 3 // Подключаем контакт RXD Bluetooth к выводу 3

SoftwareSerial mySerial(bRX_Pin, bTX_Pin); // Инициализируем новый последовательный порт
void setup() {
  mySerial.begin(9600); // Устанавливаем скорость последовательной связи Bluetooth модуля
  Serial.begin(9600); // Устанавливаем скорость основной последовательной связи
}
void loop() {
  if (mySerial.available()) {
     Serial.write(mySerial.read());
     }
  if (Serial.available()) {
     mySerial.write(Serial.read());
     }
}

Откройте "Монитор порта" выбором пункта из меню "Инструменты" или нажатием на соответствующую иконку в редакторе. В верхней части раскрывшего окна можно вводить текстовые команды, в нижней — получать ответы модуля HC-08. Введите в строку запроса команду "AT+RX" (без кавычек) и нажмите кнопку "Отправить" (Enter на клавиатуре). Если все проделано верно, ответ должен быть примерно таким:

Управление HC-08 с помощью АТ команд

Настройка модуля производится передачей в HC-08 по шине UART простых текстовых AT команд. Любые изменения в параметрах допускается выполнять только до момента установления сеанса связи с другими Bluetooth-устройствами. В течение активного сеанса связи и до его окончания, модуль входит в режим прозрачной передачи, при этом последовательный порт становиться недоступным для приёма АТ команд. Вносимые в настройки модуля изменения начинают действовать моментально. В отключенном от питания состоянии, все ранее выполненные настройки сохраняются в памяти HC-08.

Успешно выполненная команда возвращает через последовательный порт ответ "ОК" (за исключением команд, служащих проверкой технической информации модуля. Например, "AT+RX" или "AT+VERSION"). Неверная команда или команда, содержащая в себе ошибки, не будет принята модулем, ответ на такую команду не последует.

Примечание. Перед отправкой АТ команд через монитор последовательного порта, следует установить в настройках окна параметр ввода "Нет конца строки" и отключить функции "новая линия" (NL или LF) и "возврат каретки" (CR).

Подробное описание некоторых АТ команд HC-08

1. Тестовая команда

Команда: AT

Ответ: OK

2. Проверка основных параметров.

Отображает информацию об основных параметрах, таких как имя, роль, скорость, адрес, пароль.

Команда: AT+RX

Ответ:
Name: HC-08 (имя bluetooth)
Role: Slave (роль ведущий или ведомый)
Baud: 9600, NONE (характеристики UART)
Addr:xx,xx,xx,xx,xx,xx (адрес bluetooth)
PIN:0000000 (пароль bluetooth)
 
Примечание! Изменение пароля не поддерживается.

3. Возврат к заводским настройкам (по умолчанию)

Команда: AT+DEFAULT

Ответ: OK

Модуль автоматически перезапустится, восстанавливая параметры изначальных настроек. Новая команда может быть принята через 200 мсек.

4. Сброс, перезапуск

Команда: AT+RESET

Ответ: OK

Модуль автоматически перезапустится с сохранением текущих настроек. Новая команда может быть принята через 200 мсек.

5. Проверка версии и даты

Команда: AT+VERSION

Ответ: HC-08 V3.1,2017-07-07

6. Выбор роли ведущий / ведомый

Команда: AT+ROLE=x (M - ведущий, S - ведомый)

Ответ: OK

Команда: AT+ROLE=? (запрос текущего значения)

Ответ: Master или Slave

7. Изменение имени Bluetooth

Имя модуля по умолчанию - HC-08. Вы можете задать любое другое имя для Bluetooth. Рекомендуется не превышать длину более 12 символов. Если она окажется длиннее,  принятыми будут только первые 12 символов. Поддерживается визуализированный код ASCII и часть escape-символов. А также, поддерживается китайский язык, но устройства на Android могут преобразовать символы в кодировку "UTF8" для их нормального отображения.

Команда: AT+NAME=HCKJ

Ответ: OKsetNAME:

Команда: AT+NAME=? (запрос текущего значения)

Ответ: HCKJ

8. Изменение адреса Bluetooth

По умолчанию, адресу Bluetooth присвоен MAC-адрес модуля. Вы можете установить любой другой адрес, состоящий максимум из 12 символов шестнадцатиричной системы счисления - цифр и/или букв в верхнем регистре (числа 0-9, заглавные латинские A,B,C,D,E,F). Назначение нового имени "000000000000" возвращает значение по умолчанию.

Команда: AT+ADDR=1234567890AB

Ответ: OKsetADDR

Команда: AT+ADDR=? (запрос текущего значения)

Ответ: 12,34,56,78,90,AB

9. Мощность сигнала передачи

Возможные параметры мощности сигнала:

• 4 дБм, значение 0 (по умолчанию)
• 0 дБм, значение 1
• -6 дБм, значение 2
• -23 дБм, значение 3

Команда: AT+RFPM=2

Ответ: ОК

Команда: AT+ADDR=? (запрос текущего значения)

Ответ: -6dBm

Потребляемый ток сигнала мощностью 4 дБм более 20 мА. В случае использования миниатюрных "кнопочных" аккумуляторов (ток менее 20 мА), при необходимости их подзаряда, рекомендуется устанавливать параметр мощности в значение 2 или 3.

10. Параметры последовательной передачи

Изменение только скорости последовательной передачи

Команда: AT+BAUD=19200

Ответ: OK19200

Изменение скорости последовательной передачи и бита чётности

Команда: AT+BAUD=4800,E

Ответ: OK4800,EVEN

Команда: AT+BAUD=? (запрос текущего значения)

Ответ: 4800,EVEN

Возможные значения параметра скорости (б/с): 1200, 2400, 4800, 9600 (по умолчанию), 19200, 38400, 57600, 115200.

Возможные значения параметра бита чётности: N - без паритета, E - чётный паритет, O - нечётный паритет.

Во время прозрачной передачи между ведущим и ведомым модулями на скорости 9600 б/с или менее, каждый пакет не должен превышать максимальное число в 500 байт. Для скорости 19200 и более, максимальное число байт в пакете снижается (см. нижеприведённую таблицу). После каждого переданного пакета данных необходим определённый интервал времени, отличающийся для каждой скорости.

Размер пакета должен быть кратным числу 20.

11. Ограничение связи

Функция может быть использована при построении систем активных маячков (iBeacon)

Команда: AT+CONT=x

Ответ: OK

Команда: AT+CONT=? (запрос текущего значения)

Ответ1: Connectable

Ответ2: Non-Connectable

Назначение параметра X:

12. Режим энергопотребления модуля

Ведущйи (Master)

• Ток без соединения - 21 мА, ток при соединении - 9 мА.

В роли ведущего менять режимы энергопотребления невозможно.

Ведомый (Slave)

Команда: AT+MODE=x

Ответ: OK

Команда: AT+MODE=? (запрос текущего значения)

Ответ: 0 (1, 2, 3, в зависимости от установленного режима)

Назначение параметра X:

• 0 - режим полной скорости (по умолчанию). Ток без соединения - 8.5 мА, ток при соединении - 9 мА.
• 1 - первый режим энергосбережения. Ток без соединения - 340 мкА, ток при соединении - 1.6 мА.
• 2 - второй режим энергосбережения. Спящий режим. Ток без соединения - 0.4 мкА. Не может быть обнаружен другими устройствами. Не устанавливает прозрачную связь без получения команды пробуждения. Ток при соединении - 1.6мА.
• 3 - режим смешанного питания, используемый для односторонней широковещательной передачи данных. Ток без соединения 1.2-160 мкА (32 мкА по умолчанию), напрямую зависит от установленного интервала трансляции, настраиваемого командой "AT+TIME".

Для корректного пробуждения модуля, во избежании возможных потерь или искажений данных, рекомендуется передавать 10-байтовый шестнадцатиричный код "0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF".

После команды пробуждения, до установления прозрачной передачи, модуль находится в активном состоянии 5 минут, после чего возвращается в исходный режим. Если на получение данных через UART требуется больше времени, таймер модуля перезапускается еще на 5 минут.

13. Широковещательные данные (режим ведомого)

Команда: AT+AVDA=xxxxxxxxxxxx

Параметр "xxxxxxxxxxxx" - строка пользовательских данных, длинной от 1 до 12 байт. UART-порт ведущего модуля, находящегося в режиме AT+CONT=1, в момент широковещательной трансляции выведет данные "xxxxxxxxxxxx". Полученные данные сохраняются в памяти ведущего модуля до его перезапуска.

Команда: AT+AVDA=1234567890AB

Ответ: OK

В этот момент ведущий модуль выведет информацию: "12345 67890AB".

14. Цикличность вещания (режим энергопотребления 3)

Команда: AT+TIME=x

Команда: AT+TIME=? (запрос текущего значения)

Параметры X:

Пример:

Команда: AT+TIME=F

Ответ: OK

Устанавливает временной интервал широковещательной передачи в 60 секунд для режима энергопотребления 3. Отправка в эфир широковещательных данных будет происходить каждые 60 секунд.

Команда: AT+TIME=?

Ответ: 60s

15. Очистка адреса Bluetooth

Ведущий модуль, устанавливая соединение с ведомым модулем, получает от него адрес Bluetooth и сохраняет в своей памяти. В случае необходимости установления подключения с другим ведомым модулем, Bluetooth-адрес предыдущего требуется удалить из памяти ведущего.

Команда: AT+CLEAR

Ответ: OK