今から始める電子工作㉒ I2Cバス　その3-3　温湿度センサSHT45　BLEセントラル

　ここでは、前回製作した「温湿度センサSHT45のデータを利用したBLEペリフェラル」に対応するBLEセントラルを作ります。

●環境

Arduino IDE；2.3.4
Windows11；24H2
Arduino UNO R4 WiFi
ArduinoBLEライブラリ1.3.7

●前回作成したBLEペリフェラル

　スケッチは、コンソールへの出力を全部コメントアウトしました。

　12Vの電源をDCジャックに入れ、動作させます。

　RSL10で、動作を確認します。

●BLEセントラルの構成

　もう一台マイコン・ボードArduino UNO R4 WiFiを用意します。PCとはUSBケーブルで接続します。QWIICケーブルで、OLEDグラフィック・ディスプレイを接続します。

●BLEscanする

　BLEで接続できる機器を探します。

　　ArduinoBLE/examples/Central/Scan/Scan.ino

を新規スケッチでコピペして動かします。保存名はBLEscanにしました。

コンパイルして実行すると、SHT45がつながったBLEペリフェラルを探してきました。RSSIは信号の強さです。

●BLEの各種定義

　BLEペリフェラルとはlocalNAMEで選択します。

#define localNAME "SHT45_float"

　接続できたら、キャラクタリスティックを指定して読み出します。

#define SHT45_Temp_Characteristic_UUID    "F000AA31-0451-4000-B000-000000000000"  // BLE  Characteristic
#define SHT45_Humidity_Characteristic_UUID   "F000AA32-0451-4000-B000-000000000000"

●setupーBLE

　最初に初期化します。

  BLE.begin();

　localNAMEで探します。

  BLE.scanForName(localNAME);

●loopーBLE

　ペリフェラルが見つかったらアドレス、localNAME、サービスUUIDを印字します。

  // check if a peripheral has been discovered
  BLEDevice peripheral = BLE.available();

  if (peripheral) {
    // discovered a peripheral, print out address, local name, and advertised service
    Serial.print("Found ");
    Serial.print(peripheral.address());
    Serial.print(" '");
    Serial.print(peripheral.localName());
    Serial.print("' ");
    Serial.print(peripheral.advertisedServiceUuid());
    Serial.println();

　スキャンを止めます。

    BLE.stopScan();

　読み出し関数を実行します。

    readData(peripheral);

　読み出し関数 readData() では、最初にconnectします。

　　

  if (peripheral.connect()) {

　次にdiscoverします。

　　

  if (peripheral.discoverAttributes()) {

　温度と湿度のUUIDでデータを取得します。

  BLECharacteristic Temperature_Characteristic = peripheral.characteristic(SHT45_Temp_Characteristic_UUID);
  BLECharacteristic Humidity_Characteristic  = peripheral.characteristic(SHT45_Humidity_Characteristic_UUID);

　　温度のバイナリ・データを読み出し、IEEE-754 フォーマット（単精度浮動小数点数）を実数に変換して印字します。

　　参考；IEEE754 単精度浮動小数点数の形式：binary32 の変換

    Temperature_Characteristic.read();
    if (Temperature_Characteristic.valueLength() > 0) {
      uint32_t  data = ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+3) << 24) + ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+2) << 16) + ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+1) << 8)  +  ((uint8_t)*Temperature_Characteristic.value());
      int32_t f = pow(-1, int(bitRead(data,31)));
      double k =1 + ((((data<<1)<<8)>>9))/pow(2,23); 
      int32_t s = pow(2,((((data<<1)>>24))-127));
      Serial.print("\ntemp = ");
      Serial.println(f*k*s);

　湿度のデータも同様に読み出して実数に変換して印字します。

　スケッチです。

#include <ArduinoBLE.h>

#define localNAME "SHT45_float"
#define SHT45_Temp_Characteristic_UUID    "F000AA31-0451-4000-B000-000000000000"  // BLE  Characteristic
#define SHT45_Humidity_Characteristic_UUID   "F000AA32-0451-4000-B000-000000000000"

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  delay(1000); 
  BLE.begin();
  Serial.println("\n start BLE peripherals - Temperature/Humidity");
  // start scanning for peripherals
  BLE.scanForName(localNAME);
}

void loop() {
  // check if a peripheral has been discovered
  BLEDevice peripheral = BLE.available();

  if (peripheral) {
    // discovered a peripheral, print out address, local name, and advertised service
    Serial.print("Found ");
    Serial.print(peripheral.address());
    Serial.print(" '");
    Serial.print(peripheral.localName());
    Serial.print("' ");
    Serial.print(peripheral.advertisedServiceUuid());
    Serial.println();

    if (peripheral.localName() != localNAME) {
      return;
    }
    // stop scanning
    BLE.stopScan();

    readData(peripheral);

    // peripheral disconnected, start scanning again
    BLE.scanForName(localNAME);
  }
}

void readData(BLEDevice peripheral) {
  byte buffer[2] ;
  // connect to the peripheral
  Serial.print("\nConnecting ...");

  if (peripheral.connect()) {
    Serial.println("Connected");
  } else {
    Serial.println("Failed to connect!");
    return;
  }

  // discover peripheral attributes
  Serial.print("Discovering attributes ...");
  if (peripheral.discoverAttributes()) {
    Serial.println("Attributes discovered\n");
  } else {
    Serial.println("Attribute discovery failed!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  }
  // retrieve the characteristic
  BLECharacteristic Temperature_Characteristic = peripheral.characteristic(SHT45_Temp_Characteristic_UUID);
  BLECharacteristic Humidity_Characteristic  = peripheral.characteristic(SHT45_Humidity_Characteristic_UUID);

  if (!Temperature_Characteristic) {
    Serial.println("Peripheral does not have Temp characteristic!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  } 

  Serial.println("---Found CHARACTERISTIC_UUID");
  while (peripheral.connected()) {
  if (Temperature_Characteristic.canRead()) {
    // read the characteristic value
    Temperature_Characteristic.read();
    if (Temperature_Characteristic.valueLength() > 0) {
      uint32_t  data = ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+3) << 24) + ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+2) << 16) + ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+1) << 8)  +  ((uint8_t)*Temperature_Characteristic.value());
      int32_t f = pow(-1, int(bitRead(data,31)));
      double k =1 + ((((data<<1)<<8)>>9))/pow(2,23); 
      int32_t s = pow(2,((((data<<1)>>24))-127));
      Serial.print("\ntemp = ");
      Serial.println(f*k*s);

      Humidity_Characteristic.read();
      data = ((uint8_t)*(Humidity_Characteristic.value()+3) << 24) + ((uint8_t)*(Humidity_Characteristic.value()+2) << 16) + ((uint8_t)*(Humidity_Characteristic.value()+1) << 8)  +  ((uint8_t)*Humidity_Characteristic.value());
      f = pow(-1, int(bitRead(data,31)));
      k =1 + ((((data<<1)<<8)>>9))/pow(2,23); 
      s = pow(2,((((data<<1)>>24))-127));
      Serial.print("Humi = ");
      Serial.println(f*k*s);
      delay(1000);
    }
  }
}
 
  Serial.println("Peripheral disconnected");
}

　実行します。

●OLEDグラフィック・ディスプレイに受信したデータを表示

　AdafruitのOLEDライブラリ、グラフィック・ライブラリ類の記述を追加します。

#include <ArduinoBLE.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_SH110X.h>
#include <Fonts/FreeSans9pt7b.h>

#define localNAME "SHT45_float"
#define SHT45_Temp_Characteristic_UUID    "F000AA31-0451-4000-B000-000000000000"  // BLE  Characteristic
#define SHT45_Humidity_Characteristic_UUID   "F000AA32-0451-4000-B000-000000000000"

Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire1);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  delay(1000); 
  BLE.begin();
  Serial.println("\n start BLE central - Temperature/Humidity");
  BLE.scanForName(localNAME);

  Wire1.begin();
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3D)) {
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for(;;); // Don't proceed, loop forever
  }
  Serial.println("OLED begun");
 
  display.clearDisplay();
  display.display(); 
  display.setRotation(0);
  display.setFont(&FreeSans9pt7b);
  display.setTextColor(SH110X_WHITE);
}

void loop() {
  // check if a peripheral has been discovered
  BLEDevice peripheral = BLE.available();

  if (peripheral) {
    // discovered a peripheral, print out address, local name, and advertised service
    Serial.print("Found ");
    Serial.print(peripheral.address());
    Serial.print(" '");
    Serial.print(peripheral.localName());
    Serial.print("' ");
    Serial.print(peripheral.advertisedServiceUuid());
    Serial.println();

    if (peripheral.localName() != localNAME) {
      return;
    }
    // stop scanning
    BLE.stopScan();

    readData(peripheral);

    // peripheral disconnected, start scanning again
    BLE.scanForName(localNAME);
  }
}

void readData(BLEDevice peripheral) {
  byte buffer[2] ;
  // connect to the peripheral
  Serial.print("\nConnecting ...");

  if (peripheral.connect()) {
    Serial.println("Connected");
  } else {
    Serial.println("Failed to connect!");
    return;
  }

  // discover peripheral attributes
  Serial.print("Discovering attributes ...");
  if (peripheral.discoverAttributes()) {
    Serial.println("Attributes discovered\n");
  } else {
    Serial.println("Attribute discovery failed!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  }
  // retrieve the characteristic
  BLECharacteristic Temperature_Characteristic = peripheral.characteristic(SHT45_Temp_Characteristic_UUID);
  BLECharacteristic Humidity_Characteristic  = peripheral.characteristic(SHT45_Humidity_Characteristic_UUID);

  if (!Temperature_Characteristic) {
    Serial.println("Peripheral does not have Temp characteristic!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  } 

  Serial.println("---Found CHARACTERISTIC_UUID");
  while (peripheral.connected()) {
  if (Temperature_Characteristic.canRead()) {
    // read the characteristic value
    Temperature_Characteristic.read();
    if (Temperature_Characteristic.valueLength() > 0) {
      uint32_t  data = ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+3) << 24) + ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+2) << 16) + ((uint8_t)*(Temperature_Characteristic.value()+1) << 8)  +  ((uint8_t)*Temperature_Characteristic.value());
      int32_t f = pow(-1, int(bitRead(data,31)));
      double k =1 + ((((data<<1)<<8)>>9))/pow(2,23); 
      int32_t s = pow(2,((((data<<1)>>24))-127));
      float aTemperature = f*k*s;
      Serial.print("\ntemp = ") ; Serial.println(aTemperature);

      Humidity_Characteristic.read();
      data = ((uint8_t)*(Humidity_Characteristic.value()+3) << 24) + ((uint8_t)*(Humidity_Characteristic.value()+2) << 16) + ((uint8_t)*(Humidity_Characteristic.value()+1) << 8)  +  ((uint8_t)*Humidity_Characteristic.value());
      f = pow(-1, int(bitRead(data,31)));
      k =1 + ((((data<<1)<<8)>>9))/pow(2,23); 
      s = pow(2,((((data<<1)>>24))-127));
      float aHumidity = f*k*s;
      Serial.print("Humi = "); Serial.println(aHumidity);
    
      display.clearDisplay();
      display.setCursor(0, 20);
      display.println("SHT45 /w BLE");
      display.setCursor(0, 40); 
      display.print("Temp: "); 
      display.print(aTemperature,1); 
      display.println(" 'C");
      display.print("Hum: "); 
      display.print(aHumidity,1); 
      display.println(" %");
      display.display();
      
      delay(1000);
    }
  }
}
 
  Serial.println("Peripheral disconnected");
}

　実行中の様子です。

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