Управление ардуино через андроид. Android приложения для Arduino. Основные компоненты приложения для Android

Когда-нибудь задумывались о том, чтобы управлять любыми электронными устройствами с помощью смартфона? Согласитесь, управлять роботом или любыми другими устройствами с вашего смартфона было бы очень круто. Предлагаем простой урок для начинающих и чайников о том как с помощью Arduino через Bluetooth управлять смартфоном. Если вам после этого урока захочется познакомиться с Arduino поближе - вы можете найти книги о нём .

Шаг 1. Что нам необходимо

Устройства

Модуль - Bluetooth Module HC 05/06
Плата - Arduino
Светодиод (LED)
Резистор - 220Ω
Android-устройство

Программное обеспечение

Arduino IDE
Android Studio (на самом деле не нужно, т.к. приложение для Андроида вы найдете ниже)

Шаг 2. Как это работает

Обычно мы делаем этот шаг в конце, но, чтобы вы понимали к чему мы должны прийти - посмотрите на результат на этом промежуточном шаге. Также ниже мы опубликовали видео урока по шагам.

Шаг 3. Начинаем собирать схему

Цепь в нашем уроке настолько проста и мала, что нам нужно сделать всего несколько соединений:

Arduino Pins___________Bluetooth Module Pins
RX (Pin 0)___________________TX
TX (Pin 1)___________________RX
5V_________________________VCC
GND_______________________GND

Подключите минус светодиода к GND на Arduino, а плюс к контакту 13 через сопротивление 220 Ом - 1 кОм. В целом, на нашем рисунке ниже всё довольно наглядно.

Не подключайте RX к RX и TX к TX выходы Bluetooth к выходам Arduino, вы не получите никаких данных, здесь TX означает "передача", RX означает "прием".

Шаг 4. Загрузка программы в Arduino

Теперь нам нужно написать программу и загрузить её в наш Arduino. Если вы этого пока еще не умеете делать - скачайте книги . Код ниже именно то, что нам нужно загрузить в Ардуино.

/* Bluetooh Basic: LED ON OFF * Coder - Mayoogh Girish * Website - http://bit.do/Avishkar * Download the App: https://github.com/Mayoogh/Arduino-Bluetooth-Basic * This program lets you to control a LED on pin 13 of arduino using a bluetooth module */ char data = 0; //Variable for storing received data void setup() { Serial.begin(9600); //Sets the baud for serial data transmission pinMode(13, OUTPUT); //Sets digital pin 13 as output pin } void loop() { if(Serial.available() > 0) // Send data only when you receive data: { data = Serial.read(); //Read the incoming data and store it into variable data Serial.print(data); //Print Value inside data in Serial monitor Serial.print("\n"); //New line if(data == "1") // Checks whether value of data is equal to 1 digitalWrite(13, HIGH); //If value is 1 then LED turns ON else if(data == "0") // Checks whether value of data is equal to 0 digitalWrite(13, LOW); //If value is 0 then LED turns OFF } }

Шаг 5. Как происходит процесс

Модуль HC 05/06 работает по последовательному каналу связи. Андроид-приложение последовательно отправляет данные на модуль Bluetooth, когда вы нажимаете определенную клавишу. Bluetooth на другом конце получает данные и отправить на Arduino через TX-соединение модуля Bluetooth (RX-соединение Arduino) .

Код загруженный в Arduino проверяет полученные данные и сравнивает их. Если получена "1" - светодиод включается и выключается при получении "0". Откройте монитор последовательного порта и наблюдайте полученные данные.

Шаг 6. Приложение для Андроид-устройств

В этом уроке мы не будем касаться создания приложений для устройств на основе Андроида. Вы можете скачать приложение на GitHub.

Как использовать приложение?

После того как мы подключились через Bluetooth - нам нужно скачать и установить приложение, которое при помощи смартфона 🙂 будет управлять нашим светодиодом на расстоянии. Скачать приложение вы можете бесплатно на сайте Амазон.ком. Подсоединяем смартфон к модулю Bluetooth HC 05/06:

1. Включите модуль HC 05/0
2. Ищем устройство
3. Соединяемся с HC 05/06 введя дефолтный пароль "1234" или "0000" (четыре нуля).

После этого мы устанавливаем приложение на наш смартфон. Открываем его. Выбираем устройство - выбираем модуль Bluetooth из списка (HC 05/06). После успешного подключения нажмите кнопку ON для включения светодиода и кнопку OFF, чтобы выключить светодиод. Потом уже можно нажать кнопку "Отключить", чтобы отключиться от модуля Bluetooth.

Это было руководство для чайников и начинающих по подключению модуля Bluetooth с Arduino. Этот проект можно улучшить и поднять на более высокий уровень для, например, автоматизация дома через управление смартфоном, управляемый робот и многое другое.

Очень часто в ваших проектах возникает необходимость в дистанционном управлении или передачи данных с ваших телефонных гаджетов.

Один из самых популярных и распространенных методов обмена данными посредством Bluetooth.

Сегодня мы разберем простые примеры как можно подключить Bluetooth модуль к Arduino и настроить дистанционное управление с телефона.

Нам понадобится:

• Набор проводов ПАПА-МАМА
  
• HC-06 Bluetooth
  

Подключать Bluetooth модуль к микроконтроллеру Arduino удобнее всего с помощью проводков ПАПА-МАМА .

Arduino	Bluetooth
Pin 1 (TX)	RXD
Pin 0 (RX)	TXD
GND	GND
5V	VCC

Будьте внимательны, подключать подключать нужно TX -> RXD ,RX -> TXD .

Теперь необходимо записать пробный код программы:

Во время загрузки скетча необходимо что бы Bluetooth модуль был отключен от микроконтроллера arduino. В противном случае скетч не запишется, потому что связь с Bluetooth модулем происходит по одному и томуже порту RX и TX, что и USB.

Int val; int LED = 13; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(LED, OUTPUT); digitalWrite(LED, HIGH); } void loop() { if (Serial.available()) { val = Serial.read(); // При символе "1" включаем светодиод if (val == "1") { digitalWrite(LED, HIGH); } // При символе "0" выключаем светодиод if (val == "0") { digitalWrite(LED, LOW); } } }

После того как скетч записан и Bluetooth модуль подключен к Arduino, можно перейти к следующему шагу.

Подключение Bluetooth к телефону

Желательно в качестве источника питания для arduino использовать не USB, а внешний Блок питания на 9 В.

1. Включаем Bluetooth на телефоне и ищем новые устройства
2. Находим в списке расстройств "HC-06" и подключаемся к нему.
3. Телефон спросит пин-код. необходимо ввести "1234 " или "0000 "
4. Ура. Устройство подключено.

Теперь нужно скачать bluetooth terminal на ваш телефон. Мы рассмотрим на примере платформы Android.

Вы можете установить разные bluetooth терминалы, как правило они отличаются только разными дизайнами, функционал от этого не меняется. Так же можно найти и терминал и для продуктов ios.

После того как мы установили терминал, запускаем его выбираем наш bluetooth модуль HC-06 и подключаемся к нему.

Пришло время попробовать проект в деле. Пишем в терминале цифру "0" и отправляем. Светодиод L который находится на плате arduino рядом с pin 13, должен погаснуть. Теперь отправим через терминал цифру "1" и светодиод L должен зажечься.

Демонстрация работы:

Домашняя работа:

• Изменить скетч так, что бы светодиод зажигался и потухал с помощью одной и той же команды например "G".
• Дописать скетч и научить его преобразовывать текстовые данные приходящие через блютус в цифровые и реализовать димер, зажигать светодиод с помощью ШИМ, на заданную яркость от 0 до 254 приходящую через bluetooth.

Уже достаточно давно Гугл позволила связывать устройства на Адроиде через usb с различными микроконтроллерами, открыв API. Теперь могут ликовать все, кто занимается созданием разнообразных проектов на Ардуино, ведь теперь значительно проще будет провести отладку системы Аndroid Аrduino и, в принципе, отрегулировать их взаимодействие.

Мы уже начали знакомить читателей с возможностями связки микроконтроллера и смартфона - см. .

Но и до этого различные модули позволяли спокойно взаимодействовать Андроид и Ардуино. Давайте же разберёмся, каким образом можно реализовать проект, который будет управляться со смартфона, и что для этого потребуется.

Где можно применить связь Андроида с Ардуино

В первую очередь, необходимо задуматься о том, как применять возможность передачи сигнала с Андроид на Ардуино. Ведь прежде, чем изучать какие-то материалы, каждый здравый человек должен понимать, к чему это его приведёт в итоге. Даже если речь идёт про хобби. И действительно, возможность управления техникой с вашего смартфона уже давно перестала восприниматься, как нечто неординарное. Сейчас в большинстве телевизоров, холодильников и даже пылесосов, которые приобретаются средним классом, есть возможность передачи данных на смартфон.

Такое решение позволяет значительно упростить жизнь обывателя, ведь для того же телевизора нет необходимости постоянно покупать батарейки в пульт и искать его, если потеряется. Мы всё ближе к заветным умным домам, но некоторые предпочитают не покупать подобную технику, а самостоятельно её сконструировать.

В таком случае, связку Андроид Ардуино стоит расценивать в двух вариациях:

1. Удалённое управление каким-либо устройством с помощью смартфона. Ещё его называют связью смартфон-МК. Всё та же техника, например, раздвижные жалюзи или освещение в комнате, которое будет выключаться по одному клику. Если вы захотите сделать последнее, то даже нет необходимости менять проводку или докупать специальные смарт-лампы, которые могут выгореть спустя месяц. Достаточно приобрести небольшой микроконтроллер Ардуино, модуль связи по беспровобному интернету или блютуз и изоленту. После чего достаточно будет спаять простейшую схему, которая замыкается в случае, если подаётся сигнал на МК.
   Сигнал этот будет подаваться с вашего телефона, замыкать контакты, и свет начнет гореть. Чтобы не было проблем и для дополнительной безопасности вашего жилища, можно написать скрипт, способный автоматически размыкать цепь, если устройство управления удаляется из поля видимости. Обычные выключатели всё так же будут работать, но только, когда цепь замкнута.
2. Передача данных для информирования или связь МК-Смартфон. Здесь вы уже не управляете какой-то техникой, а скорее наоборот, различная техника позволяет получить определённые данные на ваш смартфон. Первое, что приходит на ум и простейшее применение, – датчик движения. Данный модуль имеется в стандартных датчиках для МК Ардуино, купить его не составит проблем, как и вмонтировать в проход. Затем останется написать код, подобие которого уже есть на многих англоязычных форумах, отправляющий СМСку или сообщение в социальных сетях, а также специальной утилите, если кто-то пересечет инфракрасный луч.
   Можно создать и более сложные и автоматизированные системы, которые будут передавать не только медиа-информацию о вашей квартире, но и сообщать, если в домашней оранжерее созреют овощи или фрукты. Всё зависит исключительно от фантазии самого инженера, но основа технологии всё та же – передача данных с одного устройства на другое.

Вот вы выбрали подходящий проект и взялись за его реализацию. Модули и МК уже заказаны, а пока они идут, можно заняться и разработкой ПО. Ведь голый Андроид не взаимодействует с Ардуино при помощи магии.

Приложения на Андроид для взаимодействия с Ардуино

Разрабатывать утилиту мы будем не с нуля, ведь это не базис по программирования на java. Проще всего воспользоваться готовыми движками и средами с пользовательским интерфейсом, где вам, буквально, останется дописать 1-2 строчки кода, для расположенной кнопки, чтобы та заработала. Естественно, подобный подход значительно ограничивает функционал конечного продукта и неизбежно ущемляет творческий подход, но будет полезен для тех, кто хочет быстро реализовать простой проект без лишних проблем.

Для начала рассмотрим три базовых файла, которые вы встретите при проектировании программы:

1. MainActivity.java – это весь код приложения на одноимённом языке, все функции и методы, которые вы записываете, сохраняются сюда.
2. Activity_main.xml – макет, как несложно догадаться из расширения файла. Сюда сохраняется расположение кнопок, текста и прочих интерактивных компонентов, которые затем оживляются уже в коде.
3. AndroidManifest.xml – этот файл также относится к макетам, но немного в другой сфере. Он определяет основные параметры для запуска приложения и разрешения, которые тому будут необходимы. В нашем случае это необходимость включить Bluetooth, ведь через него мы будем связываться с МК. Если вы делаете датчик, который должен отсылать информацию на большое расстояние, то, соответственно, необходимо включить и проверить работу беспроводного или мобильного интернета.

Основы приема-передачи данных

Чтобы понимать, как ваш будущий проект вообще будет работать, стоило бы изучить базовую физику электромагнитных полей. Но чтобы не перегружать лишней информацией, достаточно усвоить, что на сегодняшний день передача данных происходит тремя основными путями:

1. Через usb-кабель, что подходит далеко не везде, но хороший вариант, дабы настроить проект.
2. Через блютуз и смежные протоколы, например, в последнее время стало популярным использовать NTFS для управления умными устройствами. Но, так как мы говорим о проекте на МК Ардуино, то остановимся именно на блютуз.
3. Через беспроводной интернет. Здесь ничего нового, по сути, ваш мобильный или микроконтроллер выступает сервером, принимающим и обрабатывающим полученные данные, а затем производящим вычисления или действия и отправляющим ответ.

Это основные способы передачи и приёма информации, вам остаётся выбрать подходящий. Для проектов, которые не будут использоваться на больших расстояниях, оптимальным вариантом по объемам кода и простоте настройки является блютуз.

Какие компонеты могут потребоваться для взаимодействия

Выше мы уже упоминали, что для проекта на Ардуино, который предполагает использование одного из методов передачи данных на расстоянии, необходимо приобрести дополнительные модули. Опять же, лучшим выбором будет блютуз. Данный модуль позволяет принимать и отправлять сигналы определённой частоты, которые улавливаются большей частью смартфонов, а соответственно, никаких проблем не должно возникнуть. Вы можете выбрать как одно из устройств, представленных в основной линейке Ардуино, так и китайские аналоги, что будет значительно дешевле.

Один из модулей, который можно взять - это Bluetooth Bee, который можно купить во многих магазинах, от DFRobot.

Всё зависит от конкретной системы и необходимой в ней «Пропускной способности». Ведь если это будет камера видеонаблюдения, то поток данных должен передаваться непрерывно и в большом количестве. А для простого датчика движения достаточно самого дешевого вай-фай модуля. Так же и с автоматизированными устройствами для умного дома.

Отталкивайтесь, при выборе каждого компонента, от своих потребностей и того, что вы собираетесь реализовывать в проекте, и не переплачивайте за те возможности, которые вам не потребуются.

Настройка соединения

Итак, вот вы создали и уже установили на смартфон приложение или его готовый аналог для управления вашим микроконтроллером с Ардуино, далее необходимо:

1. Включить сам блютуз модуль в системе, запитав его от сети или аккумулятора.
2. Запустить приложение на телефоне и найти нужное устройство.
3. Подсоединиться к блютуз модулю с помощью дефоултного пароля или того, что вы задали при перепрошивке Ардуино.
4. Отдать первые команды и проследить, как на них отреагирует система.

Здесь стоит сказать, что приложений под Ардуино в Google Play много, в следующем материале мы покажем 7 из них.

Простейший пример

Чтобы вы понимали, как примерно должен функционировать готовый проект, приведём пример с помощью всё той же надстройки на ваш светильник.

1. Вы подсоединяетесь к системе через смартфон.
2. Нажимаете одну кнопку, и цепь размыкается или замыкается.
3. Появляется или исчезает свет.
4. Нажимаете кнопку на смартфоне ещё раз, и происходит обратный эффект.

Естественно, для этого необходимо изначально замкнуть цепь, включив лампочку с помощью настенного переключателя. Но это лишь условный пример того, что можно реализовать с помощью данной технологии.

В ближайших уроках мы более подробно остановимся на взаимодействии смартфонов и микроконтроллеров, сделаем вместе с вами несколько полезных уроков.

В этой статье представлена пошаговая инструкция, которая поможет вам самостоятельно создать приложение для Android-смартфона, предназначенное для управления чем-либо через Bluetooth. Для демонстрации мы подробно разберем пример мигания светодиодом на Arduino по командам с телефона или планшета. В результате выполнения наших инструкций вы научитесь делать вот так:

Для управления домашним роботом достаточно добавить кнопок и обработать их команды на стороне Arduino.

Что для этого потребуется

1. Любая Arduino-совместимая плата
2. Bluetooth-модуль
3. Устройство на котором установлена ОС Android

В качестве Bluetooth-модуля лучше всего использовать HC-05. Его легко купить в китайском интернет магазине или на eBay. Модуль питается от 3.3 В, но его линии I/O могут работать и с 5-вольтовой логикой, что позволяет подключать его UART к Arduino.

Bluetooth-модуль HC-05

Подключение Bluetooth-модуля к Arduino

Так теперь нам нужно подключить нашу Arduino с Bluetooth. Если на Arduino нет вывода с 3.3В, а только 5В то нужен будет поставить стабилизатор чтобы снизить питание. Назначение выводов HC-05 легко найти в интернете. Для использования рекомендуем вам сделать плату с выведенными линиями питания, Rx и Tx. Подключение к Arduino необходимо производить в следующем порядке:

• вывод Arduino 3.3В или (5В через стабилизатор!) — к 12 пину модуля Bluetooth
• вывод Arduino GND — к 13 пину модуля Bluetooth
• вывод Arduino TX — к 2 пину модуля RX Bluetooth
• вывод Arduino RX — к 1 пину модуля TX Bluetooth

После подключения необходимо проверить работоспособность Bluetooth модуля. Подключим Светодиод к 12 выводу Arduino и загрузим на плату следующий скетч:

Char incomingByte; // входящие данные int LED = 12; // LED подключен к 12 пину void setup() { Serial.begin(9600); // инициализация порта pinMode(LED, OUTPUT); //Устанавливаем 12 вывод как выход Serial.println("Press 1 to LED ON or 0 to LED OFF..."); } void loop() { if (Serial.available() > 0) { //если пришли данные incomingByte = Serial.read(); // считываем байт if(incomingByte == "0") { digitalWrite(LED, LOW); // если 1, то выключаем LED Serial.println("LED OFF. Press 1 to LED ON!"); // и выводим обратно сообщение } if(incomingByte == "1") { digitalWrite(LED, HIGH); // если 0, то включаем LED Serial.println("LED ON. Press 0 to LED OFF!"); } } }

И HTC Desire с прошивкой cyanogen 7.1.0 RC1 (Android 2.3.4). На всякий случай напомню, что все что будет описываться дальше - работает только начиная с Android 2.3.4 для телефонов и Android 3.1 для планшетов.

Тут стоит отметить что данный USB Host Shield не совсем удачный, особенно в сочетании с Arduino Mega 2560. Первая проблема заключалась в том что данная плата расширения сделана для Arduino UNO, а она отличается от Mega положениями контактов SPI, поэтому пришлось кидать перемычки (см. фото). Второй проблемой, хотя и вполне ожидаемой, стала потребность во внешнем источнике питания для работы этой платы расширения. Более удачной считается USB Host Shield 2.0 от Circuits@Home, но она и дороже.

Плата с перекинутыми SPI контактами

Настройка Arduino ПО

1. Если еще не установлено, то скачать и установить ПО для Arduino .
2. Скачать и распаковать пакет ADK (содержит DemoKit приложение). Должны появится папки app , firmware , и hardware .
3. Скачать библиотеку CapSense
4. Скопировать firmware/arduino_libs/AndroidAccessory и firmware/arduino_libs/USB_Host_Shield в /libraries/ .
5. Создать директорию CapSense в /libraries/ и скопировать в нее CapSense.cpp и CapSense.h из архива CapSense.

Загрузка прошивки

Google любезно предоставляет свой DemoKit скетч для Arduino. Все что нужно - это открыть его из firmware/demokit/demokit.pde , скомпилировать и залить на плату.

Тестовое Android приложение

В DemoKit пакете также находятся исходники Android приложения для демонстрации возможностей. Google предлагает нам самостоятельно создать Android проект и собрать это приложение. Для начала нам надо будет установить API Level 10 . Дальше все просто - создаем Android проект и указываем путь к папке app , в Build Target указываем Google APIs (Platform 2.3.3 , API Level 10). Собираем приложение и устанавливаем на телефон. Кто не хочет возится со сборкой - может скачать готовый APK .

Запуск

Просто подключаем наш телефон к USB Host Shield. Если мы все сделали правильно, то на экране появится запрос запуска DemoKit приложения.

Само приложение содержит две вкладки - In (кнопки, джойстик и сенсоры) и Out (светодиоды, реле и сервоприводы).

Я решил что для демонстрации вполне достаточно пары светодиодов и кнопки. Как это все чудо работает можно пронаблюдать на видео.

Немного кода

В рассматриваемом примере сообщения, передающиеся по USB, состоят из трех байтов:
1-й байт определяет команду или группу устройств, например светодиоды - 0x2
2-й байт указывает на конкретное устройство, например зеленый светодиод - 0x1
3-й байт содержит значение, передаваемое устройству, например максимальная яркость - 0xff

Arduino

... /* инициализация */ AndroidAccessory acc("Google, Inc.", "DemoKit", "DemoKit Arduino Board", "1.0", "http://www.android.com", "0000000012345678"); void setup() { .... acc.powerOn(); } void loop() { byte msg; /* проверка подключения */ if (acc.isConnected()) { /* получение сообщения от Android устройства */ int len = acc.read(msg, sizeof(msg), 1); if (len > 0) { /* сообщение для светодиодов */ if (msg == 0x2) { if (msg == 0x0) analogWrite(LED3_RED, msg); else if (msg == 0x1) analogWrite(LED3_GREEN, msg); else if (msg == 0x2) analogWrite(LED3_BLUE, msg); } } msg = 0x1; b = digitalRead(BUTTON1); if (b != b1) { msg = 0; msg = b ? 1: 0; /* отправка состояния кнопки */ acc.write(msg, 3); b1 = b; } } }

Android

import com.android.future.usb.UsbAccessory; import com.android.future.usb.UsbManager; ... public class DemoKitActivity extends Activity implements Runnable { private UsbManager mUsbManager; UsbAccessory mAccessory; FileInputStream mInputStream; FileOutputStream mOutputStream; ... private void openAccessory(UsbAccessory accessory) { mFileDescriptor = mUsbManager.openAccessory(accessory); if (mFileDescriptor != null) { mAccessory = accessory; FileDescriptor fd = mFileDescriptor.getFileDescriptor(); mInputStream = new FileInputStream(fd); mOutputStream = new FileOutputStream(fd); Thread thread = new Thread(null, this, "AccessoryThread"); thread.start(); } } public void run() { int ret = 0; byte buffer = new byte; int i; while (ret >= 0) { // получение входящих сообщений ret = mInputStream.read(buffer); i = 0; while (i < ret) { int len = ret - i; switch (buffer[i]) { case 0x1: // сообщение от кнопки if (len >= 3) { Message m = Message.obtain(mHandler, MESSAGE_SWITCH); m.obj = new SwitchMsg(buffer, buffer); mHandler.sendMessage(m); } i += 3; break; } } } } // пример использования - включить красный светодиод на полную яркость: // mActivity.sendCommand((byte)2, (byte)0, (byte)255) public void sendCommand(byte command, byte target, int value) { byte buffer = new byte; if (value > 255) value = 255; buffer = command; buffer = target; buffer = (byte) value; if (mOutputStream != null && buffer != -1) { try { mOutputStream.write(buffer); } catch (IOException e) { ... } } } }

Выводы

Открывая такие возможности Google в первую очередь конечно же рассчитывает на появление большого числа активных Android аксессуаров, но далеко не последнее место занимает тот факт, что по сути мы получаем удобное устройство для взаимодействия с различными датчиками, сенсорами и приводами. Такое устройство запросто может стать мозгом чего-то роботизированного.

Также нельзя забывать о том, что Android устройство для Arduino может выполнять роль платы расширения, в которой есть GPS, Bluetooth, WiFi, акселерометр и многое другое.