Arduino Nano 33 Sense BLE開(kāi)源

描述

介紹

Arduino 為物聯(lián)網(wǎng)世界推出了又一輪創(chuàng)新。Nano 33 Sense BLE 裝有環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，其數(shù)據(jù)可以使用藍(lán)牙通信協(xié)議傳輸?shù)街鳈C(jī)。它是評(píng)估可利用手勢(shì)和聲音輸入的移動(dòng)解決方案的理想平臺(tái)。與大多數(shù) Arduino 平臺(tái)一樣，開(kāi)發(fā)是使用多功能集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE) 或云接口進(jìn)行的。該板的微控制器是 Nordic Semiconductor 的 nRF52480。

本說(shuō)明是探索與板載傳感器接口的庫(kù)的一系列簡(jiǎn)單練習(xí)中的第一個(gè)，例如：

• 具有 9 個(gè)軸（自由度）的慣性測(cè)量單元 (IMU)
• 溫度
• 壓力
• 濕度
• 光
• 顏色
• 麥克風(fēng)

由于傳感器安裝在板上，因此學(xué)習(xí)曲線(xiàn)更快，因?yàn)樵诿姘迳险{(diào)試連接線(xiàn)是多余的。這些練習(xí)中使用的電路板安裝了接頭——再次消除了購(gòu)買(mǎi)后進(jìn)行焊接冒險(xiǎn)的需要（對(duì)于初學(xué)者）。如需更多定制解決方案，可以購(gòu)買(mǎi)不帶接頭的型號(hào)。

微電腦

該項(xiàng)目是幾個(gè)自定進(jìn)度的培訓(xùn)練習(xí)的開(kāi)始，這些練習(xí)將說(shuō)明 Nano 33 庫(kù)的使用：

• 用于藍(lán)牙的 NINA B306
• 用于 IMU 的 LSM9DS1
• LPS22HB 用于大氣壓力和環(huán)境溫度
• HTS221 用于濕度
• 用于接近、光線(xiàn)、RGB 和手勢(shì)傳感器的 ADPS-9960
• 麥克風(fēng)用 MP34DT05

本說(shuō)明僅檢查用于藍(lán)牙連接的 NINA B306 庫(kù)。

妮娜B306

u-blox的獨(dú)立藍(lán)牙 5 低功耗芯片組在相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中說(shuō)明了其天線(xiàn)輻射模式。有 28 個(gè)數(shù)字引腳。

電源模式

模塊共有三種電源模式：

• 積極的
• 支持
• 睡覺(jué)

串行通信接口

模塊支持以下串口通信接口：

• 通用異步接收器/發(fā)送器 (UART)，4 線(xiàn)，2x
• 串行外設(shè)接口 (SPI)，3x
• 排隊(duì)串行外設(shè)接口 (QSPI)，1x
• 內(nèi)部集成電路 (I2C)，2x
• 內(nèi)部 IC 聲音 (I2S)，1x
• 通用串行總線(xiàn) (USB)，2.0，1x

數(shù)字接口

有兩個(gè)關(guān)鍵的數(shù)字接口：

• 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)
• 脈沖密度調(diào)制 (PDM)

脈寬調(diào)制

有12個(gè)獨(dú)立的PWM通道來(lái)控制：

• 電機(jī)
• 發(fā)光二極管 (LED)
• 音頻信號(hào)

每個(gè)通道都使用一個(gè)通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳來(lái)輸出信號(hào)。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

當(dāng)前應(yīng)用中的 PDM 主要與數(shù)字麥克風(fēng)一起使用，用于 16 kHz 速率的 16 位樣本。它通過(guò)單個(gè) GPIO 引腳支持單通道或雙通道數(shù)據(jù)。

模擬接口

使用 38 個(gè)數(shù)字 GPIO 中的 8 個(gè)，通過(guò)以下功能支持模擬操作：

• 模數(shù) (ADC)，8 通道，1x
• 從 0 V 到 VCC 的全擺幅輸入范圍
• 8/10/12 位分辨率
• 帶過(guò)采樣的 14 位分辨率
• 高達(dá) 200 kHz 的采樣率
• 單次或連續(xù)采樣
• 兩種操作模式：
• 單端單輸入引腳
• 具有兩個(gè)輸入引腳的差分和它們之間的電壓電平差被采樣
• 任一：模擬比較器，1x
• 或者：低功耗模擬比較器，1x

命令

出于本說(shuō)明的有限目的，僅在示例代碼中檢查了藍(lán)牙功能的命令，該示例代碼介紹了客戶(hù)端-服務(wù)器操作，該操作與通知特性結(jié)合成為發(fā)布和訂閱模型。

例子

介紹性示例說(shuō)明了使用具有以下類(lèi)的庫(kù)：

• 低功耗藍(lán)牙
• BLE特性
• BLE服務(wù)

低功耗藍(lán)牙

庫(kù)中為設(shè)備啟用藍(lán)牙服務(wù)的主要類(lèi)是BLE （低功耗藍(lán)牙或智能藍(lán)牙）。示例代碼中使用的關(guān)鍵接口如下所示：

開(kāi)始

begin方法初始化 BLE 設(shè)備，它在成功時(shí)返回 1，失敗時(shí)返回 0 。

結(jié)尾

end方法停止 BLE 設(shè)備。

添加服務(wù)

addService方法將 BLE 服務(wù)添加到 BLE 設(shè)備提供的服務(wù)集中。

設(shè)置本地名稱(chēng)

setLocalName方法設(shè)置用于通告 BLE 設(shè)備的本地值（即文本字符串）。

廣告

advertise方法啟動(dòng) BLE 設(shè)備的服務(wù)廣告。

BLE特性

BLECharacteristic 類(lèi)允許在設(shè)備上設(shè)置服務(wù)。

BLE特性

此類(lèi)的BLECharacteristic構(gòu)造函數(shù)為設(shè)備創(chuàng)建了一個(gè)新的 BLE 特性。

寫(xiě)值

writeValue方法，顧名思義，寫(xiě)入指定 BLECharacteristic 的值。

價(jià)值

value方法，查詢(xún)BLE設(shè)備指定BLECharacteristic的當(dāng)前值。

BLE服務(wù)

BLEService 類(lèi)啟用 BLE 設(shè)備的服務(wù)。

BLE服務(wù)

BLEService構(gòu)造函數(shù)使用作為參數(shù)傳遞給該方法的uuid字符串為BLE 設(shè)備實(shí)例化一個(gè)新的 BLE 服務(wù)。

以下 uuid 字符串引用 LED 服務(wù)：

	"19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214"      

添加特性

addCharacteristic方法將bleCharacteristic添加到 BLE 設(shè)備的實(shí)例化服務(wù)中。

bleCharacteristic參數(shù)是通過(guò)從相應(yīng)的類(lèi)實(shí)例化來(lái)設(shè)置的，如下所示：

BLEChacteristic ledCharacteristic （uuid ，選項(xiàng)）

BLEChacteristic buttonCharacteristic ( uuid ,選項(xiàng))

其中 option 是以下任何模式的聯(lián)合：

• BLE通知
• BLE讀取
• 藍(lán)牙寫(xiě)

記錄構(gòu)建

這套介紹性的基本和基本項(xiàng)目中的所有項(xiàng)目、微型計(jì)算機(jī)板和面包板都安裝在基板上。該底板的優(yōu)點(diǎn)是：

• 凹陷的輪廓以消除底部暴露
• 足夠的螺絲來(lái)安裝 Arduino（UNO 或 Mega）或 RaspberryPi 板
• 用于隨附螺釘?shù)念A(yù)鉆孔對(duì)齊孔
• 將底板固定在桌子上的孔
• 全尺寸面包板插槽

下圖展示了 Nano33 在全尺寸面包板中間的安裝座，按鈕位于邊緣，以方便插入其他組件和相關(guān)接線(xiàn)以供將來(lái)練習(xí)使用。

原理圖

下圖說(shuō)明了測(cè)試超聲波傳感器的基本練習(xí)的示意圖：

下面的裝配圖說(shuō)明了練習(xí)的建議布局：

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