Hur man använder Bluetooth Low Energy (BLE) med Arduino Nano 33 IoT för att överföra sensorinformation

I denna del av boken kommer vi att gå igenom hur man använder Bluetooth Low Energy (BLE) med Arduino Nano 33 IoT för att överföra sensorinformation till en mobil enhet i realtid. BLE-teknologin har blivit mycket populär för att skapa energieffektiva och trådlösa kommunikationslösningar, vilket gör den perfekt för användning i IoT-applikationer.

För att testa denna programvara behöver vi en mobiltelefon med Android eller iOS, som vi använder för att ta emot och visa data från Arduino Nano 33 IoT. I vårt exempel använder vi en Android-enhet.

En av de viktigaste funktionerna vi utnyttjar är att kunna skicka data för att styra en LED-lampa som är ansluten till Arduino Nano 33 IoT. Genom att skriva värdet 15 till tjänsten via appen, tänds LED-lampan, och om vi skriver 00, släcks den. Denna enkla funktion ger en grundläggande förståelse för hur man skickar och tar emot data mellan en BLE-enhet och en mobiltelefon.

Nästa steg är att överföra sensorinformation i realtid. Här använder vi en gyrosensor för att övervaka rörelser och överföra dessa data till en BLE-läsare. Vi skapar en BLE-tjänst som innehåller tre egenskaper som representerar rörelseinformation från gyrosensorn för x-, y- och z-axlarna. För att göra detta skapar vi ett nytt Arduino-program där vi definierar en BLE-tjänst och tre BLE-egenskaper. Varje egenskap kommer att exponera sensorinformation för varje axel.

I själva setup()-funktionen ser vi till att alla moduler och tjänster är korrekt inställda. När detta är klart börjar Arduino att annonsera sin BLE-tjänst så att BLE-läsare kan hitta och ansluta till den. När en läsare ansluter, aktiveras LED-lampan och sensorinformationen börjar skickas i realtid till den anslutna enheten.

När vi testar programmet med hjälp av nRF Connect for Mobile-appen, kommer vi att kunna se sensorinformation från gyrosensorn på vår mobiltelefon i realtid. Appen visar alla tre egenskaper som representerar sensorvärden för x-, y- och z-axlarna. Detta är en bra demonstration av hur BLE kan användas för att överföra data från sensorer till mobilapplikationer, vilket är grundläggande för många IoT-lösningar.

Det finns också möjlighet att skapa anpassade mobilapplikationer som kan interagera med BLE-tjänster. Genom att utveckla en egen mobilapp kan man få större kontroll över användargränssnittet och hur sensordata visas. Detta ger en mer flexibel lösning för specifika användningsfall.

Hur fungerar RGB-färgblandning med Arduino Nano 33 IoT?

För att arbeta med RGB-färger på en Arduino Nano 33 IoT används en RGB LED där varje färgkanal styrs av en specifik pinne som är ansluten till ett PWM-utgång (Pulse Width Modulation). I denna typ av applikation kombineras de tre grundfärgerna röd, grön och blå för att skapa olika färger genom att justera intensiteten på varje kanal. Eftersom dessa värden kan variera från 0 till 255, ger det möjlighet att skapa ett brett spektrum av färger.

Programmet för denna RGB-applikation består av att sätta upp de digitala pinnarna för att hantera PWM-signaler och kommunicera via seriell port med hjälp av Serial.begin(). För att sätta färger använder vi funktionen setColor(), där de tre parametrarna (röd, grön, blå) representerar färgintensiteten på respektive kanal.

cpp
Copy code
int redPin = 12;

int greenPin = 11;
int bluePin = 10;
void setup() {
    pinMode(redPin, OUTPUT);
    pinMode(greenPin, OUTPUT);
    pinMode(bluePin, OUTPUT);
    Serial.begin(115200);
}
void loop() {
    setColor(255, 0, 0);  // röd
    Serial.println("röd");
    delay(1000);

    setColor(0, 255, 0);  // grön

    Serial.println("grön");
    delay(1000);
    setColor(0, 0, 255);  // blå
    Serial.println("blå");
    delay(1000);

    setColor(255, 255, 0);  // gul

    Serial.println("gul");
    delay(1000);
    setColor(80, 0, 80);   // lila
    Serial.println("lila");
    delay(1000);

    setColor(0, 255, 255); // aqua

    Serial.println("aqua");
    delay(1000);
}
void setColor(int red, int green, int blue) {
    analogWrite(redPin, red);
    analogWrite(greenPin, green);
    analogWrite(bluePin, blue);
}

För den som vill fortsätta utforska RGB-färgblandning finns det ingen gräns för de olika färger som kan skapas genom att justera värdena för röd, grön och blå. Värdena kan inte överstiga 255, vilket innebär att varje färgkanal har en maxgräns för intensiteten. Det finns även möjlighet att skapa mer avancerade effekter, som att fade-förlopp eller animera färger över tid, genom att ändra färgintensiteter dynamiskt i koden.

För att få ut det mesta av RGB-LED:er och dessa principer, kan man kombinera dem med andra sensorer eller externa moduler för att skapa interaktiva applikationer. Genom att använda exempelvis en ljussensor eller temperaturmätare kan man styra färgerna på LED:n beroende på omgivningsförhållanden, vilket öppnar upp för en mängd intressanta projekt.

Vidare, för att få en bättre förståelse av teknologin bakom färgblandning med RGB LED, är det nyttigt att känna till de teoretiska aspekterna av ljusfärger. RGB-färgsystemet är additivt, vilket betyder att de tre grundfärgerna kombineras för att skapa andra färger genom att öka ljusstyrkan. Ju högre värde på varje färgkanal, desto ljusare och mer intensiv blir färgen. Det ger programmeraren stor frihet att experimentera med nya färgnyanser och effekter.