电动滑板攻略 – 蓝牙控制原理

由 动力老男孩 发表于 2015/05/19 00:27:50
目前市面上的电动滑板，大多都是用的车模的2.4G遥控器，基本上都是单向控制。在我的改装里，把遥控换成了蓝牙通讯（其实蓝牙的波段也是2.4G，不过是制定了数据通讯协议），改用蓝牙之后有很多好处：

1. 可以双向通讯，滑板可以通知遥控器电量、速度或者未来还可以有载重等信息；
2. 大量的蓝牙设备可以用来当遥控器，最常见的就是手机，还可以有游戏柄、手环、指环，以后没准还可以脑波控制；
3. 开发简单，蓝牙配对之后可以模拟成串口，直接发送数据就可以了；
说起蓝牙，这个名字真是够怪的。它的起名来源是一位国王，据说爱吃蓝莓以至于牙真的是蓝色的，所以有个绰号叫Bluetooth。可能是因为这个家伙比较擅长沟通，所以发明蓝牙的科学家就用它来命名最新的通讯协议了。我们常见的无线通讯协议还有WIFI和ZigBee，分别应用于不同的场景。
蓝牙模块
蓝牙设备都是成对儿使用的，以电动滑板为例，其中一个是主设备，另外一个是从设备。就像相亲一样，总得其中一个主动点儿才能成功配对。
我们选用的蓝牙模块是 HC-05 主从一体的蓝牙模块，也就是同样的一个蓝牙模块，你可以把它设置成主设备，也可以把它设置为从设备。你在淘宝购买的时候，可能会发现长的不一样的蓝牙模块，有的边缘有锯齿，我们一般叫“邮票板”；还有的是带底板的，用插针连出来。
邮票板的每个缺口都是一个引脚，有很多功能其实是我们用不上的。插针板其实就是给邮票板加上了一个底板，一般还会用热缩管套起来。它把我们最常用的一些引脚引出来，方便开发和调试。相对的来说体积就会大一点儿。不管是什么板，大多数蓝牙模块都包含下面的这些引脚：
蓝牙模块

蓝牙模块

其中GND表示电源地；VCC是电源正极，需要看好是3.3V还是5V；TX（Transmit）用于发送数据；RX（Receive）用于接受数据。这4个引脚是所有蓝牙模块都会有的，其他的一些常见的引脚包括：Key（或EN)，设置为高电平才能进入AT设置模式；State（或LED），通常用于连接一个闪烁的灯，表示蓝牙的状态。
需要注意的是，不管是蓝牙还是别的什么串口，RX和TX都是对换着接的。例如蓝牙模块的RX需要对应Arduino的TX，蓝牙模块的TX对应Arduino的RX。这也很好理解，一方的发送端肯定是要连到对方的接收端嘛。
AT指令
前面提到了用Key或EN可以让蓝牙进入AT模式，所谓的AT模式是指蓝牙的设置模式，在这个模式下，可以设置蓝牙的名字、密码、配对信息等等。
如果要用电脑调试蓝牙，你需要一个USB转串口的模块（请在某宝搜 USB+串口+UART+模块 ），这种模块一般带有USB插头直接可以接电脑，另一头则是一些插针用于连接设备。设置蓝牙的话，请按下图连线：
usb转串口

usb转串口

连接之后在电脑上就会发现新硬件，比尔盖子会帮你找到驱动，完事儿之后你会在设备里看到一个新硬件，并映射出一个COM端口。
这时候你可以用Arduino的串口监视器来测试AT指令，在输入框输入AT后回车，你会发现蓝牙给你返回了一个OK，这就表示AT指令是可用的。不同厂家的AT指令并不完全相同，所以最好要找卖家要说明文档，不过一些常见的AT指令应该都支持。
其中AT指令包括查询和设置，以蓝牙的名称为例：
AT+NAME=ChuangKoo  这个命令把蓝牙模块的名字设置成ChuangKoo，蓝牙返回OK
AT+NAME? 这个命令蓝牙返回ChuangKoo
还有一些常见的命令包括：
AT+ROLE=M  设置蓝牙为主（Master）模式，等号后面是S的话则表示从（Slave）模式
AT+DEFAULT  还原为默认设置
AT+RESTART  软件复位（重启）
AT+ADDR?    查询本模块的Mac地址
AT+BIND=0002,0a,01eea7   自动绑定对方的Mac地址，只对主模式有效
其中我们主要就是靠AT+BIND来实现遥控器和电滑板的配对的。
Arduino程序
我的遥控器和电滑板上，都各自有一块Arduino Pro Mini和一个蓝牙模块。蓝牙模块设置了自动配对之后，它们只要加了电就会自动连接，这时候它们就进入“透传”状态，也就是说两个Arduino之间就像直接连上了一样。
在硬件上，Arduino有两种方式可以连接蓝牙，一种是直连，就是把Arduino板子上的RX、TX分别和蓝牙模块的TX、RX相连，在代码里用Serial类来操作；
这种方式据说会比较稳定，但是令人烦躁的是，当我们需要烧录程序的时候，需要把Arduino的RX、TX和烧写器相连；一旦接上蓝牙之后，烧程序就没法用了。
另外一种是软件串口的方式，随便选Arduino上的两个数字输出口，例如11和12，用它们来连接蓝牙的RX和TX，在代码里用SoftwareSerial类来操作。
这样烧代码的时候，就不需要把蓝牙拔下来了，而且一个Arduino板子可以控制好几个软件串口。
接线示意图如下：
电动滑板蓝牙连接示意图

电动滑板蓝牙连接示意图

遥控器端的代码是这样的：
  1. #include <SoftwareSerial.h>
  2. SoftwareSerial mySerial(12, 11);
  4. void setup()
  5. {
  6. mySerial.begin(9600);  //设置波特率
  7. }
  9. void loop()
  10. {
  11. int readValue = 50;  //这里会换成从摇杆得到的读数
  12. mySerial.write((byte)readValue);
  14. delay(100);
  15. }

mySerial就是软件串口，你可以看到就用简单的 mySerial.write(xxx) 就可以从遥控器向滑板发送数据了。

接收端的代码是这样的：
  1. #include <SoftwareSerial.h>
  2. SoftwareSerial mySerial(12, 11);
  4. int powerValue = 50;  //摇杆默认位于0~100的中点
  6. void setup()
  7. {
  8. mySerial.begin(9600);  //设置波特率
  9. }
  11. void loop()
  12. {
  13. while(mySerial.available()) {
  14. powerValue = mySerial.read();
  15. }
  16. // 此处用powerValue来控制电机
  17. delay(2500);
  18. }

其中两个主要的函数 mySerial.available() 用于判断当前蓝牙模块是否有数据进来；mySerial.read() 用于读一个字节的数据。

所以蓝牙配对之后，两个设备之间有什么想说的悄悄话，只需要其中一个用Serial.write 写入，另一个就可以用Serial.read 来读取了，真是超级方便！
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对 “电动滑板攻略 – 蓝牙控制原理” 的 10 条 评论

  1. lec 说：
    2015/05/21 于 09:04

    NB！膜拜大神！

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  2. gyf900 说：
    2015/05/21 于 14:33

    不知动力能不能在讲讲之前提到的多路pwm问题，比如控制个三相的电机需要三路pwm该怎么让他输出~~，专用的pwm路已经用完，只能从一般pin口上找答案。

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  3. Zoe 说：
    2015/07/17 于 14:24

    你好 我想问下 滑板上的arduino是如何发出信号 使电机转动的呢？

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  4. wei 说：
    2016/10/31 于 12:18

    博主 在蓝牙干扰方面有没有研究啊 我司的蓝牙设备 也只是你用的这个型号 平时连接很稳定 但是 参加展会等等的大型活动 蓝牙设备很多 无人机 机器人 等等 蓝牙设备干扰很严重, 有时候 直接就不能连接了 求指点 , 我是搞软件的 , 公司没有专门弄蓝牙的硬件工程师啊, 所以问一下

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  5. Allen 说：
    2017/04/09 于 18:17

    请问无刷电机只能恒定转速转，不能变转速，是为什么呢？

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