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ミニチュア・カー・キットとラズパイ(Python)でBLE通信

Last updated at Posted at 2018-04-14

概要

ミニチュア・カー・キットとラズパイでBLEのお勉強した。
ミニチュア・カー・キットの組み立て、まあまあ楽しい。
BLEの仕組みを少し学んだ。
ラズパイでpythonのbluepyっての使ってセンサーデータを取得した。

ミニチュア・カー・キットとは

image.png

  • Silicon Labos (通称シリラボ)のBLE評価基板+α
  • シャーシ(かまぼこ板的なやつ)、タイヤ、車のボディもついてる
  • センサーがいろいろ載っている
  • 技適取得済み
  • $59 (\6,673 @ 2018/04/15)

Thunderboard React Derby ミニチュア・カー・キット|Silicon Labs
CARKIT Silicon Labs | Mouser 日本
中に車のオモチャ? 子供も喜ぶIoT開発キット | 日経 xTECH(クロステック)

使ったもの

  • ミニチュア・カー・キット
  • ラズパイ
  • スマホ
  • プラスドライバー
  • ピンセット
  • ホットボンド(ダイソーで購入。瞬間接着剤でもいいと思う。)

ハードウェア組み立て

評価基板はこんな感じ。
IMG_0912.jpg

かまぼこ板的なものににタイヤと評価基板をつける
IMG_0920.jpg

ダイソーで買ったホットボンドを活用。
タイヤの回転数を測定するための磁石もホットボンドでつけた。
貼る位置が微妙だとタイヤの回転数をとれない。
何度か付けなおした。
IMG_0919.jpg

ボディをかぶせたところ
IMG_0913.jpg

ステッカーを貼って、ミニ四駆のことを思い出す。いろいろステッカーがついてて自由に貼れるのでセンスの見せ所!?
IMG_0921.jpg

評価用アプリもついてるのですぐ動く。
IMG_0914.png

コマンドラインで確認

こんな感じでスキャンできる

sudo hcitool lescan

ラズパイで受信

評価用アプリだけじゃ面白くないので、ラズパイで受信してみる。
とりあえず、pythonでやってみる。
pybluezってのがあったけど、うまく動かせなかったので、bluepyってのを使った。

bluepyのインストール

こんな感じ。
もしかしたら、他にもいろいろ入れたかも。
BlueZってプロトコルスタック?を使ってるらしい。

git clone https://github.com/IanHarvey/bluepy.git
sudo pip install bluepy

bluepyを使ってセンサーデータ収集

こんな感じでセンサーデータを収集。
スキャンして、コネクトして、データ取ってきて、必要なデータを加工して、表示。

read_thunder.py
from bluepy.btle import *
import struct


def ble_micro_handle():
    scanner = Scanner(0)
    devices = scanner.scan(3)
    for dev in devices:
        print "Device %s (%s), RSSI=%d dB" % (dev.addr, dev.addrType, dev.rssi)
        
        for (adtype, desc, value) in dev.getScanData():
            print "  %s = %s" % (desc, value)
            num_ble = len(devices)
            print num_ble
    if num_ble==0:
        return None
    ble_mic = []
    char_sensor = 0
    non_sensor = 0
    led_char = Characteristic
    mic_char = Characteristic
    led_handle =0
    
    for i in range(num_ble):
        try:
            devices[i].getScanData()
            ble_mic.append(Peripheral())
            ble_mic[char_sensor].connect(devices[i].addr,devices[i].addrType)
            char_sensor = char_sensor + 1
            print "Connected %s device with addr %s " % (char_sensor, devices[i].addr)
        except:
            non_sensor = non_sensor + 1
        try:
            for i in range(char_sensor):
                services = ble_mic[i].getServices()
                characteristics = ble_mic[i].getCharacteristics()
                for k in characteristics:
                    print k
                    if k.uuid=="2a6e":
                        print "temp"
                        # print k.uuid
                        # print k.peripheral
                        value = struct.unpack('<H',k.read())
                        value = value[0] / 100
                        print value
                    if k.uuid == "2a6f":
                        print "humidity"
                        value = struct.unpack('<H',k.read())
                        value = value[0] / 100
                        print value
        except:
            return None

ble_micro_handle()

BLE

ここがわかりやすかった。
BLEモジュールからのデータを受け取りたいだけなら、GAPは知らなくてよさそう。おもったよりシンプル。
クラゲのIoTテクノロジー

  • GAP, GATT
  • Read, Write, Notify
  • Central, Peripheral
  • Advertise, Scan, Connect, Disconnect
  • Service, Characteristic
  • UUID
  • Value, Property, Descriptor

UUIDの短縮形のこともかかれてる
クラゲのIoTテクノロジー

他にもいろいろ情報ある
クラゲのIoTテクノロジー

BLEについて他にも調べたけど、やりたい事的には知らなくても良さそうだった。

まとめ

そこそこ時間かかった。
やっぱ、作業しながらお勉強すると、理解が進む。

今後

  • Thunderboardのプログラミング
  • JavaScriptで同じようなことする
  • 別のBLEモジュールでも試してみる

参考URL

bluepyのクラスの使い方を知るために活用。
bluepy - a Bluetooth LE interface for Python — bluepy 0.9.11 documentation

バイナリのunpackのために活用
7.3. struct — 文字列データをパックされたバイナリデータとして解釈する — Python 2.7.14 ドキュメント

structについて詳しくかかれていたので活用
pythonのstructモジュールを触ってみる | KentaKomai Blog

得られたバイナリデータの解釈のために活用。
Thunderboard Sense with Raspberry Pi and Python

UUIDを確認するために活用。
thunderboard-android/ThunderBoardUuids.java at 769e5a708f87a976ecc46a9a5defeec252d45aab · SiliconLabs/thunderboard-android · GitHub

ここで、紹介されているpybluezで試してみたが、うまくいかず・・・。
connect()はするけど、read_by_uuid()できず。残念。
Check! Raspberry Pi で Bluetooth 経由のセンサーデータを取得する 〜 準備編 - Qiita

サンプルがシンプルなので、これで動いたら理解しやすくてうれしかったんやけども。
pybluez/read_name.py at master · karulis/pybluez · GitHub

SensorTagはいろいろサンプルあるみたいでうらやましい。
SimpleLink SensorTag - TIJ.co.jp

bluepyについても載ってる
PythonからBLEを制御するライブラリの調査 - masato-ka's diary

bluepyのこと。結構参考にした。
Thunderboard Sense and RPi - Hackster.io

Firebaseのことも書かれている。
Thunderboard Sense with Raspberry Pi and Python

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