Bluetooth уже давно и прочно вошёл в нашу жизнь в качестве удобного протокола связи различных устройств: мобильных телефонов, ноутбуков, КПК, гарнитур, мышей, клавиатур… Список можно ещё долго продолжать. Обычно эту технологию интегрируют в свои продукты крупные производители электроники в виде малюсенькой микросхемы в корпусе BGA или QFN. А как быть нам, простому электронному люду, не владеющими тёмными силами создания 4-слойных плат и кунг-фу микромонтажа? Для этого есть
Bluetooth-модуль HC-05 от наших китайских собратьев.

Этот модуль представляет собой плату размером 2.7x1.4 см, с 34 выводами с шагом 1.5 мм, расположенных по периметру платы, и имеет на одном из торцов антенну:




На плате расположен чип BC417 от компании Cambridge Silicon Radio, который обеспечивает аппаратную поддержку стека Bluetooth 2.0+EDR (Enhaced Data Rate), а также флэш-память ES29LV800DB-70WGI от Excel Semiconductor на 8 Мбит (1 МБ), хранящая прошивку и настройки.
С оригинальной китайской прошивкой модуль умеет работать в двух режимах: простого «радиоудлинителя UART» и управления AT-командами. В первом случае всё предельно просто — включаешь модуль, подключаешься к нему с компа или иного устройства, умеющего делать COM-порт по Bluetooth, и шлёшь в этот порт данные. Во втором режиме можно управлять модулем посредством AT-команд вида «AT+КОМАНДА» — например, команда «AT+NAME?» позволяет узнать имя модуля, но об этом позже.

Для того, чтобы подключить модуль, проясним назначение выводов:

• TX, RX, CTS, RTS — линии UART; CTS и RTS недоступны в данной прошивке
• PCM_CLK, PCM_OUT, PCM_IN, PCM_SYNC — линии для приёма-передачи звука (недоступны)
• AIO0, AIO1 — линии I/O общего назначения (недоступны)
• RESET — линия сброса (активируется логическим нулём)
• 3.3 V, GND — питание, земля
• NC — не подсоединён (Not Connected)
• USB_D+, USB_D- — линии данных USB (недоступны)
• CSB, MOSI, MISO, CLK — линии SPI (CSB — это SS, Slave Select), используются для прошивки чипа
• PIO0 — разрешение/запрет RX
• PIO1 — разрешение/запрет TX
• PIO2-PIO7, PIO10 — линии I/O общего назначения
• PIO8 — для светодиода, показывающего состояние модуля: светодиод мигает с разной скоростью в зависимости от того, чем занят модуль — опросом Bluetooth-устройств, ожиданием или чем-то ещё
• PIO9 — для светодиода, показывающего статус соединения: горит, если установлено соединение с другим Bluetooth-устройством
• PIO11 — для управления режимом работы: по умолчанию режим простого удлинителя UART, а если подать на него логичскую 1 — режим AT-команд

Кстати, 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 без заморочек.

Но это ещё не всё: шаг между выводами у модуля — 1.5 мм, что категорически не сочетается с шагом отверстий в макетных платах, и для прототипирования придётся припаивать проводки. Но нас такой вариант не устроил, и пришлось немного напрячься и сделать плату-breakout для модуля. Zotlberg взял на себя эту задачу и успешно её решил вот в таком виде:



На плате установлен стабилизатор на 3.3 В, так что можно запитать модуль стандартным для Arduino напряжением 5 В, подключив питание к выводу, обозначенному 5V. Принципиальная схема платы:



А вот ещё исходники в формате DipTrace: принципиальная схема и разведённая плата.

Итак, плата готова, приступим к работе с модулем. Ставим breakout в макетную плату и подключаем следующим образом:

• 3.3v — к 3.3 В от Arduino
• GND — к GND Arduino
• RX — к TX Arduino
• TX — к RX Arduino

Включаем Arduino с подключенным модулем. Если в вашем компьютере нет встроенного Bluetooth-контроллера, воспользуйтесь Bluetooth USB-донглом вроде этого:

Теперь займёмся программной частью. Для начала зальём в Arduino такой скетч:

enum { LED_PIN = 13 };
enum LedState { LED_ON, LED_OFF, LED_BLINK };

LedState led_state;

void setup()
{
  led_state = LED_OFF;
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  
  Serial.begin(38400);
}

void loop()
{  
  if (Serial.available())
  {
    char command = Serial.read();
    
    switch (command)
    {
      case '1': led_state = LED_ON; break;
      case '0': led_state = LED_OFF; break;
      case '*': led_state = LED_BLINK; break;
      
      default:
      {
        for (int i = 0; i < 5; ++i)
        {
          digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
          delay(50);
          digitalWrite(LED_PIN, LOW);
          delay(50);
        }
      }
    }
  }
  
  switch (led_state)
  {
    case LED_ON: digitalWrite(LED_PIN, HIGH); break;
    case LED_OFF: digitalWrite(LED_PIN, LOW); break;
    
    case LED_BLINK:
    {
      static unsigned long start_millis = 0;
      
      if (millis() - start_millis >= 300)
      {
        start_millis = millis();
        digitalWrite(LED_PIN, !digitalRead(LED_PIN));
      }
    }
  }
}

Windows 7

Кликните правой кнопкой мыши на значке Bluetooth в трее:



В появившемся списке устройств выбираем наш модуль и жмём Далее:



В следующем окне выберите вариант ввода PIN-кода вручную:



Введите код «1234» и нажмите Далее:



Если авторизация пройдёт успешно, то вы увидите следующее окно:



Откройте список Bluetooth-устройств и зайдите в свойства модуля:





На вкладке «Службы» поставьте галочку напротив профиля последовательного порта и нажмите ОК:



Windows установит нужный драйвер и покажет облачко с соответствующим сообщением и названием порта:



Теперь вам понадобится программа-терминал с хорошей настраиваемостью. Неплохим вариантом будет лёгкая и бесплатная (даже для коммерческого использования) программа Termite. Установите её, запустите и нажмите Settings. В настройках поставьте:
Port — COM6 (ну или какой порт Windows назначила модулю у вас)
Baud rate — 38400
Transmitted text — Append nothing



Жмите OK и в главном окне программы Disconnected — click to connect:



Всё — можно слать символы:



Модуль должен зажигать светодиод L в ответ на символ '1', тушить на '0' и мигать им на '*' c частотой примерно два раза в секунду. При вводе любых других символов светодиод должен около секунды мигать с большей частотой.

Ubuntu Linux 11.04

Запустите bluetooth-wizard и нажмите «Вперёд»:



В следующем окне дождитесь нахождения вашего модуля и нажмите кнопку «Параметры PIN»:



Выберите PIN-код 1234 и закройте окно:



В окне со списком устройств Жмите «Вперёд», и если будут ошибки, повторите операцию с PIN-кодом. В случае успеха вы увидите такое окно:



Запустите сканирование доступных Bluetooth-устройств:

$ hcitool scan 
Scanning ... 
	        00:11:04:29:02:55       H-C-2010-06-01

H-C-2010-06-01 — это имя нашего устройства (может быть также «HC-05»). Создаём устройство для работы по протоколу RFCOMM:

$ sudo rfcomm bind /dev/rfcomm0 00:11:04:29:02:55

Всё, теперь можно обмениваться данными через виртуальный COM-порт /dev/rfcomm0. Можно прямо в консоли:

$ stty -F /dev/rfcomm0 38400  # устанавливаем скорость порта
$ echo -n '1' > /dev/rfcomm0  # пишем туда символ '1', без символов перевода строки

Также можно воспользоваться замечательной программой cutecom: в поле Device введите /dev/rfcomm0, в списке Baud rate поставьте скорость 38400, внизу окна в списке выберите вариант No line end. Теперь жмите Open device и шлите через поле Input символы:



Модуль должен зажигать светодиод L в ответ на символ '1', тушить на '0' и мигать им на '*'.

AT-команды

Чтобы задействовать такие функции модуля, как опрос «соседних» Bluetooth-устройств, установку другой скорости UART и прочие, необходимо использовать AT-команды, описанные в этом datasheet. Сразу предупреждаю: этот даташит очень китайский — многие вещи просто не описаны, для некоторых команд не описано даже их поведение, оформление кривое, куча ошибок из-за невнимательного copy&paste. Но другие даташиты на этот модуль ещё хуже }:[=]

Все команды имеют вид AT+КОМАНДА, AT+КОМАНДА? или AT+КОМАНДА=ПАРАМЕТРЫ и должны оканчиваться комбинацией CR+LF (символы с кодами 0x0D и 0x0A, '\r' и '\n'). Примеры команд:

AT+NAME? — спросить у модуля его имя
AT+ROLE=1 — задать роль master
AT+INQ — запустить опрос соседних Bluetooth-устройств

Отвечает модуль так:

• В случае успеха:
  +КОМАНДА: ОТВЕТ
  OK
  
  Строки, начинающейся с '+', может и не быть, если команда не должна ничего возвращать. Например, на команду AT+NAME? модуль ответит так:
  +NAME:H-C-2010-06-1
  OK
  
  а на команду AT (тест) просто:
  OK
  
• В случае ошибки:
  FAIL
  или
  ERROR:(КОД ОШИБКИ)
  
  Самый первый код ошибки 0 значит, что формат команды неверен — на команду AT+ЖАХНИ, к примеру, модуль ответит:
  ERROR:(0)
  
  Кстати, зацените грустный смайл :( в этом ответе.
  
  Многие команды имеют как форму запроса, так и форму установки параметра. Опять же, команда AT+NAME? возвращает имя модуля, тогда как AT+NAME=ИМЯ его устанавливает.
  
  Для того, чтобы модуль мог принимать AT-команды, нужно его перевести в соответствующий режим — для этого нужно установить вывод PIO11 в логическую 1 (подтянув к питанию, например). После этого соединяйтесь с модулем, используя Arduino в качестве переходника USB-UART, аккуратно вытащив из него микроконтроллер (не сломайте ножки МК!)
  Выставьте в терминалке конец строки CR+LF и попробуйте скормить модулю пару команд. Выглядеть это должно примерно так:
  
  
  
  Всего команд 36, описаны они все в даташите. Заданные командами настройки модуль сохраняет в своей flash-памяти, так что после его можно использовать без повторной настройки.
  
  А вообще, работать напрямую с AT-командами, да ещё на микроконтроллере, довольно сложно и уныло, так что я основательно вкурил ядрёный китайский даташит и накатал библиотеку Bluetooth_HC05, которую можно скачать в архиве или клонировать с репозитория на GitHub. В библиотеке я реализовал все функции модуля, документация по библиотеке лежит в директории doc.
  
  И напоследок: возможность перепрошивки аналогичного модуля обсуждали на хабре, ну и в сообществе easyelectronics есть небольшая заметка.