Arduino: Comunicacao Serial e Bluetooth: mudanças entre as edições

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=Arduíno: Bluetooth=
=Arduíno: Comunicação Serial e Bluetooth=
 
==Comunicação Serial==
 
===Conceitos sobre comunicação serial e paralela===
;[[Comunicação serial e paralela]]
 
===Comunicação Serial no Arduíno===
 
O '''Arduíno UNO''' possui uma '''porta serial''' ([https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/communication/serial/ '''Serial''']) (também referida como UART) e se comunica através dos pinos 0 ('''RX''') e 1 ('''TX'''), assim como com o computador via USB. Se você utiliza a comunicação serial não pode utilizar os pinos 0 e 1 como entradas e saídas.
 
Também é possível utilizar o '''monitor serial''', disponível na IDE do Arduíno, para comunicação bidirecional com uma placa Arduíno conectada em uma porta USB.
 
Não é possível utilizar as '''portas seriais''' do '''Arduíno''' diretamente em uma comunicação com uma '''interface RS232''', pois esta usa tensões de -12 V e 12 V.
 
;Outras placas Arduíno:
*O '''Arduíno Leonardo''' usa a '''Serial''' exclusivamente para comunicação com a '''porta USB'''. Para '''comunicação serial''' nos pinos 0 (RX) and 1 (TX) deve-se utilizar a '''Serial1'''.
*O '''Arduíno Mega''' tem três portas de '''comunicação serial''' adicionais: '''Serial1''',  '''Serial3''' e  '''Serial3'''.
 
===Laboratório 1: Comunicação serial entre dois Arduínos===
 
;Monitor Serial: O '''monitor serial''' permite enviar dados do '''computador''' ao '''Arduíno''' pela '''interface serial USB'''.
 
Procedimentos:
#Carregar programa exemplo '''[http://www.arduino.cc/en/Tutorial/PhysicalPixel Arquivo/Exemplos/Communication/PhysicalPixel]''' e '''acionar''' o '''led''' do '''pino 13''' a partir de comandos '''H''' e '''L''' enviados pelo '''monitor serial'''.
 
;Comunicação entre dois Arduínos:
Procedimentos:
#Conectar com um par de fios os dois Arduínos através das '''portas seriais''' de ambos os microcontroladores: TX->RX e RX<-TX;
#Carregar no '''receptor''' o programa exemplo '''[http://www.arduino.cc/en/Tutorial/PhysicalPixel Arquivo/Exemplos/Communication/PhysicalPixel]''';
#Carregar no '''emissor''' o código abaixo;
#Observar a comunicação serial a partir do led piscando no receptor e também monitorar a troca de mensagens a partir do monitor serial.
 
<syntaxhighlight lang="c">
//emissor 
int num = 0;
void setup(){
  Serial.begin(9600);
}
void loop(){
  Serial.write('H');
  delay(2000);
  Serial.write('L');
  delay(2000);
}
}
</syntaxhighlight>
 
===Configuração do SimulIDE para comunicação serial com Arduíno===
É possível realizar '''comunicação serial''' entre um '''Arduíno''' rodando no '''SinulIDE''' e um '''Arduíno''' conectado a porta '''USB''' do computador.
#No Arduíno conectado a '''USB''', verificar a partir da IDE a porta de comunicação que está sendo utilizada: '''ttyACM0''' (p.ex.);
#No Arduíno no '''SimulIDE''', clicar com o botão direito do mouse sobre a placa e selecionar '''Open Serial Port''';
#No bloco '''Uart''' que vai abrir, clicar com o botão direito do mouse e selecionar '''properties''';
#Escrever em '''port name''' o nome da porta serial;
#Clicar em '''Open''' para ativar a porta (deve indicar sucesso com o botão vermelho).
 
==Comunicação I2C==
 
A comunicação '''I2C''' é um protocolo de '''comunicação serial''' que permite que dispositivos diferentes se comuniquem e troquem dados através de um '''barramento compartilhado''', permitindo que múltiplos dispositivos possam ser conectados no mesmo barramento.
 
No '''I2C''' um dispositivo é designado como '''mestre''' e os demais dispositivos são considerados '''escravos'''. O mestre envia uma solicitação de dados para o escravo desejado, e o escravo responde enviando os dados solicitados. Isso é possível graças ao uso de '''endereços únicos''' para cada dispositivo '''escravo''', que permitem que o mestre saiba exatamente qual dispositivo deve ser acessado.
 
A '''comunicação I2C''' é realizada por meio de duas linhas de comunicação, o '''SDA''' (linha de dados) e o '''SCL''' (linha de sincronismo).
 
[[Arquivo:Barramento_I2C.png]]
 
;Arduíno UNO: No '''Arduíno UNO''' a comunicação I2C utiliza a biblioteca chamada '''Wire''' <ref>https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/communication/wire/</ref> e os pinos '''SDA''' e '''SCL''' próximos ao pino Aref, ou pinos A4 ('''SDA''') e A5 ('''SCL''').
 
;ESP: No '''ESP8266''' a comunicação I2C utiliza por padrão pinos GPIO4 ('''SDA''') e GPIO5 ('''SCL''').
 
Uma vantagem importante da comunicação I2C é que podemos ter um dispositivo mestre se comunicando com vários dispositivos escravos (até 127), como diferentes tipos de sensores ou mesmo outros microcontoladores.
 
===Laboratório 2: Comunicação entre Arduínos utilizando I2C===
 
Realizar a comunicação entre dois (ou mais) Arduínos utilizando a comunicação '''I2C''' e a biblioteca '''Wire.h'''.
 
Utilize os exemplos prontos da apresentados na '''IDE do Arduíno''', no caminho '''Arquivo/Exemplos/Wire''', como os exemplos <code>master_reader</code> e <code>master_writer</code> para uso como mestre, e <code>slave_sender</code> e <code>slave_receiver</code> para uso como escravo.
 
Se utilizar mais de um Arduíno como escravo, ajustar o endereço de forma que cada dispositivo tenha um endereço único no barramento.
 
Veja exemplo de comunicação I2C entre dois Arduínos em <ref>https://portal.vidadesilicio.com.br/i2c-comunicacao-entre-arduinos/</ref>.


==Comunicação com Módulo Bluetooth==
==Comunicação com Módulo Bluetooth==
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             |_________|
             |_________|
               | | | |
               | | | |
       Vcc ----+ | | +---- Txd
       Vcc ----+ | | +---- Rxd
       Gnd ------+ +------ Rxd
       Gnd ------+ +------ Txd
:*O pino EN, quando colocado em 0V desabilita o módulo;
:*O pino EN, quando colocado em 0V desabilita o módulo;
:*O pino Status pode ser lido e indica de esta desconectado (LOW) ou conectado (HIGH).
:*O pino Status pode ser lido e indica de esta desconectado (LOW) ou conectado (HIGH).
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  R1=470 &Omega;, R2=1 K&Omega; -> V<sub>Rxd</sub> = 3,4 V
  R1=470 &Omega;, R2=1 K&Omega; -> V<sub>Rxd</sub> = 3,4 V


===Laboratório 1: Comunicação serial entre Arduíno com módulo Bluetooth e Android===
===Laboratório 3: Comunicação serial entre Arduíno com módulo Bluetooth e Android===


Permite acender e apagar led a partir de aplicativo '''Android''' pareado com módulo '''Bluetooth''' rodando em um Arduíno:
Permite acender e apagar led a partir de aplicativo '''Android''' pareado com módulo '''Bluetooth''' rodando em um Arduíno:
Linha 45: Linha 125:
#Abrir aplicativo '''Bluetooth Terminal''' e '''parear''' com módulo Bluetooth;
#Abrir aplicativo '''Bluetooth Terminal''' e '''parear''' com módulo Bluetooth;
#Enviar a partir do '''Bluetooth Terminal''' os caracteres '''H''' e '''L''' para acender a apagar o led 13 do Arduíno.
#Enviar a partir do '''Bluetooth Terminal''' os caracteres '''H''' e '''L''' para acender a apagar o led 13 do Arduíno.
===Laboratório 2: Comunicação serial entre Arduíno com módulo Bluetooth e Android===
Permite enviar uma string ao '''Arduíno''' via Bluetooth e receber de volta a mesma      string no '''monitor serial''' <ref>http://www.instructables.com/id/Add-bluetooth-to-your-Arduino-project-ArduinoHC-06</ref>.
;Procedimentos:
#Carregarno Arduíno o programa exemplo abaixo;
#Enviar strings pelo '''Bluetooth Terminal''' no Android e visualizar o retorno do dado no monitor do terminal.
<syntaxhighlight lang="c">
String message; //string that stores the incoming message
void setup()
{
  Serial.begin(9600); //set baud rate
}
void loop()
{
  while(Serial.available())
  {//while there is data available on the serial monitor
    message+=char(Serial.read());//store string from serial command
  }
  if(!Serial.available())
  {
    if(message!="")
    {//if data is available
      Serial.println(message); //show the data
      message=""; //clear the data
    }
  }
  delay(1000); //delay
}
</syntaxhighlight>


===''Smartphone'' Android===
===''Smartphone'' Android===
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[[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] ([[Usuário Discussão:Evandro.cantu|discussão]]) 08h33min de 15 de junho de 2023 (-03)
[[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] ([[Usuário Discussão:Evandro.cantu|discussão]]) 16h25min de 20 de junho de 2023 (-03)
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[[Categoria:Arduíno]] [[Categoria:IoT]]
[[Categoria:Arduíno]] [[Categoria:IoT]]

Edição atual tal como às 13h00min de 2 de agosto de 2023

Arduíno: Comunicação Serial e Bluetooth

Comunicação Serial

Conceitos sobre comunicação serial e paralela

Comunicação serial e paralela

Comunicação Serial no Arduíno

O Arduíno UNO possui uma porta serial (Serial) (também referida como UART) e se comunica através dos pinos 0 (RX) e 1 (TX), assim como com o computador via USB. Se você utiliza a comunicação serial não pode utilizar os pinos 0 e 1 como entradas e saídas.

Também é possível utilizar o monitor serial, disponível na IDE do Arduíno, para comunicação bidirecional com uma placa Arduíno conectada em uma porta USB.

Não é possível utilizar as portas seriais do Arduíno diretamente em uma comunicação com uma interface RS232, pois esta usa tensões de -12 V e 12 V.

Outras placas Arduíno
  • O Arduíno Leonardo usa a Serial exclusivamente para comunicação com a porta USB. Para comunicação serial nos pinos 0 (RX) and 1 (TX) deve-se utilizar a Serial1.
  • O Arduíno Mega tem três portas de comunicação serial adicionais: Serial1, Serial3 e Serial3.

Laboratório 1: Comunicação serial entre dois Arduínos

Monitor Serial
O monitor serial permite enviar dados do computador ao Arduíno pela interface serial USB.

Procedimentos:

  1. Carregar programa exemplo Arquivo/Exemplos/Communication/PhysicalPixel e acionar o led do pino 13 a partir de comandos H e L enviados pelo monitor serial.
Comunicação entre dois Arduínos

Procedimentos:

  1. Conectar com um par de fios os dois Arduínos através das portas seriais de ambos os microcontroladores: TX->RX e RX<-TX;
  2. Carregar no receptor o programa exemplo Arquivo/Exemplos/Communication/PhysicalPixel;
  3. Carregar no emissor o código abaixo;
  4. Observar a comunicação serial a partir do led piscando no receptor e também monitorar a troca de mensagens a partir do monitor serial.
 //emissor  
 int num = 0;
 void setup(){
  Serial.begin(9600);
 }
 void loop(){
  Serial.write('H');
  delay(2000);
  Serial.write('L');
  delay(2000);
 }
 }

Configuração do SimulIDE para comunicação serial com Arduíno

É possível realizar comunicação serial entre um Arduíno rodando no SinulIDE e um Arduíno conectado a porta USB do computador.

  1. No Arduíno conectado a USB, verificar a partir da IDE a porta de comunicação que está sendo utilizada: ttyACM0 (p.ex.);
  2. No Arduíno no SimulIDE, clicar com o botão direito do mouse sobre a placa e selecionar Open Serial Port;
  3. No bloco Uart que vai abrir, clicar com o botão direito do mouse e selecionar properties;
  4. Escrever em port name o nome da porta serial;
  5. Clicar em Open para ativar a porta (deve indicar sucesso com o botão vermelho).

Comunicação I2C

A comunicação I2C é um protocolo de comunicação serial que permite que dispositivos diferentes se comuniquem e troquem dados através de um barramento compartilhado, permitindo que múltiplos dispositivos possam ser conectados no mesmo barramento.

No I2C um dispositivo é designado como mestre e os demais dispositivos são considerados escravos. O mestre envia uma solicitação de dados para o escravo desejado, e o escravo responde enviando os dados solicitados. Isso é possível graças ao uso de endereços únicos para cada dispositivo escravo, que permitem que o mestre saiba exatamente qual dispositivo deve ser acessado.

A comunicação I2C é realizada por meio de duas linhas de comunicação, o SDA (linha de dados) e o SCL (linha de sincronismo).

Arduíno UNO
No Arduíno UNO a comunicação I2C utiliza a biblioteca chamada Wire [1] e os pinos SDA e SCL próximos ao pino Aref, ou pinos A4 (SDA) e A5 (SCL).
ESP
No ESP8266 a comunicação I2C utiliza por padrão pinos GPIO4 (SDA) e GPIO5 (SCL).

Uma vantagem importante da comunicação I2C é que podemos ter um dispositivo mestre se comunicando com vários dispositivos escravos (até 127), como diferentes tipos de sensores ou mesmo outros microcontoladores.

Laboratório 2: Comunicação entre Arduínos utilizando I2C

Realizar a comunicação entre dois (ou mais) Arduínos utilizando a comunicação I2C e a biblioteca Wire.h.

Utilize os exemplos prontos da apresentados na IDE do Arduíno, no caminho Arquivo/Exemplos/Wire, como os exemplos master_reader e master_writer para uso como mestre, e slave_sender e slave_receiver para uso como escravo.

Se utilizar mais de um Arduíno como escravo, ajustar o endereço de forma que cada dispositivo tenha um endereço único no barramento.

Veja exemplo de comunicação I2C entre dois Arduínos em [2].

Comunicação com Módulo Bluetooth

O módulo Bluetooth permite interagir com o Arduíno, por exemplo, utilizando um aplicativo em um smartphone.

Dois módulos Bluetooth bastante utilizados são o HC05 e o HC06. O HC05 pode funcionar como mestre ou escravo. O HC06 somente como escravo. Isto significa que o HC05 pode iniciar conexões com outros dispositivos e o HC06 pode somente aceitar conexões de outros dispositivos [3].

[3]

Pinagem e conexão com o Arduíno

Estes módulos apresentam 6 pinos, mas com apenas 4 pinos é possível colocar o mesmo para funcionar e fazer o Arduíno interagir dispositivos Bluetooth (o HC06 tem conexões apenas com estes 4 pinos). 

            _________
           |         |
           |         |
           |         |
           |Bleutooth|
           |         |
           |   HC06  |
           |         |
           |         |
           |_________|
             | | | |
     Vcc ----+ | | +---- Rxd
     Gnd ------+ +------ Txd
  • O pino EN, quando colocado em 0V desabilita o módulo;
  • O pino Status pode ser lido e indica de esta desconectado (LOW) ou conectado (HIGH).
Cuidados com a conexão do módulo Bluetooth HC06 com o Arduíno
  • Os módulos HC05 e HC06 funcionam com alimentação (Vcc) de 3,3V, mas possuem regulador interno e podem ser alimentados com tensão de 5 V;
  • A comunicação serial, entretanto, opera somente com 3,3V, Como o Arduíno opera com 5V, é necessário utilizar um divisor de tensão na entrada Rxd do módulo, conforme exemplo abaixo:

VRxd = R2/(R1 + R2).5
Exemplo:
R1=470 Ω, R2=1 KΩ -> VRxd = 3,4 V

Laboratório 3: Comunicação serial entre Arduíno com módulo Bluetooth e Android

Permite acender e apagar led a partir de aplicativo Android pareado com módulo Bluetooth rodando em um Arduíno:

Procedimentos
  1. Conectar hardware Bluetooth no Arduíno, utilizando divisor de tensão para adaptar as tensões de comunicação serial;
  2. Carregar programa exemplo Arquivo/Exemplos/Communication/PhysicalPixel;
  3. Instalar em um dispositivo Android o aplicativo Bluetooth Terminal;
  4. Abrir aplicativo Bluetooth Terminal e parear com módulo Bluetooth;
  5. Enviar a partir do Bluetooth Terminal os caracteres H e L para acender a apagar o led 13 do Arduíno.

Smartphone Android

Para enviar caracteres de um Smartphone Android para o módulo Bluetooth pode-se utilizar aplicativos como o Bluetooth Serial Port Terminal ou Bluetooth V2.1 SPP Terminal

Referências

  1. ↑ https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/communication/wire/
  2. ↑ https://portal.vidadesilicio.com.br/i2c-comunicacao-entre-arduinos/
  3. ↑ 3,0 3,1 http://www.martyncurrey.com/hc-05-and-hc-06-zs-040-bluetooth-modules-first-look/

Evandro.cantu (discussão) 16h25min de 20 de junho de 2023 (-03)

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