Две платы по Bluetooth: мастер и слейв без телефона

Полив на даче переехал из гаража в теплицу — тридцать метров по двору, и тянуть через них витую пару мне не хотелось: всё равно перережу лопатой. На столе лежали два HC-05 из коробки — те самые модули, что мы прицепляли к телефону в уроке про Bluetooth на SoftwareSerial. Одна и та же плата умеет обе роли: заводской режим — слейв, который ждёт звонка, а после пары команд модуль дозванивается сам. Идея простая: одна Uno становится мастером и звонит второй, дальше оба модуля ведут себя как кусок провода — что мастер напечатал в свой второй порт, то слейв читает из своего.

С проводной связкой двух плат мы разбирались в уроке про UART между двумя Arduino — крест-накрест и общая земля. Bluetooth-мост ставит на место провода радиопару, а схему на каждой плате оставляет прежнюю: TXD модуля напрямую в RX скетча, RXD через делитель 1 кОм и 2 кОм — вся раскладка с числами живёт в уроке про HC-05 с телефоном, повторять её не буду. Отличие только в настройке: проводу безразлично, кто кому хозяин, а модулям нужна пара «мастер со списком адресов» и «слейв, который ждёт».

План такой: сначала говорим мастеру, кому звонить — роль, фиксированный адрес и общий пароль в AT-режиме; затем проверяем, что после подачи питания мост собирается сам за несколько секунд; в конце — про то, что каналу мешает на реальной макетке: SoftwareSerial с его буфером на 64 байта и соседние библиотеки, которые закрывают прерывания в самый неподходящий момент. Механику входа в AT-режим на 38400 бод я не пересказываю — она целиком в уроке про AT-команды, здесь только команды этой пары.

Роли задаёт AT+ROLE: единица делает модуль мастером, ноль оставляет слейвом. Дальше AT+CMODE=0 — режим фиксированного адреса: мастер не хватается за первого попавшегося соседа, а звонит только на записанную цель. Цель задаёт AT+BIND, и адрес для неё спрашивают у слейва командой AT+ADDR?: ответ — 12 шестнадцатеричных цифр, которые в BIND уходят без двоеточий, тремя группами через запятые, вида 2016,11,190232. Пароль AT+PSWD обязан совпасть на обоих модулях — заводской 1234 держится годами, но в мастерской, где дети и гости, я его меняю: это весь замок канала.

Скорости здесь двухэтажные, и на этажах спотыкаются чаще всего. В AT-режиме модуль говорит на 38400 бод — заводская цифра, вход через кнопку EN или пин KEY разобран в уроке про AT-команды. В режиме связи пара живёт на 9600 бод — и оба скетча зовут begin(9600). Если канал разгоняли командой AT+UART, скорость меняется на обоих концах сразу: мост собирается, светодиоды рапортуют о связи, а байты не идут — верный признак, что этажи разъехались.

Цепочку команд мастеру я гружу скетчем: руками через монитор я настраивал один раз ради понимания, а дальше скетч шлёт всё сам — у меня четыре модуля, и перепутать, кому какая роль досталась, проще, чем кажется. Ядро — функция at(): печатает команду во второй порт, копит ответ с таймаутом 800 мс на millis и возвращает строку для отчёта. Скрытая грабля списка сопряжённых: без AT+RMAAD мастер иногда цеплялся к старому знакомому с тем же именем — чистите список первой же командой.

С HC-06 в паре тоже можно: он вечно слейв — роль мастера всегда остаётся за HC-05, и командами этого урока его не настроишь: у соседа другой чип и другой синтаксис, свои AT+BAUD и имя по AT+NAME в ином виде. Пара HC-05 плюс HC-06 собирается проще: слейв ждёт с заводскими установками, мастер звонит на его адрес — и после установки связи оба говорят на 9600. Менять в HC-06 разве что имя и пин, чтобы не путать с соседями по столу.

Отчёт в мониторе читается сверху вниз, и каждая строка обязана заканчиваться OK. Пара нюансов, которые я собрал на своих модулях: BIND принимает адрес без двоеточий, и попытка вставить формат из ответа ADDR? с ними проваливается с надписью FAIL; команды уходят с парой управляющих символов в хвосте — println ставит их сам, поэтому после смены линии монитора на режим «без автопрокрутки» скетч перестаёт получать ответы; и AT+UART на слейве меняйте тем же скетчем, поменяв роль в цепочке — иначе получите мастера, который звонит на несуществующую скорость.

После перепрошивки и снятия KEY с логической единицы модуль возвращается в режим связи. Слейв ждёт с быстрым миганием, мастер перебирает — и через несколько секунд после подачи питания у обоих меняется характер вспышек: у мастера двойной сигнал с периодом около двух секунд, у слейва — ровный частый. Нога STATE на обоих модулях подскакивает до высокого уровня — на неё удобно повесить огонёк «канал жив», чтобы видеть состояние из-за шкафа. С этого момента оба SoftwareSerial-порта работают на 9600 бод, и мост ведёт себя как провод из урока про связку двух плат: что напечатано на одной стороне, читается на другой.

Первый враг — тот же, что у любого SoftwareSerial: буфер приёма на 64 байта и цикл, который не читает порт. На 9600 бод буфер переполняется примерно за 67 мс, как мы считали в уроке про буфер UART, поэтому в loop каждой платы чтение идёт в каждом обороте, а не раз в секунду. Полсекунды молчания — и хвост сообщения от слейва откушен молча: без флагов и сигналов, просто цифры дальше не идут.

Второй враг коварнее: прерывания. Приём SoftwareSerial ловится по фронту на пине и размечается по таймеру микросекунд — и если в этот момент библиотека закрыла прерывания, фронты едут мимо. Servo и tone дёргают их каждые несколько миллисекунд, лента FastLED в момент show() запирает на сотни микросекунд за раз — на 9600 бод бит длится около 104 мкс, и один такой затык ломает байт целиком. Механику фронта мы разбирали в уроке про attachInterrupt — здесь вывод практический: на плате, которая держит Bluetooth-канал, я не ставлю сервоприводы и ленты; если без них никак — опускаю канал до 4800 бод и читаю чаще.

Ещё одна ловушка — адрес с опечаткой: мастер с BIND, где в одной цифре промах, ищет цель вечно — вспышки идут, пара не собирается, и скетч тут ни при чём. Проверка занимает минуту: перечитать AT+ADDR? на слейве и сверить с шапкой скетча посимвольно. Вторая ловушка — питание, уже из урока с телефоном: в момент старта передатчика модуль просаживает линию, и без конденсатора на сотню микрофарад пара отваливается посреди работы — я ловил это как «отваливается после старта насоса», пока не повесил 100 мкФ на ноги модуля.

Ответы строю по короткой схеме эхо-протокола из урока про ok и bad: команда — одна строка ответа со статусом, и по ней видно, дошла ли посылка. Время хода по воздуху при 9600 — десятки миллисекунд на короткую команду; для полива и телеметрии раз в секунду этого за глаза, а плотные кадры по мосту собираются маркерами из урока про двоичный протокол. Эфир в симуляторе ниже заменён монитором: печатаемая строка считается командой, которую мастер шлёт по воздуху, ответ слейва возвращается той же дорогой.