20221201 鳳山國中

主題：micro:bit基礎藍芽應用

本教材網址：http://gg.gg/20221201fs

研習日期：111.12.01 (四)上午08：30~11：30

地點：鳳山國中藝術大樓二樓

講師：黃文玉老師 (shspswenyu@gmail.com)

• 高雄市新上國小電腦老師

• 高雄市SCRATCH推廣教師

• 教育部中小學教師運算思維增能研習種子教師

• Facebook S4A社團管理員之一

• 第一屆聯發科 2022 STEM造課師

• 致力Scratch、Arduino、micro:bit、Web:Bit、凱比機器人... 等程式教育及創客教育的推廣

一、軟體部份

• • MakeCode：微軟設計的積木式推疊的程式語言平台

    • 網址：https://makecode.microbit.org/ (今天以此平台的教學為主)

    • 線上編輯器，還有模擬器可用

    • 也有離線版，但我很少用：https://makecode.microbit.org/offline-app

    • 適合國中小學生的使用

• 擴展藍牙積木

  • 添加「藍牙」積木(在【擴展】搜尋【Bluetooth】(在【廣播積木】改為【藍牙積木】，兩者不能共存)

• • 藍牙與廣播的比較

• 使用配對說明

  • 藍牙連線的設定，如下圖

    • 有三種，直接使用第一種【不需配對】比較方便！

      • 不需配對：使用手機APP時，仍要先要到手機藍牙配對，但在藍牙下搜尋即可發現此設備，並直接進行配對。

      • 自動配對(預設值)：micro:bit開發板先進入【配對模式】(按A+B、Reset、放 Reset、放A+B)，手機藍牙才可發現此設備，不用輸入密碼即可配對成功！

      • 密碼配對：開發板先進入【配對模式】(按A+B、Reset、放 Reset、放A+B)，手機藍牙才可發現此設備，按A鍵後，開發板會出現6位密碼，輸入手機後才可配對成功！

    • 使用上，如果發現無法進行上面三種配對方式切換時，請關閉makecode再重新開啟程式

    • 如果一直無法搜尋到此藍牙設備時，請將開發板進入【配對模式】再進行搜尋

二、micro:bit Blue手機APP的使用

• 此 app 透過藍芽通訊來監控micro:bit 的內部感測器

• micro:bit Blue是早期Martin Woolley 這位作者所開發的APP(只適用android手機)，但目前已下架。

  • https://play.google.com/store/apps/details?id=com.bluetooth.mwoolley.microbitbledemo&hl=zh_TW

  • 內文說到：建議用戶使用Bitty Software（https://bittysoftware.blogspot.com/ ）的Bitty Blue或Bitty Controller代替此應用程序，該應用程序已不再受支持。

    • https://play.google.com/store/apps/details?id=com.bittysoftware.bittyblue.BittyBlue

    • https://play.google.com/store/apps/details?id=com.bittysoftware.bittycontroller

  • 後發現Bitty Blue也下架 (網路上有APK檔可下載)

  • Bitty Controller為付費的APP(120元)，我覺得最好用是Dual D-Pad Controller(後面小車的操控會介紹到)

    • 如果只要用Dual D-Pad Controller，Google Play下有一免費的Microbit DPAD Bluetooth Ctrl的APP可用

  • micro:bit Blue APP雖已下架，但在網路上找到apk檔 https://www.waveshare.net/w/upload/5/53/Com-bluetooth-mwoolley-microbitbledemo.7.apk

    • 怕此apk檔以後不見了，我已自行下載在雲端 https://drive.google.com/file/d/1OxSu-Pma89TWSjaewvSpYtggUVquiTNT/view?usp=sharing

• 先利用makecode寫一個啟動所有藍牙服務的程式(如下圖)

  • 原本有一韌體再先加入，在這邊直接把我們寫的程式上傳到micro:bit

• 利用手機

  • 手機利用藍牙與micro:bit配對

  • 開啟micro:bit Blue APP連接已配對的micro:bit

  • 進入主畫面

    • 大部份跟之前的內容一下，直接參閱06APP的應用 micro:bit Blue

    • Dual D-Pad Controller 的使用，請參閱 28手機控制自走車

• 控制LED或繼電器

  • 利用IO Digital Output

    • 將LED的正極接Pin0、LED的負極接GND

    • 將繼電器的OUT接Pin0、繼電器的+接3V、繼電器的一接GND (繼電器要支援3V的)

• 控制小車

  • 利用Dual D-Pad Controller

• 簡單的測試程式

  • 程式檔如下：https://makecode.microbit.org/_7ruCqmfg6iA4

• • 如果沒有micro:bit Blue APP，Google Play下有一免費的Microbit DPAD Bluetooth Ctrl的APP可用

• 以【麥昆小車V3】來做範例

  • 麥昆小車積木：在擴展中輸入maqueen

  • 控制麥昆小車3的程式：https://makecode.microbit.org/_D5JhjedXWEgs

• 註：無法使用登月小車(不支援藍牙積木)

  • 登月小車積木：在擴展中輸入 https://github.com/iCShopMgr/MoonCar

三、藍牙串口服務測試

• 實作內容說明：

  • 一開始啟用藍牙串口(UART)服務

  • micro:bit會一直讀取來自串口的資料，並判斷是否有【換行】

  • 如果讀取到的資料是1，就將屏幕的呈現【愛心】圖案 (就相當於近端開燈)

  • 如果讀取到的資料是0，就將屏幕的所有LED燈點滅掉 (就相當於近端關燈)

  • 如果讀取到的資料不是1或2，就將屏幕上顯示所輸入的資料

  • 按A按會將目前的【光線感測值】寫入到串口

  • 按B按會將目前的【方位感測值】寫入到串口 (使用方位角一開始可能要求畫圓來校正羅盤，可改用光線感測值)

  • 補充說明：串口UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用異步收發器）串口通信是單片機最常用的一種通信技術，通常用於微控制器和電腦之間、微控制器和微控制器以及微控制器和無線模組之間的通信。

• 程式如下：https://makecode.microbit.org/_E91br333ra1i

• 如何判斷【資料接收完畢】

  • 利用是否收到一些【特殊符號】來做判斷

  • 最常見有：

    • LF（Line Feed）最後加上特殊字元 \n，表示「換行」。(建議用此)

    • CR（Carriage Return）最後加上特殊字元 \r，表示「回車」，把裝置的位置重設到一行字的頭。

四、利用手機APP透過藍牙與micro:bit互動

• • 手機先透過藍牙與micro:bit進行配對

  • micro:bit只支援【BLE】，不支援【經典藍牙】？？？(再查細節)

  • 常見的手機藍牙APP

    • 不適用的藍牙APP：(這些APP只針對【經典藍牙】，配對後雖可看到，但連不上)

      • Arduino BlueControl

      • Arduino Bluetooth Control(尤大大)

      • Annikken Andee

    • 適用的藍牙APP：(這些APP針對【BLE】)

      • Serial Bluetooth Terminal

      • nRF Connect (除支援android，也支援ISO)

      • LightBlue

      • BLE scanner

      • V7RC(最近很紅，除支援android，也支援ISO)

      • Bluetooth Electronics(這APP可做操控面板，但一直無法連上micro:bit，失敗，真的很可惜)

  • 各APP基本功能介紹：

    • Serial Bluetooth Terminal

      • 參閱參考文：https://sites.google.com/site/wenyumicrobit2/01-microbit%E7%A0%94%E7%A9%B6v2/04-%E5%88%A9%E7%94%A8%E8%97%8D%E7%89%99%E8%BF%91%E7%AB%AF%E4%BA%92%E5%8B%95

      • 麥昆小車makecode程式：https://makecode.microbit.org/_Lc2g9ahs8TiX (含溫度服務功能，後面會用到)

• • • nRF Connect (除支援android，也支援ISO)

• • • V7RC

      • 到Google Play安裝V7RC的APP

      • 原理如下圖

      • 連線後APP會一直送出訊息

• 作品說明

  • • • • 利用轉盤來控制屏幕顯示內容

          • CH1(左右移動)，基準值1500

            • CH1>1700點亮右方(4,2)的燈

            • CH1<1300點亮左方(0,2)的燈

          • CH2(上下移動)，基準值1500

            • CH1>1700點亮上方(2,0)的燈

            • CH1<1300點亮下方(2,4)的燈

          • CH3(上下移動)，基準值1500

            • CH1>1700 關閉上方(2,0)的燈

            • CH1<1300關閉下方(2,4)的燈

          • CH4(左右移動)，基準值1500

            • CH1>1700關閉右方(4,2)的燈

            • CH1<1300關閉左方(0,2)的燈

          • makecode程式如下：https://makecode.microbit.org/_D9VYTJ2FAR0o

• 用V7RC操控麥昆小車

  • 採用【車輛】模式即可

    • 右邊為CH1(控制左右)

    • 左邊為CH2(控制前後)

  • 小車的makecode程式：https://makecode.microbit.org/_4Az129F6Cbfj

五、利用App Inventor 來寫手機的APP

• 進入 app inventor2 (http://ai2.appinventor.mit.edu)

  • 使用google帳號登入

  • 可以轉繁體中文，但建議直接用英文版就好了

  • 建立一個新專案(Start new project)，命名為microbitBLE01

• 拉出一個【水平排列】的框

• 並在其中添加4個按鈕。重命名按鈕：ButtonScan，ButtonStopScan，ButtonConnect和ButtonDisconnect

• 在【水平排列】下方添加一個標籤。 重命名LabelStatus並將其文本更改為 Status：

• 將ListView拉到Status:下方，並將其重命名為ListBLE

• 接下來，我們要安裝BluetoothLE擴展，點選import extension

  1. • • https://iot.appinventor.mit.edu/#/bluetoothle/bluetoothleintro

       • Download the BluetoothLE extension (version 20200828) https://iot.appinventor.mit.edu/assets/resources/edu.mit.appinventor.ble-20200828.aix

• 將【藍牙擴展】拖放到Screen1上，因為它是不可見的組件，所以它會顯示在Screen1的下方

• 接下來，點選Blocks開始寫程式了

  • 1. • 首先，點右上角的 block ，進入程式編輯畫面

       • 當ButtonScan.Click (當Scan按鍵被點擊的時候)

• 當 ButtonStopScan.Click

• 當 ButtonConnect.Click

• 當 ButtonDisconnect.Click

• 按Scan後，要列出可用的藍牙設備

• 與藍牙設備連接後

• 當藍牙設備斷線後

• 大功告成

• 但BluetoothLE 擴展尚未更新以支持 Android 12 ，所以上面程式在Scan時Android 12的手機會出問題！ https://community.appinventor.mit.edu/t/android-permissions-ble-android-12/66469/3

  1. 1. • 修正方式：

          1. 添加BluetoothClient (在Connectivity項目內)，只拉進去不做任何動作

          2. 再加入如下的兩段程式

• 利用手機按鈕控制小車的運動

  • 接下來加入讀取micro:bit UART的擴展功能

    • 網站：https://iot.appinventor.mit.edu/#/microbit/microbitintro

    • 擴展的網址 Download the BBC micro:bit extension https://iot.appinventor.mit.edu/assets/resources/SimpleMicrobit.aix

      • 上面這一版沒有UART的擴展功能

      • 所以使用早一點的版本 https://community.appinventor.mit.edu/t/app-inventor-micro-bit-and-uart/44876

        • First we have to set up a basic app that can connect to a BLE device. Head over to: http://iot.appinventor.mit.edu/assets/howtos/MIT_App_Inventor_Basic_Connection.pdf (這就是我前面那4個按鈕的教材)

        • But: download the BLE extension from here: (instead of the link given in the PDF, which is old) http://iot.appinventor.mit.edu/assets/resources/edu.mit.appinventor.ble-20200828.aix (最新的)

        • At the time of writing, this is the latest one. If there is a later one, you probably find it here: http://iot.appinventor.mit.edu/#/bluetoothle/bluetoothleintro

        • Do NOT download the micro:bit extension found here: http://iot.appinventor.mit.edu/#/microbit/microbitintro It does not have UART support. (不支援UART)

        • Instead, download the oldest micro:bit extension, found here: http://iot.appinventor.mit.edu/assets/resources/com.bbc.microbit.profile.aix (使用這個舊版的才有支援UART)
          

    • 參考資料：https://blog.cavedu.com/2019/10/28/app-inventor-control-and-read-microbit/

    • 麥昆小車makecode程式：https://makecode.microbit.org/_Lc2g9ahs8TiX (含溫度服務功能)

    • App inventor程式

      • Android11及以下：https://drive.google.com/file/d/1tG-G3YeUWqTmeh_T3pgCDUtq1p85Lnhw/view?usp=sharing

      • Android12：https://drive.google.com/file/d/1ORzL6oLDEsulFw4YeKHFZhifYmvOec1M/view?usp=sharing

• 利用手機讀取 micro:bit 的 Temperature

  • https://sites.google.com/a/appinventor.tw/appinvetor/microbittemperature

• 基本介紹到此