接続

nRF52 DKとAMG8833センサーモジュールを以下のように接続します。

nRF52 DK AMG8833
VDD 3.3V
GND GND

p0.17(D6)

INT
p0.27(SCL) SCL
p0.26(SDA) SDA

基板のシルクにはかかれていませんが、nRF52-DKの p0.27とp0.26はI2Cの SCL, SDAになっています。写真では、SCLとSDAに 4.7kΩのプルアップ抵抗を接続しています。これはなくても動くと思います。基板の右上に電源スイッチがあります。書き込む際や利用する際はこれをONにしてください。

設定ファイル

まず、Zephyrで必要になる設定ファイルを見ていきましょう。まず、使うデバイスの設定ファイルを見ていきましょう。今回は、app.overlayで設定されています。これは、先述の通り、DeviceTree形式になっています。先程の例で、INTを p0.17(D6)につないだのは、このように設定されているためです。以下のようにして、i2cでamg88xxを使うよと設定しています。arduinoのGPIO定義を利用するため、 arduino_i2cとなるようです。

&arduino_i2c {
	status = "okay";

	amg88xx@68 {
		compatible = "panasonic,amg88xx";
		reg = <0x68>;
		label = "AMG88XX";
		/* Pin D6 from Arduino Connector */
		int-gpios = <&arduino_header 12 (GPIO_ACTIVE_LOW | GPIO_PULL_UP)>;
		status = "okay";
	};
};

マイコン側プログラム

以下が、マイコン側のコードの全体です。C言語で書かれています。多くの箇所で、Zephyrのサンプルコードを参考にしています。

#include <zephyr.h>
#include <device.h>
#include <drivers/sensor.h>
#include <sys/printk.h>
#include <sys/byteorder.h>
#include <settings/settings.h>

#include <bluetooth/bluetooth.h>
#include <bluetooth/hci.h>
#include <bluetooth/conn.h>
#include <bluetooth/uuid.h>
#include <bluetooth/gatt.h>

static struct sensor_value temp_value[64];

void print_buffer(void *ptr, size_t l)
{
	struct sensor_value *tv = ptr;
	int ln = 0;

	printk("---|");
	for (int i = 0; i < 8; i++) {
		printk("  %02d  ", i);
	}
	printk("\n");

	printk("%03d|", ln);
	for (int i = 0; i < l; i++) {
		printk("%05d ", (tv[i].val1 * 100 + tv[i].val2 / 10000));
		if (!((i + 1) % 8)) {
			printk("\n");
			ln++;
			printk("%03d|", ln);
		}
	}
	printk("\n");
}


void convert_value(void *ptr, size_t l, uint16_t* buf) {
	struct sensor_value *tv = ptr;
	for (int i = 0; i < l; i++) {
		buf[i] = (tv[i].val1 * 100 + tv[i].val2 / 10000);
	}
}



/* Custom Service Variables */
static struct bt_uuid_128 vnd_uuid = BT_UUID_INIT_128(
	0xf0, 0xde, 0xbc, 0x9a, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12,
	0x78, 0x56, 0x34, 0x12, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12);

static struct bt_uuid_128 vnd_thermo_uuid = BT_UUID_INIT_128(
	0xf1, 0xde, 0xbc, 0x9a, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12,
	0x78, 0x56, 0x34, 0x12, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12);

static uint16_t vnd_value[64];

static ssize_t read_vnd(struct bt_conn *conn, const struct bt_gatt_attr *attr,
			void *buf, uint16_t len, uint16_t offset)
{
	const char *value = attr->user_data;

	return bt_gatt_attr_read(conn, attr, buf, len, offset, value,
				 strlen(value));
}

static ssize_t write_vnd(struct bt_conn *conn, const struct bt_gatt_attr *attr,
			 const void *buf, uint16_t len, uint16_t offset,
			 uint8_t flags)
{
	uint8_t *value = attr->user_data;

	if (offset + len > sizeof(vnd_value)) {
		return BT_GATT_ERR(BT_ATT_ERR_INVALID_OFFSET);
	}

	memcpy(value + offset, buf, len);

	return len;
}

static uint8_t simulate_vnd;

static void vnd_ccc_cfg_changed(const struct bt_gatt_attr *attr, uint16_t value)
{
	simulate_vnd = (value == BT_GATT_CCC_INDICATE) ? 1 : 0;
}


/* Vendor Primary Service Declaration */
BT_GATT_SERVICE_DEFINE(vnd_svc,
	BT_GATT_PRIMARY_SERVICE(&vnd_uuid),
	BT_GATT_CHARACTERISTIC(&vnd_thermo_uuid.uuid,
				   BT_GATT_CHRC_READ |
			       BT_GATT_CHRC_WRITE | BT_GATT_CHRC_EXT_PROP,
			       BT_GATT_PERM_READ | BT_GATT_PERM_WRITE |
			       BT_GATT_PERM_PREPARE_WRITE,
			       read_vnd, write_vnd, vnd_value),
	BT_GATT_CCC(vnd_ccc_cfg_changed,
		    BT_GATT_PERM_READ | BT_GATT_PERM_WRITE_ENCRYPT),
);

static const struct bt_data ad[] = {
	BT_DATA_BYTES(BT_DATA_FLAGS, (BT_LE_AD_GENERAL | BT_LE_AD_NO_BREDR)),
	BT_DATA_BYTES(BT_DATA_UUID128_ALL,
		      0xf0, 0xde, 0xbc, 0x9a, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12,
		      0x78, 0x56, 0x34, 0x12, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12),
};

static void connected(struct bt_conn *conn, uint8_t err)
{
	if (err) {
		printk("Connection failed (err 0x%02x)\n", err);
	} else {
		printk("Connected\n");
	}
}

static void disconnected(struct bt_conn *conn, uint8_t reason)
{
	printk("Disconnected (reason 0x%02x)\n", reason);
}

static struct bt_conn_cb conn_callbacks = {
	.connected = connected,
	.disconnected = disconnected,
};

static void bt_ready(void)
{
	int err;

	printk("Bluetooth initialized\n");

	if (IS_ENABLED(CONFIG_SETTINGS)) {
		settings_load();
	}

	err = bt_le_adv_start(BT_LE_ADV_CONN_NAME, ad, ARRAY_SIZE(ad), NULL, 0);
	if (err) {
		printk("Advertising failed to start (err %d)\n", err);
		return;
	}

	printk("Advertising successfully started\n");
}

void main(void)
{
	int ret;
	const struct device *dev = device_get_binding(
				DT_LABEL(DT_INST(0, panasonic_amg88xx)));

	if (dev == NULL) {
		printk("Could not get AMG88XX device\n");
		return;
	}

	printk("device: %p, name: %s\n", dev, dev->name);

	int err;
	err = bt_enable(NULL);
	if (err) {
		printk("Bluetooth init failed (err %d)\n", err);
		return;
	}


	bt_ready();
	bt_set_name(CONFIG_BT_DEVICE_NAME);

	bt_conn_cb_register(&conn_callbacks);

	/* Implement notification. At the moment there is no suitable way
	 * of starting delayed work so we do it here
	 */
	while (1) {
		k_sleep(K_MSEC(100));

		ret = sensor_sample_fetch(dev);
		if (ret) {
			printk("Failed to fetch a sample, %d\n", ret);
			return;
		}

		ret = sensor_channel_get(dev, SENSOR_CHAN_AMBIENT_TEMP,
					 (struct sensor_value *)temp_value);
		if (ret) {
			printk("Failed to get sensor values, %d\n", ret);
			return;
		}

		// printk("new sample:\n");
		// print_buffer(temp_value, ARRAY_SIZE(temp_value));

		convert_value(temp_value, 64, vnd_value);
		// printk("%d\n", sizeof(vnd_value));
	}
}

プログラムのうち、重要な部分について抜き出してみていきましょう。

以下の部分で、BLEのUUIDを定義しています。 

vnd_uuidがサービスのUUIDです。リトルエンディアンなので、"12345678-12345678-123456789abcdef0"となります。

vnd_thermo_uuidがキャラクタリスティックのUUIDです。"12345678012345678-123456789abcdef1"となります。

ここでは、サンプルなのでこの値ですが、実際に製品に利用するには世界で一位のUUIDを使う必要があります。 uuidgenコマンドや、Online UUID Generator を利用して生成することができます。

/* Custom Service Variables */
static struct bt_uuid_128 vnd_uuid = BT_UUID_INIT_128(
	0xf0, 0xde, 0xbc, 0x9a, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12,
	0x78, 0x56, 0x34, 0x12, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12);

static struct bt_uuid_128 vnd_thermo_uuid = BT_UUID_INIT_128(
	0xf1, 0xde, 0xbc, 0x9a, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12,
	0x78, 0x56, 0x34, 0x12, 0x78, 0x56, 0x34, 0x12);

 これらを以下のコードを利用して設定します。

/* Vendor Primary Service Declaration */
BT_GATT_SERVICE_DEFINE(vnd_svc,
	BT_GATT_PRIMARY_SERVICE(&vnd_uuid),
	BT_GATT_CHARACTERISTIC(&vnd_thermo_uuid.uuid,
				   BT_GATT_CHRC_READ |
			       BT_GATT_CHRC_WRITE | BT_GATT_CHRC_EXT_PROP,
			       BT_GATT_PERM_READ | BT_GATT_PERM_WRITE |
			       BT_GATT_PERM_PREPARE_WRITE,
			       read_vnd, write_vnd, vnd_value),
	BT_GATT_CCC(vnd_ccc_cfg_changed,
		    BT_GATT_PERM_READ | BT_GATT_PERM_WRITE_ENCRYPT),
);

そして、 bt_ready()関数で、BLE通信のアドバタイズをします。

static void bt_ready(void)
{
	int err;

	printk("Bluetooth initialized\n");

	if (IS_ENABLED(CONFIG_SETTINGS)) {
		settings_load();
	}

	err = bt_le_adv_start(BT_LE_ADV_CONN_NAME, ad, ARRAY_SIZE(ad), NULL, 0);
	if (err) {
		printk("Advertising failed to start (err %d)\n", err);
		return;
	}

	printk("Advertising successfully started\n");
}

AMG8833センサモジュールからのデータの読み込みは以下のようにしています。まず、デバイスの初期化を行います。

void main(void) {
	// .. snip
	const struct device *dev = device_get_binding(
				DT_LABEL(DT_INST(0, panasonic_amg88xx)));
	if (dev == NULL) {
		printk("Could not get AMG88XX device\n");
		return;
	}

センサーの値を取り出すのは以下のように sensor_sample_fetch(), sensor_channel_get()を呼ぶだけです。print_buffer()をコメントインすると、シリアルコンソールにセンサー値を書き出します。

		ret = sensor_sample_fetch(dev);
		if (ret) {
			printk("Failed to fetch a sample, %d\n", ret);
			return;
		}

		ret = sensor_channel_get(dev, SENSOR_CHAN_AMBIENT_TEMP,
					 (struct sensor_value *)temp_value);
		if (ret) {
			printk("Failed to get sensor values, %d\n", ret);
			return;
		}
		// print_buffer(temp_value, ARRAY_SIZE(temp_value));

次に、convert_valueで、読み込んだセンサー値をBLEのキャラクタリスティックに書き込みます。何か他にいい方法があるような気もするのですが、今回は直接メモリに書き込んでいます。8x8のセンサーなので値は64個の uint16 になります。

		convert_value(temp_value, 64, vnd_value);
// snip

void convert_value(void *ptr, size_t l, uint16_t* buf) {
	struct sensor_value *tv = ptr;
	for (int i = 0; i < l; i++) {
		buf[i] = (tv[i].val1 * 100 + tv[i].val2 / 10000);
	}
}