وقد أصبحت تكنولوجيا البلوتوث عاملا لا غنى عنه في الربط اللاسلكي في مشاريع الأجهزة الحديثة، ومن مجرد وصلات الاستشعار إلى الهاتف إلى شبكات الميكنة المعقدة من أجهزة إيوت، يتيح بلوتون الإلكترونيات العرفية الاتصال على مسافات قصيرة دون أن تكون هناك قنوات للكابلات، حيث أن مصممي المنتجات وصانعي المواد يضغطون على حدود ما يمكن أن تفعله النظم الصغيرة والخفيفة، ويحول البرنامج الوظيفي للزرق إلى مشروع مضاف

Understanding Bluetooth Technology

وفي صميمها، فإن بلوتووث هو بروتوكول اتصال لاسلكي يعمل في إطار النطاق غير المرخص به وهو 2.4 غيغاهيرتز (الصناعات والعلوم والخدمات الطبية) ويستخدم تقنية طيفية متداخلة لتقليل التدخل من الأجهزة الأخرى العاملة في نفس النطاق، مثل جهازا وي - في وزيغ بي.

كلاسيكي بلوتون ضد بلوتون منخفض الطاقة

ويميز التمييز الحاسم عند تصميم المعدات بين مادة كلاسيكية من طراز بلوتوث (وتسمى أيضاً معدل البيانات الأساسية/المعدلات المعززة للزرق، وBR/EDR) وBlutooth Low Energy (BLE)، وقد صممت هذه البيانات على أساس التصفيق المستمر والعالي نسبياً - وهي عبارة عن أجهزة صوتية لاسلكية من متحدث (يستخدم فيها موجز بيانات الانفجار) أو نقل الملفات.

إن العديد من مشاريع الأجهزة الحديثة تميل بشدة على مستوى BLE لأنها تتيح لبطارية صغيرة من الخلايا الصناعية أن تدوم أشهراً أو سنوات، ولكن إذا كان تطبيقك يتطلب منافذ عالية (مثلاً، تبث البيانات السمعية أو العالية السرعة)، أو كلاسيكي بلوتوث أو نموذج ثنائي الحركة (دعم كلاً من) قد يكون ضرورياً، كما أن آخر مواصفات بلوتووث 5 تقدم تحسينات كبيرة في النطاق (حتى 4x).

موجزات وبروتوكولات بلوتون

أما أجهزة الاتصال بالبلوتون فهي تستخدم ملامح - مجموعات موحدة من البروتوكولات تحدد سلوكيات تطبيقية محددة، أما بالنسبة للمعدات الجمركية، فإن أهم الملامح هي:

  • SPP (Serial Port Profile): Emulates a wired chain cable; used extensively with Classic Bluetooth modules like the HC-05. Simple to implement but consumes more power.
  • (أ) قاعدة الاتصالات بين شركة BLE (GATT) (Generic Attribute Profile): ) تحدد مجموعة " غات " نموذجاً لخدمة العملاء حيث يعرض الطرف (كمعدد أدواتكم) الخدمات والخصائص التي يمكن أن يقرأها المركز (مثلاً، هاتف ذكي) أو يكتبها أو ينضم إليها، فهم " غات " أمر أساسي لأي مشروع قائم على أساس " .
  • HID (Human Interface Device): ] Enables your custom equipment to appear as a keyboard, mouse, or game controller.

اختيار وحدة تدعم الصورة التي تحتاجها لتحديد مدى تعقيد البرمجة وقدرات الجهاز النهائي، ويوفر الموقع الرسمي لـ (بلوتون) على شبكة الإنترنت مواصفات كاملة وأدوات اختبار لضمان التشغيل المتبادل.

تشويسينغ وحدة البحوث

وتوفر سوق الوحدات العشرات من الخيارات، لكل منها مبادلات في التكاليف، واستهلاك الطاقة، والتعقيد، والسمات، وبالنسبة لمعظم مشاريع المعدات الجمركية، تمثل الوحدات التالية أكثر نقاط الدخول شيوعا، ولكن التصميمات المهنية قد تنظر أيضا في نماذج من موصلات دومينيكة في الشمال، أو موصلات ديالوكولوجي، أو ميكروتشيب.

HC-05 وHC-06 (Classic Bluetooth)

أما البطاريات التي لا تحمل تكاليفها، فهي أفقية طويلة الأجل من البلوت المتسلسل الهوائي، وكلاهما يستندان إلى رقاقة BC417، ويدعمان SPP.

HM-10 (BLE - Bluetooth Low Energy)

(أ) استناداً إلى صكوك تكساس رقم C2540 أو CC2541، فإن HM-10 هو نموذج شعبي من نوع BLE، الذي وضع إلى حد كبير الـ HC-05 في مشاريع جديدة حيث تكون الطاقة المنخفضة أولوية، ويتواصل مع وحدة إنتاج المواد الكيميائية (UART) ويمكن أن يُصاغ بواسطة أوامر من طراز AT (AT)، ويُعتبر عدد أقل من المصابيح في شكل مصغر خلال ملامح مصغرة من حيث النمضدة العينات (B-18).

ESP32 (Dual-Mode Wi-Fi + Bluetooth)

إن نظام " إسبريف إي بي 32 " هو نظام على الشبكة، يدمج كلا من نظام وي - في وبلوتووث (النظام الإلكتروني + BLE) في مجموعة واحدة قوية، وهو الآن خيار من أجل مشاريع معقدة تتطلب وصلة لاسلكية لكلا البيانات ذات السرعة العالية (مثلا، تبث إلى حاسوب خدمة الإنترنت) وجهاز التحكم في الازرق عن طريق جهاز اتصال متطور في آن واحد.

Modules and SoCs

(ب) النظر في نماذج تستند إلى سلسلة بلدان الشمال الأوروبي من نموذج الإبلاغ الموحد رقم 52 (مثلاً، رقم 52840)، التي تقدم رقم 5x، أي إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ودعماً للنظم، وكميات الخردة، وتستخدم على نطاق واسع في المقاييس التجارية والأجهزة الطبية، وكذلك، عندما تكون سلسلة الأدوات الرقمية للبرمجيات ذات الكفاءة العالية والصغيرة جداً، مثالية للأجهزة القابلة للكشف.

دمج (بلوتووث) في برنامجك

بمجرد أن تختار وحدة، يجب أن يتم الإدماج المادي والكهربائي في جهازك الكيميائي أو لوحة الخبز بشكل دقيق لضمان التشغيل الموثوق به.

اعتبارات السلطة

ويمكن أن ترسم وحدات الطاقة الزرقية تيارات متطورة تصل إلى 100 متر مربع أو أكثر أثناء الانتقال، بل وحتى في العطال قد تسحب عدة مطاحن، وتضمن أن إمدادكم بالطاقة يمكن أن يوصل هذا التيار دون دروود فولت، وتعمل وحدات متعددة على 3.3 في المائة من المنطق، ولكن بعضها (مثلا، HC-05) يمكن أن يقبل نطاق أوسع من الفول على جهاز VCCgu.

مطابقات من طراز UART وVtage

ومعظم الوحدات الكلاسيكية ونموذج BLE تتصل بمركب مصغر من خلال UART (TX, RX) وإذا كان جهاز التحكم في الميكروفون الخاص بك يعمل بمنطق 5V، يجب أن تستخدم متحولا من المستوى بين 3.3V و MCU. وعدم القيام بذلك يمكن أن يلحق الضرر بالوحدة، كما أن العديد من مجالس التنمية مثل أونو أردو قد حصلت بالفعل على تحويل من 5V إلى 3V.

الهوائيات والتنسيب

(أ) أن الهوائي هو أحد أكثر الجوانب إغفالاً لتكامل معدات بلوتون، أما بالنسبة للوحدات التي تحتوي على هوائي متكامل من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، فتتجنب وضع الوحدة بالقرب من طائرات أرضية كبيرة، أو مساحات معدنية، أو عناصر مشعة أخرى (مثل هوائيات وي-في) فتترك منطقة متوقفة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور حول الهوائي كما هو محدد في سجل بيانات الوحدات.

السفر والسندنج

ويجب أن تعالج معداتكم عملية الدمج (إنشاء صلة) وربما الترابط (مفاتيح تخزين للوصلات المستقبلية) أما بالنسبة لأجهزة الوصل الذكية أو الجهاز المركزي، فيمكن أن تعالج عادة الأزواج عن طريق نموذج ممر أو ألعاب كهربية، وبالنسبة للشركة " بلوتون " ، فقد تحتاج إلى تنفيذ خطة بسيطة من نوع PIN-code (المعتاد أن تكون " 1234 " ) في شكل الوحدات.

البرمجة والاتصال

وتختلف تطوير البرمجيات لوحدات بلوتون اختلافاً كبيراً تبعاً لهيكل الوحدات، حيث تعمل بعض الوحدات على أنها جسور متسلسلة إلى بي تي بسيطة، بينما تكون وحدات أخرى قابلة للبرمجة وتدير رمز تطبيقك مباشرة.

AT-Command-Based Modules (HC-05, HC-06, HM-10)

ويمكن أن تبرمج هذه الوحدات عادة بإرسال أوامر من شركة ASCII AT على شركة UART، مثلاً، لوضع اسم HC-05 على " MyDevice " : .

Programming the ESP32

ويمكن برمجة ESP32 باستخدام النواة الدوائية للشبكة الأوروبية للتنمية الاقتصادية (ESP32)، أو برنامج " إسبريف " (ESPFL) الخاص به، أو برنامج MicroPython، وفيما يتعلق بتطبيقات بلوتون، فإن مجموعة " آردونو " الأساسية " تستخلص الكثير من التعقيد، ولإنشاء جهاز " BLET " ، تُصدره على سبيل المثالية " .

معالجة القضايا المشتركة

وأثناء التطوير، من المرجح أن تواجهوا مشاكل مثل الاتصالات المتقطعة، أو فساد البيانات، أو الفشل في الأزواج. Always start with a known-good series - اختبار الاتصالات UART مع محطة طرفية بسيطة قبل إضافة بلوتووث.

الطلبات وحالات الاستخدام

وتشتمل معدات العرف ذات القدرة على إحداث الازرق على مجموعة متنوعة من التطبيقات، وتُضاف إليها عدة فئات في العالم الحقيقي، مع التركيز على أنماط التصميم والعقبات التي يتعين تجنبها.

شبكة الاستشعار اللاسلكية وشبكة IoT Nodes

ومن بين أكثر المشاريع شيوعاً، تتمثل في جمع البيانات عن مقياس الحرارة، والرطوبة، ورطوبة التربة، أو بيانات نوعية الهواء من حقل إلى بوابة هاتف ذكي، ويقتصر هذا الرقم على إصدار إعلانات عن التربة (مثلاً عينة واحدة كل 5 دقائق) لتوسيع نطاق تنبيهات البطارية إلى عدة أشهر، واستخدام نموذج ESP32 أو نموذج رقم 52 في نوم عميق بين الإرسالات(41).

Remote Control and Robotics

أما الوحدات الكلاسيكية لمحطة بلو توث (HC-05) فلا تزال تستخدم في الأسلحة الآلية البسيطة وفي فوضى السيارات حيث يرسل جهاز هاتف ذكي أوامر توجيه، غير أن BLE يُفضل لأنه يسمح بوجود وصلة بينية حديثة وخفيضة الحدوث دون الحاجة إلى لوح مفاتيح، ويمكن أن تستخدم قاعدة بيانات بلوتوث (ESP32) من أجل سيارة آلية سمات قياسية (BLE HID) لإرسالها

مرصد صحي معتدل

ويعتمد جهاز تتبع القدرة على العمل بالكهرباء والقطع الطبية اعتمادا كبيرا على وحدات الأشعة دون الحمراء التي تستخدمها أجهزة قياس القلب، حيث يستخدم جهازاً متخصصاً من أجهزة الكشف عن الأشعة دون الضوئية وينقل بياناته عن BLE باستخدام جهاز قياس القلب (أحد خدمات تحديد درجات الحرارة في بلوتون) ويضطر الجهاز إلى معالجة مسألة الوصل الحرج من خلال الإعلان عن طريق الاستئناد إلى جانب الاستئناد إلى هذا النظام.

التشغيل الآلي

كما أن الميكروفونات الزرقاء التي أدخلت في بلوتون 5، تسمح بعشرات من المصابيح والمفاتيح وأجهزة الاستشعار لخلق شبكة مرنة بدون مركز مركزي، كما أن نظام إي إس بي 32 ومفاتيح شمالي رقم 52840 تدعمان الميوشات من الصندوق، وبالنسبة لمشروع التشغيل الآلي المنزلي، يمكنك بناء حزمة خفيفة من طراز BLE mesh تتلقى أوامر من هاتف ذكي عبر بوابة مصغرة.

الخلاصة والاتجاهات المستقبلية

إن إدخال نظام " بلوتون " في مشاريع المعدات الجمركية لم يعد محجوزا للأخصائيين، إذ أن نماذج ميسورة مثل " HC-05 " و HM-10 " و ESP32، إلى جانب وثائق واسعة النطاق ومكتبات، يمكن للمصنع أو المهندس أن يضيف إلى أي مشروع تقريبا في غضون ساعات قليلة، ويكمن مفتاح النجاح في اختيارات مستنيرة: