Maîtriser l'interface Bluetooth : Guide pratique pour connecter modules Bluetooth avec Arduino

Quand la plupart des gens commencent avec les microcontrôleurs Arduino, ils ne connaissent pas tous les modules d'extension et shields disponibles. Bien que l'Arduino Uno soit l'un des microcontrôleurs les plus populaires au monde, il n'a pas de connectivité Bluetooth intégrée.

Certes, vous pouvez acheter une carte avec Bluetooth intégré comme l'Arduino BT ou le Raspberry Pi 4 qui a le Bluetooth natif. Mais ces cartes sont plus chères, plus encombrantes, et peut-être moins amusantes pour vos projets. Que faire pour ajouter le Bluetooth à un microcontrôleur qui n'en a pas ?

Votre meilleure option : l'interfacer avec un module Bluetooth. Ce guide vous montre comment interfacer votre microcontrôleur avec un module Bluetooth pour connecter sans fil à des appareils Bluetooth comme smartphones et ordinateurs.

Qu'est-ce que l'interface Bluetooth ?

Aujourd'hui, le Bluetooth est l'un des standards de connexion sans fil les plus ubiquistes. On l'utilise pour transférer et échanger des données entre appareils. L'interface Bluetooth décrit l'utilisation ou l'activation d'un dispositif Bluetooth. Alors qu'on utilise le Wi-Fi pour les longues distances, le Bluetooth sert pour connexions courte distance et transfert de données. La dernière norme Bluetooth 5.2 atteint 400 m avec débit 2 Mbps.

Les futures versions atteindront probablement des portées plus longues avec seuils et débits plus élevés. Néanmoins, chaque fois que vous utilisez votre téléphone pour transférer des données ou connecter un appareil, c'est essentiellement de l'interface Bluetooth. Beaucoup de microcontrôleurs n'ont pas de Bluetooth natif. Pour l'obtenir, il faut les étendre ou ajouter une carte.

Nous allons montrer comment ajouter l'interface Bluetooth à un microcontrôleur via un module Bluetooth.

Modules Bluetooth et leur fonctionnement

Les modules Bluetooth permettent d'interfacer votre microcontrôleur et ordinateurs monocarte avec des appareils externes. On les appelle aussi capteurs Bluetooth. Ces dispositifs ne sont nécessaires que si votre carte n'a pas de Bluetooth intégré. Les modules les plus courants : HC-05 et HC-06.

À l'achat, vous trouverez un rectangle vert sur une carte de débrochage (breakout board) bleue carrée. La breakout board fournit des broches pour brancher facilement sur une breadboard.

Pour applications simples, HC-05 et HC-06 fonctionnent identiquement en mode esclave. Mais nous suggérons le HC-05 car il permet de basculer entre mode esclave et maître. En revanche, le HC-06 ne fonctionne qu'en esclave. Pour connecter deux projets Arduino, il faut un HC-05 pour initier la connexion Bluetooth.

Structure d'un module Bluetooth

Au dos du module, vous trouverez les étiquettes des broches. Principalement, les broches d'alimentation : VCC et GND. Mais il y a aussi les broches de données : RXD et TXD.

RXD reçoit les données, TXD les envoie. Si vous utilisez HC-05, vous verrez deux broches absentes du HC-06 : enable (EN) et state output (STATE). On appelle aussi la broche enable « key pin ».

Avec les modules Bluetooth, attention à la tension d'alimentation : 3,6 V à 6 V est sûr. Les broches de données requièrent des signaux numériques 3,3 V.

Comment interfacer un module Bluetooth avec votre projet Arduino et téléphone

Pour montrer le fonctionnement, voici un tutoriel de base pour connecter votre projet Arduino à votre mobile via module Bluetooth.

Composants requis

• Module Bluetooth HC-05 ou HC-06
• Breadboard
• Arduino Uno
• Résistance 2,2 kΩ
• Résistance 5,7 kΩ
• Fils rigides (solid core wires)
• Logiciel Arduino IDE

Instructions

Configuration matérielle

• Connectez fils depuis broches 5 V et GND de l'Arduino Uno vers rails d'alimentation de la breadboard ; puis alimentez le module Bluetooth en connectant VCC et GND.
• Connectez la broche TX (transmission) de l'Arduino Uno à la breadboard en utilisant les résistances pour créer un diviseur de tension en série avec GND. Le point central se connecte à la broche RXC. C'est nécessaire car le module Bluetooth requiert un niveau de tension de transmission plus bas.
• Alimentez la broche TXD du HC-05 en passant un fil par la breadboard depuis la broche RX (réception) de l'Arduino Uno.

Si vous suivez correctement ces étapes, votre projet devrait ressembler à ceci :

Configuration logicielle

Pour que le projet fonctionne, il faut écrire du code pour écouter et recevoir des données d'une source Bluetooth, puis afficher le résultat sur l'ordinateur via le port série.

Nous utiliserons ce projet comme récepteur Bluetooth pour l'ordinateur. Il faut écrire un sketch pour le terminal Bluetooth.

Étape 1

Utilisez quelques fonctions et classes de la bibliothèque SoftwareSerial. Elles permettent à l'Arduino de communiquer par Bluetooth. Incluez-la dans le sketch.

Étape 2

Une fois la bibliothèque importée, spécifiez quelles broches série utiliser pour envoyer/réceptionner. Dans notre exemple : broche 9 pour RX (rxPin), broche 8 pour TX (txPin).

Étape 3

Instanciez un objet SoftwareSerial avec les valeurs définies. Dans l'exemple, nous l'avons nommé BTSerial.

Étape 4

Définissez une fonction setup. Elle définit les broches en entrée/sortie. Par défaut, le module HC-05 communique avec l'Arduino à 9600 bauds ; modifiable. Nous l'avons gardé car proche du baud rate précis.

Étape 5

Définissez deux variables String pour les messages. Créez une fonction loop Arduino avec boucle while. Cette boucle écoute toute communication entre Arduino et appareils Bluetooth.

Si l'Arduino reçoit des données, il les affiche avec point-virgule (;) comme terminaison de ligne.

Une fois le sketch écrit, téléversez-le sur votre Arduino. Ensuite, associez votre téléphone à votre projet Arduino pour permettre la communication avec le module Bluetooth.

Communiquer avec le dispositif Bluetooth

Quand vous allumez l'Arduino, vous devriez voir une lumière rouge clignotante sur le module Bluetooth. Cela indique le mode appairage. Allez dans les réglages Bluetooth de votre téléphone et recherchez les appareils proches.

Sous appareils disponibles, vous verrez une entrée pour votre module. Sélectionnez et associez. Code d'appairage habituel : « 1234 ». Maintenant, vous pouvez communiquer. Mais il faut une application mobile.

Allez sur l'app store de votre téléphone et téléchargez une application « Serial Bluetooth Terminal ». L'application a besoin d'un terminal pour taper et envoyer des messages, et voir les réponses.

Assurez-vous que l'application est compatible Bluetooth Classique, sinon elle ne marchera pas.

Une fois téléchargée, retournez sur l'ordinateur, ouvrez Arduino IDE et le moniteur série pour le sketch Bluetooth. Vérifiez 9600 bauds (ou votre valeur).

Retournez sur l'application terminal Bluetooth, sélectionnez le projet Arduino Bluetooth comme dispositif. Une fois connecté, tapez un message dans l'application terminal. Ajoutez un point-virgule (;) à la fin pour signifier la fin du message.

Résumé

Si vous suivez correctement ces étapes, vous recevrez une sortie confirmant que le projet Arduino a reçu un message. Le message apparaîtra aussi sur l'écran de l'ordinateur via le terminal série de l'Arduino IDE. C'est un projet simple pour débutants. Une fois les bases comprises, poursuivez des projets plus complexes : bouton poussoir, LED embarquée, moteur DC, envoi d'emails, etc. Nous espérons que ce guide vous a été utile. Merci de votre lecture.