Arduino与乐高EV3蓝牙通讯

Electronic

Technology

•

电子技术

Arduino

与乐高

EV3

蓝牙通讯

文

/

俞皓熠

表

1

本文主要介绍了

Arduino

与

摘

乐高

EV3

的蓝牙连接

，

详细介绍

要

乐高蓝牙协议

，

通过实例演示

Arduino

给乐高发送信息

。

打破乐

高

EV3

较为封闭的状况

，

让二者

产生交互

，

协同工作

。

【

关键词

】

Arduino

乐高蓝牙协议

Arduino

是一款便捷灵活

、

方便上手的开

源电子平台

，

可以连接上百种模组

，

让普通人

也可以制作出有趣的创意电子制作

。

但在制作

创意作品时

，

如果涉及到机械结构

，

设计制作

机械部件就比较麻烦

，

较为费时费力

。

而乐高

积木中有多种积木结构件

，

能轻松制作出各种

复杂机械结构

，

如果把

Arduino

与乐高结合

，

能快速地把有创意变为现实作品

。

LEGO

MINDSTORMS

EV3

是第三代乐高

机器人

，

它是丹麦乐高公司在

2013

年上市的

，

拥有大量的粉丝

。

但乐高

EV3

比较封闭

，

能

与计算机或另一台

EV3

进行通讯

，

与其它设

备难以通讯

。

有人利用一块叫

Bricktronics

的

转接板让

Arduino

连接乐高积木

，

Bricktronics

可以直接连接乐高电机与传感器

，

这样

Arduino

就可以代替乐高程序块

，

用

Arduino

直接控制乐高电机与传感器

。

有人也编写了

APP,

让手机也可以通过蓝牙控制乐高

EV3

。

所以我对乐高

EV3

的蓝牙通讯机制进行了研

究

，

让

Arduino

也可以通过蓝牙模块与乐高程

序块进行通讯

，

用这个方法就不需要专用的转

接板

，

只需要一块普通的蓝牙模块

，

就可以让

Arduino

与乐高互相通讯

，

协同工作

。

下面主

要介绍其实现方法

。

1

Arduino

与乐高程序块通讯的原理

用乐高

EV3

Programmer

图形化编程软件

编写过蓝牙通信的人都应该用过叫

“

消息传递

”

的指令块

，

就是用它对蓝牙信号进行读或写操

作

。

但它对一般的蓝牙信号是不能识别的

，

因

为

EV3

有专用的蓝牙处理协议

，

要让

Arduino

与乐高

EV3

进行通讯

，

要就认真分析

EV3

的

蓝牙信号处理协议

，

让

Arduino

模拟成乐高设

备

，

发送

EV3

能识别的蓝牙信号

。

如图

1

。

2

Arduino

与乐高的蓝牙连接

用

HC05

或

HC06

蓝牙模块一个

，

把蓝牙

模块的

VCC

连接到

Arduino

的

5V,

GND

连

接到

Arduino

的

GND

。

蓝牙上的

TXD

与

RXD

给消息标题为

’

abc'

的消息传递指令块发送一个逻辑值为

1

（

真

）

的写法

（

以

16

样例

进制表示

）

：

0x0c,

0x00,

0x00,

0x00,

0x81,

0x9e,

0x04,

0x61,

0x62,

0x63,

0x00,

0x0

1

,

0x00,

0x01

为便于理解

，

上面的样例用十进制来表示如下

：

（

实际发送还是要用

16

进制

）

样例说明

格式

代号

bb

部分

mm

部分

tt

部分

ss

部分

ff

部分

aa

部分

LL

部分

pp

部分

120

0

0

129

158

4

97

98

99

0

1

0

1

bbbbmmmmttss

fa

aaa

LL

p

（

其中

97

98

99

就是

"abc

”

的

ASCII

码值

）

xxxxxxxx8

1

9Exxxx-

•

-

x

xxxxx

,ee

（

XX

表示一个字节长度

）

bbbbmmmmttssffaa

-

-

-

L

LLLpp*

•

•

含义

整个包从

mm

到

pp

的数据长度

。

包计数器

，

目前还不知道作用

，

直接填

0

就可以

。

包类型

，

直接填

0x81

就好

命令类型

，

0x9e

代表写

“

消息传递

”

。

“

消息传递

”

名称字符串的长度

+

1,

比如

"abc

”

的长度为

4

任个字节

'

‘

消息传递

”

名称

+0,

内容为字符的

ASCII

码

+

0x00

2

字节

包有效数据长度

。

LL

个字节

包有效数据

，

我们要发送给

EV3

“

消息传递

”

的内容

。

^

R

R

2

2

1

1

1

图

1

分别连接到

Arduino

的数字端口

0

和

1

端口

（

即

RXD

与

TXD

）

。

检査无误后连接

USB

上电会看到蓝牙模

块有红色指示灯快速闪烁

。

打开乐高程序块

，

进入设置菜单的

Bluetooth

选项

，

将

Visibility

和

Bluetooth

勾选

，

然后进入

Connections

选

项搜索蓝牙设备

，

找到对应的蓝牙模块

。

连

接时一般会要求输入配对密码

，

密码一般为

1234

。

连接成功后

，

蓝牙模块上红色指示灯慢

速闪烁

，

在乐高

EV3

显示幕左上角也会显示

已连接图标农

,

而还未连接时显示的是

此时，

已完成

Arduino

与乐高的底层连接

，

但

还不能互相通讯

。

如图

2

、

图

3

所示

。

3

理解乐高

EV3

的蓝牙通讯协议

在乐高

EV3

中

，

可以无需编写用户程序

通过直接运行命令对

EV3

进行下载

、

上传

、

读取输入值等各种操作

。

官方学名为

direct

commands

（

直接命令

），

这类似于

Windows

里面的命令控制台中的命令

。

“

消息传递

”

指

令块的实质就是通过

"

直接命令

”

进行蓝牙的

接收与发送

。

我们用

Arduino

向

EV3

发信息时

,

也只要按照

EV3

蓝牙的协议格式发送出去

，

EV3

就能顺利解包

，

接收到信息

。

接收

EV3

发来的信息时

，

也只要根据蓝牙的协议格式来

提取所需信息就行了

。

表

1

是蓝牙协议格式的

写法

。

“

消息传递

”

指令块支持接收或发送文

本

、

数字或逻辑三种类型的值

，

如果要发送

“

1234

”

这个字符串的话

。

LL

部分内容为

0x05,

0x00,

pp

部分的内容就是

0x31,

0x32, 

0x33,

0x34

,

如果要发送数值

，

EV3

协议是用

32

位浮点数表示的

。

4

用

Arduino

发送

EV3

蓝牙直接命令的实

例

Electronic

Technology

&

Software

Engineering

电子技术与软件工程

•