- Mikä on BLE ja Bluetooth Beacon?
- Kuinka BLE-tekniikka toimii ja käytetään majakkojen kanssa?
- Mikä on Eddystone Beacon?
- Vaatimukset
- Asenna Raspberry Pi Eddystone Beaconille
- Optimoi lähetyssignaalin teho kalibroimalla TX-teho
- Eddystone Bluetooth Beacon -sovellukset
Bluetooth on yksi vallankumouksellisista tekniikoista tietojen langattomaan siirtämiseen, muiden laitteiden hallintaan, kodin automaatiojärjestelmien rakentamiseen jne. Mutta oletko koskaan miettinyt, että Bluetoothia voidaan käyttää myös lähettämään tietoja lähellä oleville laitteille tärkeiden tietojen näyttämiseksi, helppo kassalla jne. Googlen kehittämä protokolla tehtävän suorittamiseksi voidaan helposti ottaa käyttöön Raspberry Pi: ssä, jotta siitä tulisi Bluetooth Beacon -lähetystoiminnan harjoittaja.
Tässä opetusohjelmassa opimme tuntemaan BLE: n (Bluetooth Low Energy) ja Bluetooth-majakan ja asentamaan Eddystone Bluetooth Beaconin Raspberry Pi -palveluun URL-osoitteen lähettämiseksi. Raspberry Pi on erittäin helppo muuntaa Bluetooth-majakaksi, koska se on sisäänrakennettu Bluetooth.
Mikä on BLE ja Bluetooth Beacon?
Wibree, kuten nimikin kertoo kuluttaa vähemmän virtaa kuin klassinen Bluetooth. Se saavutetaan lähettämällä tietoja tarvittaessa ennalta määriteltyjen säännöllisten päivitysten avulla. Mutta toisin kuin klassinen Bluetooth, sitä ei käytetä tiedostojen tai musiikin siirtämiseen. BLE-laite toimii Bluetooth V4.0: n kanssa ja voi toimia pienellä virralla palvelimena tai asiakkaana, mikä tekee BLE: stä ihanteellisen valinnan majakoille, älykelloille, kuntobändeille jne. Klassinen Bluetooth on toisaalta vain yksinkertainen tavallinen vanha Bluetooth-protokolla, jota käytämme tiedostojen ja muiden tietojen siirtämiseen. Lähes kaikkiin BLE-laitteisiin liittyy klassinen Bluetooth-toiminto. Selitimme aiemmin BLE: n yksityiskohtaisesti ESP32: lla.
Bluetooth-majakat:
Majakat ovat laitteita, jotka lähettävät joitain viestejä läheisille elektroniikkalaitteille ja käyttäytyvät lähetystoiminnan harjoittajana. Tämän tekniikan avulla kannettavat laitteet voivat suorittaa joitain toimintoja, kun ne ovat lähellä majakkalaitetta. Majakat voidaan nyt toteuttaa BLE: n ja klassisen Bluetoothin avulla. Koska useimmat älypuhelimet ja muut elektroniset laitteet ovat yhteensopivia BLE: n kanssa ja niitä voidaan käyttää Beacon-vastaanottimena, joten BLE-majakan toteuttaminen on tehokkaampaa kuin perinteinen Bluetooth-majakka virrankulutuksen vähentämiseksi.
Keskimäärin Bluetooth Low Energy -majakka voi lähettää BLE-signaaleja 80 metriin.
Kuinka BLE-tekniikka toimii ja käytetään majakkojen kanssa?
BLE on pienitehoinen virrankulutustekniikka, joka on suunniteltu lyhyen kantaman tiedonsiirtoon, ja se on suositeltava, kun akun käyttöikä on tärkeämpi tekijä kuin korkea tiedonsiirtonopeus. Tiedonsiirto tässä viestinnässä on vain yksisuuntainen. BLE-majakka lähettää pieniä datapaketteja säännöllisin väliajoin. Nämä datapaketit vastaanottaa ja dekoodaa älypuhelimiin asennettu majakanlukija-sovellus. Nämä vastaanotetut tiedot käynnistävät toimia, kuten tuotteen mainostaminen tai viestin lähettäminen.
Bluetooth-majakassa ID-numero lähetetään 10 kertaa sekunnissa BLE-kanavien kautta. Sitten Bluetooth-laite vastaanottaa tämän tunnusnumeron ja beacon-skannerisovellus tunnistaa sen, se linkittää sen toimintoon, kuten lataamaan sovelluksen tai pilvipalveluun tallennetun sisällön, ja näyttää sen älypuhelimessa.
Mikä on Eddystone Beacon?
Eddystone on Googlen kehittämä protokolla, jonka avulla voidaan lähettää yksisuuntaisia viestejä BLE-laitteisiin. Eddystone-URL-kehys muodostaa fyysisen verkon selkärangan, mikä auttaa löytämään verkkosisältöä ympäröivästä alueesta. Beacon voi lähettää neljän tyyppistä dataa Eddystone-protokollan avulla. Ne ovat seuraavat:
- Eddystone-URL URL-osoitteiden lähettämiseen
- Eddystone-UID majakkojen tunnusten lähettämiseen
- Eddystone-TLM lähettimen telemetrian lähettämiseen, kuten laitteen lämpötila, akun vahvuus jne.
- Eddystone-EID turvallisuuteen.
On myös muita majakoita, kuten iBeacon, joka on tarkoitettu iOS-tuetuille laitteille, mutta Eddystone on vain Android-laitteille. Huomaa myös, että Google on lopettanut Läheiset ilmoitukset -toiminnon, käyttäjän on nyt asennettava erikoistunut majakaskannerin sovellus, joka näyttää lähetetyn sisällön.
Tässä opetusohjelmassa käytämme Raspberry Pi: tä Eddystone Beaconina ja keskitymme URL-osoitteen lähettämiseen Eddystone URL: n avulla, jotta kuka tahansa voi helposti käyttää lähetettyä tietoa Android-laitteidensa avulla.
Vaatimukset
Tässä tarvitaan vain Raspberry Pi: tä tämän Bluetooth-majakan rakentamiseen. Sen pitäisi olla Raspberry Pi 2 tai uudempi, johon on asennettu Raspbian Jessie, tai uudempi OD.
Täällä käytämme SSH: tä päästäksesi Raspberry Pi: lle kannettavalla tietokoneella. Voit käyttää VNC- tai etätyöpöytäyhteyttä kannettavalla tietokoneella tai liittää Raspberry pi -laitteen näyttöön. Lue lisää Raspberry Pi: n asettamisesta ilman päätä täältä ilman näyttöä.
Asenna Raspberry Pi Eddystone Beaconille
Eddystone-yleisradioyhtiön asentaminen Raspberry Pi -palveluun on erittäin helppoa. Se sisältää vain 3 komentoa.
Tämä voidaan tehdä määrittämällä HCI (Host controller Interface), johon pääsee käsiksi hciconfig commad -toiminnon avulla. Voit tarkistaa, mitä tällä komennolla voidaan tehdä, kirjoittamalla alla oleva komento terminaaliin.
hciconfig -h
1. Ensinnäkin meidän on otettava Bluetooth-laite käyttöön Raspberry Pi: ssä alla olevan komennon avulla.
sudo hciconfig hci0 ylös
2. Meidän on nyt asetettava Bluetooth "mainostamaan ja liitettäväksi" -laitteeseen alla olevan komennon avulla.
sudo hciconfig hci0 leadv 3
3. Yllä olevat komennot saavat laitteen suorittamaan lähetyspalvelua, kirjoita nyt majakkatiedot seuraavaan komentoon, joka sisältää erilaisia kehystietoja ja URL-osoitteen heksadesimaalimuodossa. Suorita alla oleva komento aloittaaksesi majakan lähetyksen.
sudo hcitool -i hci0 cmd 0x08 0x0008 1c 02 01 06 03 03 aa fe 14 16 aa fe 10 00 02 63 69 72 63 75 69 74 64 69 67 65 73 74 07 00 00 00
Tämä komento lähettää URL-osoitteen
Voit tarkistaa lähetetyn viestin älypuhelimellasi lataamalla Physical Web App- tai Beacon-skannerin Android-älypuhelimeesi ja aloittamalla skannauksen. Näet lähetetyn linkin sovelluksessa alla olevan kuvan mukaisesti. Napsauta linkkiä vieraillaksesi ja avaamalla verkkosivusto selaimessa.
Nyt ymmärretään viestin heksadesimaalikoodaus. Alla olevassa taulukossa olemme antaneet selityksen jokaisesta koodissa olevasta arvosta:
Arvo |
Kuvaus |
---|---|
0x08 |
#OGF = Operointiryhmäkenttä = Bluetooth-komentoryhmä = 0x08 |
0x0008 |
#OCF = Operation Command Field = HCI_LE_Set_Advertising_Data = 0x0008 |
1c |
Pituus. Heksadesimaali 1c muuntuu 23 desimaaliksi, joka on seuraavien tavujen lukumäärä. |
02 |
Pituus |
01 |
Ilmoittaa tietotyypin arvon |
06 |
Ilmoittaa tiedot |
03 |
Pituus |
03 |
Täydellinen luettelo 16-bittisistä UUID-tietotyyppiarvoista |
aa |
16-bittinen Eddystone UUID |
fe |
16-bittinen Eddystone UUID |
14 |
Pituus. Heksadesimaali 14 muuntuu 15 desimaaliksi, joka on seuraavien tavujen lukumäärä |
16 |
Palvelutiedot-tietotyypin arvo |
aa |
16-bittinen Eddystone UUID |
fe |
16-bittinen Eddystone UUID |
10 |
Kehystyyppi = URL |
00 |
TX-virta (tämä tulisi kalibroida) |
02 |
URL-järjestelmä (http: // = 0x02) |
63 |
'c' heksadesimaaliluvulla |
69 |
'i' heksadesimaaliluvulla |
72 |
'r' heksadesimaaliluvulla |
63 |
'c' heksadesimaaliluvulla |
75 |
'u' heksadesimaaliluvulla |
69 |
'i' heksadesimaaliluvulla |
74 |
't' heksadesimaaliluvulla |
64 |
'd' heksadesimaaliluvulla |
69 |
'i' heksadesimaaliluvulla |
67 |
'g' heksadesimaaliluvulla |
65 |
'e' heksadesimaaliluvulla |
73 |
's' heksadesimaaliluvulla |
74 |
't' heksadesimaaliluvulla |
07 |
.com (.com = 0x07) |
00 |
|
00 |
|
00 |
Jos haluat lähettää minkä tahansa mukautetun URL-osoitteen Raspberry Pi Bluetooth Beaconilla, muunna URL-merkit heksadesimaaliksi millä tahansa online-työkalulla ja laita se yllä olevaan komentoon. Lähetettävien merkkien enimmäismäärä on 16, jos URL-osoite on liian pitkä, lyhennä sitä millä tahansa URL-pikalähetyspalvelulla, kuten bitly.com, ja sovita sitten tiedot yllä olevaan taulukkoon.
Jokaisen merkin muuntaminen heksadesimaaliekvivalenteiksi on erittäin hankalaa ja aikaa vievää. Joten työn tekemiseen on helppoa, on Eddystone URL -komentolaskin, jossa sinun tarvitsee vain kirjoittaa URL, jonka haluat lähettää, ja saat komennosi valmiiksi näin.
Bluetooth-majakka lähettää nyt URL-osoitetta ja toimii hyvin, mutta on vielä yksi kalibroitava asia, joka on Tx-teho, joka on yksi yllä olevan komennon arvoista saadaksesi tarkan etäisyyden Bluetooth-majakasta.
Optimoi lähetyssignaalin teho kalibroimalla TX-teho
Eddystone-kehyksessä on vähän komponentteja, jotka lähetetään, ja Tx-teho on yksi niistä, joka kertoo signaalin voimakkuuden. Dekoodaamalla signaalin voimakkuuden vastaanotin löytää etäisyyden Beacon-yleisradioyhtiöstä. Tx-tehon arvo voi vaihdella välillä -12 - 10. Meidän on löydettävä arvo osumalla ja koemenetelmällä saadaksemme tarkan etäisyyden. Säädä tätä varten Tx-tehon arvo Eddystone-sanomakomennossa ja sijoita älypuhelimesi 1 metrin päähän Beacon-skannerisovelluksen ollessa auki. Aloita nyt laittaa Tx-tehon arvot komentoon 0: sta negatiivisiin arvoihin. Muista muuntaa desimaaliarvot heksa-desimaalimuodossa, tällöin dekoodauksen helpottamiseksi käytä online-arvonmuunnostyökaluja ja ota muunnetun arvon kaksi viimeistä numeroa. Minun tapauksessani heksa-arvo on f4. Tarkista etäisyys skannerisovelluksesta, säädä arvoja, kunnes se näyttää noin 1 m, ja sen jälkeen sinun on käytettävä Eddystone URL-lähetystoimintaa tarkalla etäisyydellä.
Eddystone Bluetooth Beacon -sovellukset
Tässä on joitain BLE-majakan käyttötapauksia:
- BLE-mahdollinen vähittäiskauppa: Tätä tekniikkaa voidaan käyttää houkuttelemaan asiakkaita myymälöiden läheisyydessä mainostamalla jännittäviä tarjouksia ja myyntiä.
- BLE-majakalla varustetut tapahtumat: Sitä voidaan käyttää helppoon ilmoittautumiseen tapahtumissa ja stadionilla, joissa on helppo maksaa kassalla.
- Kiinteistön BLE-majakat: Saat kaikki yksityiskohdat lähelläsi olevista kiinteistöistä ja voit varata yhdellä kosketuksella.
Voit ajatella ja toteuttaa vaatimusten mukaisesti monia muita sovelluksia.
Joten Raspberry Pi: tä voidaan käyttää minkä tahansa viestin tai URL-osoitteen lähettämiseen muuntamalla se Bluetooth-majakaksi Eddystone-sovelluksella. Tarkista alla oleva esittelyvideo.
/>