Raspberry Pi ZERO W 同士でBluetoothシリアル通信Lチカをやってみる

前回、Raspberry PiとWindows PCの間で、ターミナルのコマンドを使ってBluetooth シリアル通信を行う方法についてまとめました。↓

Raspberry PiとWindows PC間でBluetoothシリアル通信をやってみる

https://denkenmusic.com/raspberry-piとwindows-pc間でbluetoothシリアル通信をやってみる

　前回、BleでRaspberry Piとmicro:bit間の通信についてまとめました。↓　今回はようやくBluetoothのシリアル通信が出来ましたので、ここでまとめておこうかと思います。Raspberry Pi ZERO W とWindows PC間でのBluetoothシリアル通信になります。けっこう巷に溢れている内容ではありますが、それでもうまく行かないのが電子工作の常でございますので、躓いた点についても記したいと思います。本記事が少しでもお役に立てたなら幸いでございます。なお、本内容につきましてはrobotakaoさんの記事を参考にさせていただきました。↓Raspbe...

今回はRaspberry Pi同士でのluetoothシリアル通信についてまとめようかと思います。前回のようなコマンドではなく、一応pythonで通信させる仕組みになっています。

下記のサイトを参考にさせていただきました。↓

RaspberryPi同士でbluetooth通信

上記サイトでは、ペアリング後にpythonプログラムを走らせて任意の文字列をサーバー側からクライアント側に送り続けるといった内容だったので、そこを少し下記のように変更致しました。

ブラウザ→Raspberry pi(html/js/python CGI)→bluetooth→Raspberry Pi(GPIOでLチカ)

Raspberry PiにWEBサーバーを立てて、そこにhtmlで作った簡単なボタンを設置し、ブラウザからそのボタンを押せばもう片方のRaspberry Piに任意の文字列がbluetoothシリアル通信で転送され、文字列に応じてGPIOピンの制御を行いLチカさせるといった流れです。

ブラウザで操作するのがとても無駄に感じますが、とりあえずやってみたかったのでやってみました。

1 初めに
2 ペアリング
- 2.1 どちらか片方をアドバタイズに（ペリフェラル側）
- 2.2 もう片方のデバイスからペアリング要求（セントラル側）
3 シリアル接続
- 3.1 サーバー側プログラム
- 3.2 クライアント側プログラム
4 動作確認

初めに

作業環境

Raspberry Piの操作には~~VNCのリモートデスクトップを使います。SSHだと何故かペアリング時にエラーが発生しうまくいきませんでした。~~SSHもしくはVNCを使います。

PCからRaspberry Pi２つに接続し、ターミナルを開いておきます。

必要なライブラリのインストール

Raspberry Piにbluezがインストールされていなければ、bluezをインストールします。bluetooth 本体であるpybluezは必須。

sudo apt-get update 
sudo apt-get install bluetooth bluez blueman
sudo pip install pybluez

sudo apt-get update

sudo apt-get install bluetooth bluez blueman

sudo pip install pybluez

サーバー側のRaspberry Piのシリアルポート設定

今回Raspberry Pi ZERO W を２つ使うので（以後デバイスA,Ｂ）、片方をBluetooth接続時のサーバーとします。

デバイスAをサーバーにするとすれば、デバイスAの方のSDPサーバーの仮想シリアルポートの設定が必要になります。設定は以下の通り。

sudo sdptool add --channel=1 SP

1	sudo sdptool add --channel=1 SP

チャンネルは１とします。これでサーバー側にrfcomm0のチャンネル１のシリアルポートが設定されます。

ペアリング

どちらか片方をアドバタイズに（ペリフェラル側）

デバイスA、Bの両方で下記コマンドを入力し、Bluetooth設定モードに入ります。

bluetoothctl

1	bluetoothctl

デバイスA、Bどちらでも構わないので、片方で下記コマンドを入力し、ペアリングの接続待ち（アドバタイズ）にさせます。この時、接続待ちしている側のMACアドレスが表示されます。

discoverable on

1	discoverable on

もう片方のデバイスからペアリング要求（セントラル側）

もう片方のデバイスから以下のコマンドでスキャンをかけます。スキャン後、周囲のbluetoothデバイスがぱらぱらと表示されていきますので、その中に接続待ちのアドレスが出てくれば、スキャンをOFFして接続のコマンドを入力します。

scan on                      //スキャン開始
scan off                     //スキャン終了
pair xx:xx:xx:xx:xx:xx      //ペリフェラルのMACアドレス

scan on //スキャン開始

scan off //スキャン終了

pair xx:xx:xx:xx:xx:xx //ペリフェラルのMACアドレス

Pairing successfulと表示されればOKです。なお、ペリフェラル側で「ペアリング許可しますか」の表示がでるので、OKを選択します。

これでペアリングまでは終了です。

シリアル接続

サーバー側プログラム

server.py

シリアル接続からはpythonプログラムで制御します。デバイスA、Bのどちらでも構わないので、サーバー側のプログラムを書き込みます。server.pyとします。

# -*- coding: utf-8 -*-

import time
import bluetooth
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
MOTOR_A1 = 13
MOTOR_A2 = 19
MOTOR_A3 = 26

GPIO.setup(MOTOR_A1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(MOTOR_A2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(MOTOR_A3, GPIO.OUT)

while(True):
    PORT = 1
    server_socket = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM)

    print("connect...")

    server_socket.bind(("",PORT ))
    server_socket.listen(1)

    client_socket,address = server_socket.accept()

    print("connection success!!")

    while 1:
        try:
            data = client_socket.recv(1024)
            data = data.decode()
            print(data)
            print('\n')
    #except KeyboardInterrupt:
        #client_socket.close()
        #server_socket.close()
        #break
        except:
            print("error")
            print('\n')
            client_socket.close()
            server_socket.close()
            break
        if data == "hhhhh":
            GPIO.output(MOTOR_A1, GPIO.HIGH)
        elif data == "kkkk":
            GPIO.output(MOTOR_A2, GPIO.HIGH)
        elif data == "jjjj":
            GPIO.output(MOTOR_A3, GPIO.HIGH)
        elif data == "ssss":
            GPIO.output(MOTOR_A1, GPIO.LOW)
            GPIO.output(MOTOR_A2, GPIO.LOW)
            GPIO.output(MOTOR_A3, GPIO.LOW)

# -*- coding: utf-8 -*-

import time

import bluetooth

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

MOTOR_A1 = 13

MOTOR_A2 = 19

MOTOR_A3 = 26

GPIO.setup(MOTOR_A1, GPIO.OUT)

GPIO.setup(MOTOR_A2, GPIO.OUT)

GPIO.setup(MOTOR_A3, GPIO.OUT)

while(True):

PORT = 1

server_socket = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM)

print("connect...")

server_socket.bind(("",PORT ))

server_socket.listen(1)

client_socket,address = server_socket.accept()

print("connection success!!")

while 1:

try:

data = client_socket.recv(1024)

data = data.decode()

print(data)

print('\n')

#except KeyboardInterrupt:

#client_socket.close()

#server_socket.close()

#break

except:

print("error")

print('\n')

client_socket.close()

server_socket.close()

break

if data == "hhhhh":

GPIO.output(MOTOR_A1, GPIO.HIGH)

elif data == "kkkk":

GPIO.output(MOTOR_A2, GPIO.HIGH)

elif data == "jjjj":

GPIO.output(MOTOR_A3, GPIO.HIGH)

elif data == "ssss":

GPIO.output(MOTOR_A1, GPIO.LOW)

GPIO.output(MOTOR_A2, GPIO.LOW)

GPIO.output(MOTOR_A3, GPIO.LOW)

python3 server.py でプログラムを開始させておきます。

rfcomm0 のポート１で接続を待ち受けます。recieveした文字列によって、GPIOの出力を制御しています。

接続が切れても、再度 rfcomm0 のポート１で接続を待ち続けます。

クライアント側プログラム

もう片方のデバイスに、クライアント側のプログラムを書き込みます。

なお、今回はブラウザからbluetoothを操作しているので、過去に作成したラジコンコントローラーのpython CGIスクリプトのプログラムの構成（html/js/python cgi）を応用して、python cgiの中にbluetooth接続の記述を埋め込みました。こちらの過去記事の応用になります。↓

ヘルニアクソ野郎エンジニアblog

RaspberryPiで作る2足歩行ロボ「ApacheでCGIを使ってブラウザからpythonでサーボモ...

https://denkenmusic.com/raspberrypiで作る2足歩行ロボ「apacheでcgiを使ってブラウザか

以前にもブラウザで操作できるRaspberryPiの2足歩行ロボットを作成しましたが、「webiopi」というWEBサーバーを使ったものでした。↓　これはこれで良いのですが、webiopiはラズパイ専用に用意されたモジュールであり、他に使える場面が無く導入も少し面倒だったり（極端に言えば無駄な知識になり得る）、更新も結構前で止まっているので、いつ使えなくか分かりません。そういった事を加味し、今回はオープンソースのWEBサーバーで有名な「Apache」を導入し、CGIを使ってブラウザからpythonでサーボモーターを制御するRaspberryPi2足歩...

プログラムはrecieve.pyと、通信部をまとめたRN42.pyになります。

recieve.py

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
 
import cgi
import RPi.GPIO as GPIO
import time
from RN42 import RN42
import sys

form = cgi.FieldStorage()
recieve = form.getvalue('name')

ras = RN42("ras", "B8:27:EB:84:F0:1E", 1)
ras.connectBluetooth(ras.bdAddr,ras.port)

print("Entering main loop now")

if recieve == 'hhhhh':
    ras.sock.send("hhhhh")
    print("data send")
    ras.disconnect(ras.sock)
    print('Content-type: text/html\n')
    print(recieve)

elif recieve == "kkkk":
    ras.sock.send("kkkk")
    print("data send")
    ras.disconnect(ras.sock)
    print('Content-type: text/html\n')
    print(recieve)

elif recieve == "jjjj":
    ras.sock.send("jjjj")
    print("data send")
    ras.disconnect(ras.sock)
    print('Content-type: text/html\n')
    print(recieve)

elif recieve == "ssss":
    ras.sock.send("ssss")
    print("data send")
    ras.disconnect(ras.sock)
    print('Content-type: text/html\n')
    print(recieve)

#!/usr/bin/python3

# -*- coding: utf-8 -*-

import cgi

import RPi.GPIO as GPIO

import time

from RN42 import RN42

import sys

form = cgi.FieldStorage()

recieve = form.getvalue('name')

ras = RN42("ras", "B8:27:EB:84:F0:1E", 1)

ras.connectBluetooth(ras.bdAddr,ras.port)

print("Entering main loop now")

if recieve == 'hhhhh':

ras.sock.send("hhhhh")

print("data send")

ras.disconnect(ras.sock)

print('Content-type: text/html\n')

print(recieve)

elif recieve == "kkkk":

ras.sock.send("kkkk")

print("data send")

ras.disconnect(ras.sock)

print('Content-type: text/html\n')

print(recieve)

elif recieve == "jjjj":

ras.sock.send("jjjj")

print("data send")

ras.disconnect(ras.sock)

print('Content-type: text/html\n')

print(recieve)

elif recieve == "ssss":

ras.sock.send("ssss")

print("data send")

ras.disconnect(ras.sock)

print('Content-type: text/html\n')

print(recieve)　

RN42の変数に、サーバーのMACアドレスと待ち受けポートを指定しています。

jsからpostされた文字列をそのままsendでサーバー側へ転送しています。

その後、cgiファイルの設計上やむなく接続を切断しています。

RN42.py

# -*- coding: utf-8 -*-
# RN42.py
from time import sleep
import sys
import bluetooth

class RN42:
    def __init__(self, name, addr, num):
        #""" Arduino with RN42"""
        self.__name = name     #Set Name
        self.__bdAddr = addr   #the address form the Arduino RN42
        self.__port = num      #Connect Port (RaspberryPi  to Arduino)
        self.__sock = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM) #config

    @property
    def name(self):
        pass
    @name.getter
    def name(self):
        return self.__name
    @name.setter
    def name(self,name):
        self.__name = name

    @property
    def bdAddr(self):
        pass
    @bdAddr.getter
    def bdAddr(self):
        return self.__bdAddr
    @bdAddr.setter
    def bdAddr(self,value):
        self.__bdAddr = value
        return

    @property
    def port(self):
        pass
    @port.getter
    def port(self):
        return self.__port
    @port.setter
    def port(self,value):
        self.__port = value
        return

    @property
    def sock(self):
        pass
    @sock.getter
    def sock(self):
        return self.__sock
    @sock.setter
    def sock(self, value):
        self.__sock = value
    def reConnect(self, addr, num):
        self.__bdAddr = addr   #the address form the Arduino RN42
        self.__port = num      #Connect Port (RaspberryPi  to Arduino)
        self.__sock = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM) #config

    def connectBluetooth(self, bdAddr, port):
        while(1):
            try:
                print(self.__name + " : Connect......")
                self.__sock.connect((bdAddr,port))
                sleep(2)
                print(self.__name + " : Successful Connected!!!")
                break
            except bluetooth.BluetoothError:
                print(self.name + " : connecting failed")
                print("try connecting")
                self.reConnect(bdAddr, port)
                sleep(0.5)
            except KeyboardInterrupt:
                break

    def disConnect(self,sock):
        sock.close()

# -*- coding: utf-8 -*-

# RN42.py

from time import sleep

import sys

import bluetooth

class RN42:

def __init__(self, name, addr, num):

#""" Arduino with RN42"""

self.__name = name #Set Name

self.__bdAddr = addr #the address form the Arduino RN42

self.__port = num #Connect Port (RaspberryPi to Arduino)

self.__sock = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM) #config

@property

def name(self):

pass

@name.getter

def name(self):

return self.__name

@name.setter

def name(self,name):

self.__name = name

@property

def bdAddr(self):

pass

@bdAddr.getter

def bdAddr(self):

return self.__bdAddr

@bdAddr.setter

def bdAddr(self,value):

self.__bdAddr = value

return

@property

def port(self):

pass

@port.getter

def port(self):

return self.__port

@port.setter

def port(self,value):

self.__port = value

return

@property

def sock(self):

pass

@sock.getter

def sock(self):

return self.__sock

@sock.setter

def sock(self, value):

self.__sock = value

def reConnect(self, addr, num):

self.__bdAddr = addr #the address form the Arduino RN42

self.__port = num #Connect Port (RaspberryPi to Arduino)

self.__sock = bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM) #config

def connectBluetooth(self, bdAddr, port):

while(1):

try:

print(self.__name + " : Connect......")

self.__sock.connect((bdAddr,port))

sleep(2)

print(self.__name + " : Successful Connected!!!")

break

except bluetooth.BluetoothError:

print(self.name + " : connecting failed")

print("try connecting")

self.reConnect(bdAddr, port)

sleep(0.5)

except KeyboardInterrupt:

break

def disConnect(self,sock):

sock.close()

動作確認

CGIスクリプトを呼び出す度に接続、切断を繰り返しているので遅延がえげつないですが、冒頭の流れの通りに動いています。↓

https://twitter.com/ketunorobio/status/1481442492536942594

初めに

作業環境

必要なライブラリのインストール

サーバー側のRaspberry Piのシリアルポート設定

ペアリング

どちらか片方をアドバタイズに（ペリフェラル側）

もう片方のデバイスからペアリング要求（セントラル側）

シリアル接続

サーバー側プログラム

server.py

クライアント側プログラム

recieve.py

RN42.py

動作確認

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