[模組] Arduino + 藍芽 BLE 模組

        物聯網一詞是今年相當熱門的話題之一，靠著萬物皆可連的概念讓未來的生活多出很多的想像空間。2015年初，金屬中心智慧系統組提出一個手持裝置偵測器的想法，首先浮出腦海的方式就是採用藍芽與手機連通。自從一兩年前開始，手機的藍芽規格逐漸發展並升級到4.0，加上有了低功耗的連接模式，資料擷取的應用便越來越多，比如家庭或工業上的監控訊號擷取，醫療量測的資料擷取...等。

        為了開發設計出手持裝置偵測器，我們從網路上找到 HC-08 藍芽 4.0 模組，它讓使用者能比較快速進入藍芽通訊的領域，透過串列端口控制這塊模組的各項參數，縮短的開發時程。雖然藍芽模組縮短我們進入的門檻，但模組的擴充性卻有所限制，因此需要從外部搭配 MCU 晶片來整合全系統。不過，初步來看這樣的設計還不夠完美，卻也能達到基本的要求。下面的圖示就是以 Arduino Pro Mini 為控制核心，再加上藍芽模組所組成的系統。

圖一：Arduino Pro Mini + HC08 BLE 4.0 模組

        設計一個手持裝置遇到最大的麻煩就是耗電，要解決這個問題，以目前的電路設計而言，分成運算時脈和系統的工作電壓兩點。以同等級的 MCU 來說，時脈變慢的話通常耗電量會降低 (雖然運算速度也變慢)，假設裝置的運算量不複雜的話，倒是可以盡量讓輸入 MCU 的時脈變慢。通常市面上的 Arduino 板子都是 16MHz，不過用這個概念，我們找到 Arduion Pro Mini 8MHz 3.3V 的開發板。另外，要減少耗電量還可以考慮降低系統的電壓，選用的元件也盡量以低電壓為主，這樣整體耗電會比較低。

        此外，在解決耗電問題上，可從 Arduino 韌體設計考慮，當藍芽未連接的情況下，讓 Arduino 進入 power down 模式，這樣可以達到省電的效果。而這塊藍芽模組也有四種操作模式可以設定，只要進入休眠情況，整體系統的耗電都能改善不少。底下是實驗的數據

<全速情況>

         Arduino Pro Mini 耗電流大約 6 ~ 7 mA

         HC-08 Bluetooth 4.0 耗電流大約 10 mA

        底下影片是操作的過程。我們實際操作時，在藍芽未連接，系統總耗電流小於 2 mA。在藍芽連接後，兩塊模組都已全速運作，總耗電流約 17 mA。另外，藍芽模組也可以調整發射功率大小，如果應用面在於短距離，倒是可以將發射功率降低到欲操作的距離。

        最後一點，如果開發的時程充裕的話，應該直接使用德州儀器的 cc2540 藍芽晶片開發，這樣可節省一顆外部 MCU 的耗電，系統的零件費用也能降低。

影片：系統操作的過程