BLUETOOTH ersetzt Kabelverbindungen bei seriellem Datenaustausch
Stand: 27. Oktober 2013

Für drahtlose Nahbereichsverbindungen zwischen zwei Teilnehmern bedient man sich gern des BLUETOOTH-Funks. Dabei wird die Verbindung jeweils von einem MASTER initiiert, während die Gegenstelle im SLAVE- ( Sklaven- ) Mode arbeitet. In der Praxis bedeutet es, dass die benutzten Elektronikkomponenten dabei entsprechend ihrer Funktion konfiguriert sein  müssen. Ist die verbindungseinleitende Stelle z.B. ein PC oder Smartphone, so werden diese Geräte immer die MASTER-Funktion ausüben, wogegen den von ihnen aus kontaktierten z.B. GPS-Mäusen, Bluetooth-Lautsprechern oder -Kopfhörern nur das Los als Sklave bleibt.
Aus chinesischer Produktion stammende BLUETOOTH-Moduln sind seit einiger Zeit schon für wenige Euros erhältlich. Dabei hat sich besonders der Typ "HC-05" [1] zu einem mittlerweile schon sehr weit verbreiteten Standardbauteil entwickelt ( Abb.1 ).


Tabelle1  Technische Daten des Moduls HC-05

Seine Handhabung ist einfach und erlaubt je nach Konfiguration sowohl einen Betrieb als MASTER als auch als SLAVE. Eine inländische Bezugsquelle für dieses Produkt und sein Datenblatt sind hier zu finden [1],[2].  

                  
Abb.1   BLUETOOTH-Modul "HC-05" mit Minimalbeschaltung

Zur Verarbeitung von Signalen mit RS-232-Pegeln bietet sich der in Abb.2 dargestellte Baustein an. Hierbei wurden das BLUETOOTH-Modul "HC-05" und ein RS-232-Pegelwandlerbaustein "MAX3232" gemeinsam auf einer Platine untergebracht. Dazu kommen eine Kontroll-LED und ein Taster, über den sich das Modul bei Bedarf in den Konfigurations-Modus ( AT-Befehlseingabe ) versetzen lässt.  Der Baustein ist mit einer Betriebsspannung von 5V zu versorgen und bietet neben seriellen Ein-und Ausgängen mit RS-232-Pegel auch solche für 5V-TTL-Pegelwerte. Alles in allem also eine sehr praktische Anordnung für vielerlei Anwendungen. Leider habe ich diese Bausteine bisher allerdings noch bei keinem inländischen Händler gefunden. Wer aber den Import nicht scheut und etwas Geduld ( Lieferzeit! ) aufbringt, der erhält für ca. 15 Euro ein sehr interessantes Produkt [3], das zudem noch mit einigen nützlichen Adapterkabeln ausgeliefert wurde.  


Abb.2  Baustein mit HC-05-BLUETOOTH-Modul und MAX3232-Pegelwandler

Während Abb.3 das chinesiche Originalschaltbild des BLUETOOTH- plus RS-232-Pegelwandler-Bausteins zeigt, ist aus Abb.4 die von mir umgezeichnete Version ersichtlich.


Abb.3  Originalschaltbild des BLUETOOTH-Bausteins mit RS-232-Pegelwandler


Abb.4  von mir umgezeichnetes Schaltbild des BLUETOOTH-Bausteins mit RS-232-Pegelwandler

INBETRIEBNAHME

Im Lieferzustand sind alle HC-05-Moduln auf den SLAVE-Modus und eine Datenrate von 9600bps eingestellt. Kann eine angeschlossene Peripherieeinheit mit dieser Datenrate arbeiten und müssen die Default-Einstellungen ( Grundeinstellungen ) auch ansonsten nicht verändert werden, so lässt sich daraufhin ausgehend vom PC oder Smartphone eine BLUETOOTH-Verbindung in Richtung Modul herstellen. Sind dagegen die Datenrate oder irgendeine andere Einstellung des HC-05-Moduls anzupassen, so müssen die RS-232-Ein- und Ausgänge des Bausteins zeitweilig evtl. über einen USB-Adapter mit einem PC zusammengeschaltet werden. Dort ist ein Terminalprogramm zu betreiben, wobei dieses vorher auf eine  Datenrate von 38400bps und den jeweils bei der Anschaltung generierten ( virtuellen ) COM-Port einzustellen ist. Ggf. ist dessen Wert über den WINDOWS-Gerätemanager zu ermitteln.
Wird der BLUETOOTH-Baustein anschliessend mit gedrückter KEY-Taste in Betrieb genommen, dann sollte er auch über die PC-Tastatur eingegebene AT-Befehle verarbeiten können. Ein erster Verbindungstest sollte durch Ausgabe der Zeichenfolge "AT" <Enter> erfolgen und dabei die Rücksendung eines "OK" auslösen. Entsprechend der im Datenblatt [2] gelisteten AT-Befehle könnten auf gleiche Weise ggf. auch andere Datenraten gewählt oder auch sonstige Betriebsparameter angepasst werden. Wenn die Verbindung zwischen Modul und PC  anschliessend wieder aufgetrennt und der Baustein mit nicht gedrückter KEY-Taste eingeschaltet wurde, arbeitet er daraufhin im standardmäßigen seriellen Datenübertragungsmodus.

In meinem Anwendungsfall sollten zwei HC-05-Moduln direkt miteinander kommunizieren können. Nachdem das mit einer seriellen Datenrate von 9600bps erfolgen sollte, konnten die Einstellungen des Bausteins für die SLAVE-Seite im Auslieferungszustand belassen werden. Damit verblieb nur die Konfiguration des für die MASTER-Funktion vorgesehenen Moduls. Um an ihm Einstellungsänderungen vornehmen zu können, musste es wie schon oben beschrieben mit dem PC verbunden und mit gedrückter KEY-Taste gestartet werden. Durch PC-Tastatureingabe von "AT" <Enter>  wurde anschliessend auch wieder der schon bekannte Verbindungstest durchgeführt. Nach erfolgreicher Quittierung liessen sich jetzt auch die erforderlichen Einstellungsänderungen vornehmen, als da waren:
AT-CMODE=1 <Enter>      (  erlaubt das Verbinden mit einem beliebigen BLUETOOTH-Baustein )
und      
AT-ROLE=1 <Enter>           ( erlaubt den Betrieb in MASTER-Mode )
Nachdem beide Eingaben durch ein jeweils zurückgesandtes "OK" auch wieder ordnungsgemäß quittiert wurden, kann die 
Verbindung zwischen Modul und PC aufgetrennt und der jetzt im MASTER-Mode arbeitende Baustein auch ( bei nicht gedrückter KEY-Taste ) wieder eingeschaltet werden. Einige Sekunden später sollte er sich dann mit einem in Reichweite befindlichen SLAVE-Modul selbständig paaren, wobei sich die BLUETOOTH-Verbindung auch bei allen folgenden Inbetriebnahmen wieder automatisch aufbauen sollte. Bei Bedarf lässt sich dieser Zustand durch von Pin5 der Anschlussleisten gegen Masse zusätzlich angeordnete LED's auch eindeutig signalisieren.
 
LED AN PIN 31
MODUS
blinkt langsam ( 1 Hz )
AT-Mode ( Befehlseingaben )
blinkt schnell ( 2 Hz )
Paarungs-Mode
blinkt 2x kurz im Sekundentakt
Communication-Mode; Paarung erfolgt
Tabelle 2     Signalisation der Betriebszustände durch On-Board-LED

Anm: Eine von Leiste "J1, Pin5" gegen Masse angeordnete zusätzliche LED wird nach erfolgreicher Paarung ständig leuchten.   


PS: Die Moduln erlauben auch Einstellungen, die eine Paarung nur zwischen zwei bestimmten entsprechend konfigurierten Bausteinen erlauben. Mit den dazu erforderlichen Einstellungen werde ich mich später noch beschäftigen und hier berichten.

LINKLISTE

[1]  http://www.exp-tech.de/Shields/Serial-port-bluetooth-module-Master-Slave-HC-05.html
[2]  http://www.exp-tech.de/service/datasheet/HC-Serial-Bluetooth-Products.pdf
[3]  http://www.ebay.de/itm/HC-05-D-Bluetooth-to-RS232-serial-port-module-external-board-cable-/190914854586?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2c73697eba

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