BLE Nano とは

http://redbearlab.com/blenano/

技適が通ってる小さい BLE 組込みの ARM SOC です。

開発環境

とりあえず mbed のオンラインコンパイラを使っています。というのもライブラリのリンクとかでハマるのが嫌だったからです。が、そのうち platformio で gcc ベースの開発はしたいところです。

BLE Nano + ブレッドボード

(この写真は MK20 のピンヘッダのうち、USBコネクタ側のピン2つが立っておらずスルーホールのままなので見間違えないように気をつける必要があります。MK20 + BLE Nano のセットを買ったら最初からピンヘッダはんだ付け済みでこうなっていたので、セットで買ってる限りは問題ないと思いますが…)

MK20 という書きこみ装置に亀の子的に挿して開発ができるんですが、これだと単に書きこめるってだけで周辺回路が作れないので、ブレッドボードに接続します。

必要な接続がいまいちわかりにくいですが、以下を接続すれば良さそうです。

• SWCLK
• SWDIO
• VDD または VIN
• GND

加えて、デバッグするなら

• TXD
• RXD

VDD は 1.8〜3.3V、VIN には 3.3V〜13V となっています。要は VIN にはレギュレータがついていて、VDD は直接入力になっているようです。

GPIO の入力範囲は？

VDD + 0.3 が絶対定格。5V トレラントとかではないので注意が必要そう。MK20 は裏面のジャンパで 1.8V モードにできる。低い外部電圧を使いつつ開発したい場合は 1.8V モードにする必要がある。

定格とかはnRF51822のダウンロードページから、nRF51822-PS (nRF51822 Product Specification) をダウンロードして見ればわかる。

レジスタ一覧とかは同じくnRF51822のダウンロードページから、nRF51 RM (nRF51 Series Reference Manual) を見れば書いてある。

オンラインコンパイラでもvimで開発したい

moco 使うといいです！！！ https://github.com/hotchpotch/moco

以下のようにするとよさそう

• ~/.mocorc に mbed のアカウント情報を書いておく
• mbed オンラインコンパイラでプロジェクトの雛形を作ってpublish
• hg 経由で手元にもってくる
• プロジェクトルートに .mocorc を置いて、platform とかを指定する
  • platform 名はmbed の Platforms 一覧ページから該当するボードに飛ぶと、URL に入るのがそれ。BLE Nano だとRedBearLab-BLE-Nano を指定すれば良い

前提

OS X El Capitan 10.11.5（15F34）

HID over GATT は Battery Service と DeviceInformationService と HIDService を提供します。

Battery Service と DeviceInformationService は mbed の BLE_API に含まれています。これはどちらのどの characteristics も open link (ペアリングなしで全ての情報を得られる) で公開しています。

HIDService は BLE_HID というライブラリに含まれています。これの characteristics は暗号化必須になっています。

問題

OS X でどうしてもペアリングが行なわれず、HID サービスが全く見えない状態でした。

Anrdoid や Windows 10 では問題なくペアリングできました。

OS X での挙動を詳細にすると

• Bluetooth 機器一覧にでる
• 「ペアリング」ボタンがでる
• デバイスとの接続はできる
• 「接続中」のまま止まり、パスコードなどを訊かれない

デバイス側のデバッグログ的には

• onConnect は呼ばれる
• セキュリティ関係のコールバックは一切呼ばれない

で、かなりお手上げでした。

解明と解決

OSX ではどうやら、何らかの条件で open link な characteristics があると bonding を行おうせず限定的なアクセスになり、HID サービスが見えないようでした。

仕方ないので BatteryService.h と DeviceInformationService.h をコピーして中身を書きかえて、requireSecurity(SecurityManager::SECURITY_MODE_ENCRYPTION_NO_MITM) するように変えました。外部から変えるAPIがないので辛い感じです。

備考：VDD の電圧を測りたい場合

VDD の電圧をADCしたい場合は、外部接続しなくとも INPSEL を ADC_CONFIG_INPSEL_SupplyOneThirdPrescaling にすればできそうです。mbed 側では対応していませんが、現状の実装だと、CONFIG を書きかえてから、AnalogIn (なんでもいい) を read すればいけそうな雰囲気です。

備考：mbed 側の実装

TARGET_MCU_NRF51822 の analogin_api.c に実装があります。

    NRF_ADC->CONFIG = (ADC_CONFIG_RES_10bit << ADC_CONFIG_RES_Pos) |
                      (ADC_CONFIG_INPSEL_AnalogInputOneThirdPrescaling << ADC_CONFIG_INPSEL_Pos) |
                      (ADC_CONFIG_REFSEL_SupplyOneThirdPrescaling << ADC_CONFIG_REFSEL_Pos) |
                      (analogInputPin << ADC_CONFIG_PSEL_Pos) |

作りたいものを決める

大変重要なところです。どの言語でも書けて、どの言語も多少の個性が出て、そこそこ簡単なものがいいですね。

ぼくの場合は blosxom という「テキストファイルをスキャンしてHTMLにするだけのブログツール」なんですが、まぁなんでもいいと思います。ぼくはウェブエンジニアなので、ブラウザに何か表示がでるとそれだけで嬉しいというところがあります。

リファレンスをひけるようにする

どの言語も必ずどこかに言語リファレンスがあります。必ず公式のものを一式見れる状態にします。そしてできれば Chemr とか Dash みたいな瞬間的にリファレンスをひけるツールを用意します。

リファレンスは無限にひくことになるので、多少ここに時間をかけても良いところです。

書きはじめる

とりあえず Hello, World! しましょう。Hello, World! をバカにしてはいけなくて、これは print デバッグという原始的でほとんどどんな言語でも通用するデバッグ方法を習得するために必要なことです。高級なデバッガは言語ごと、エディタごとに使い勝手が異なることが多いので、デバッグが辛すぎる状況になってから考えます。

このとき、公式にチュートリアルがあるならやってみても良いです。が、どうせチュートリアル見ても Hello, World! のやりかたぐらいしか分からないので無視しても良いです。

重要構文を覚える

• 条件分岐 (if)
• ループ (for)
• リテラルの表記方法 "foo" は文字列、123 は数字など

これぐらいあればベタっと動くコードを書くことができるはずです。

クラス構文とか、そういうものはとりあえず無視しましょう。Java とか C# だとエントリポイントを書くために最初っから必要になりますが、まずはできるだけ無視します。言語特有の機能はとりあえず置いておいて、動くコードにします。

設計をなおす

多少動くものが書けそうなら、その言語で「最も良い書きかた」にできるだけ全てを直します。ここではリファレンスの特に文法をよく読んで「ぼくの考える最高に読みやすい書きかた」を探ります。とはいえ、だいたい言語ごとにセオリーが決まっているので、言語公式のライブラリとかを読むとてっとり早く雰囲気をつかめます。ただ、公式ライブラリが十分綺麗に書かれているとは限らないので、できるだけリファレンスに頼ったほうがいいと思います。

このとき大事なのは「これは読みにくいぞ」とか「オレはこう書きたいんだけど」という気持ちです。そういう自分の信念と、言語ごとの雰囲気の擦り合せを行います。できるだけ言語特有の良さを出すように書きます。最終的に「このコードは(他の言語名)から来たヤツが書いてんな」みたいな田舎臭さを消滅させることを目標とします。

友達がいなくても言語は学べるか

リファレンスをひけば大丈夫です。安心しましょう。そして Google で検索すれば大抵のわからない問題は解決します。わからなかったことは公開される形で記録しつつ解決して、検索できるようにしましょう。そうすると後続の友達がいない人に優しいインターネットになります。