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藍牙新藍天:Arduino的無線版GPIO

作者:陸向陽

藍牙自4.0起轉攻穿戴式電子,包含醫療與健身,其中醫療定義了4個應用型態,包含BLP血壓計、HTP體溫計、GLP血糖計、CGMP持續性血糖監控計。健身則有7個應用型態,包含BCS體組成、CSCP自行車轉速、CPP自行車腳踏力、HRP心跳、LNP方位導航、RSCP計步器、WSP體重計等。

之後也定義了近接感測的應用型態,Beacon即屬於PXP應用型態,而智慧手錶、智慧手機防丟器則是FMP型態。4.1版、4.2版更以物聯網為發展方向,因而增訂了Mesh連線方式與支援IPv6等。最近筆者又看到一個藍牙新應用正在興起,即Arduino的無線版GPIO(General Purpose Input Output,一般用途的輸入、輸出接腳)。

智慧手機是Arduino好搭檔

Arduino本來就有GPIO接腳,可用來連接各種感測器,但接腳數目有限,一次至多只能連接一片擴充電路板(Arduino領域稱為Shield),而一片電路板能夠配置、裝載的感測器也有限。

相對地,今日100、200美元的智慧手機上有多種感測器,光感測、聲音感測、觸控、加速度感測、GPS方位感測、地磁感測,這些感測器若統統以購買Shield電路板的方式來取得,價格可能等同,甚至超過100、200美元,且是買到多片Shield,Arduino一次只能裝一片,無法同時使用所有感測器。

1Sheeld在Kickstarter上集資相當成功。

1Sheeld在Kickstarter上集資相當成功。

因此開始有人想,只在Arduino上裝置一片藍牙通訊的Shield,而後與藍牙智慧手機連線,將智慧手機上的各種感測器交由Arduino操控,取代多片Shield的多個感測器。2013年底Kickstarter上1Sheeld募資專案即是此構想,該案募資成功超標800%+,而後也有許多類似專案,如SmartDAQ。

SmartDAQ的定位類似1Sheeld,但同時支援藍芽及Wi-Fi。

SmartDAQ的定位類似1Sheeld,但同時支援藍芽及Wi-Fi。

Windows Phone、Firefox OS Phone也靠攏

不過,這些發起多是針對市面上最大宗的Arduino手機,畢竟銷售潛力最大,達70%~80%之高。相對地,出貨市佔率僅個位數的Windows Phone手機、Firefox OS手機則無人在意。

也因此,Microsoft與Mozilla基金會只好自力救濟,以免錯過這個正在興起的Maker/Arduino熱潮,2015年4月底,Microsoft在Build年度盛會上正式宣佈擁抱Arduino,並推出2項技術支援Arduino,一是Windows Remote Arduino,另一是Windows Virtual Shield for Arduino,前者是讓Windows裝置能操控Arduino,後者即是讓Windows Phone的各種感測器,運用藍牙通訊分享給Arduino差遣、使用。

Windows Phone的官方最入門款為Lumia 530,2015年5月的網路零售價約2,900元台幣,但一片Arduino Shield多要200~600元台幣,只要Shield的需求數多一些,改用平價智慧手機反而合算。

類似的,Firefox OS手機也推出WebAPI,一樣透過藍牙讓Arduino使用其感測器,且Firefox OS手機更低廉,宣稱入門價25美元,實際最低起步價約33美元。至於仍有10%~20%市佔率的iPhone,似乎對支援Arduino沒有興趣,黑莓也相同。

今年的Maker Faire首次見到Mozilla/Firefox的攤位出現,他們明確表示未來將投入更多與Maker串連的行動與資源。(攝影:歐敏銓)

今年的Maker Faire首次見到Mozilla/Firefox的攤位出現,他們明確表示未來將投入更多與Maker串連的行動與資源。(攝影:歐敏銓)

藍芽的新藍天

筆者個人推估,對電子工程較外行的Maker而言,會更偏好用藍牙實現的無線版GPIO,因為不用對實際接線有太多了解掌握,就能完成其應用目標,也等於再次降低Arduino的學習、應用門檻。若此種用法愈來愈興盛,未來新版的Arduino系統板,有可能逐步減少有線版GPIO的配置,使電路板更小,甚至把藍牙當成預設功能。

最後各位可能會問:為何不用Wi-Fi呢?答案是Arduino應用多半不需要很大量的傳輸,藍牙已足夠因應,且藍牙較省電,如此Arduino較能用於電池運作的系統上,如遙控車、機器人,增加電池使用時間,同時藍牙的1m~30m傳輸距離也足夠應用,不需要Wi-Fi的60m~140m距離。

一旦Arduino普及後,其他開放硬體系統也可能跟進,如Raspberry Pi、BeagleBoard等。或許,這是在藍牙自拍器之後,又一個被Bluetooth SIG忽略的新應用。

(本文同時發表於CTIMES

陸向陽

陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。
陸向陽

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