NINA B302 EDDYSTONE ARDUINO

Um mergulho profundo nos Beacons de Eddystone

(caso de uso do NINA B302 + Arduino)

Com o Eddystone, você ainda pode criar funcionalidades semelhantes para incluir dois níveis de hierarquia. Isso inclui um Beacon ID de 16 bytes, composto por um namespace de 10 bytes e uma instância de 6 bytes.

O Eddystone fornece quatro tipos de quadros:

Eddystone-UID : esse tipo é semelhante à configuração de UUID + Maior + Menor do iBeacon. Ele define um Beacon ID de 16 bytes composto por um namespace de 10 bytes e uma instância de 6 bytes. Por exemplo, o espaço para nome poderia definir o ID de um varejista nacional para suas lojas e a instância se referiria a cada loja exclusivamente.
Eddystone-URL : esse tipo fornece uma maneira de transmitir um URL a ser descoberto por um dispositivo de scanner BLE, que por sua vez pode navegar até o URL e apresentar a página da Web ao usuário.
Eddystone-TLM : esse tipo fornece informações de telemetria sobre o dispositivo, como nível da bateria, temperatura e um contador de pacotes anunciados.
Eddystone-EID : esse tipo fornece uma estrutura para atingir um certo nível de segurança e privacidade de um dispositivo. EID significa ID Efêmero, que é um identificador que muda periodicamente a uma taxa determinada durante a fase de implantação, registrando-a em um serviço da web confiável.

NOTA: Embora o Google tenha praticamente abandonado o padrão Eddystone em smartphones (especificamente Android e Chrome), ele ainda pode servir como um bom formato para aplicativos em que você controla os dois lados (dispositivos de radiodifusão + dispositivos de scanner) e que não dependem do smartphone aplicativos. Também serve como um ótimo exercício para aprender mais sobre como os anúncios Bluetooth funcionam e como utilizá-los para seu próprio aplicativo.

Neste tutorial, focaremos nos tipos de quadro Eddystone-UID e Eddystone-URL .

Aqui está o que abordaremos hoje:

Formato Eddystone
Dados de serviço
Eddystone-UID
Eddystone-URL
Eddystone-TLM e Eddystone-EID
Implementando Eddystone no NINA B302 usando Arduino
Exemplo de Eddystone-UID

Formato Eddystone

Para entender melhor como os dispositivos de transmissão Eddystone funcionam, precisamos examinar os detalhes dos pacotes de publicidade envolvidos. Veja como é o formato de um pacote de anúncios Eddystone:

A parte mostrada na figura acima é constante para todos os pacotes de anúncios do Eddystone, exceto para a parte de Dados do Serviço .

Os dados do anúncio seguem o formato Comprimento-Tipo-Valor (semelhante ao formato TLV popular ). O valor Comprimento indica o comprimento dos dados que incluem o Tipo e a Carga útil .

O padrão Eddystone utiliza o tipo de dados Anúncio de Dados de Serviço para enviar os dados para os dispositivos de scanner BLE. O iBeacon, por outro lado, utiliza o tipo de dados Anúncio de Dados do Fabricante.

Agora, vejamos a parte de dados de serviço, que inclui as informações que estamos interessados em analisar no final do receptor.

Dados de serviço

O formato da porção de dados de serviço depende do tipo de quadro usado (Eddystone-UID, Eddystone-URL, Eddystone-TLM ou Eddystone-EID).

O primeiro byte do campo Dados do Serviço sempre inclui o tipo de quadro, definido da seguinte forma:

Eddystone-UID

Como mencionamos anteriormente, esse tipo de quadro é usado de maneira semelhante ao iBeacon da Apple. Inclui o seguinte:

Ao usar esse tipo de quadro, podemos utilizar o namespace de 10 bytes para um ID exclusivo de nossa escolha (por exemplo, para indicar um identificador de loja específico) e, em seguida, usar o 6 bytes como uma identificação de um subconjunto do namespace (por exemplo, para identificar um corredor dentro da loja).

Notas:

Esse tipo de quadro utiliza no máximo 31 bytes de dados de anúncio disponíveis em um pacote de anúncio BLE (primário).
O campo Ranging Data é a potência Tx medida em 0 metros do transmissor (-100 dBm a +20 dBm).

De acordo com a especificação Eddystone, a melhor maneira de determinar o valor a ser incluído nesse campo é medir o RSSI real em 1 metro e adicionar 41 dBm ao valor (com base na suposição de que 41 dBm é a perda de sinal que ocorre acima de 1 metro).
Para obter mais informações e recomendações sobre a geração do ID do espaço para nome e da instância, consulte a especificação Eddystone aqui .

Nota importante : O valor da potência Tx usa um formato de complemento de dois para representar valores assinados. Para obter mais informações sobre esse cálculo, consulte a seção do artigo da Wikipedia sobre o complemento de dois: https://en.wikipedia.org/wiki/Two%27s_complement#Converting_to_two's_complement_representation

Eddystone-URL

O tipo de quadro Eddystone-URL é único e diferente do uso do Eddystone-UID ou do formato iBeacon da Apple. É usado para anunciar um URL para o scanner descobrir e analisar e, potencialmente, apontar para um navegador da Web.

Esse tipo de quadro é usado principalmente em aplicativos e implementações da " Physical Web ".

Como o comprimento máximo dos dados do anúncio BLE é de 31 bytes, isso limita os URLs que podem ser transmitidos usando esse tipo de quadro. No entanto, o formato fornece algum nível de codificação compactada para aproveitar ao máximo o espaço limitado disponível para os dados do anúncio.

Aqui está o formato usado para esse tipo de quadro:

O valor da potência Tx é representado da mesma maneira que descrevemos na seção Eddystone-UID acima.

O esquema de URL é definido da seguinte maneira:

- Diferentes prefixos para URLs são representados da seguinte maneira

- A parte principal do URL é incluída como uma sequência de caracteres. Por exemplo, "google" seria representado como uma sequência de 'g' 'o' 'o' 'g' 'l' 'e', que seria convertida em seus valores ASCII.

- Finalmente, a expansão do URL (por exemplo, .com / ou .com ) é representada da seguinte maneira:

Por exemplo, se quiséssemos representar "https://www.google.com/" com uma potência Tx de 0 dBm, a matriz de dados de serviço ficaria assim:

Tipo de quadro (URL)	Potência Tx	https: // www.	g	o	o	g	eu	e	.com /
0x10	0x00	0x01	0x67	0x6f	0x6f	0x67	0x6c	0x65	0x00

Exemplo de valor do campo Dados do serviço Eddystone-URL

Eddystone-TLM e Eddystone-EID

Os quadros Eddystone-TLM são usados para transmitir dados de telemetria úteis para monitorar a saúde dos beacons em campo. Esse quadro não contém nenhum identificador, portanto é emparelhado com os quadros Eddystone-URL, Eddystone-UID ou Eddystone-EID.

Quando emparelhado com quadros EID, o pacote Eddystone-TLM é criptografado. Quando emparelhados com quadros de URL ou UID, no entanto, os pacotes TLM não são criptografados.

Para saber mais sobre esses tipos, consulte os seguintes links:

Instalando Arduino Adafruit no NINA B302

Abaixo o roteiro para você seguir:

Baixe e instale o Arduino IDE
Inicie o Arduino IDE, vá em Preferências e adicione

https://www.adafruit.com/package_adafruit_index.json

como "URL adicional do gerenciador de pastas"

Abra o Boards Manager no menu Tools -> Board e instale o "Adafruit nRF52 by Adafruit"

Selecione sua placa nRF5 no menu Ferramentas -> Placa

Adafruit Bluefruit nRF52 Feather

OBSERVAÇÃO: Durante a instalação, o Arduino IDE leva alguns minutos para extrair as ferramentas após o download, por favor, seja paciente.

Gravando bootloader da Adafruit

Use o gravador SEGGER JLINK para gravar o BREAKOUT com módulo NINA B302, conecte nos pinos do SWCLK (pino 7) e SWDIO (pino 9) do SEGGER JLINK nos pinos SWDCLK e SWDIO do BREAKOUT (pinos nas laterais, próximo à antena). Não esquecer de ligar os GND do BREAKOUT no GND do SEGGER JTAG, bem como alimentar o BREAKOUT com 3.3V.

Ligue os pinos SWD DIO e CLK ...

...nestes pinos da placa BREAKOUT

Você pode também usar o ST-LINK V2

Abra J-FLASH lite e grave o bootloader da Adafruit

O mesmo se encontra em

....\packages\adafruit\hardware\nrf52\0.19.0\bootloader\feather_nrf52840_express

Compile depois para o NINA B302
https://github.com/adafruit/Adafruit_nRF52_Bootloader

Com ele, você poderá transferir programas via DFU USB. Maiores detalhes sobre este bootloader

https://learn.adafruit.com/introducing-the-adafruit-nrf52840-feather/update-bootloader

Segundo a documentação, se você pressionar o reset, o módulo aguardará por um certo tempo se há algo sendo enviado pelo Arduino, ou seja, o programa a ser gravado via DFU.

ATENÇÃO, o bootloader usa USB para gravação do NINA 302, OU SEJA, CRIA UMA COMM VIRTUAL, TAMBÉM PARA SER A SERIAL PADRÃO DO ARDUINO

INSTALE OS DRIVERS
https://github.com/adafruit/Adafruit_Windows_Drivers

Conecte na USB + e USB - um cabo USB, AGUARDE INSTALAR OS DRIVERS

Futuramente altere arquivo variant.cpp para que as GPIOS sejam os mesmos do NINA B302, atualmente estão para o ADAFRUIT FEATHER EXPRESS.

Acrescente no final de boards.txt

C:\Users\tcpipchip\AppData\Local\Arduino15\packages\adafruit\hardware\nrf52\0.19.0\

# ----------------------------------
# NINA B302
# ----------------------------------
ninab302.name=NINA B302 u-blox

# VID/PID for bootloader with/without UF2, Arduino + Circuitpython App
ninab302.vid.0=0x239A
ninab302.pid.0=0x8029
ninab302.vid.1=0x239A
ninab302.pid.1=0x0029
ninab302.vid.2=0x7239A
ninab302.pid.2=0x002A
ninab302.vid.3=0x239A
ninab302.pid.3=0x802A

# Upload
ninab302.bootloader.tool=bootburn
ninab302.upload.tool=nrfutil
ninab302.upload.protocol=nrfutil
ninab302.upload.use_1200bps_touch=true
ninab302.upload.wait_for_upload_port=true
ninab302.upload.maximum_size=815104
ninab302.upload.maximum_data_size=237568

# Build
ninab302.build.mcu=cortex-m4
ninab302.build.f_cpu=64000000
ninab302.build.board=NRF52840_FEATHER
ninab302.build.core=nRF5
ninab302.build.variant=feather_nrf52840_express
ninab302.build.usb_manufacturer="Adafruit LLC"
ninab302.build.usb_product="Feather nRF52840 Express"
ninab302.build.extra_flags=-DNRF52840_XXAA {build.flags.usb}
ninab302.build.ldscript=nrf52840_s140_v6.ld
ninab302.build.vid=0x239A
ninab302.build.pid=0x8029

# SofDevice Menu
ninab302.menu.softdevice.s140v6=0.3.2 SoftDevice s140 6.1.1
ninab302.menu.softdevice.s140v6.build.sd_name=s140
ninab302.menu.softdevice.s140v6.build.sd_version=6.1.1
ninab302.menu.softdevice.s140v6.build.sd_fwid=0x00B6

# Debug Menu
ninab302.menu.debug.l0=Level 0 (Release)
ninab302.menu.debug.l0.build.debug_flags=-DCFG_DEBUG=0
ninab302.menu.debug.l1=Level 1 (Error Message)
ninab302.menu.debug.l1.build.debug_flags=-DCFG_DEBUG=1
ninab302.menu.debug.l2=Level 2 (Full Debug)
ninab302.menu.debug.l2.build.debug_flags=-DCFG_DEBUG=2
ninab302.menu.debug.l3=Level 3 (Segger SystemView)

ninab302.menu.debug.l3.build.debug_flags=-DCFG_DEBUG=3

Pegue aqui (inclusive "boards")

https://ricardoadulis.sharepoint.com/:f:/s/smartcore/Ek8KZOWlww9Dg77E27bqkxsBxru3jOnkUex2BiMlO0kVFw?e=pTDLsV

Criado pelo Autor

variant.h
viariant.cpp

ÓTIMA REFERENCIA PARA PINOS DO ARDUINO E PINOS (GPIOS) DO NINA B302

Consulte

https://www.u-blox.com/sites/default/files/NINA-B3_DataSheet_%28UBX-17052099%29.pdf

Compilando e Transferindo o programa EDDYSTONE_URL

Compile o programa e pressione o botão para gravar.

Ao aparecer a mensagem "Upgrading target on COM...", pressione imediatamente o botão de reset do módulo NINA B302

Como podem observar, o programa será transferido!

Execute o APP BLE SCANNER do celular, você verá o

Vamos dar uma olhada no código-fonte do exemplo e executá-lo na placa de desenvolvimento.

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/*********************************************************************
 This is an example for our nRF52 based Bluefruit LE modules

 Pick one up today in the adafruit shop!

 Adafruit invests time and resources providing this open source code,
 please support Adafruit and open-source hardware by purchasing
 products from Adafruit!

 MIT license, check LICENSE for more information
 All text above, and the splash screen below must be included in
 any redistribution
*********************************************************************/
#include <bluefruit.h>

#define URL   "https://www.smartcore.com.br"

// Create an EddyStone URL with rssi at 0m = -40 and URL as defined above
EddyStoneUrl eddyUrl(-40, URL);

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  //while ( !Serial ) delay(10);   // for nrf52840 with native usb

  Serial.println("Bluefruit52 EddyStone URL Example");
  Serial.println("---------------------------------\n");

  Bluefruit.begin();
  Bluefruit.setTxPower(4);    // Check bluefruit.h for supported values
  Bluefruit.setName("Bluefruit52");

  // Setup the advertising packet
  startAdv();

  Serial.println("Broadcasting EddyStone URL, open Google Physical Web app to test");
}

void startAdv(void)
{  
  // Advertising packet
  // Set the beacon payload using the BLEBeacon class populated
  // earlier in this example
  Bluefruit.Advertising.setBeacon(eddyUrl);

  // Secondary Scan Response packet (optional)
  // Since there is no room for 'Name' in Advertising packet
  Bluefruit.ScanResponse.addName();
  
  /* Start Advertising
   * - Enable auto advertising if disconnected
   * - Timeout for fast mode is 30 seconds
   * - Start(timeout) with timeout = 0 will advertise forever (until connected)
   * 
   * Apple Beacon specs
   * - Type: Non connectable, undirected
   * - Fixed interval: 100 ms -> fast = slow = 100 ms
   */
  //Bluefruit.Advertising.setType(BLE_GAP_ADV_TYPE_ADV_NONCONN_IND);
  Bluefruit.Advertising.restartOnDisconnect(true);
  Bluefruit.Advertising.setInterval(160, 160);    // in unit of 0.625 ms
  Bluefruit.Advertising.setFastTimeout(30);      // number of seconds in fast mode
  Bluefruit.Advertising.start(0);                // 0 = Don't stop advertising after n seconds  
}

void loop() 
{
  // Toggle both LEDs every second
  digitalToggle(LED_RED);
  delay(1000);
}

Agora podemos executar o nRF Scanner (iOS, Android ou Desktop) para confirmar as alterações:

Dúvidas:

suporte@smartcore.com.br

Referências:

https://www.novelbits.io/eddystone-beacons-zephyr-nrf52/?utm_source=drip&utm_medium=email&utm_campaign=Developing+Eddystone+Beacons+%28nRF52+%2B+Zephyr%29&utm_content=Developing+Eddystone+Beacons+%28nRF52+%2B+Zephyr%29
https://www.u-blox.com/sites/default/files/NINA-B3_DataSheet_%28UBX-17052099%29.pdf

Sobre a SMARTCORE

A SmartCore fornece módulos para comunicação wireless, biometria, conectividade, rastreamento e automação.

Nosso portifólio inclui modem 2G/3G/4G/NB-IoT/Cat.M, satelital, módulos WiFi, Bluetooth, GNSS / GPS, Sigfox, LoRa, leitor de cartão, leitor QR code, mecanismo de impressão, mini-board PC, antena, pigtail, LCD, bateria, repetidor GPS e sensores.

Mais detalhes em www.smartcore.com.br

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