(SKU:DFR0492)FireBeetle Board-328P with BLE4.1

概述

DFRobot FireBeetle萤火虫系列是专为物联网设计开发的低功耗控制器系列，此款FireBeetle低功耗蓝牙控制器集成蓝牙4.1 (Bluetooth Low Energy 4.1)技术和Arduino控制器于一身，在功能上类似于上一代的Bluno系列，但是功耗更低。
FireBeetle BLE 4.1向下兼容Bluno系列 (BLE 4.0) 产品线，使用更稳定的DIALOG蓝牙4.1芯片，在产品性能上优于Bluno，支持最大传输速率4Kbyte/s，支持低功耗（25uA POWER DOWN），可以直接将该产品应用于可穿戴、智能玩具等低功耗设备中。
FireBeetle BLE 4.1主板支持多个蓝牙设备级联，并兼容Bluno的使用方式，支持接近配对（KISS连接），按住主机的BOOT按钮并靠近要连接的Peripheral设备，就可以连接。

特性

支持Arduino IDE编程
支持BLE 4.1主从机切换
支持蓝牙串口数据透传
支持蓝牙点对点无线编程
支持蓝牙4.1多设备级联（最多4个）
支持Arduino蓝牙库（支持多蓝牙连接使用）
支持低功耗蓝牙（待机25uA；中断70uA）
蓝牙进入低功耗后（AT指令），在没有任何操作的情况下，10s后进入低功耗
双中断唤醒：
* BLE4.1通过D2唤醒Atmage328P（高电平唤醒）
* Atmage328P通过D3唤醒BLE4.1（低电平唤醒）
支持接近式配对方法（KISS连接）
支持蓝牙固件更新
支持USB充电
锂电池供电
LED状态指示灯

技术规格

处理器：ATMEGA328P
Bootloader：Arduino Pro or Pro Mini,ATmega328(3.3V , 8MHz)
工作电压：3.3V
VCC输入/输出电压范围：3.7V~5.5V
锂电池电压：3.7 V锂电池
支持最大无线传输速率4Kbyte/s（多个设备连接时速度会相对慢一些）
支持低功耗：25uA(POWER DOWN)；70uA(使能相关外部中断)
支持最大放电电流：600mA（LDO-3.3V电源输出）
支持最大充电电流：400mA
数字IO口：14
模拟IO输入：6
SPI接口：1
I2C接口：1
UART接口：1
LED_BUILTIN：D13
接口方式：2.54mm间距（排针/排母），默认不焊接
模块尺寸：58 × 29(mm)

PinOut

Fig2: FireBeetle Board-328P with BLE4.1 PinOUT

指示灯说明

RX：串口数据接收指示灯，当接收到串口数据时，RX亮
TX：串口数据发送指示灯，发送串口数据时，TX灯亮
CHG：电池充电指示灯，在没有接锂电池时，CHG闪烁；充电状态下，CHG灯常亮；充电完毕，CHG常灭
LINK：蓝牙连接指示灯，当蓝牙连接到设备后，连接成功后常亮3s，后每3s闪烁一次，断开连接后常灭

按键说明

BOOT：蓝牙固件更新；接近连接使能开关；
- 更新固件：按下BOOT，然后上电（插上USB），进入固件更新模式，参见固件更新版块。
- 接近连接：在蓝牙正常工作下（上电状态下），按住主机BOOT，靠近从机蓝牙设备，连接蓝牙。
RST：复位按键

注：NC不连接，VCC为电源电压输出（5V-USB 供电时， 3.7V-锂电池供电时）

Arduino使用教程

Arduino板卡选型

对于FireBeetle BLE4.1控制器，出于低功耗的目的，选择了Arduino Pro Mini @3.3V 8MHz Bootloader，下载时请选择此板卡。

Fig2: FireBeetle Board-328P with BLE4.1 板卡选择

特别注意：由于Pro Mini采用了8MHz晶振，处理速度较慢，在使用115200波特率时，可能会出现乱码、丢包等现象，建议使用9600bps。

低功耗Arduino测试程序

BLE 4.1通过AT+LOWPOWER=ON AT指令来让蓝牙进入低功耗，在低功耗模式下，蓝牙同样可以广播、连接。当蓝牙接收到数据后，会自动唤醒，并产生一个中断信号给328p芯片，这里的中断引脚连接到328p的D2，也即是代码中的中断0口。

#include <avr/sleep.h>

void wakeup(){
  sleep_disable();
  delay(2000);
}
void lowpower(){
 ADCSRA &= ~(1<<ADEN);/*关掉ADC*/
 TWCR &= ~(1<<TWEN);/*关掉TWI*/
 delay(10);
 set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);/*设置睡眠模式为掉电模式*/
 sleep_enable();/*启用睡眠模式*/
 MCUCR |= (1<<BODS|1<<BODSE);
 MCUCR = MCUCR & (~(1<<BODSE)) | (1<<BODS);
 sleep_cpu();/*进入睡眠模式*/
}
void setup() {
 attachInterrupt(0, wakeup, CHANGE); /*设置触发D2口的中断方式为电平变化，回调函数为wakeup（），即执行唤醒328p芯片的功能*/
 lowpower();
}

void loop() {
 lowpower();
 delay(2000);
}

在此低功耗模式下，FireBeetle Board-328P with BLE4.1主板整体功耗约70uA
如果关闭中断及其他外设，FireBeetle Board-328P with BLE4.1主板整体功耗约25uA

AT指令

AT即Attention，AT指令是用来配置蓝牙参数的通信指令。AT指令以AT开头,<CR+LF>回车和换行符结尾。

注意：<CR+LF>为回车换行符，请勿把它当做AT指令的一部分

AT指令表

AT指令一览表
AT指令	功能	参数<X>	描述
AT+ROLE=<X>	设置蓝牙模式	“?”查询当前模式 “ROLE_CENTRAL”设置为中心 “ROLE_PERIPHERAL”设置为节点	返回当前模式返回OK 返回OK
AT+NETWORK=<X>	设置网络模式	“?”查询当前网络 “P2P”设置为单点连接 “STAR”设置为星型网络	返回当前网络模式返回OK 返回OK
AT+MIN_INTERVAL=<X>	设置最小通信间隔	“?”查询当前最小通信间隔设置范围为10~99999ms	返回当前最小通信间隔返回OK
AT+MAX_INTERVAL=<X>	设置最大通信间隔	“?”查询当前最大通信间隔设置范围为10~99999ms	返回当前最大通信间隔返回OK
AT+BIND=<X>	设置BLE芯片绑定蓝牙地址	“?”查询当前绑定的蓝牙MAC地址 0x0017ea9397e1 设置需绑定的蓝牙MAC地址	返回0x000000000000（默认值）返回OK
AT+CMODE=<X>	设置BLE芯片连接模式	“?”查询当前BLE芯片的连接模式 “UNIQUE”设置为指定连接 “ANYONE”设置为任意连接	返回当前连接模式返回OK 返回OK
AT+MAC=<X>	查询BLE芯片的蓝牙地址	“?”查询当前BLE芯片的蓝牙地址	返回当前BLE芯片的蓝牙地址
AT+NAME=<X>	设置模块名称	“?”查询当前模块的名称 “DFBLEduino2”	返回设备名称返回OK
AT+SETTING=<X>	改变或恢复默认设置	“?”查询当前设备的设置状态 “DEFAULT”恢复初始设定 “DEFPERIPHERAL”恢复成从机模式的初始设定 “DEFCENTRAL”恢复成主机模式的初始设定	返回当前设备的设置状态返回OK 返回OK 返回OK
AT+USB_MONITOR=<X>	设置是否打开USB监控	“?”查询当前USB监控的状态 “ON”打开USB监控 “OFF”关闭USB监控	返回当前USB监控的状态返回OK 返回OK
AT+HELP=<X>	获取AT帮助	“ALL”查询所有AT指令的帮助	返回AT指令的说明信息
AT+NET_INF=<X>	查看当前网络内的设备信息	“?”查询当前网络内的设备信息	返回当前网络内的设备信息
AT+VERSION=<X>	查询固件版本	“?”查询当前设备的固件版本	返回当前设备的固件版本
AT+RSSI=<X>	查看当前的RSSI值	“?”查询当前的RSSI值	返回当前的RSSI值(未连接状态下返回-000)
AT+P<n>=<X>	查询和设置管脚P(n, n=0,1,2,3...)高低电平	“?”先将IO口设置为输入模式，再检测IO口的高低电平 “1”将管脚设置为输出模式，且输出高电平 “0”将管脚设置为输出模式，且输出低电平	Eg:AT+P47=? (返回0或1) Eg:AT+P47=1（返回OK） Eg:AT+P47=0 (返回OK)
AT+WL=<X>	查询或清除白名单	“?”查询白名单 “NONE”清除白名单	返回白名单设备的MAC地址列表返回OK
AT+LOWPOWER=<X>	查询和设置当前低功耗模式	“?”查询当前低功耗模式 “ON”开启低功耗功能 “OFF”关闭低功耗功能	返回当前状态返回OK 返回OK
AT+EXIT	退出AT指令模式	退出AT指令模式	返回OK

通过AT指令配置BLE设备

1.打开Arduino IDE

2.在菜单->工具-> 串口中选择正确的设备

3.开启串口监视器(点击窗口的右上角的按键)

4.在两个下拉菜单中选择"No line ending"(①)和115200 baud(②)

5.在输入框中(③)输入"+++"，并点击发送键(④)

6.如果收到“Enter AT Mode”(⑤),就证明已经进入AT指令模式.

Fig1: +++进去CMD模式

7.在两个下拉菜单中选择"Both NL & CR"(①)和115200 baud(②)

8.在输入框中(③)输入AT指令，并点击发送键(④)

9.如果BLE配置成功，界面将会返回"OK"(⑤)

Fig1: 输入AT指令，记得更改为Both NL & CR

10.如果收到“ERROR CMD”,可以再发一遍。发送多次后如果还是“ERROR CMD”，你需要检查一下指令发送是否正确.(大写字母)

11.可以使用"AT+EXIT"来退出AT指令模式.

12.可以输入AT+HELP=ALL指令，查询所有的AT指令。

Fig1: 进入AT指令，查询所有的AT指令

蓝牙配对

在使用BLE4.1系列产品时，需要对外围硬件有一定了解，几个关键的按键如下：

BOOT：蓝牙固件更新/接近连接使能开关；
- 更新固件：按下BOOT，然后上电（插上USB），进入固件更新模式，参见固件更新版块。
- 接近连接：在蓝牙正常工作下（上电状态下），按住主机BOOT，靠近从机蓝牙设备，连接蓝牙。
WAKEUP：唤醒按键，当使能了BLE4.1设备低功耗后，可以通过这个按键唤醒设备，也可以将该引脚连接到MCU的Pin脚进行唤醒
RST：BLE4.1模块复位按键

使用BLE4.1模块时，可参考BLE4.1最小系统参考电路图：

Fig1: BLE4.1模块最小系统原理图

手机蓝牙配对方法

玩转Bluno，Android端下载,IOS系统下载地址
BlunoBasicDemo Android系统下载地址，Android源码地址(DFRobot出品)
LightBlue IOS系统下载
Blynk IOS系统下载

BLE4.1模块和手机端进行连接时，因为是BLE设备，和传统蓝牙设备（如蓝牙耳机）有区别，需要指定特征值以及设备服务ID，通过手机的设备管理器进行BLE的连接，会出现通信问题，因此，需要第三方软件。如DFRobot的《BlunoBasicDemo》，TI的《BLE Device Monitor》等等。这里将以DFRobot的《BlunoBasicDemo》为例。

通过AT+ROLE=ROLE_PERIPHERAL指令将BLE4.1模块设置成从机模式。 AT+NETWORK=P2P 设置为点对点模式，设置完成后，重启BLE4.1模块（可以直接断电重启）。
打开手机端BlunoBasicDemo软件，点击SCAN，可以看到扫描到BLE4.1设备：

Fig1: 手机扫描BLE4.1设备

点击该设备进行连接。连接成功后，显示Connected，同时BLE4.1设备LINK灯常亮3秒，之后每3秒闪烁一次。

Fig1: 手机连接BLE4.1设备

在Data sending Area窗口输入要发送的数据：

Fig1: 手机发送数据到BLE4.1设备

点击Send Data，进行发送。打开Arduino串口助手，可以接收手机端发送的数据。

Fig1: 串口打印接收到的数据

PC蓝牙配对方法

暂不支持通过自带蓝牙直接连接（与手机类似，PC端同样需要一个软件才能支持自带蓝牙的连接，很遗憾，暂时没资源做相关开发，只能暂时搁置）

点对点通信方法

BLE 4.1点对点连接的过程与BLE 4.0类似，只是多了一条设置点对点连接的命令。总共需要两个设备，一个设置成主机（ROLE_CENTRAL）；另一个设置成从机（ROLE_PERIPHERAL）。通过AT+ROLE=ROLE_CENTRAL，AT+ROLE=ROLE_PERIPHERAL设置，主机设置方法如图：

Fig1: 将设备设置成中心模式

然后通过AT+NETWORK=P2P命令将两个BLE 4.1设备设置成点对点连接方式（默认就是点对点连接模式）。

Fig1: 将设备设置成点对点连接模式

设置完成后，重启BLE4.1设备（可以直接断电重启），开始接近连接，当两边的LINK灯亮了，所明已经连接上了。

接近连接：按住主机设备的BOOT按钮，靠近要连接的从机设备，直至连接成功，LINK灯亮起。

备注：

任意两台设备第一次连接时，按住中心设备的BOOT按钮是为了将需要连接的设备录入白名单中。之后再次连接该设备就不需要再按BOOT按钮了
BLE 4.1设备也可以与之前BLE 4.0设备（Bluno 1代）相连接，BLE 4.0只支持点对点连接，所以不用设置P2P命令，但BLE 4.1设备依旧需要设置P2P命令。

蓝牙星形网络链接

星型连接模式与点对点连接模式，在设置上唯一的区别在于，通过AT+NETWORK=STAR。设置完成后，重启设备，用主机（中心设备）连接从机设备（注意连接时需要按住主机的BOOT），当LINK灯亮时，说明已将节点设备录入中心设备的白名单。之后就会自动连接白名单中的设备。

Fig1: 将设备设置成点对点连接模式

注：星型连接模式只针对BLE4.1设备，不包括Bluno一代（BLE4.0）以及其他品牌的BLE设备。

星型连接模式下，蓝牙设备之间的通信采用了特殊的数据包压缩方式，可以通过Arduino库文件，使用Arduino主控进行数据间的交互，点击下arduino库文件，该库文件还需要Arduinojson库文件。设备连接时，先连入中心设备的从机设备ID为1，后面链接进入网络的ID以此叠加。示例代码中，给出了如何获取该设备在网络中的ID，以及收到数据后，数据的来源设备ID。建议在创建星型网络模型时，依次给设备上电。

#include <DFRobot_Bluno2.h>
#include <ArduinoJson.h>

DFRobot_Bluno2 blunoNet;
int blunoID=0;
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  blunoNet.begin(Serial);//获取id
}

void loop()
{
  uint8_t event=blunoNet.getEvent();//queue
  switch(event)
  {
    case EVENT_NETINFO:
    {
      eventNode e = blunoNet.popEvent();

      StaticJsonBuffer<200> jsonBuffer;
      JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject((const char *)e.payload);
      if (!root.success()) { 
        return;
      }
      int s =  root["r"].size();
      for(int i = 0; i < s; i++){
        if(root["r"][i]["s"].as<int>()){
          blunoID = root["r"][i]["i"].as<int>();
          break;
        }
      break;
      }
    }
    case EVENT_DATA:
    {
      eventNode e = blunoNet.popEvent();
      blunoNet.sendPacket(e.src, blunoID, "hello12345678901234567890",26);
      break;
    }
    default: //no event
    {
      break;
    }
  }
  blunoNet.loop();
  if(Serial.available()){
    char message=Serial.read();
    blunoNet.sendPacket(!blunoID, blunoID, &message,1);
  }
}

蓝牙低功耗

BLE4.1进入低功耗后，功耗<10uA，同时可以进行BLE端的数据交互、设备的广播。通过AT+LOWPOWER=ON指令，使能BLE4.1设备低功耗功能。重启BLE4.1设备，10秒后进入低功耗。需要注意的是，进入低功耗后，如果MCU需要通过UART给BLE4.1设备发送数据，需要先通过WAKEUP唤醒蓝牙设备，否则UART端接收到的数据会出现乱码。
在低功耗模式没有任何操作的情况下，蓝牙会在10s后进入低功耗，这时可以通过中断方法唤醒蓝牙，或者通过蓝牙唤醒ATmega328P：

BLE4.1通过P4_2 (D2) 引脚唤醒Arduino控制器(Atmage328P)：高电平唤醒
Arduino控制器 (ATmega328P) 通过WAKEUP(D3)使能引脚唤醒BLE4.1：低电平唤醒

无线下载

Bluno2的无线下载功能，完全兼容Bluno 1代 (BLE 4.0)。在使用上，只能点对点连接模式下进行，主机（中心设备）对从机设备的Arduino主控进行无线下载。

与P2P连接类似，一个设置成主机，插到电脑端；另一个设置成从机，配对链接后，就可以通过主机给从机下载代码了。

固件升级

DFRobot新出的BLE4.1设备保留原Bluno的固件升级方式，点击链接下载BLE4.1固件升级工具，BLE4.1固件更新地址点击下载。

Fig1: Bluno2固件升级工具

升级步骤如下：

按住BOOT
将BLE4.1设备连接到电脑，插入USB，直到CHG和LINK灯交替闪烁后松开BOOT按键
打开Bluno2 Firmware软件，选择对应的串口号
选择需要更新的固件，固件格式是.img
点击下载，有时会卡在99%，观察CHG，只要CHG开始单闪，证明已经下载完成，可以拔掉USB。

常见问题

问：程序无法下载怎么办？！！！

答：程序无法下载的原因有很多：

基础检查：供电、板型、COM口等是否正确
由于使用蓝牙串口通信，可能是蓝牙已占用串口，请断开当前所有的蓝牙连接，重新插拔上电，请重新下载
可能由于设备串口已被占用，请拔掉所有控制器的外设，重新编译下载
可是由于Arduino IDE本身发生了崩溃，请断开所有蓝牙（包括手机），关掉所有Arduino IDE软件，拔掉USB线。然后重新打开后再测试。（重启大法能解决60%的设备问题）
可能由于FireBeetle上328P内的Bootloader丢失，请尝试重烧ATmega32p的Bootloader
可能由于蓝牙BLE 4.1固件问题，请尝试重烧固件，参考上一章

问：插上电脑后，设备管理器中显示为Arduino UNO COM x，我该如何选择板型

答：默认COM名称为Arduino UNO，请根据板子不同的bootloader选择对应的板型，例如：FireBeetle BLE4.1，选择Arduino Pro Mini 3.3V@ 8MHz

问：蓝牙ID号总是随着连接先后变动，无法确定，怎么办

答：目前蓝牙的ID号是根据连接顺序的先后来确定的，依次为ID1、ID2、ID3、ID4，还不支持改动，请按照所需顺序连接，主机（中心设备ID0）

问：有时候，接收到的蓝牙数据会有乱码等现象？为什么？115200的波特率

答： FireBeetle BLE4.1 使用3.3V Pro Mini的bootloader，8MHz晶振，高波特率模式下，可能会有问题，这是3.3V Pro Mini本身Bootlaoder的问题，建议更换低波特率，例如9600bps。注意，请用AT指令去同时配置蓝牙的波特率。

问：支持HID、ibeacon、树形网络功能吗？

答：HID、ibeacon以及树形网络功能正在开发中，敬起期待。

问：如何给FireBeetle主板供电？

答：点击链接，查看FireBeetle萤火虫系列主板供电问题

更多问题及有趣的应用，可以 访问论坛 进行查阅或发帖。

尺寸图

pin脚间距：2.54mm
安装孔间距：24mm/53mm
安装孔尺寸：3.1mm
主板尺寸：29.00mm×58.00mm
板厚：1.6mm

Fig1: FireBeetle Board-328P with BLE4.1尺寸图