아두이노 우노 R4 WiFi 블루투스 플로터 예제 BLE를 통한 실시간 데이터 시각화 튜토리얼
개요
블루투스 플로터 예제는 실시간 시각화를 위해 DIYables 블루투스 STEM 앱으로 실시간 데이터를 스트리밍합니다. BLE(Bluetooth Low Energy) 를 사용하는 Arduino UNO R4 WiFi 전용으로 설계되어 센서 값, 파형, 다채널 데이터를 스마트폰에서 실시간 그래프로 표시합니다. 데이터 로깅, 신호 분석, 센서 보정, 과학 실험에 이상적입니다.
참고: Arduino UNO R4 WiFi는 BLE(Bluetooth Low Energy)만 지원합니다. 클래식 블루투스는 지원하지 않습니다. DIYables 블루투스 앱은 Android에서 BLE와 클래식 블루투스를 모두 지원하고, iOS에서는 BLE를 지원합니다. 이 보드는 BLE를 사용하므로 앱은 Android와 iOS 모두에서 작동합니다.
기능
- 다채널 플로팅: 최대 6개의 데이터 채널 동시 표시
- 구성 가능한 축: 사용자 지정 제목, 레이블, Y축 범위
- 범례 레이블: 명확성을 위해 각 데이터 채널에 이름 지정
- 샘플 한계: 표시할 최대 샘플 수 설정
- 빠른 스트리밍: 초당 최대 10회 업데이트(100ms 간격)
- Android 및 iOS에서 작동: BLE는 두 플랫폼 모두에서 지원
- 페어링 불필요: BLE는 수동 페어링 없이 자동 연결
필요한 하드웨어
| 1 | × | 아두이노 우노 R4 와이파이 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (또는) DIYables STEM V4 IoT | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 케이블 타입-A to 타입-C (USB-A PC용) | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 케이블 타입-C to 타입-C (USB-C PC용) | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 스크루 터미널 블록 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino UNO R4 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 브레드보드 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 케이스 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노 R4용 전원 분배기 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트 | 아마존 |
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Arduino UNO R4 WiFi 코드
빠른 단계
다음 단계를 순서대로 따라하세요:
- Arduino UNO R4 WiFi를 처음 사용하는 경우 아두이노 우노 R4 - 소프트웨어 설치를 참조하세요.
- USB 케이블을 사용하여 Arduino UNO R4 WiFi 보드를 컴퓨터에 연결합니다.
- 컴퓨터에서 Arduino IDE를 실행합니다.
- Arduino UNO R4 WiFi 보드와 적절한 COM 포트를 선택합니다.
- Arduino IDE 왼쪽 바에서 Libraries 아이콘으로 이동합니다.
- "DIYables Bluetooth"를 검색한 다음 DIYables의 DIYables Bluetooth 라이브러리를 찾습니다.
- Install 버튼을 클릭하여 라이브러리를 설치합니다.
- 다른 라이브러리 종속성 설치를 요청받습니다.
- Install All 버튼을 클릭하여 모든 라이브러리 종속성을 설치합니다.
BLE 코드
- Arduino IDE에서 File Examples DIYables Bluetooth ArduinoBLE_Plotter 예제로 이동하거나, 위의 코드를 복사하여 Arduino IDE 편집기에 붙여 넣습니다.
/*
* DIYables Bluetooth Library - Bluetooth Plotter Example
* Works with DIYables Bluetooth STEM app on Android and iOS
*
* This example demonstrates the Bluetooth Plotter feature:
* - Real-time data plotting via Bluetooth
* - Plot multiple data series simultaneously
* - Configurable plot settings
*
* Compatible Boards:
* - Arduino UNO R4 WiFi
* - Arduino Nano 33 BLE / BLE Sense
* - Arduino Nano 33 IoT
* - Arduino MKR WiFi 1010
* - Arduino Nano RP2040 Connect
* - Any board supporting the ArduinoBLE library
*
* Setup:
* 1. Upload the sketch to your Arduino
* 2. Open Serial Monitor to see connection status
* 3. Use DIYables Bluetooth App to connect and view the plot
*
* Tutorial: https://diyables.io/bluetooth-app
* Author: DIYables
*/
#include <DIYables_BluetoothServer.h>
#include <DIYables_BluetoothPlotter.h>
#include <platforms/DIYables_ArduinoBLE.h>
// BLE Configuration
const char* DEVICE_NAME = "Arduino_Plotter";
const char* SERVICE_UUID = "19B10000-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214";
const char* TX_UUID = "19B10001-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214";
const char* RX_UUID = "19B10002-E8F2-537E-4F6C-D104768A1214";
// Create Bluetooth instances
DIYables_ArduinoBLE bluetooth(DEVICE_NAME, SERVICE_UUID, TX_UUID, RX_UUID);
DIYables_BluetoothServer bluetoothServer(bluetooth);
// Create Plotter app instance
DIYables_BluetoothPlotter bluetoothPlotter;
// Variables for generating sample data
unsigned long lastPlotTime = 0;
const unsigned long PLOT_INTERVAL = 100; // Plot every 100ms
float phase = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
Serial.println("DIYables Bluetooth - Plotter Example");
// Initialize Bluetooth server with platform-specific implementation
bluetoothServer.begin();
// Add plotter app to server
bluetoothServer.addApp(&bluetoothPlotter);
// Configure plotter settings
bluetoothPlotter.setPlotTitle("Sensor Data");
bluetoothPlotter.setAxisLabels("Time", "Value");
bluetoothPlotter.setYAxisRange(-15, 30); // Fixed range
bluetoothPlotter.setMaxSamples(100); // Show last 100 samples
bluetoothPlotter.setLegendLabels("Sine", "Cosine", "Tangent"); // Custom legend labels
// Uncomment to enable auto-scaling instead of fixed range:
// bluetoothPlotter.enableAutoScale(true);
// Set up connection event callbacks
bluetoothServer.setOnConnected([]() {
Serial.println("Bluetooth connected!");
});
bluetoothServer.setOnDisconnected([]() {
Serial.println("Bluetooth disconnected!");
});
// Optional: Handle requests for current plot data (when app loads)
bluetoothPlotter.onDataRequest([]() {
// Send initial data when app requests it
Serial.println("App requested plot data");
// Could send recent historical data here if needed
});
Serial.println("Waiting for Bluetooth connection...");
}
void loop() {
// Handle Bluetooth server communications
bluetoothServer.loop();
// Send plot data at regular intervals
if (millis() - lastPlotTime >= PLOT_INTERVAL) {
lastPlotTime = millis();
// Generate sample data (sine and cosine waves)
float sine = sin(phase);
float cosine = cos(phase);
float tangent = tan(phase) * 0.3; // Scaled down
// Send data to Bluetooth plotter (multiple series)
// You can send 1 to 4 values, or use array for more
bluetoothPlotter.send(sine, cosine, tangent);
// Also print to Serial for Arduino IDE Serial Plotter comparison
// Format: value1 value2 value3 (space-separated for Serial Plotter)
Serial.print(sine, 2);
Serial.print(" ");
Serial.print(cosine, 2);
Serial.print(" ");
Serial.println(tangent, 2);
// Alternative methods:
// bluetoothPlotter.send(sine); // Single value
// bluetoothPlotter.send(sine, cosine); // Two values
// float values[] = {sine, cosine, tangent};
// bluetoothPlotter.send(values, 3); // Array of values
phase += 0.1;
if (phase > 2 * PI) {
phase = 0;
}
// TODO: Replace sample data with your actual sensor readings
// Examples:
// - Temperature sensor: bluetoothPlotter.send(temperature);
// - Accelerometer: bluetoothPlotter.send(accelX, accelY, accelZ);
// - Multiple sensors: bluetoothPlotter.send(sensor1, sensor2, sensor3);
}
delay(10);
}
- Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 코드를 Arduino UNO R4 WiFi에 업로드합니다.
- 시리얼 모니터를 엽니다.
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인합니다. 아래와 같이 표시됩니다:
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Uno R4 WiFi' on 'COM15')
New Line
9600 baud
DIYables Bluetooth - Plotter Example
Waiting for Bluetooth connection...
모바일 앱
참고: DIYables 블루투스 앱은 Android에서 BLE와 클래식 블루투스를 모두 지원하고, iOS에서는 BLE를 지원합니다. Arduino UNO R4 WiFi는 BLE를 사용하므로 앱은 Android와 iOS 모두에서 작동합니다. BLE에는 수동 페어링이 필요 없으며 스캔하고 연결하기만 하면 됩니다.
- DIYables 블루투스 앱을 엽니다.
- 처음 앱을 열면 권한을 요청합니다. 다음을 허용해 주세요:
- 주변 기기(Nearby Devices) 권한(Android 12+) / 블루투스 권한(iOS) - 블루투스 기기를 스캔하고 연결하는 데 필요합니다.
- 위치(Location) 권한(Android 11 이하만 해당) - 구형 Android 버전에서 BLE 기기를 스캔하는 데 필요합니다.
- 휴대폰에서 블루투스가 켜져 있는지 확인합니다.
- 홈 화면에서 Connect 버튼을 탭합니다. 앱이 BLE 기기를 스캔합니다.
- 스캔 결과에서 "Arduino_Plotter"를 찾아 탭하여 연결합니다.
- 연결되면 앱이 자동으로 홈 화면으로 돌아갑니다. 앱 메뉴에서 플로터 앱을 선택합니다.
참고: 홈 화면의 설정 아이콘을 탭하면 앱을 표시하거나 숨길 수 있습니다. 자세한 내용은 DIYables 블루투스 앱 사용 설명서를 참조하세요.
- 사인, 코사인, 탄젠트 파형의 실시간 플롯이 표시됩니다.
이제 Arduino IDE의 시리얼 모니터를 다시 확인하세요. 다음과 같이 표시됩니다:
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Uno R4 WiFi' on 'COM15')
New Line
9600 baud
Bluetooth connected!
Sending plot data...
Sine: 0.00, Cosine: 10.00, Tangent: 0.00
창의적인 커스터마이징 - 프로젝트에 맞게 코드 적용하기
플롯 모양 설정
// Set plot title
bluetoothPlotter.setPlotTitle("My Sensor Data");
// Set axis labels
bluetoothPlotter.setAxisLabels("Time", "Value");
// Set Y-axis range
bluetoothPlotter.setYAxisRange(-100, 100);
// Set maximum samples to display
bluetoothPlotter.setMaxSamples(200);
// Set legend labels for each channel
bluetoothPlotter.setLegendLabels("Temperature", "Humidity", "Pressure");
데이터 포인트 전송
// Send a single value
bluetoothPlotter.send(sensorValue);
// Send two values
bluetoothPlotter.send(temperature, humidity);
// Send three values
bluetoothPlotter.send(value1, value2, value3);
// Send up to six values
bluetoothPlotter.send(ch1, ch2, ch3, ch4, ch5, ch6);
데이터 요청 처리
bluetoothPlotter.onDataRequest([]() {
Serial.println("App requested data");
// App just connected or needs initial config
});
프로그래밍 예제
온습도 로거
DIYables_BluetoothPlotter bluetoothPlotter(bluetoothServer);
void setup() {
bluetoothPlotter.setPlotTitle("Environment Monitor");
bluetoothPlotter.setAxisLabels("Time", "Value");
bluetoothPlotter.setYAxisRange(0, 100);
bluetoothPlotter.setMaxSamples(100);
bluetoothPlotter.setLegendLabels("Temp (°C)", "Humidity (%)");
}
void loop() {
bluetoothServer.loop();
static unsigned long lastTime = 0;
if (millis() - lastTime >= 1000) {
lastTime = millis();
float temp = readTemperature();
float humidity = readHumidity();
bluetoothPlotter.send(temp, humidity);
}
}
아날로그 입력 플로터
void loop() {
bluetoothServer.loop();
static unsigned long lastTime = 0;
if (millis() - lastTime >= 100) {
lastTime = millis();
int a0 = analogRead(A0);
int a1 = analogRead(A1);
int a2 = analogRead(A2);
bluetoothPlotter.send(a0, a1, a2);
}
}
문제 해결
일반적인 문제
1. 앱에서 기기를 찾을 수 없음
- Arduino UNO R4 WiFi가 전원이 켜져 있고 스케치가 업로드되어 있는지 확인하세요.
- 휴대폰의 블루투스가 활성화되어 있는지 확인하세요.
- Android 11 이하에서는 위치 서비스도 활성화하세요.
2. 플롯이 업데이트되지 않음
- loop() 함수에서 데이터가 전송되고 있는지 확인하세요.
- bluetoothServer.loop()가 호출되는지 확인하세요.
- 앱이 플로터 화면에 있는지 확인하세요.
3. 데이터가 잘못 표시되거나 노이즈가 있음
- 센서 배선 및 판독값을 확인하세요.
- Y축 범위가 데이터 범위와 일치하는지 확인하세요.
- 데이터 스무딩/필터링 추가를 고려하세요.
4. 플롯 제목이나 레이블이 표시되지 않음
- 연결 전에 setup()에서 플롯 구성을 설정하세요.
- 필요한 경우 onDataRequest 콜백이 구성을 다시 전송하는지 확인하세요.
5. 업로드 실패 또는 보드를 인식하지 못함
- 보드 관리자를 통해 최신 Arduino UNO R4 보드 패키지를 설치하세요.
- 다른 USB 케이블이나 포트를 사용해 보세요.
프로젝트 아이디어
- 환경 모니터링(온도, 습도, 기압)
- 가속도계/자이로스코프 데이터 시각화
- 아날로그 센서 보정 도구
- 신호 분석 및 비교
- 과학 실험 데이터 로거