TGAM（脑波传感器）+Arduino开发笔记

最近闲来无事搞了个TGAM蓝牙脑电波模块
事实证明有钱还是去买游戏吧买什么传感器
谁能帮我打塞尔达剑之试炼免费送脑波代码

故事还要从多年前NeuroSky公司搞了个Mindwave脑电波蓝牙耳机说起。笔者曾有幸借到过这个蓝牙耳机感觉很高大上，长这样：

Mindwave.jpg

有了脑电波数据后，就可以……比如把自己的注意力集中度投影到boss的屏幕上，让boss知道你在认真工作，听起来还有些小激动呢（谁会做这种事啊(╯‵□′)╯︵┻━┻！）。

Anyway，最近ST也想重新尝试一下脑电波，但是耳机套要一千多呢，作为一个穷人，ST只淘宝了神念科技用的脑电波采集模块——ThinkgearAM，嗯……长这样：

TGAM.jpg

虽然看着很简陋但是功能是一样的！（并且省了一个任天堂健身环的钱呢。）

言归正传，开始开发。

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一.开发思路

TGAM套件自带一个蓝牙从机，一般来讲，如果直接用Thinkgear官方的api开发，用电脑配上蓝牙，运行官方的C或者Java就行。
但是如果你想用脑电波点亮个灯或驱动个车，还是直接连Arduino单片机比较方便。具体思路是在Arduino板上接一个蓝牙主机，接收传感器发送的数据，并在Arduino程序中使用它们。
我们需要：
Arduino Uno开发板一块；
HC-05蓝牙模块一个（用作主蓝牙）；
TGAM套件一组，套件自带从蓝牙；
导线若干；

二.AT命令与主从蓝牙配对

1. HC-05与Arduino连接

HC-05是主从一体的蓝牙模块，HC-05与Arduino连接可以参照Arduino实验室里面的

Arduino使用HC05蓝牙模块与手机连接

在上面教程上稍微做些更改，Arduino板与HC-05芯片连接如下：

连线方式.jpg

Arduino 5V – VCC
Arduino GND – GND
Arduino Pin10 – TXD
Arduino Pin11 – RXD
Arduino 3.3V – KEY

这里Pin10和Pin11的引脚可换，但要和程序里SoftwareSerial(rxPin, txPin)对应。rxPin是软串口接收引脚，txPin是软串口发送引脚，保证单片机发送对芯片接收，单片机接收对芯片发送。
EN/KEY接3.3V是为了用AT+INIT初始化命令，这个命令只有EN/KEY引脚置高电平时才能使用。只有初始化了之后，才能用AT+INQ搜索其他蓝牙设备。

#include  
 
// Pin10为RX，接HC05的TXD
// Pin11为TX，接HC05的RXD
SoftwareSerial BT(10, 11); 
char val;
 
void setup() {
  Serial.begin(38400); 
  Serial.println("BT is ready!");
  // HC-05默认，38400
  BT.begin(38400);
}
 
void loop() {
  if (Serial.available()) {
    val = Serial.read();
    BT.print(val);
  }
 
  if (BT.available()) {
    val = BT.read();
    Serial.print(val);
  }
}

程序中的Serial.begin波特率我们不用动，它跟HC-05与其他蓝牙模块配对传输时的波特率是两个概念，此处的波特率只是Arduino给HC-05写指令用的波特率，不影响配对。

HC-05有两种工作模式，普通模式和AT模式。准备完程序并且插好线后，按住HC-05模块角落的黑色小按钮，同时给Arduino开发板通电，这时会看到蓝牙模块的LED灯大概2秒闪烁一下，证明蓝牙模块已经进入AT模式，可以编写指令了 ♪（＾∀＾●）。

2. 写入AT指令

在写AT指令前，我们要知道，两个蓝牙模块成功配对有几个条件：
配对密码要一样；
两个蓝牙模块的串口波特率要一样；
主模块找到从模块地址；

根据Thinkgear给的官方api，TGAM的默认密码是0000，波特率是57600；我们需要将HC-05的密码和波特率也设置成这个才能配对。

Thinkgear参数.png

打开Arduino的串口监视器，选NL和CR，调到38400的波特率，会看到显示了BT is ready!
此时发送AT，会回复OK，可以配置HC-05蓝牙芯片了。这里我第一次发送AT的时候程序总会返回ERROR，再发一遍才显示OK

串口监视器.png

AT指令百度一下有很多也很全，这里只写重要的几个。
AT+INIT：初始化。初始化了之后才能AT+INQ查询其他蓝牙设备，当然如果你已经知道了从机蓝牙的MAC地址，可以不查询。
AT+ROLE：选择HC05蓝牙模块的角色，AT+ROLE=0为从机，AT+ROLE=1为主机，默认是从机，这里我们需要输入AT+ROLE=1改成主机。用AT+ROLE?可以查看当前角色。
AT+PSWD：设置蓝牙模块的配对密码，HC-05的默认配对密码是1234，TGAM从机密码是0000，我们要输入AT+PSWD=0000改成一样的。
AT_UART：设置蓝牙与其他蓝牙通讯的波特率，指令格式是AT+UART=,,，第一个参数是波特率，后面两个参数是停止位和校验位（一般置0），HC-05默认波特率是9600，TGAM从机默认波特率是57600，我们输入AT+UART=57600,0,0
AT+INQ：查询蓝牙设备，返回设备的mac地址。
AT+BIND：绑定其他蓝牙MAC地址，AT+BIND=

，这里，如果你的从蓝牙MAC地址是A44A:0E:08008D，输入时需要把冒号改为逗号，输入AT+BIND=A44A,0E,08008D
AT+CMODE：是否允许蓝牙连接任何设备，0表示只能连接绑定地址的蓝牙，1表示可以连接任何蓝牙。
AT+LINK：这是最后一步，连接蓝牙设备，输入AT+LINK=A44A,0E,08008D，返回OK为成功，返回FAIL为失败。失败的话，请确认两个蓝牙的配对密码和波特率是否一致。

3. 主从蓝牙配对

如果两个蓝牙成功连接上，HC-05的LED灯会每2秒很快的闪2下，而TGAM蓝牙的指示灯会一直亮着，此时就说明连接成功了。
接下来，断开Arduino板，去掉HC-05 KEY引脚的导线，再次插上时会回到HC-05的工作模式，同时两个蓝牙模块还是会自动匹配。

友情提示，当两个蓝牙成功连接上时，串口监视器可能会突然蹦出好多乱码，影响判断连接状态，可以直接通过观察两个蓝牙芯片指示灯状态判断是否连接成功。

连接成功.jpg

三.Arduino读取数据

连接上了之后，我们就可以在Arduino中编程读取脑电波传感器的数据了。
此时需要改变一下连线：
HC-05的TXD接Uno板的0->RX引脚，RXD接TX->1引脚

Arduino 5V – VCC
Arduino GND – GND
Arduino Pin0 – TXD
Arduino Pin1 – RXD

接完后重新插上Arduino Uno板，并烧录Arduino读取脑电波数值的程序。

这里遇到个问题，TXD和RXD接了Pin0和Pin1时，程序一直上传不上去（⊙.⊙），只好先在接10和11引脚的时候把程序上传上去，然后改导线到Pin0和Pin1，这样串口监视器才会显示数据，不知为何，还请大神赐教。

总之，磕磕绊绊的总算是调通了 (ง •̀灬•́)ง。这样就可以拿数据为所欲为了。

成功.jpg

示例代码如下：

 /*
 通过UART串口显示信号值、注意力及放松度的值
 */
#define BAUDRATE 57600
#define DEBUGOUTPUT 0

//校验相关变量
int   generatedChecksum = 0;
byte  checksum = 0; 

//接收数据长度和数据数组
byte  payloadLength = 0;
byte  payloadData[32] = {0};//总共接收32个自己的数据

//需要读取的信息变量
byte signalquality = 0;//信号质量
byte attention = 0;    //注意力值
byte meditation = 0;   //放松度值

//初始化
void setup() 
{
  Serial.begin(BAUDRATE); 
}

//从串口读取一个字节数据
byte ReadOneByte() 
{
  int ByteRead;
  while(!Serial.available());
  ByteRead = Serial.read();
  return ByteRead;//返回读到的字节
}

//读取串口数据
void read_serial_data()
{
    //寻找数据包起始同步字节，2个
    if(ReadOneByte() == 0xAA)//先读一个
    {
      if(ReadOneByte() == 0xAA)//读第二个
      {
        payloadLength = ReadOneByte();//读取第三个，数据包字节的长度
        if(payloadLength == 0x20)//如果接收到的是大包数据才继续读取，小包数据则舍弃不读取
        {
          generatedChecksum = 0; //校验变量清0       
          for(int i = 0; i < payloadLength; i++)//连续读取32个字节
          {  
            payloadData[i] = ReadOneByte();//读取指定长度数据包中的数据
            generatedChecksum += payloadData[i];//计算数据累加和
          }         
          checksum = ReadOneByte();//读取校验字节  
          //校验
          generatedChecksum = (~generatedChecksum)&0xff;       
          //比较校验字节
          if(checksum == generatedChecksum)//数据接收正确，继续处理 
          {    
            signalquality = 0;//信号质量变量
            attention = 0;    //注意力值变量
            //赋值数据
            signalquality = payloadData[1];//信号值      
            attention = payloadData[29];//注意力值
            meditation = payloadData[31];//放松度值
            #if !DEBUGOUTPUT         
            //打印信号质量
            Serial.print("SignalQuality: ");
            Serial.print(signalquality, DEC);
            //打印注意力值
            Serial.print("Attation: ");
            Serial.print(attention, DEC);
            //打印放松度值
            Serial.print("Meditation: ");
            Serial.print(meditation, DEC);
            //换行
            Serial.print("\n");       
            #endif              
          } 
        } 
      }
    }
}

//主循环
void loop() 
{
  read_serial_data();//读取串口数据 
}

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折腾了三天，总算是配对了蓝牙也接收了数据，心满意足！然后……
Arduino关闭！
Idea启动！
直接用Java读数不香吗？什么单片机导线太费脑细胞了吧乛 з乛

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感谢YCK大神教我Thinkgear的Java api怎么使用。
感谢Doggy看串口看了个两秒左右。
感谢面包匠同志在我身边看沙雕视频保证了我愉悦的好心情。
感谢Berber啃了两口传感器芯片，让它突然就配对成功了。

最大功臣.jpg