2017-11-18

ESP-IDF ESP32でのBluetooth HIDの利用

ESP32 ESP-IDF Bluetooth BLE HID

こんばんは、kat-kaiです。最近、ESP32でBluetooth HIDデバイスのデモコードが公開されましたので、その紹介をしたいと思います。

ESP32 (ESP-WROOM-32)とは

Espressif Systems社によって開発されたWiFi, Bluetoothが搭載されたワイヤレスモジュールです。
1500～2000円程度で購入可能な開発ボードを使えば、PCとUSB接続するだけでESP32の開発ができます。

ESP32モジュール単体だと、開発には別途USB-シリアル変換モジュールですが600～700円程度で購入可能です。

ESP32の開発環境

ESP32の開発環境として、ESP-IDF, Arduino ESP32, Micropythonなどがあります。

  • ESP-IDF
    • 提供されている開発環境の中でもESP32の機能を最大限利用することが出来る
  • Arduino ESP32
    • Arduinoライクな開発が可能
    • ESP32用のArduinoライブラリが公開されていて便利
  • Micropython
    • Python 3.xで開発できる、らしい。

これらのうち、今回のデモコードはESP-IDFで実装されております。

ESP-IDFでのBluetooth Low Energy (BLE) HIDデバイスとしての利用について

Bluetooth Low Energy (BLE)はBluetooth 4.0以降のことであり、省電力を目的とした規格です。
BLEでHIDデバイスとして振る舞うにはHOGP (HID-over-GATT Profile)と呼ばれるプロファイルを使う必要があります。

これまでには、Bluekichen’sによって開発された外部のライブラリBTstackを使うことで
ライブラリの導入が少し面倒ではありますが、Bluetoothキーボードやマウスとして振る舞うことが出来ていました。
また過去にはBTstackを用いたHOGPのデモコードについて紹介しています。

今回、Espressif社より公式(現時点ではまだ非公式かも？)のデモが公開されました。
本デモコードでは、ライブラリを新たに導入する必要がないため、比較的容易に開発を始めることが出来ます。

ただ問題点として、人によってはパソコン側で認識できないこともあるそうなので
もし今回のデモコードの動作が不安定そうならBTstackを試してみるのも良いかもしれません。

今回のデモコード

今回のデモコードは、ホスト側のスマートフォンのボリュームを上げ下げするコードです。
まずESP32にデモコードを書き込み、起動してみるとAndroid側からはデバイス名”HID”として表示されます。

btstack_console

これをペアリングすると、ボリュームが上がって、下がってを繰り返します。

それではデモコード中のキー入力を操作する箇所を見てみます。
実際のキー入力の制御はble_hidd_demo_main.c 233行目のhid_demo_task関数で行われています。

void hid_demo_task(void *pvParameters)
{
    vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    while(1) {
        vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);
        if (sec_conn) {
            LOG_ERROR("Send the volume");
            send_volum_up = true;
            //uint8_t key_vaule = {HID_KEY_A};
            //esp_hidd_send_keyboard_value(hid_conn_id, 0, &key_vaule, 1);
            esp_hidd_send_consumer_value(hid_conn_id, HID_CONSUMER_VOLUME_UP, true);
            vTaskDelay(3000 / portTICK_PERIOD_MS);
            if (send_volum_up) {
                send_volum_up = false;
                esp_hidd_send_consumer_value(hid_conn_id, HID_CONSUMER_VOLUME_UP, false);
                esp_hidd_send_consumer_value(hid_conn_id, HID_CONSUMER_VOLUME_DOWN, true);
            }
        }
    }
}

esp_hidd_send_consumer_value関数によって音量を上げ下げしています。
ここではコメントアウトされていますが、 esp_hidd_send_keyboard_value関数を用いることでキーボード入力できることも分かります。

またHID_KEY_Aのようなキーコードの詳細はhid_dev.hに記載されています。

今回のデモコードでは、ある一定の間隔で単にボリュームを上下させるだけでしたが、
キースイッチを接続したESP32でGPIO割り込み処理をすることで キーボードを作製することも出来そうですね！

おわりに

実は今回紹介したデモコードは、次回アップデートで導入される予定だったようです。ただ需要があったようで、本デモコードのみ先行公開されています。

今回のデモコードを参考にすることで、ESP32で自作Bluetoothキーボードやマウスを作ることが出来ますね！
容易にHIDデバイスを自作出来るようになると、色々と夢が広がって楽しいです！それでは！

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