Raspberry Pi 2 + Windows 10 IoT CoreでシリアルBluetooth通信を実現する

必要な部品と用品

Raspberry Pi 2 Model B	×1
汎用Bluetooth USBドングル	×1
Arduino UNO	×1
SparkFun Bluetooth Modem - BlueSMiRF Silver	×1

使用するアプリとオンラインサービス

• Microsoft Windows 10 IoT Core
• Microsoft Visual Studio 2015

プロジェクト概要

このプロジェクトは、Raspberry Pi 2（Windows 10 IoT Core搭載）と汎用Bluetooth USBドングルを使い、Bluetoothシリアルポートプロファイル（SPP/RFCOMM）でArduino等の組み込みデバイスとシリアル通信を行うユニバーサルWindowsアプリ（UWP）の実装例です。Microsoft公式サンプルがGATT（BLE）ベースであるのに対し、こちらはより汎用的なクラシックBluetooth SPPに特化し、古いドングルでも動作します。

背景：Bluetoothプロファイルの違い

• SPP (Serial Port Profile)：RFCOMMベースの対称的なシリアル通信。生データをやり取り可能。
• GATT (Generic Attribute Profile)：BLE用。プロファイル検出・記述サービスを提供し、低電力デバイスから複雑なプロセッサへデータを送る非対称構造が主。

本プロジェクトはSPPのみを扱うため、実装がシンプルです。

IoTアプリの構成

アプリは以下の機能を持ちます：

• ペアリング済みBluetoothデバイスを列挙・リスト表示
• リスト項目をダブルクリックで接続開始
• テキストボックスに入力した文字列を送信ボタンで送信
• 受信データを自動的に受信ボックスに表示（エコーバックテスト用）

エンドポイント（Arduino側）

Arduino Uno + Bluetoothモデム（BlueSMiRF等）で、受信した文字をそのまま返すエコースケッチを動作させます。

セットアップコード

void setup() {
  Serial.begin(115200);  // BTモデムのボーレートに合わせる
  delay(333);
  while (!Serial) ;
  delay(1000);
  Serial.println("The quick brown fox jumps over the lazy dog!");
}

ループコード

void loop() {
  char ch = Serial.read();
  while (255 == (byte)ch) { ch = Serial.read(); }
  Serial.print(ch);
}

ペアリング

Bluetoothはペアリング必須。IoT Coreはヘッドレスなので、WebポータルまたはSSH経由のコマンドラインでペアリング設定を行います。詳細は「Win 10 IoT-Core: Bluetooth Universal Windows Serial App」を参照。

プロジェクト作成手順

1. Visual Studio 2015 で Blank App (Universal Windows) テンプレートから新規作成
2. XAMLでUI構築：
   • テキスト要素は TextBlock、送信用のみ TextBox
   • 受信欄は TextWrapping 有効化
   • StackPanel で行ごとに横並び、さらに縦スタックで全体をレイアウト
   • デバイスリストは ListBox、ItemsSource を PairedDevices コレクションにバインド、ItemTemplate で Name プロパティを表示
3. Package.appxmanifest の機能宣言を手動編集（XMLエディタで開く）：

   <Capabilities>
     <Capability Name="internetClient" />
     <DeviceCapability Name="bluetooth.rfcomm">
       <Device Id="any">
         <Function Type="name:serialPort"/>
       </Device>
     </DeviceCapability>
   </Capabilities>
   

ペアリングデバイス情報の取得

DeviceInformationCollection DeviceInfoCollection
  = await DeviceInformation.FindAllAsync(
      RfcommDeviceService.GetDeviceSelector(RfcommServiceId.SerialPort));

_pairedDevices = new ObservableCollection<PairedDeviceInfo>();
foreach (var info in DeviceInfoCollection) {
  _pairedDevices.Add(new PairedDeviceInfo {
    Name = info.Name,
    Id = info.Id,
    DeviceInfo = info
  });
}

PairedDeviceInfo クラスは Name, Id, DeviceInfo プロパティを持つ。

接続確立

_service = await RfcommDeviceService.FromIdAsync(DeviceInfo.Id);
_socket = new StreamSocket();
await _socket.ConnectAsync(_service.ConnectionHostName, _service.ConnectionServiceName);

成功すれば _socket が有効になる。try-catchでエラー処理。

受信処理（非同期ループ）

private async void Listen() {
  ReadCancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
  if (_socket.InputStream != null) {
    dataReaderObject = new DataReader(_socket.InputStream);
    while (true) {
      await ReadAsync(ReadCancellationTokenSource.Token);
    }
  }
}

private async Task ReadAsync(CancellationToken cancellationToken) {
  uint ReadBufferLength = 1024;
  cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
  dataReaderObject.InputStreamOptions = InputStreamOptions.Partial;
  var loadAsyncTask = dataReaderObject.LoadAsync(ReadBufferLength).AsTask(cancellationToken);
  UInt32 bytesRead = await loadAsyncTask;
  if (bytesRead > 0) {
    string recvdtxt = dataReaderObject.ReadString(bytesRead);
    // UI更新等
  }
}

送信処理（同期的）

private async void Send(string msg) {
  DataWriter dataWriteObject = new DataWriter(_socket.OutputStream);
  dataWriteObject.WriteString(msg);
  var storeAsyncTask = dataWriteObject.StoreAsync().AsTask();
  UInt32 bytesWritten = await storeAsyncTask;
}

ボタン状態制御

接続状態に応じて送信/受信開始ボタンの有効/無効を切り替え。

ソースコードリポジトリ

• GitHub: iotbluetoothserial
• Codeplexミラー: iotgenbluetoothserialuwa