Модуль HM-10 (BLE 4.0): полное техническое руководство, AT-команды, подключение к Arduino

Беспроводная связь — основа современной электроники. Модуль HM-10 на базе чипа TI CC2540/CC2541 (Bluetooth Low Energy 4.0/4.2) — популярный, дешевый и хорошо документированный выбор для IoT, носимых устройств, телеметрии, управления через смартфон.

1. Распиновка HM-10 (34 вывода, stamp-корпус)

Распиновка модуля HM-10

Для базовой работы UART достаточно 4 выводов: VCC, GND, TX, RX. Полная таблица:

№	Имя	Функция
1	UART_TX	UART TX (выход модуля → RX МК)
2	UART_RX	UART RX (вход модуля ← TX МК)
3	UART_CTS	UART CTS (готовность к приему)
4	UART_RTS	UART RTS (запрос на передачу)
5-10	NC	Не подключены
11	RESET	Сброс (активный низкий, >100 мс)
12	VCC	Питание 2,0–3,6 В (ном. 3,3 В)
13-14	GND	Земля
15	USB_D-	USB D- (внутренний PHY)
16-19	NC	Не подключены
20	USB_D+	USB D+
21-22	GND	Земля
23	PIO0	Системная кнопка (Key)
24	PIO1	Системный LED
25-34	PIO2-11	Программируемые GPIO (10 линий)

Две версии: HM-10C (компактная, без USB) и HM-10S (с USB-интерфейсом). Чип: CC2541 (256 КБ Flash, 8 КБ RAM) или CC2540 (128 КБ Flash).

2. Ключевые характеристики HM-10

• Bluetooth 4.0 / 4.2 LE (Low Energy), частота 2,4 ГГц ISM.
• Потребление: активное ~8–15 мА, сон 50–200 мкА, backup 235 мкА.
• Дальность: до 100 м в прямой видимости (0 дБм ВЧ мощность, антенна на плате).
• UART (до 921600 бод) + Full-speed USB 2.0.
• 12 GPIO, 32-кГц sleep timer, In-Circuit Programming.
• Рабочая температура: -40…+85 °C.
• Напряжение питания модуля: 2,0–3,6 В (на базовой плате часто стоит LDO 3,3 В).
• ESD защита 750 В (HBM).

Компактный HM-10 модуль на базовой плате

HC-08 — альтернативный BLE модуль

3. Где применяют HM-10

• Короткодистанционная беспроводная связь (≤100 м).
• Мобильные/носимые устройства (низкое потребление в режиме сна).
• Бюджетные проекты (стоимость $2–5 за модуль).
• UART-интерфейс — совместимость с Arduino, STM32, ESP32, Raspberry Pi, PIC.
• Робототехника, медицинские приборы (пульсоксиметры), спорт-гаджеты, USB-донглы, периферия ПК, серверы мониторинга.

Медицинский пульсоксиметр с BLE модулем

4. Практическое подключение к Arduino

4.1 Необходимые компоненты

• Arduino (Uno/Nano/Mega) + USB кабель
• HM-10 модуль на базе (breakout) с LDO 3,3 В
• Резисторы 1 кОм и 470 Ом (делитель уровня для RX HM-10)
• Перемычки, макетная плата
• Arduino IDE
• Android: приложение BLE Scanner (например, от MLT / Macdom)

4.2 Схема подключения

Схема подключения HM-10 к Arduino Uno

Важно: HM-10 работает от 3,3 В. Arduino Uno — 5 В логика. TX Arduino (5 В) → делитель 1к/470Ом → RX HM-10 (3,3 В). TX HM-10 (3,3 В) → RX Arduino (читает 3,3 В как HIGH — ок). VCC HM-10 к 3,3 В Arduino (не к 5 В!).

HM-10	Arduino Uno
TX	D2 (SoftwareSerial RX)
RX	D3 (SoftwareSerial TX) через делитель 1к/470Ом
GND	GND
VCC	3.3V

4.3 Настройка через AT-команды

1. Подключите Arduino к ПК, откройте Serial Monitor (9600 бод, NL & CR).
2. Отправьте AT → ответ OK.
3. Проверьте имя: AT+NAME? → OK+NAME:HMSoft.
4. Смените имя: AT+NAMEMyDevice.
5. Смена бодрейта: AT+BAUD4 (9600), AT+BAUD8 (115200).
6. Режим: AT+ROLE0 (Slave/Peripheral), AT+ROLE1 (Master/Central).
7. Пароль: AT+PASS123456 (6 цифр).
8. Сохранение: настройки хранятся во Flash.

4.4 Связь двух HM-10 (Master ↔ Slave)

1. Оба в Slave: AT+ROLE0.
2. На Master: AT+ROLE1.
3. Узнайте MAC Slave: AT+ADDR? → напр. OK+ADDR:20C38FF61DA1.
4. На Master: AT+CON20C38FF61DA1 — подключение.
5. После коннекта: прозрачный UART туннель (все, что пришло в UART Master — уходит в UART Slave и наоборот).

4.5 Пример кода Arduino (управление встроенным LED через BLE)

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial HM10(2, 3); // RX=2, TX=3
char appData;
String inData = "";
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("HM10 serial started at 9600");
  HM10.begin(9600);
  pinMode(13, OUTPUT);
  digitalWrite(13, LOW);
}
void loop() {
  HM10.listen();
  while (HM10.available() > 0) {
    appData = HM10.read();
    inData = String(appData);
    Serial.write(appData);
  }
  if (Serial.available()) {
    delay(10);
    HM10.write(Serial.read());
  }
  if (inData == "F") { // OFF
    Serial.println("LED OFF");
    digitalWrite(13, LOW);
    delay(500);
  }
  if (inData == "N") { // ON
    Serial.println("LED ON");
    digitalWrite(13, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(13, LOW);
    delay(500);
  }
}

4.6 Работа с Android (BLE Scanner)

1. Установите BLE Scanner (например, com.macdom.ble.blescanner).
2. Разрешите Bluetooth и Геолокацию (Android 6+ требует Location для BLE скана).
3. Скан → найдите устройство MLT-BT05 (или ваше кастомное имя).
4. Пароль: 123456789 (заводской) или ваш AT+PASS.
5. Подключитесь → Custom Service → характеристика с свойством Write (W).
6. Отправьте 1 (вкл) / 0 (выкл) → управляет LED на Arduino.

Запрос разрешений BLE Scanner

Arduino Uno с подключенным HM-10

5. HM-10 vs HC-05 (Bluetooth 2.0/2.1) vs HC-06

Параметр	HM-10 (BLE 4.0/4.2)	HC-05/06 (Classic BT 2.0/2.1)
Протокол	BLE (GATT, ATT)	SPP (Serial Port Profile)
Потребление (сон)	~1–5 мкА	не поддерживает сон
Потребление (актив)	8–15 мА	30–50 мА
Скорость (воздух)	1 Мбит/с (2 Мбит/с в 4.2)	2–3 Мбит/с (EDR)
Дальность	до 100 м	до 10–20 м
Связь с iOS	Нативно (CoreBluetooth)	Требует MFi сертификацию
Android	Нативно (BLE API)	Нативно (SPP)
AT-команды	Расширенный набор	Базовый набор
Цена	$2–5	$3–6

HC-05 — классический Bluetooth SPP модуль

Вывод: HM-10 выигрывает для IoT, носимых, батарейных устройств, работы с iOS без MFi. HC-05/06 — для простой прозрачной UART-связи с Android/PC, где не важна энергия.

6. Типичные проблемы и решения

• Клон без 32 кГц кварца: не работает AT-команды, не паркуется. Решение: прошить оригинальный прошивку (через CC-Debugger) или купить у проверенных поставщиков.
• Не видно в BLE Scanner: проверьте питание (3,3 В), делитель на RX, режим Slave (ROLE0), не спящий.
• 
  Сброс настроек: подать низкий уровень на RESET (PIO11) >100 мс или AT+RENEW (заводские настройки).
• 
  Перепрошивка: нужен TI CC-Debugger + SmartRF Flash Programmer, прошивки от Jinan Huamao (HMSoft).

7. Заключение

HM-10 — де-факто стандарт для BLE 4.0 в хоббийных и малых коммерческих проектах. Простая UART-интеграция, AT-команды, низкая цена, нативная поддержка iOS/Android. Ключевые моменты: 3,3 В логика, проверка оригинальности (32 кГц кварц), правильный делитель уровней от 5 В МК. Для новых проектов рассмотрите также ESP32 (Wi-Fi + BLE 5.0, мощнее, то же цена) или nRF52840 (BLE 5.2, Thread, Zigbee, профессиональный SDK).

Нужна помощь с интеграцией HM-10, прошивкой или разработкой BLE-устройства? Обращайтесь — проектируем схемы, платы и ПО под ключ.