Web-BluetoothでHRセンサーを接続する

2019/11/10p

Web-Bluetooth HR sensor

Web-BluetoothでHRセンサーを接続する

概要

いまさらだが、chromeブラウザーでWeb-Bluetoothを使用してHRセンサーを接続した。 使ってわかったことなどを記する。なお、chromeのデフォルトで無効になっている機能なので、 以下のurlを入力して、フラッグを有効にする必要がある。
chrome://flags/#enable-experimental-web-platform-features

動作した環境

(1)OS
windows10
ubuntu 18.04.1
Android 9

(2)USB dongle
PRINCETON PTM-UB17

(3)access URL
以下のURLにchormeでアクセスしてweb-bluetoothの機能を使用する。

https://github.com/WebBluetoothCG/demos/tree/gh-pages/heart-rate-sensor
画面の「GET」をクリックするとペアリング設定がポップアップして、そこでで希望のセンサーを選ぶ

https://googlechrome.github.io/samples/web-bluetooth/
画面に表示されている機能のリンクをクリックする

(4)download URL
https://github.com/WebBluetoothCG/demos/archive/gh-pages.zip
これを解凍してheart-sensorのディレクトリが該当する。

https://github.com/GoogleChrome/samples/archive/gh-pages.zip
これを解凍してweb-bluetoothのディレクトリが該当する。ただし、ローカルファイルで動作させるには修正が必要なようだ。

(5)備考#1
ネット情報をみると、セキュリティの考慮からhttps:通信とhttp://localhost通信での動作に限定されているとあるが、chromeの仕様が変更されたようで、最新版のchromeではローカルファイルのhtmlでも動作する。(ただし、PCのローカルファイルのみのようだ)

(6)備考#2
急に動作不正になることがある。この場合、ＰＣ電源をいったんオフにしてから起動すると復旧することがある。

(7)動作したHRセンサー
Polar H10
Polar OH1　 (ただし、以下で記載したパッチが必要)
Polar A370(HRセンサーモード) 　(以下で記載したパッチが必要)

パッチ(光学式センサーを使用できるようにする)

ダウンロードしたheart-sensorのなかにあるheartRateSensor.jsにパッチをあてる。(コメントアウトする） このパッチがあってもH10のようなチェストタイプのセンサーの動作に影響を与えない。

heartRateSensor.jsの21行目：

修正前：
this._cacheCharacteristic(service, 'body_sensor_location'),

修正後：
//this._cacheCharacteristic(service, 'body_sensor_location'),

R-R Intervalを表示するパッチ(H10のようなチェストタイプ限定)

ダウンロードしたheart-sensorのなかにあるapp.jsにパッチをあてる。
簡単なパッチなので、データが来ていない時は、'undefined'などが出る。

app.jsの21行目：

修正前：
statusText.innerHTML = heartRateMeasurement.heartRate + ' ❤' ;

修正後：
statusText.innerHTML = heartRateMeasurement.heartRate + ' ❤' + 
       '<br>R-R Interval: ' + heartRateMeasurement.rrIntervals+'<br>';

仕様

ネット情報を見るとデータの第１番目のビットの意味が分かりにくいが、以下のソースにある仕様が分かりやすい。

https://learn.adafruit.com/bluefruit-nrf52-feather-learning-guide/custom-hrm で公開しているソースから仕様部分を以下に抜粋した：

// b0は、ＬＳＢ（最下位ビット）になる。

  // Configure the Heart Rate Monitor service
  // See: https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/viewer?attributeXmlFile=org.bluetooth.service.heart_rate.xml
  // Supported Characteristics:
  // Name                         UUID    Requirement Properties
  // ---------------------------- ------  ----------- ----------
  // Heart Rate Measurement       0x2A37  Mandatory   Notify
  // Body Sensor Location         0x2A38  Optional    Read
  // Heart Rate Control Point     0x2A39  Conditional Write       <-- Not used here

  // Configure the Heart Rate Measurement characteristic
  // See: https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/viewer?attributeXmlFile=org.bluetooth.characteristic.heart_rate_measurement.xml
  // Permission = Notify
  // Min Len    = 1
  // Max Len    = 8
  //    B0      = UINT8  - Flag (MANDATORY)
  //      b5:7  = Reserved
  //      b4    = RR-Internal (0 = Not present, 1 = Present)
  //      b3    = Energy expended status (0 = Not present, 1 = Present)
  //      b1:2  = Sensor contact status (0+1 = Not supported, 2 = Supported but contact not detected, 3 = Supported and detected)
  //      b0    = Value format (0 = UINT8, 1 = UINT16)
  //    B1      = UINT8  - 8-bit heart rate measurement value in BPM
  //    B2:3    = UINT16 - 16-bit heart rate measurement value in BPM
  //    B4:5    = UINT16 - Energy expended in joules
# Energy expend は、運動のエネルギー消費量　になる
  //    B6:7    = UINT16 - RR Internal (1/1024 second resolution)


  // Configure the Body Sensor Location characteristic
  // See: https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/viewer?attributeXmlFile=org.bluetooth.characteristic.body_sensor_location.xml
  // Permission = Read
  // Min Len    = 1
  // Max Len    = 1
  //    B0      = UINT8 - Body Sensor Location
  //      0     = Other
  //      1     = Chest
  //      2     = Wrist
  //      3     = Finger
  //      4     = Hand
  //      5     = Ear Lobe
  //      6     = Foot
  //      7:255 = Reserved

OH1の動作例

https://googlechrome.github.io/samples/web-bluetooth/のアクセスした際の動作例を以下に表示する：

OH1の接続例：

Web Bluetooth / Notifications Sample

heart_rate|heart_rate_measurement|Start notifications|Stop notifications

Live Output
Requesting Bluetooth Device...
Connecting to GATT Server...
Getting Service...
Getting Characteristic...
> Notifications started
> 0x00 0x3d
> 0x00 0x3d
> 0x00 0x3d
> 0x00 0x3f
> 0x00 0x3f
> Notifications stopped

OH1の接続例：

Web Bluetooth / Discover Services & Characteristics Sample

heart_rate|Discover services & characteristics

Live Output
Requesting any Bluetooth Device...
Connecting to GATT Server...
Getting Services...
Getting Characteristics...
> Service: 0000180d-0000-1000-8000-00805f9b34fb
>> Characteristic: 00002a37-0000-1000-8000-00805f9b34fb [NOTIFY]
> Service: 0000180a-0000-1000-8000-00805f9b34fb
>> Characteristic: 00002a29-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a24-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a27-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a26-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a28-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a23-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]

OH1の接続例：

Web Bluetooth / Device Information Characteristics Sample

Get Bluetooth Device Information Characteristics
Live Output
Requesting any Bluetooth Device...
Connecting to GATT Server...
Getting Device Information Service...
Getting Device Information Characteristics...
> Manufacturer Name String: Polar Electro Oy
> Model Number String: OH1
> Hardware Revision String: 00764348.03
> Firmware Revision String: 1.3.9
> Software Revision String: 2.0.11
> System ID: 
  > Manufacturer Identifier: FFFE175E60
  > Organizationally Unique Identifier: A09E1A

H10の動作例

https://googlechrome.github.io/samples/web-bluetooth/のアクセスした際の動作例を以下に表示する：

H10の接続例：

Web Bluetooth / Notifications Sample

heart_rate|heart_rate_measurement|Start notifications|Stop notifications

Live Output
Requesting Bluetooth Device...
Connecting to GATT Server...
Getting Service...
Getting Characteristic...
> Notifications started
> 0x10 0x42 0x91 0x03
> 0x10 0x42 0xa5 0x03
> 0x10 0x42 0x8e 0x03 0x99 0x03
> 0x10 0x42 0xb0 0x03
> 0x10 0x42 0xa6 0x03
> 0x10 0x42 0xb4 0x03
> 0x10 0x42 0xc1 0x03
> 0x10 0x42 0xa8 0x03
> 0x10 0x42 0xa8 0x03
> 0x10 0x42 0xab 0x03
> 0x10 0x42 0x97 0x03
> 0x10 0x42 0x87 0x03 0x92 0x03
> 0x10 0x42 0x69 0x03
> 0x10 0x42 0x60 0x03
> 0x10 0x43 0x51 0x03
> 0x10 0x44 0x47 0x03 0x41 0x03
> 0x10 0x44 0x33 0x03
> 0x10 0x45 0x21 0x03
> 0x10 0x46 0x1e 0x03
> 0x10 0x47 0x1e 0x03 0x3a 0x03
> 0x10 0x48 0x46 0x03
> 0x10 0x48 0x42 0x03
> Notifications stopped

# この場合、第３番目以降のデータは、R-R Intervalになる。

H10の接続例：

Web Bluetooth / Device Information Characteristics Sample

Get Bluetooth Device Information Characteristics
Live Output
Requesting any Bluetooth Device...
Connecting to GATT Server...
Getting Device Information Service...
Getting Device Information Characteristics...
> Manufacturer Name String: Polar Electro Oy
> Model Number String: H10
> Hardware Revision String: 00760690.03
> Firmware Revision String: 5.0.0
> Software Revision String: 3.0.56
> System ID: 
  > Manufacturer Identifier: FFFE31BFD7
  > Organizationally Unique Identifier: A09E1A

H10の接続例：

Web Bluetooth / Discover Services & Characteristics Sample

heart_rate|Discover services & characteristics

Live Output
Requesting any Bluetooth Device...
Connecting to GATT Server...
Getting Services...
Getting Characteristics...
> Service: 0000180a-0000-1000-8000-00805f9b34fb
>> Characteristic: 00002a29-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a24-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a27-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a26-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a28-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
>> Characteristic: 00002a23-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]
> Service: 0000180d-0000-1000-8000-00805f9b34fb
>> Characteristic: 00002a37-0000-1000-8000-00805f9b34fb [NOTIFY]
>> Characteristic: 00002a38-0000-1000-8000-00805f9b34fb [READ]

以上