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DulcimerDas Autoquarium ist zwar mittlerweile auch fast fertig (in der ersten Ausbaustufe), aber zwischenzeitlich habe ich mich noch einem weiteren Projekt gewidmet. Das ist seit gerade eben online. Ebenfalls in der ersten Ausbaustufe: Dulcimer.

Der Name klingt erstmal nichtssagend, aber wer sich den grünen Kasten auf der Seite durchliest kann sich vielleicht denken warum ich ihn gewählt habe (Hint: wenn das nicht reicht kann man auch in der englischen Version spicken). :-)

Um das auch hier nochmal kurz zusammenzufassen: es geht um eine ziemlich alte klassische Tastatur: die IBM Model M. Ich wurde gefragt ob ich die zu einer USB-Tastatur umbauen kann, und hier ist das Ergebnis. Wer mit dem Namen nichts anfangen kann möge sich vielleicht mal bei eBay die Preise ansehen für die diese ‚alten Dinger‘ gehandelt werden…

Wie auch immer: diese eine spricht jetzt schon fließend USB. Und wenn ich Zeit dazu habe werde ich da noch ein paar Nettigkeiten einbauen. Ideen stehen ja schon auf der Seite, für neue bin ich immer offen. Eines meiner Ziele ist zum Beispiel — ohne mich über die Krankheit lustig machen zu wollen — eine (ein- und ausschaltbare) Tourette-Tastatur… :-D

by ·Ein Kommentar

Ich weiß auch nicht warum ich den Feed von ladyada noch nicht im Reader hatte. Dass es da interessante Projekte gibt weiß ich schon seit Jahren. Mit diesem Satz hat sie mich jetzt doch überzeugt:

I remember a few years ago I went to a party and ended up talking to Mar about how much I hated Chapter 9 of the USB standard. USB is pretty much a perfect example of what happens when committees design protocols: its bad enough that it will ruin a party.

Kein Wunder, nachdem ich wieder das ganze Wochenende mit Controllern verbracht habe. Unter anderem auch, um die USB sprechen zu lassen…

by ·Keine Kommentare

Doch, eigentlich gibt es jede Menge Kram den ich noch irgendwo auf meiner Seite unterbringen will. So viel dass ich jetzt einen ganzen Monat nicht dazu gekommen bin, das auch tatsächlich zu machen.

Im Aquarien-Teil der Schatenseite ist zum Beispiel noch nichts von meinem zweiten Aquarium zu lesen. Darin leben Krebse (CPO) und Garnelen (White Pearl), mittlerweile sogar schon mehrere Generationen… aber man kommt ja zu nix…

Mittlerweile sind die ehedem vergammelten Flanken meiner Mopete auch nicht mehr in einem ganz so desolaten Zustand. Spannende Sache: so tief habe ich mich noch nie in einen Motor reingeschraubt. Jetzt funktioniert alles wieder und wartet auf Veröffentlichung… aber man kommt ja zu nix…

Das und sonstige Tätigkeiten die so zum Leben gehören — unter anderem ein neues Projekt in der Firma, ein Festival-Kurzurlaub über Pfingsten, ein zweiter Kurzurlaub zu einem Konzert in Berlin, ein zweites Konzert der gleichen Band in Münster — halten mich sogar schon seit über einem Monat davon ab an meinem aktuellen Mikrocontroller-Projekt zu basteln. Obwohl das eigentlich gerade in einer spannenden Phase ist… aber man kommt ja zu nix…

… nicht mal zum Bloggen.

by ·Keine Kommentare

Habe ich eigentlich schonmal erzählt^Wgeschrieben wie ich zu der Mikrocontroller-Bastelei gekommen bin? Nein? Gerade bin ich beim Aufräumen auf den Link gestossen der einer der Haupt-Anlässe war: Alarm Clock of the Short Now.

Das ist zwar ein PIC und kein AVR, und das ist ein denkbar simples Projekt. Sowas wollte ich aber auch bauen. Erst. Die Idee habe ich dann aber immer weiter gesponnen, und damit bin ich bis jetzt noch nicht fertig. Irgendwann werde ich den ultimativen Wecker bauen. Erwähnt habe ich den hier schon öfter, man möge die Suche bemühen. Alle Projekte die ich bis jetzt gemacht habe — und auch einige die ich noch ‚in der Pipe‘ habe — waren praktisch nur die Vorgeschichte, um alles zu lernen was ich brauche um einen anständigen Wecker zu bauen. ;-)

Mehr werde ich aber auch Heute nicht zu dem Thema spinnen, ich bin selbst extrem gespannt wann es soweit ist… Ich habe wie gesagt gerade nur den Link gefunden und wollte dem mal anständig Tribut zollen.

by ·6 Kommentare

AutoquariumGestern ist es erstmalig untergegangen, Heute dann erstmalig wieder auf.

Ich habe ja im Oktober schon mal mein Aquariencomputer-Projekt erwähnt, auch wenn es damals noch keinen Namen hatte. Ein paar bescheuerte Ideen (und eine Websuche die (praktisch) keine Fundstellen ergab) weiter war ich überzeugt davon dass man ein (teil-)automatisiertes Aquarium ja eigentlich nur Autoquarium nennen kann. Oder? ;-)

Seitdem ist eine Menge Zeit vergangen, die ich nicht zuletzt mit dem Aufbau eines dazu passenden Aquariums verbracht habe. Gestern Abend war dann aber der große Moment an dem ich beides zusammenführen konnte, und erstmalig die Lampen des neuen Aquariums gedimmt wurden.

Auf dem Bild sieht man den aktuellen Zustand des Teils: oben links die Relais-Karte (die hoffentlich im Laufe dieser Woche zum Einsatz kommen kann), links außen mein treues X22 mit dem das ganze Ding entwickelt wurde (und das da noch zu Testzwecken angeschlossen war), unten rechts das Bedienteil das später in ein Gehäuse kommt und dann sichtbar untergebracht wird, und darüber die Hauptplatine und das Dimmer-Modul.

Die Hauptplatine kommuniziert mit der Peripherie über einen sogenannten I2C-Bus. Das findet einerseits auf dem blauen Kabel statt (zur Relais-Platine wird auch noch eins führen), andererseits auf dem Steckverbinder zwischen den beiden Platinen. Letzterer ist durchgeschleift, so dass an das Dimmer-Modul noch weitere Platinen angeschlossen werden können, damit zum Beispiel auch pH- oder Redox-Werte gemessen, oder die Daten per Netzwerk verfügbar gemacht werden können. Das ist aber noch Zukunftsmusik.

Was bis jetzt funktioniert ist die Temperaturmessung an drei Stellen (im Wasser, über dem Wasser und in der Umgebung) und die Lichtsteuerung für die Leuchtstoffroehren (LEDs kommen später). Die Lampen werden nach einer Art Programm gedimmt, das als einfache Textdatei auf der SD-Karte liegt. Im Wesentlichen sieht das im Moment so aus:

07:45:00, 08:15:00, lamp3, , 127
08:00:00, 08:30:00, lamp2, , 127
08:00:00, 08:45:00, lamp4, , 80
08:15:00, 09:00:00, lamp1, , 127
12:00:00, 12:30:00, lamp3, , 30
12:15:00, 12:45:00, lamp2, , 30
12:30:00, 13:00:00, lamp1, , 30
14:00:00, 14:30:00, lamp2, , 127
14:15:00, 14:45:00, lamp1, , 127
14:30:00, 15:00:00, lamp3, , 127
14:30:00, 15:00:00, lamp4, , 127
18:30:00, 19:00:00, lamp4, , 80
20:00:00, 23:30:00, lamp4, , 0
21:00:00, 22:00:00, lamp1, , 0
21:15:00, 22:15:00, lamp3, , 0
21:30:00, 23:00:00, lamp2, , 0

Die Zeile 07:45:00, 08:15:00, lamp3, , 127 bewirkt zum Beispiel, dass in der Zeit von 07:45 bis 08:15 die Lampe 3 von ihrem vorherigen Zustand (deshalb die beiden Komma) auf volle Helligkeit (127) heraufgedimmt wird. Dabei ist lamp1 die vordere Röhre über dem Becken, lamp2 die mittlere (jeweils 865er Osram), lamp3 die hintere (840er Osram) und lamp4 die ‚obere‘ (ebenfalls 840er Osram), die beleuchtet nicht das Becken sondern die bepflanzte Rückwand darüber.

Wenn die Lampen auf 0 heruntergedimmt werden leuchten sie immer noch, wenn auch nur schwach. Später soll in dem Moment die Relaiskarte dafür sorgen dass die Lampen auch tatsächlich ausgeschaltet werden, im Moment wird das noch durch Zeitschaltuhren erledigt. Aber wie gesagt: ich hoffe dass die Relais noch diese Woche fertig werden…

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Dieser Text war 2007 noch nicht im Blog, den habe ich 2015 aus dem alten CMS übernommen.

Der neue Adapter

Der neue Adapter

Die üblichen Programmier-Adapter für AVR-Controller werden mit einem zehnpoligen Pfostenstecker an der Zielschaltung angeschlossen. Warum der zehn Pole haben muss ist mir nicht klar. An vieren liegt Masse, einer ist überhaupt nicht angeschlossen. Bleiben also effektiv sechs Pins die wirklich eine Funktion haben.

Das Problem

Wenn man einen Prototypen auf dem Steckbrett entwickelt, kann man den zehnpoligen Stecker nicht vernünftig darauf anschließen. Ich habe mir zu dem Zweck eine Art Adapterkabel gebastelt mit dem jeder Pin auf das Brett gebracht werden kann.

Wie man sieht ist das aber zum einen nicht gerade eine Schönheit, zum anderen auch nicht wirklich stabil. Die Plastikfassungen werden weich wenn man an den Pins lötet, daher kann man sich nicht sicher sein ob die Pins beim Einstecken wirklich Kontakt im Steckbrett finden, oder ob sie sich nach hinten rausdrücken.

Die Lösung

Der Adapter im Einsatz

Der Adapter im Einsatz

Um das etwas eleganter hinzubekommen habe ich mir dieses kleine Helferlein gebastelt. Die Beschriftung habe ich mit Eagle CAD gemacht, die Postscript-Datei zum Nachbasteln steht hier unten auf der Seite zum Download. So muss ich wenn ich was neues aufbaue nur noch in die Dokumentation des Controllers sehen, nicht mehr auch noch die Pinbelegung des Programmers heraussuchen.

Unter dem bedruckten Karton ist eine einfache Lochrasterplatine. Außerdem ein zehnpoliger Pfostenstecker zum Anschluss des Programmers und eine sechspolige Pfostenreihe die in das Steckbrett passt. Die Pins dieser Leiste habe ich nach unten durchgedrückt, so halten die besser im Brett.

Ach ja, die Drähte auf der Unterseite sind lackiert. Und nicht besonders schön verlötet, aber die Hauptsache ist: es funktioniert!

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Die fertige Uhr

Die fertige Uhr

Die offizielle Zeit für Deutschland wird bekanntlich von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) über das DCF-77 Signal gesendet, praktisch jede Funkuhr arbeitet damit. Beschreibungen des Signals findet man an vielen Stellen im Internet.

Die Binary DCF-77 Clock ist ein einfaches Gerät mit dem die Zeit empfangen und in binärer Form dargestellt werden kann. Das Signal wird von einem einfachen Empfängermodul enpfangen, mit einem ATmega8 Mikrocontroller decodiert und auf einem Raster von LEDs dargestellt. Insgesamt gibt es 32 LEDs, die in Reihen zu jeweils acht angeordnet sind. Die Steuerung übernimmt ein SAA1064 IC, der vom Controller per I2C-Bus gefüttert wird.

Die Zeit kann in verschiedenen Formaten dargestellt werden, das Format wird einfach per Knopfdruck gewählt. Die Formate werden später beschrieben.

Das Paket enthält die Firmware für den Controller, die Schaltpläne, die Dokumentation und eine Kopie der GPL Lizenz.

Bau und Installation

Der Schaltplan ist noch überschaubar.

Der Schaltplan ist noch überschaubar.

Die Installation wird in der beiliegenden Dokumentation beschrieben.

Benutzung

Die Uhr wird an einer Gleichspannung von 9V betrieben. Solange noch keine Zeit decodiert wurde, wird auf den LEDs ein Lauflicht angezeigt. Die einzelne LED in der Schaltung sollte nach einer kurzen Anlaufzeit anfangen, regelmäßig zu blinken. Sie geht an wenn das DCF-Signal in den High-Pegel geht, und wieder aus wenn es auf Low wechselt. Idealerweise sollte es also im Sekundentakt für 100 oder 200 Millisekunden aufblinken wenn ein Signal empfangen wird.

Bei korrektem Empfang wird die Uhr nach etwa ein bis zwei Minuten die Zeit anzeigen.

Die Zeit ablesen

Die verschiedenen Modi

Die verschiedenen Modi

Die Zeit und das Datum werden in sieben verschiedenen Varianten dargestellt. Mit dem Knopf wird die gewünschte ausgewählt. Nach einem Druck zeigt ein Muster aus Lichtern an welcher Stil verwendet werden soll. Das Muster kann binär als Zahl von eins bis sieben interpretiert werden.

Modus 1: Die Zeit in Binärform

So werden einfach Stunden, Minuten und Sekunden als Bytes dargestellt, jeweils eines pro Zeile. Die letzte Zeile des Displays bleibt leer.

Modus 2: Das Datum in Binärform

Dies ist wie das vorhergehende, allerdings werden hier in den ersten drei Zeilen Tag, Monat und Jahr dargestellt. Die letzte Zeile zeigt den Wochentag, wobei Montag einer eins entspricht, Dienstag einer zwei, und so weiter.

Modus 3: Die Zeit als BCD

Hier wird die Zeit als Binary Coded Digits (BCD) angezeigt. Die erste Zeile zeigt die Stunden, wobei die linken vier LEDs die Zehnerstelle und die rechten vier LEDs die Einerstelle darstellen.

Auf die gleiche Weise zeigen die zweite und die dritte Zeile die Minuten und die Sekunden an.

Modus 4: Das Datum als BCD

Im Prinzip wie Modus 3, allerdings wird das Datum angezeigt.

Modus 5: Die Zeit als BCD, vertikal

Dies zeigt die Zeit in BCD-Form wie in Modus 3, allerdings werden die BCD-Werte hier senkrecht nebeneinander dargestellt. Die ersten beiden Spalten zeigen also die Stunden, die dritte Spalte ist leer. Dann folgen die Minuten in zwei Spalten, dann wieder eine frei und die Sekunden in den letzten beiden Spalten.

Modus 6: Das Datum als BCD, vertikal

Die ist wie Modus 5, nur daß das Datum angezeigt wird.

Modus 7: Unix Timestamp

Wahrscheinlich das am wenigsten menschenlesbare Format. Es zeigt die Anzahl der Sekunden seit dem 01.01.1970 als 32-Bit-Wert. :-)

Demo Modus

Wenn die Uhr an einem Ort mit schwachem DCF-Empfang aufgestellt wird, aber man trotzdem die Darstellung zeigen möchte kann sie in einen Demo-Modus geschaltet werden. Um diese Funktion ein- und auszuschalten muß die Taste für etwa fünf Sekunden gedrückt gehalten werden. Danach kann durch die verschiedenen Modi gewechselt werden. Die angezeigte Zeit steht still, also kann in diesem Modus das Ablesen der Zeit auch ohne Eile erklärt werden.

Der Wechsel in den Demo-Modus wird durch ein kurzes Aufflackern aller LEDs angezeigt. Beim Verlassen des Demo-Modus sieht man ein leeres Rechteck auf dem Display.

Schwachpunkte

Ich hätte nicht gedacht, daß das DCF-Signal dermaßen störanfällig ist. Ich habe beobachtet, daß kein verwertbares Signal mehr überbleibt wenn ich mein Notebook mit aktiviertem WLAN neben die Uhr lege. Wenn schon eine korrekte Zeit empfangen wurde wird diese allerdings weitergezählt bis die nächste ‚korrekte Minute‘ empfangen wurde.

Danke!

Ich danke Michael Meier, der eine wesentlich vielseitigere Uhr auf seiner Seite vorgestellt hat. Die SAA1064-Ansteuerung und die Routine zur Berechnung des Unix Timestamps basieren auf seinem Projekt. Man findet es auf seiner Seite.

Und wieder einmal danke ich Thomas Stegemann für seine Hilfe mit der Sprache C.

Lizenz

Dieses Projekt steht unter der GNU General Public License (GPL). Eine Kopie der GPL liegt dem Paket in der Datei License.txt bei.

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Dieser Text war 2006 noch nicht im Blog, ich habe den 2015 aus dem alten CMS überführt.

... nie wieder den Mauszeiger suchen!

… nie wieder den Mauszeiger suchen!

Das USB-Servo ist, wie der Name schon andeutet ein Servo das per USB angeschlossen und kontrolliert wird. Ein Servo ist ein Elektromotor der zum Beispiel zur Steuerung ferngesteuerter Spielzeuge eingesetzt wird. Ich habe dieses Projekt durchgeführt um eine Spielzeugfigur zu steuern. Die Puppe hat einen Knopf auf der Unterseite, sie fällt in sich zusammen wenn der Knopf gedrückt wird und steht wieder auf wenn losgelassen wird. Wenn der Computer in der Lage ist diesen Knopf zu drücken kann ich mit der Puppe Informationen anzeigen. Beispielsweise ob jemand im Jabber-Netzwerk online ist: wenn der Bekannte online geht steht die Puppe auf, wenn er sich abmeldet fällt sie in sich zusammen.

Servos werden über drei Adern angeschlossen. Über eine rote und eine schwarze Ader werden sie mit Spannung versorgt, über eine gelbe mit dem Signal. Die Versorgungsspannung sollte zwischen 4,8 und 6 Volt liegen, die 5 Volt des USB-Ports liegen also im erlaubten Bereich. Auf der Signalleitung fließen keine großen Ströme, sie kann also direkt an den Controller angeschlossen werden. Der Winkel den das Servo einstellt wird über Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert. Dazu wird ein Signal mit 50Hz (ein Puls alle 20ms) erzeugt, die Länge der Pulse definiert den Winkel.

Ein Problem das ich nicht wirklich gelöst habe ist die Stromaufnahme: Ich weiß nicht, welcher Strom durch den Motor des Servos fließt. Er scheint niedrig genug zu sein um keine Probleme zu verursachen, aber ich habe nicht ausprobiert wie hoch er wird wenn das Servo blockiert wird. ICH HABE ALSO HIERMIT GEWARNT, für USB-Ports die in Flammen aufgehen fühle ich mich nicht mehr verantwortlich… :-/

Die Schaltung umfaßt nur ein paar Standard-Bauteile. Darunter befindet sich kein spezieller USB-Chip.

Die Schaltung umfaßt nur ein paar Standard-Bauteile. Darunter befindet sich kein spezieller USB-Chip.

Das Paket dieses Projektes besteht aus drei Teilen: Der Firmware für einen ATmega8 Mikrocontroller, einen Kommandozeilen-Client der unter Linux läuft und den Schaltungen die für einen Nachbau benötigt werden.

Dieses Projekt basiert auf meinem USB-LED-Fader, der seinerseits auf dem PowerSwitch Beispielprojekt von Objective Development basiert. Wie in diesen beiden Projekten kommt auch hier der Firmware-USB-Treiber zum Einsatz, den Objective Development für die AVR Mikrocontroller von Atmel entwickelt haben.

Dieser Treiber ist eine reine Firmware-Implementierung des USB 1.1 Standards für langsame Geräte. Er läuft auf preiswerten Mikrocontrollern aus Atmels AVR-Serie, wie dem ATtiny2313 oder sogar den noch kleineren 8-Pin-Controllern. Er implementiert den Standard soweit, daß sich sinnvolle Applikationen damit entwickeln lassen. Die Datei „firmware/usbdrv/usbdrv.h“ enthält weitere Informationen zu Möglichkeiten und Grenzen.

Bau und Installation

Die Installation wird in der beiliegenden Dokumentation beschrieben.

Benutzung

Das Gerät wird mit dem USB-Port verbunden. Wenn das Servo noch nicht in der Ausgangsposition steht wird es sich dorthin bewegen.

Das Kommandozeilen-Tool wird wie folgt benutzt:

Parameter

  • angle: Der Winkel in den das Servo gestellt werden soll. 0 ist ganz links, 255 ist ganz rechts.

Beispiele

Den Status des Servo auslesen

Das gibt den Winkel aus, in dem sich das Servo gerade befindet.

Einen neuen Winkel einstellen

Das stellt das Servo auf den Winkel 23. 0 ist ganz links, 255 ist ganz rechts. Mit 23 wird das Servo also fast ganz nach links bewegt.

Das Gerät testen

Diese Funktion sendet eine Menge Zufallszahlen an das Gerät, das die Zahlen wieder zurück schickt. Der Client kontrolliert die gesendeten und Empfangenen Zahlen auf Gleichheit.

Demoanwendung xservopointer

Hinter den Kulissen

Hinter den Kulissen

Dies ist eine reine Spaß-Anwendung die eigentlich niemand braucht. Grund genug, sie zu schreiben…

Um sie zu benutzen wird das Servo mittig über dem Bildschirm (mit kleinen Änderungen an den Quellen sind auch andere Positionen möglich) montiert und mit einem Zeiger ausgerüstet.

Zukünftig muß man dann nie mehr nach seinem Mauszeiger suchen, der Zeiger an dem Servo zeigt einem immer in welcher Richtung er sich befindet.

Probleme

Das Hauptproblem sehe ich wie schon erwähnt in der Stromaufnahme. Ich habe das mit meinem Servo an meinem Notebook ausprobiert, ich bin mir nicht sicher ob das an anderen Systemen funktionieren würde. DIES KANN DEN COMPUTER ZERSTÖREN, und niemand außer demjenigen der es anschließt fühlt sich für eventuelle Schäden verantwortlich.

Ein anderes (kleineres) Problem ist die holperige Implementierung der Pulsweitenmodulation. Ich habe die Timing-Werte mittels Trial and Error ermittelt, die müssen nicht notwendigerweise für jedes Servo stimmen. Andererseits denke ich, daß Servos austauschbar sein sollten. Allerdings ist dies mein erstes und bislang einziges Servo, darüber kann ich also nicht viel sagen.

Danke!

Ich danke Objective Development für die Möglichkeit, den Treiber für mein Projekt zu benutzen. Ohne den Treiber würde dieses Projekt nicht existieren.

Lizenz

Meine Arbeit, also alles außer dem USB-Treiber, fällt unter die GNU General Public License (GPL). Eine Kopie der GPL liegt dem Projekt bei. Der USB-Treiber untersteht einer gesonderten Lizenz von Objective Development. In firmware/usbdrv/License.txt befinden sich weitere Informationen dazu.

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Dieser Text war 2006 noch nicht im Blog, den habe ich 2015 aus dem alten CMS übernommen.

Die fertige Schaltung in Aktion.

Die fertige Schaltung in Aktion.

Der USB-LED-Fader ist ein Gerät mit dem mehrere LEDs mittels USB kontrolliert werden können. Ich habe es gebaut um den Status meiner Internet-Verbindung und den Füllstand meiner Festplatte, sowie den aktuellen Zustand meines Videorecorders (VDR) anzuzeigen. Die Anzahl der Einsatzmöglichkeiten ist praktisch unbegrenzt.

Die LEDs werden mittels Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert. So sind sie nicht einfach an oder aus, sondern die Helligkeit kann gesteuert werden. Und genau das ist die Hauptaufgabe des Mikrocontrollers: die Firmware verfügt über mehrere ‚Wellenformen‘, die auf den LEDs wiedergegeben werden können. So kann jede LED eine Art Sinus- oder Dreieckswelle darstellen, ohne daß der Host-Computer eingreifen muß.

Jede der LEDs kann separat eingestellt werden, jede kann ein eigenes Muster zugewiesen kriegen.

Es ist möglich, für jede LED drei ‚Wellen‘ zu definieren: zwei ‚unendliche‘ Wellen (0 & 1), und eine einmalige Welle (2). Die unendlichen Wellen wechseln sich ewig ab, wenn eine komplett angezeigt wurde wird die andere aktiv. Die einmalige Welle wird dagegen nur einmal angezeigt, nach ihrem Ablauf springt die Firmware wieder zu den unendlichen Wellen, falls diese definiert wurden.

Jede Welle wird mit drei Parametern definiert: Die Wellenform, die Dauer einer Wiederholung und die Anzahl der Wiederholungen bevor zur nächsten Welle gewechselt wird.

Die hier gezeigte Version unterstützt vier LEDs, es sollte aber nicht allzu schwer sein diese Zahl zwischen eins und acht zu variieren. Ich habe keine Tests mit mehr als vier LEDs gemacht, aber ich könnte mir vorstellen daß es dabei zu Problemen mit der Last auf dem Controller kommen könnte, das könnte die Kommunikation via USB beeinträchtigen.

Die Distribution besteht aus drei Teilen: Der Firmware für einen ATmega8 Mikrocontroller, einem Kommandozeilen­Tool das unter Linux läuft und den Plänen für die Schaltung.

Dieses Projekt basiert auf dem PowerSwitch Beispielprojekt von Objective Development. Wie dort wird auch hier der Firmware-USB-Treiber verwendet, den Objective Development für Atmels AVR-Mikrocontroller entwickelt hat.

Dieser Treiber ist eine reine Firmware-Implementierung des USB 1.1 (low speed device) Standards für den Einsatz auf billigen Ein-Chip-Systemen wie der AVR-Serie von Atmel. Er kann zum Beispiel auf einem ATtiny2313 oder sogar auf einigen noch kleineren 8-Pin-Devices eingesetzt werden. Er implementiert den Standard, soweit es für einen sinnvollen Einsatz notwendig ist. In der Datei „firmware/usbdrv/usbdrv.h“ der Distribution werden Features und Grenzen beschrieben.

Bau und Installation

Die Schaltung umfaßt nur ein paar Standard-Bauteile. Darunter befindet sich kein spezieller USB-Chip.

Die Schaltung umfaßt nur ein paar Standard-Bauteile. Darunter befindet sich kein spezieller USB-Chip.

Die Installation wird in der beiliegenden Dokumentation beschrieben.

Benutzung

Nachdem das fertige Gerät an USB angeschlossen wurde, sollten alle LEDs kurz aufleuchten, um zu bestätigen daß alles funktioniert.

Dann kann der Kommandozeilen-Client wie folgt zum Einsatz kommen:

Mit der Set-Funktion können mehrere Wellen gleichzeitig definiert werden, indem einfach alle benötigten Parameter angegeben werden. Siehe Beispiele weiter unten.

Parameter

  • ledId: Nummer der LED (0-n, je nachdem wie viele LEDs das Gerät hat)
  • waveId: ID der Welle (0-1: ewige Wellen, 2: einmalige Welle).
  • waveformId: ID der Wellenform (0-31: konstante Helligkeit, 32-37: Muster). Die Form der Welle kann mit der show-Funktion angezeigt werden.
  • periodDuration: Zeit in zehntel Sekunden, die eine Anzeige der Wellenform dauern soll. Mit einem Wert von 0 wird die Welle gelöscht.
  • repetitionCount: Anzahl der Wiederholungen für diese Welle mit einer 0 an dieser Stelle wird die Welle für immer wiederholt.

Beispiele

Den Status aller LEDs anzeigen

Die Ausgabe sieht wie folgt aus:

Die Werte curvalue, curpos, nextupd und updtime dienen zum Debuggen. Sie sollten nur nach einem Blick in den Code von Interesse sein. Die Bedeutung der anderen Werte dürfte klar sein.

Die erste LED auf eine mittlere Helligkeit schalten

So wird die Welle 0 der LED 0 auf die Wellenform 15 (eine mittlere Helligkeit) gesetzt. Sie wird für eine Sekunde angezeigt und nach einmal wiederholt bevor zur nächsten Welle gewechselt wird. Noch ist keine zweite Welle definiert, also bleibt dieser Zustand bis auf weiteres.

Jetzt eine zweite Welle für die erste LED definieren, etwas heller als die erste

Dies ist Welle 1 auf LED 0, die Form 25 ist ebenfalls eine konstante Helligkeit. Nachdem die zweite Welle gesetzt wurde wechselt sie sich mit der ersten im Sekundentakt ab, weil beide Wellen die gleiche Länge und die gleiche Anzahl an Wiederholungen haben.

Eine dritte Welle auf die erste LED legen

Dies setzt die dritte Welle (Nummer 2) auf der ersten LED. Wellenform 36 ist eine schicke Sinus-ähnliche Form, also beginnt die LED zu faden. Eine Wiederholung dauert dabei zwei Sekunden, die Welle wird fünf mal wiederholt. Da dies die dritte Welle ist, kehrt die Schaltung nach diesen Wiederholungen wieder in die Abwechslung zwischen den beiden Helligkeiten zurück, diese Welle wird somit gelöscht.

Mehrere Wellen gleichzeitig definieren

Damit werden alle oben angegebenen Wellen gleichzeitig definiert. Die LED wird also erst fünf mal sinus-artig faden, und danach anfangen im Sekundentakt zwischen den beiden Helligkeitszuständen zu blinken.

Die erste LED löschen

Damit werden alle Wellen auf der ersten LED gelöscht.

Das Gerät zurücksetzen

Alle LEDs leuchten dabei einmal auf, um zu signalisieren daß alles funktioniert.

Eine Wellenform auf dem Bildschirm anzeigen

Die Ausgabe sieht wie folgt aus:

Dabei ist zu beachten, daß die angezeigte Breite der Länge der Wellenform entspricht. Eine einfache konstante Helligkeit (0-31) hat eine Länge von 1. Die Anzeige umfaßt also nur eine Spalte.

Das Gerät testen

Diese Funktion sendet viele zufällige Zahlen an das Gerät. Die Datenpakete werden wieder zurückgegeben und mit den Originalen verglichen, um Unterschiede zwischen den gesendeten und den empfangenen Daten festzustellen.

Schwachpunkte

Ich weiß, man kann das auch schöner anordnen... ;-)

Ich weiß, man kann das auch schöner anordnen… ;-)

Wie schon erwähnt ist die Kontrolle der Pulsweitenmodulation für mehrere LEDs eine Menge Arbeit für den kleinen Controller. Das gleiche gilt für das Sprechen des USB-Protokolls. Beides zusammen ergibt eine hohe Last auf dem Gerät, dadurch ist die Kommunikation mit dem Gerät nicht zu 100% verläßlich. Tests haben aber gezeigt, daß mehr als 99% aller Kommandos ankommen.

ACHTUNG: Man sollte diese Schaltung deshalb nicht benutzen um zum Beispiel den Zustand eines Kernreaktors zu überwachen. Solltest Du das trotz dieser Warnung vorhaben, bitte ich um kleine Nachricht… ;-)

Danke!

Ich möchte der Firma Objective Development für die Möglichkeit danken, ihren Treiber benutzen zu können. Ohne den gäbe es dieses Projekt nicht.

Und ganz besonderer Dank geht an Thomas Stegemann. Er hat das Modul für die PWM-Steuerung geschrieben, und für mich selbst wäre es nahezu unmöglich gewesen, den Rest des Projektes ohne seine Hilfe zu schreiben. C ist halt nicht meine Muttersprache… ;-)

Lizenz

Unsere Arbeit, also alles außer dem USB-Treiber, fällt unter die GNU General Public License (GPL). Eine Kopie der GPL liegt dem Projekt bei. Der USB-Treiber untersteht einer gesonderten Lizenz von Objective Development. In firmware/usbdrv/License.txt befinden sich weitere Informationen dazu.

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