steuern, messen, regeln - mit mikrocontrollern im...
TRANSCRIPT
![Page 1: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/1.jpg)
Steuern, Messen, Regeln - mitMikrocontrollern im Eigenbau
30. November 2006
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 2: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/2.jpg)
Übersicht
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 3: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/3.jpg)
Intro
Vorstellung
• Alexander Neumann (fd0)• Studiert Informatik / Mathematik an der RWTH-Aachen• Entwickung der Fnordlichter• Leitung U23 2005• Idee zum Etherrape
• Michael Schwab (shorty)• Selbständig / eigene Firma de-SOLUTION• Konzeption der Anwendungen• Professionalisierung• Finanzierung
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 4: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/4.jpg)
Intro
Mikrocontroller - Was ist das?
• CPU mit Speicher und Logik für Steueraufgaben• ⇒ Microcomputer auf einem Chip• Vorteil: Kostengünstig, einfach zu handhaben• Nachteil: Begrenzte Leistungsfähigkeit
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 5: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/5.jpg)
Motivation Mikrocontroller
Mikrocontroller - für was?
• Messen, Steuern, Regeln, Überwachen• Wartungsarm, geringer Stromverbrauch• Vielfältig einsetzbar• Aus der Praxis:
• Waschmaschine• Auto• Mikrowelle• Brotbackmaschine• CD-Player• Fernseher• Fernbedienung• . . .
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 6: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/6.jpg)
Motivation Mikrocontroller
Mikrocontroller - warum am Ethernet?
• Konnektivität ohne Grenzen• Hohe Kompatibilität• Weltweit erreichbar (Internet)• Sehr breites Anwendungsspektrum
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 7: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/7.jpg)
Motivation Mikrocontroller
Probleme anderer Projekte
Erste Lösungen:• Ethernet→seriell (zB. c’t-Projekte)• RTL8019 (10Mbit, ISA, zB. 8BitAmEthernet, Ethernut, . . . ).
Nachteile:• Umständlich (Software)• Aufwändige Schaltung (ISA am Mikrocontroller. . . )• Unpraktikabel (SMD, 0.5mm Pinabstand. . . )• Hoher Preis ( 80 EUR XPort (c’t), 20 EUR RTL8019)
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 8: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/8.jpg)
Motivation Mikrocontroller
Jetzt: ENC28J60
Seit Januar: ENC28J60 von Microchip.
• 10Mbit• Mikrocontroller-gerechte Ansteuerung (SPI)• Eigener RAM (FIFO) für Pakete• In DIP verfügbar• Günstig!
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 9: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/9.jpg)
Die Idee
Eigenes Projekt
Entwicklung einer eigenen Hardware, mit Eckdaten:
• Vielseitig• Günstig• Möglichst ohne SMD• Frei (Software: GPL)• Verfügbar (geätzte Platinen, Gehäuse, . . . )
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 10: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/10.jpg)
Voraussetzungen
Mikrocontroller
Anforderungen:• Möglichst viel RAM (mindestens 2kb)• SPI• Günstig• Leistungsfähige Entwicklungsumgebung
⇒ Atmel ATmega32/ATmega644
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 11: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/11.jpg)
Voraussetzungen
Software
TCP/IP Stack:• Speziell für Mikrocontroller• Resourcenarm• Feature-komplett• Frei(!)
Zunächst Eigenentwicklung, dann Portierung von uIP.
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 12: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/12.jpg)
Voraussetzungen
uIP
• Extrem klein• Unterstützung von UDP und TCP• Vorbereitet: IPv6• Auf wenig RAM ausgelegt (minimal: 400 Byte)
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 13: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/13.jpg)
etherrape Hardware
Fazit: Eigenes Projekt
”etherrape”-Prototyp (v1):
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 14: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/14.jpg)
etherrape Hardware
Fazit: Eigenes Projekt
”etherrape”-Prototyp (v2):
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 15: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/15.jpg)
etherrape Hardware
Fazit: Eigenes Projekt
”etherrape”-Prototyp (v5):
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 16: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/16.jpg)
etherrape Hardware
Fazit: Eigenes Projekt
Aktuell (v8):
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 17: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/17.jpg)
etherrape Hardware
Atmel Mikrocontroller in Kürze
Warum Atmel?
• Freie Toolchain (gcc, binutils, Programmiersoftware, . . . )• Windows-Unabhängigkeit• Günstig (ATmega644: 7 EUR)• Verfügbar, auch für privat (Reichelt, Segor, . . . )• Gute Dokumentation (Atmel, aber auch Community)
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 18: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/18.jpg)
etherrape Hardware
Atmel ATmega644
Eckdaten:
• 64KB FlashROM• 4KB RAM• 2KB EEPROM
Warum ATmega644?• Grösster Mikrocontroller in DIP (nicht-SMD)• Viele IO-Pins
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 19: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/19.jpg)
etherrape Hardware
Integrierte Anwendungen im etherrape
Im Mikrocontroller:• Digital I/O• 8-fach A/D-Wandler• PWM Ausgänge• UART• Counter/Timer/Interrupts• I2C/SPI
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 20: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/20.jpg)
etherrape Hardware
Integrierte Anwendungen im etherrape
Auf der Platine:• RS232• Infrarot (RC5) senden und empfangen• Webcam• RS485• Dallas 1-Wire (Temperatursensoren, . . . )• 2MB Dataflash• Ethernet
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 21: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/21.jpg)
etherrape Hardware
Weitere mögliche Anwendungen
• Fernschalten FS20 Funkschaltsystem von ELV⇒ diverse Sensoren und Aktoren
• Webcam am Ethernet• Steuern über Infrarot (Makros,. . . )• Serverüberwachung mit serieller Konsole, Watchdog,
Temperaturen, . . .• Musikbox mit MP3 und Audioschaltern (Mixer)• Digitaloszilloskop• Blumenwasserstandstester
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 22: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/22.jpg)
etherrape Hardware
Praktisch realisierte Anwendungen
• Sensorüberwachung (Fenster, Türen,. . . )• Fernseher Ein-, Aus- und Umschalten• Fnordlicht-Steuerung• Schalten von 220V-Verbrauchern• Ansteuern von Funksteckdosen/-dimmern• Temperaturüberwachung
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 23: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/23.jpg)
etherrape Software
Bereits realisierte Anwendungen in Software
• Commandline-Client• SNTP-Client• Cron (Feature-Komplett)• Syslog• Beliebig viel Digital-IO (An/Aus) über 74HC165/74HC4094• Dallas 1-Wire
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 24: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/24.jpg)
etherrape Software
Ausblick
• Webserver (mit AJAX-Support)• Weitere 1-Wire-Devices• LCD• Tastatur (PS/2?)• Verstärker• Audio-Mixer
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 25: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/25.jpg)
Zusammenfassung
• Nettes Projekt• Günstige Hardware ( 59 EUR)• Einfach aufbaubar (fast kein SMD!)• Freie Software• Gute Community?• Viele Anwendungsmöglichkeiten!
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 26: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/26.jpg)
Fragen?
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 27: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/27.jpg)
Anwendungsvorschläge undFeedback
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau
![Page 28: Steuern, Messen, Regeln - mit Mikrocontrollern im Eigenbaulochraster.org/etherrape/openchaos-200611-etherrape.pdfIntro Vorstellung • Alexander Neumann (fd0) • Studiert Informatik](https://reader030.vdokument.com/reader030/viewer/2022041111/5f108a6c7e708231d4499d6b/html5/thumbnails/28.jpg)
Vielen Danke fürs Zuhören!
Infos und Webshop:http://www.lochraster.org/etherrape
Alexander Neumann, Michael Schwab
Mikrocontroller im Eigenbau