ESP8266-01 mit Arduino Due programmieren

Im meinem Blog zur Modellfernsteuerung mit Webbrowser habe ich bereits einen Programmieradapter für den ESP8266-01 vorgestellt.  Die Schaltung kann vereinfacht werden, wenn man einen Arduino Due einsetzt.

Der Arduino Due basiert im Gegensatz zu den meisten anderen Arduino Boards auf einem Controller mit 3,3 Volt Logik und kann daher zwei Funktionen übernehmen:

  • USB zu UART Adapter mit 3,3 V Ausgangspegel
  • Spannungsquelle für die vom ESP8266 benötigten 3,3 V

Das Verdrahtungsschema ist im Titelbild für diesen Beitrag  dargestellt. Zusätzlich ist zu beachten, dass der Arduino Controller „still zu legen“ ist, damit er die Programmierung des ESP8266 nicht stört. Hierzu wird der Reset des Due fest mit GND verbunden.

Der praktische Aufbau des Programmieradapters kann auf einem Prototyp-Board erfolgen.

Hierbei wird der ESP8266-01 über einen Breakout-Adapter verbunden, da der Stecker nicht für den Einsatz in einem Prototyp-Board geeignet ist.

Schuco Speed-Buggy Leiterplatten-Hack

Überblick

Dieser Blog beschreibt die Schuco Speed-Buggy Leiterplatte und die hierauf notwendigen Änderungen für den Einsatz mit dem PiKoder/SSC wRX um den Buggy mit einem Android Smartphone oder Tablett fernsteuern zu können.

Zur Adaptierung des Empfängers an die Leiterplatte sollen die vom PiKoder/SSC wRX erzeugten Impulse für die einzelnen Kanäle hinter dem auf der Leiterplatte vorhandenen Dekoder eingespeist werden.

Aufbau der Leiterplatte

Die Leiterplatte realisiert einen Digital-Proportional-Empfänger für drei Kanäle – Richtung, Geschwindigkeit und Licht – einschließlich der erforderlichen Servo- und Motoransteuerung.

Auf der Leiterplatte sind ein diskret aufgebauter Superhet-Empfänger (der in der neuen Konfiguration nicht mehr benötigt wird), ein Dekoder-IC (IC 1 im folgenden Bild), das die eingehenden PPM – Signale in die je Kanal erforderlichen PWM Signale umsetzt, ein IC für die Lenkservosteuerung (IC 2 im folgenden Bild)  und ein integrierter Schaltkreis für die Motoransteuerung (IC 3 im folgenden Bild) vorhanden.

Umbau der Leiterplatte

Die Kanalinformationen des PiKoder/SSC sollen die vom Dekoder erzeugten PWM Signale ersetzen. Um zu verhindern, dass sich die beiden Ausgangssignale gegenseitig stören bzw. die gegeneinander geschalteten Ausgangsstufen zerstört werden, habe ich das Dekoder-IC ausgelötet. Da die Leiterplatte einseitig ausgeführt ist, ging dies ohne Komplikationen und Leiterbahnablösungen.

Die Pins, an denen die dekodierten Signale abgegeben wurden, habe ich durch eine Stiftleiste ersetzt.

Die Belegung der Stifte von links nach rechts ist: Eingang für Lenkung, Motor, Licht.

Wie Sie vielleicht später beim Vergleich der Leiterplattenbilder feststellen werden, musste ich aufgrund eines Defektes der Leiterplatte das IC2 ersetzen.

Test und Messungen

Um die Änderungen testen zu können, habe ich ein einfaches Funktionsmodell des Buggy aufgebaut – das Lenkservo ist original, die Scheinwerfer werden durch eine LED simuliert und ein kleiner Gleichstrommotor ersetzt die originale Motor-/ Getriebeeinheit. Der Fernsteuerempfänger wird mit Klettband befestigt.

Zunächst habe ich dann die erforderlichen Impulslängen ermittelt. Da in der Vergangenheit fast jeder Hersteller seine eigenen spezifischen Impulslängen verwendet hat, empfiehlt sich in jedem Fall eine Überprüfung.

Zur Ermittlung der besten Einstellung habe ich den PiKoder/SSC wRX mit dem Aufbau verbunden und gemäß dem nachfolgenden Bild verdrahtet. (Wichtig: der Empfänger und das rote Kabel sind nicht eingesteckt!)

Mit Hilfe des PiKoder Control Centers (PCC) habe ich verschiedene Werte ausprobiert. Die nachfolgenden Einstellungen waren für meinen Aufbau am besten geeignet.

Im Bild sind für die Kanäle 1 und 2 jeweils die Neutralstellung sowie die Minimal- und Maximalwerte gezeigt. Für den Schaltkanal 3 (Scheinwerfer) gibt es keine Neutralposition – ab ca. 1920 µs schaltet das Licht ein. Da die Scheinwerfer nicht über eine Output-Pin geschaltet werden wie bei meiner Umrüstung, sondern über ein PWM-Signal, habe ich eine neue Version 1.11 der udpRC-App erstellt, in der Sie in den App-Settings von der Default-Konfiguration ‚Output-Pin‘ auf PWM umschalten können. Die App ist kostenlos im Play Store erhältlich.

Die ermittelten Werte werden mit ‚Save Parameters‘ im PiKoder abgespeichert, so dass die udpRC-App immer die richtigen Werte vorfindet.

 

 

Schuco Speed-Buggy mit Smartphone fernsteuern

Überblick

Dieser Blog beschreibt die Umrüstung eines Schuco Speed-Buggy von traditioneller Fernsteuerung auf eine Smartphone-Fernsteuerung mit einem PiKoder/SSC wRX. Obwohl diverse Schritte Buggy-spezifisch sind, lässt sich trotzdem die Vorgehensweise für den Umbau eines beliebigen Fernsteuermodells ableiten.

Meine Idee war, den Empfängerteil der Fernsteuerung still zu legen und die Kanalimpulse des neuen Smartphone-Empfängers am Ausgang des Kanal-Decoders – einzuspeisen, so dass sich die mechanischen und elektrischen Umbauten des Buggy auf ein Minimum beschränken.

Der von mir dann auf ebay als defekt erworbene Buggy hatte leider ausgerechnet eine nicht funktionierende Empfänger-Leiterplatte, so dass ich den Buggy entgegen meiner Planung auch mechanisch und elektrisch umbauen musste.

Vom Umbau hat aber auch meine Smartphone App udpRC deutlich profitiert: für den Lenk-Kanal gibt es jetzt eine Richtungsumkehr (reverse) und für beide Kanäle wird eine Trimfunktion angeboten. Und schließlich habe ich noch einen Schaltkanal (LIGHTS) realisiert, damit ich, wie in der Originalkonfiguration, auch die Scheinwerfer ein- und ausschalten kann.

Hinweis: Ich habe geplant, die Buggy-Leiterplatte noch weiter zu analysieren, zu reparieren und dann den Anschluss des Smartphone Empfängers an die Leiterplatte in einem weiteren Blog zu beschreiben.

Mechanische und elektrische Umbauten

Bestandsaufnahme und Funktion der Originalfernsteuerung

Das folgende Bild zeigt die Ausgangssituation des Buggy.

Die Ansteuerung des Antriebsmotors erfolgt traditionell über eine Brückenschaltung. Ein Standard-Fahrtregler kann diese Aufgabe ohne weitere Anpassungen übernehmen (und hat den Vorteil, dass die Spannungsversorgung des Empfängers in der Regel durch eine BEC-Funktion (Battery Eliminatior Circuit) bereit gestellt wird).

Das Lenkservo ist diskret aufgebaut: es wird nicht nur der Motor angesteuert, sondern auch ein Poti zur Auswertung der Position eingelesen. Da diese Logik nicht ohne größeren Aufwand nachzubilden ist, habe ich mich entschlossen, das diskret aufgebaute Servo komplett durch ein Fernsteuerservo zu ersetzen. Ein Graupner-Servo aus meiner Bastelkiste hat mechanisch perfekt gepasst.

Das Schalten der Scheinwerfer erfolgt interessanterweise nicht über den im Dekoderbaustein enthaltenen Schaltausgang, sondern wird diskret über die Auswertung der Kanalimpulslänge realisiert. Auch hier habe ich davon abgesehen, die vorhandene Logik nachzubilden und statt dessen für die Scheinwerfer die optionale Schaltfunktion des PiKoder/SSC wRX vorgesehen und eine einfache Treiberschaltung auf einer Prototypleiterplatte aufgebaut.

Das folgende Bild zeigt den modifizierten Aufbau.

Details zum Umbau

Einbau des Fahrtreglers

Das nächste Bild zeigt den Einbau des Fahrtreglers.

Der gewählte Fahrtregler passt mechanisch zwischen die Plastikstehbolzen vor der Motor-/Getriebeeinheit. Den zum Regler gehörigen Schalter (im Bild noch vorhanden) habe ich durch den Originalschalter des Buggy ersetzt, der dann wieder an der ursprünglichen Position eingesetzt wird.

Beleuchtung

Die Ansteuerung der Beleuchtung erfolgt durch eine kleine Treiberschaltung (im folgenden Bild sichtbar auf Prototypleiterplatte).

Die Schaltung ist denkbar einfach:

Als Schalttransistor habe ich einen 2N2222 mit einem Basiswiderstand von 1k verwendet. Weiterhin ist im Bild ein Hochlastwiderstand von 10R erkennbar, den ich in Reihe mit den Glühbirnen geschaltet habe (ich habe keine Angaben zu den Glühbirnen gefunden und da die Glühbirnen von der Buggy-Leiterplatte aus mit 6V angesteuert werden, ich aber eine direkte Verbindung zu den Akkus ( 6 x 1,2 V = 7,2 V) hergestellt habe, will ich so die Lebensdauer der Glühbirnen verlängern).

Da die Treiberschaltung die Glühbirnen im Gegensatz zur ursprünglichen Aufbau nun gegen Masse schaltet, mußte ich die Verkabelung der Beleuchtung ändern (schwarzes Kabel entfernt und gelbes Kabel verlegt).

Weitere umbauten und hinweise

Die vorhandene Kontrolllampe habe ich durch eine rote LED mit einem Vorwiderstand ersetzt, weil die Versorgung über den BEC erfolgt und ich den Leistungsbedarf minimieren wollte, um ggf. später noch andere Erweiterungen durchführen zu können (weißes Kabel im Bild).

Einbau des Empfängers PiKoder/SSC wRX

Mit dem Entfall der Original-Leiterplatte konnte ich den Empfänger mit Leichtigkeit in den entstandenen Raum einbauen; die Befestigung erfolgte mit Klettband.

Die Karosserie wird dann aufgesetzt und die Kabel von den Servos, der Lichtansteuerung und der Kontrolllampe werden, wie im nachfolgenden Bild zu sehen, aufgesteckt.

Die Reihenfolge der Kabel lautet von links nach rechts: Eingang Lichtsteuerung (rotes Kabel auf Kanalpin, Fahrtregler, Lenkservo und Kontrolllampe (weißes Kabel auf Pluspol der Spannungsversorgung des PiKoder/SSC wRX aufstecken).

udpRC Android Fernsteuer-App

Die Fernsteuerung erfolgt über die udpRC App, die ich speziell für diese Buggy-Anwendung erweitert habe (Release 1.10). Neben dem neuen Buggy Picto bietet die Touch-Bedieneroberfläche nun eine Trim- sowie eine reverse- und Light-Funktion an.

 

Die udpRC App ist kostenlos im Google Play Store erhältlich.

Ardupilot Mega Rover mit Smartphone fernsteuern (II)

Überblick

Wie im vorherigen Blog zum Thema „Ardupilot Mega Rover mit dem Smartphone fernsteuern“ bereits angedeutet, steht nun nach einiger weiterer Beschäftigung mit dem Thema eine neue Android(TM) App „udpRC4UGV“ mit Rover-spezifischen Funktionen zur Verfügung. Als wesentliche Erweiterung kann bei dieser App der „Flight Mode“ eingestellt werden und Kanal 7 ein- und ausgeschaltet werden, so dass diverse Sonderfunktion des APM verfügbar werden.

Beschreibung

Die Realisierung folgt der bereits im vorherigen Beitrag beschriebenen Vorgehensweise: ein PiKoder/SSC wRX Empfänger ersetzt den traditionellen Empfängerbaustein. Die Fernsteuerung erfolgt dann über WLAN, indem sich das Smartphone an den vom Empfänger angebotenen Access Punkt (AP) anmeldet.

Die Fernsteuer-App bietet verschiedene Bedieneroberflächen an: von einer einfachen Tastensteuerung über einen virtuellen Joystick bis hin zu einer Accelerometer-basierten Option.

Jede Bedienoberfläche bietet neben den allgemeinen Bedienelementen zur Fernsteuerung noch die Möglichkeit, den Flugmodus zu wählen. Zusätzlich kann Kanal 7 über die „CH7“-Taste ausgelöst werden (damit wird z.B. im LEARNING-Modus die aktuelle Position als Wegpunkt abgespeichert).

Die App ist im Google Play Store kostenfrei erhältlich. Das User Manual kann auf der PiKoder Webseite heruntergeladen werden; es beschreibt nicht nur die Programmbedienung im Detail, sondern auch den Hardwareaufbau.

Arduino Pic Programmer

Übersicht

Es gibt diverse Bauanleitungen zu Pic Programmern im Internet. Diese benötigen jedoch oftmals entweder eine der inzwischen ausgestorbenen seriellen oder parallelen Schnittstellen oder einen bereits programmierten Controller – und setzen damit wiederum einen Programmer voraus.

Einen interessanten dritten Weg bietet die Verwendung eines Arduino als Controller (s. ArdPicProg). Mit dem Arduino Sketch „ProgramPic“, einem PC-Programm und mit einer sehr überschaubaren Anzahl von Bauteilen wird der Arduino mit wenig Aufwand zum Pic Programmer, der neben einem Programmiersockel auch eine ICSP- und eine ICD-2 (RJ-11) Schnittstelle bietet. Alle erforderlichen Lösungskomponenten einschließlich der Hardware Dokumentation sind als Open Source sowie als Bausatz verfügbar.

Einen weitergehenden Eindruck zum Aufbau und dem Einsatz des ArdPicProg sowie einen Überblick der unterstützten Controller bietet der User’s Guide (in Englisch).

Host-Software für ArdPicProg

Zur Programmierung eines Pic Controllers wird ein Host Program benötigt. Hierzu stehen zwei Programme zur Verfügung: das zeilenorientierte Programm „Ardpicprog“ oder das Programm „Arduino Pic Programmer (ArdPicProgHost)“ mit einer grafischen Bedieneroberfläche. Beide Programme sind als Open Source auf Github verfügbar.

Arduino Pic Programmer (ArdPicProgHost)

Das Programm bietet die Möglichkeit zur zeitgemäßen und intuitiven Bedienung des Arduino Pic Programmers über eine Windows-Bedieneroberfläche.

Pic-Controller, die der Arduino Programmer unterstützt, können ausgelesen, gelöscht und programmiert werden. Die Programmbedienung ist ebenfalls im User’s Guide erläutert.

ArdPicProgHost ist Open Source und wurde mit Microsoft VB2010 Express realisiert. Der Source Code wird unter den Bedingungen der GNU General Public License Version 3 über ein entsprechendes Github Repository zur Verfügung gestellt. Die aktuelle ablauffähige Version dieses Programms (Release 0.2.7) für Windows 7 ArdPicProgHost.exe kann hier heruntergeladen werden:

 

Eine Softwareinstallation ist nicht erforderlich: nach dem Download und dem Auspacken des Programms kann dieses direkt ausgeführt werden.

PicProgHost (Terminalprogramm)

Das Programm PicProgHost basiert auf dem Open Source Projekt Ardpigprog, ist auf den ArdPicProg-Projektseiten dokumentiert und dort auch als Open Source verfügbar.

Der Sourcecode wurde inzwischen in Qt 5 migriert und die aktuelle Version 1.0 unterstützt nun auch die COM ports > 9. Die ablauffähige und aktuelle Programmversion für Windows 7 kann hier heruntergeladen werden:

 

Der Sourcecode ist im PicProgHost github Repository verfügbar. Die Programmparameter sind rückwärtskompatibel zu Ardpicprog und daher ebenfalls den ArdPicProg-Projektseiten zu entnehmen.

Eine Programminstallation ist nicht erforderlich. Die Programmbedienung wird ebenfalls im User’s Guide erläutert.

Arduino Sketch „ProgramPic“

Der Sketch „ProgramPic“ ist im ProgramPic github Repository verfügbar.

ArdPicProg Leiterplatte

Im Store können Sie die unbestückte Leiterplatte erwerben und die Bauanleitung herunterladen.

Ardupilot Mega Rover mit Smartphone fernsteuern

Überblick

In den typischen Anwendungen des Ardupilot Mega erfolgt die manuelle Kontrolle des Modells mit einer Modellfernsteuerung: der Empfänger bedient die Eingänge des APM mit PWM Signalen um sowohl die Bewegungen des Modells zu kontrollieren, als auch zur Auslösung von Sonderfunktionen und zur Umschaltung zwischen verschiedenen Flugmodi.

Wenn man den konventionellen Fernsteuerempfänger durch einen PiKoder-Empfänger wie den WLAN Empfänger PiKoder/SSC wRX ersetzt, dann kann der Ardupilot, beispielsweise in der Rover Konfiguration, über ein Smartphone gesteuert werden. Als Bedieneroberfläche können für diesen Anwendungsfall entweder die Android – Fernsteuerapps udpRC oder picCAR zum Einsatz kommen oder die im vorherigen Beitrag beschriebene Browser Oberfläche.

Realisierung

Zunächst wird der APM mit dem Mission Planer mit der ROVER – Konfiguration geladen; eine weitere Anpassung der Parameter war in meinem Fall nicht erforderlich.

Im folgenden Bild ist der sehr einfache Hardwareaufbau dargestellt.

Der PiKoder – Kanal 1 wird mit dem APM Eingang 1 (Steering) und der PiKoder – Kanal 2 mit dem Eingang 3 (Throttle) verbunden. An der Ausgangsseite wird die Standard-Rover-Verdrahtung verwendet (Lenkservo an Kanal 1, ESC mit BEC an Kanal 3). In dieser Konfiguration übernimmt der Ardupilot die Spannungsversorgung des Empfängers.

Der Ardupilot reagiert nicht auf PWM-Signale, die den typischen Bereich von ca. 1.000 – 2.000 µs unter- bzw. überschreiten. Von daher sind die Minimal- und Maximalwerte der Impulswerte des PiKoder/SSC, wie im folgenden Bild dargestellt, anzupassen.

Hierzu kommt das PiKoder Control Center (PCC) zum Einsatz wie im User’s Manual für den PiKoder/SSC wRX beschrieben.

Damit ist der Aufbau abgeschlossen; die Funktion der Apps ist in den Bedienungsanleitungen beschrieben.

Ausblick

Die Implementierung weiterer Konfigurationen und Funktionen ist inzwischen erfolgt und in die Android App udpRC4UGV eingeflossen, die in der Fortsetzung dieses Blogs beschrieben wird.

Da sowohl die Apps Open Source sind und das Empfänger-Protokoll offen gelegt ist, können natürlich auch eigene Modifikationen und Erweiterungen vorgenommen werden.

Modellfernsteuerung mit Webbrowser – verbesserte Bedieneroberfläche

Vor einigen Tagen bin ich auf das ESP8266 MikroE Buggy Projekt gestoßen.

In diesem Projekt wird ein Webserver auf dem ESP8266 implementiert – ähnlich wie in meinem Blog Modellfernsteuerung mit Webbrowser. Damit kann dann ebenfalls eine Betriebssystem-neutrale Fernsteuerung realisiert werden. Besonders interessant an diesem Projekt ist allerdings die einfache HTML5 Oberfläche, mit der ein Joystick realisiert wird.

 

Die Software ist Open Source und so konnte ich das Programm für den Einsatz in einem PiKoder/SSC wRX umstellen. Zusätzlich habe ich den Code so verändert, dass ein normales Fahrzeug mit einem Motor- und einem Richtungskanal gesteuert werden kann. Der angepasste Source Code steht in einem github Repository zur Verfügung.

Die Programmierung des ESP8266 ist ebenfalls im Blog zur Modellfernsteuerung mit Webbrowser beschrieben. Eine zusätzliche Besonderheit des ESP8266 MikroE Buggy Projekts besteht darin, dass das Arduino Filesystem benutzt wird. Die Installation und Benutzung ist hier beschrieben.

 

 

Servo Tester digital und präzise

Übersicht

Der hier vorgestellte Servo Tester ist mit einem Controllerbaustein versehen und ermöglicht so gegenüber einem einfachen Aufbau mit RC-Gliedern eine stabile Impulserzeugung (Impulsbreite: 1 ms – 2 ms). Hierzu wird der interne Oszillator heran gezogen, der im gewählten Bereich der Versorgungsspannung mit einer Genauigkeit von 1% spezifiziert ist.

Weiterhin zeichnet sich der Servotester dadurch aus, dass im Gegensatz zu anderen einfacheren digitalen Geräten der Versorgungsspannungsbereich von 4,8 V – 6 V abgedeckt wird; damit kann der Servotester auch mit dem BEC-Anschluß eines Fahrtreglers verbunden werden. Die Polarität des Impulses zur Servoansteuerung kann hardwaremäßig eingestellt werden.

Darüber hinaus ermöglicht der Servo Tester den Einsatz von Servos für andere Einsatzzwecke wie z.B. zum Drehen und Schwenken von Überwachungskameras.

Schaltung

Die Schaltung basiert auf dem PIC12F675, der den Servotester steuert. Die Versorgungsspannung des Controllers wird durch einen entsprechenden Regler auf 3,3 V abgesenkt; damit wird einerseits die höchste Genauigkeit des internen Oszillators erreicht und andererseits kann so der große Versorgungsspannungsbereich des Testers gewährleistet werden.

Allerdings erfordert dieser Ansatz einen Treibertransistor Q1, der die Pegelanpassung zur Ansteuerung des Servos vornimmt. Die Versorgungsspannung des Servos ist direkt durch geschleift, so dass Servos oder Motorregler entweder mit der bereits im Modell vorhandenen Batterie / BEC-Versorgung durch den Fahrtregler oder mittels einer zusätzlichen Spannungsversorgung getestet werden können (in dieser Konfiguration ist sicherzustellen, dass keine Versorgung über den Servostecker erfolgt).

Über den Jumper JP3 wird die Polarität des Steuerimpulses für das Servo eingestellt. Bitte beachten Sie, dass es sich bei der LED um eine Bi-Color-LED handelt.

Bedienung

Die Bedienung ist einfach und intuitiv. Der Servotester verfügt über zwei verschiedene Betriebsarten: der Manual-Mode, bei dem die Steuerung des Servos per Drehknopf P1 erfolgt und die Neutralstellung eingestellt werden kann und dem Exercise-Mode, in dem das Servo automatisch zwischen den Anschlägen hin- und her gefahren wird. Der Wechsel zwischen den beiden Betriebsarten erfolgt durch die Betätigung des Tasters S1. Über die LED kann jeweils erkannt werden, in welchem Modus sich der Servotester befindet.

Nach dem Einschalten befindet sich das Gerät im Manual-Mode und die Servoposition wird durch Drehung des Potentiometers P1 eingestellt. Im Impulsbereich außerhalb des Fensters von 1,45 ms und 1,55 ms leuchtet die LED grün. Um die Neutralstellung definiert anzufahren, wechselt die Farbe der LED innerhalb dieses Fensters auf gelb bzw. beide Farben der LED leuchten und bei Erreichen der Neutralstellung von 1,5 ms wird schließlich rot angezeigt; es muss also kein Taster gedrückt werden und beide Hände sind frei, um ggf. Justagearbeiten durchführen zu können.

Im Exercise Mode stehen zwei Geschwindigkeiten zur Auswahl. Die LED blinkt in dieser Betriebsart rot und zeigt über ihre Blinkfrequenz an, welche Geschwindigkeit gewählt wurde (0,25 s entsprechend 2 x blinken/Sekunde oder 15 s (entsprechend einmal 2 s an, dann 2 s aus) von Endausschlag zu Endausschlag). Die Umschaltung der Geschwindigkeit erfolgt durch Verdrehung des Potentiometers: wird eine Impulslänge größer als 1,5 ms eingestellt, dann wird der Exercise Mode mit hoher Geschwindigkeit gewählt, ansonsten erfolgt die langsame Ansteuerung des Servos.

Software Download

Die Firmware für den Servotester (Release 1.0) kann hier herunter geladen werden und für private, nicht kommerzielle Zwecke ohne Einschränkungen genutzt werden.

Servotester Bausatz und Komponenten

Im Store finden Sie einen kompletten Bausatz, die unbestückte Leiterplatte und bereits programmierte Controller.

Empfänger mit bis zu 64 Kanälen für digitale Fernsteuerung oder Roboter

Für die Fernsteuerung im Funktionsmodellbau und bei komplexeren Robotern ergibt sich häufiger die Notwendigkeit für mehr als die üblichen 8 oder 12 Fernsteuerkanäle. Eine digitale Fernsteuerung mit einem Notebook, Tablet oder Smartphone als WLAN- oder Bluetooth- Sender, der anstelle des traditionellen PPM-Impulsrahmens kanalbezogene Kommandos verwendet, bietet vielfältige Möglichkeiten zur Realisierung einer eigenen, modellspezifischen Bedieneroberfläche.

Auf der Modellseite kann ein PiKoder/SSC zum Einsatz kommen, der die Kommandos dann in entsprechende Servosignale umsetzt. Für Einsatzfälle mit bis zu acht Kanälen stehen bereits kombinierte Empfänger- und Controller-Bausteine zur Verfügung (PiKoder/SSC wRX für WLAN und PiKoder/SSC RX für Bluetooth). Dieser Beitrag beschreibt, wie Empfänger mit mehr als acht Kanälen realisiert werden.

Die serielle Schnittstelle des PiKoder/SSC verfügt mit dem miniSSC-Interface über ein Kommando, das ein Daisy-Chaining von PiKodern zur Ansteuerung von bis zu 255 Servokanälen erlaubt. Die Grundzüge des Verfahrens sind in der PiKoder/SSC Application Note „Daisy Chaining“ beschrieben.  In dieser Konfiguration übernehmen PiKoder/SSC, die im Modell verteilt und über einen Datenbus miteinander und dem UART des Empfängers verbunden sind, lokale Steueraufgaben.

Der Empfängerbaustein wird sinnvollerweise auf einer gesonderten Busplatine untergebracht, die zusätzlich noch eine Spannungsanpassung auf 3,3 Volt, die vom WLAN-Empfänger und den PiKoder/SSC benötigt wird, Bustreiber, um auch längere Verbindungswege realisieren zu können und eine Logik, die verhindert, dass eventuelle irrtümliche TX-Signale der PiKoder zu einer Zerstörung von Pins führen, aufnimmt. Die folgenden Bilder zeigen den Aufbau der Busplatine auf einer Prototypleiterplatte, den Schaltplan sowie die Pinbelegungen.

Aufbau des Prototypen

Schaltplan

Anschlussbelegungen Prototyp

Die Busplatine kann alternativ mit einem WLAN- oder einem Bluetooth-Empfänger versehen werden. Die nachfolgenden Bilder zeigen beide Konfigurationen.

Busplatine mit WLAN Empfänger …

… oder alternativ mit Bluetooth bestückt

Die PiKoder/SSC werden über vier-adrige Verbindungskabel mit der Busplatine verbunden und mit Spannung versorgt. Die Programmierung der PiKoder/SSC für diese Konfiguration ist in der oben genannten AN beschrieben.

Ergänzung: Die Busplatine ist inzwischen auch als Bausatz erhältlich. Nähere Informationen finden Sie auf der PiKoder-Webseite.

ESP8266-01 Sketch für den PiKoder/SSC wRX

Der PiKoder/SSC wRX verwendet das ESP8266-01 als Access Point (AP) zur Realisierung einer transparenten seriellen Kommunikation. Diese Anforderung lässt sich mit der Konfiguration über AT-Befehle realisieren. Allerdings ist dieser Weg unnötig kompliziert und aufgrund der zahlreichen Eingaben Fehler trächtig. Hinzu kommt, dass sich das Parametrierungsergebnis nur schwer verifizieren lässt und für Änderungen eine Neuprogrammierung des ESP8266 erforderlich ist.

Wesentlich einfacher ist es, den ESP8266-01 mit einem Sketch zu laden, der hinsichtlich der seriellen Kommunikation die identische Funktion realisiert und zusätzlich mit einigen effektiven Kommandos die Einstellung der benötigten AP-Parameter ermöglicht.

Der benötigte Sketch udpRC_ESP8266-01 ist Open Source und steht in einem github-Repository zum Download bereit. Die Firmware wird über das Arduino IDE, wie im Beitrag Modellfernsteuerung mit Webbrowser beschrieben, in den ESP geflasht.

Die Bedienung ist denkbar einfach. Beim ersten Start überprüft das Programm den Speicher des ESP8266, ob bereits ein gültiger Parametersatz vorliegt. Ist dies nicht der Fall, dann werden die Defaultwerte abgelegt. Nach einem erneuten Start ist der Controller dann mit Defaultwerten einsatzbereit.

Der Screenshot zeigt die Bedienung und die verfügbaren Kommandos. Nach dem Reset meldet sich der ESP8266-01 mit einigen unlesbaren Zeichen, die die Betriebsbereitschaft anzeigen.

Mit dem Kommando ‚$?<cr><lf>‘ wird der aktuelle Parametersatz abgefragt und ausgegeben. Die SSID des AP wird mit dem Kommando ‚$s=‘ gefolgt von <cr><lf> geändert und zur Veränderung des Passwords wird ‚$p=‘ eingesetzt. Die neuen Parameter werden zwar direkt abgespeichert aber erst nach einem Neustart verwendet. Nach erfolgreicher Parametrierung können die geänderten Einstellungen jederzeit mit ‚$?<cr><lf>‘ abgefragt werden.