Joystick steuert acht Servos

Überblick

Im Bereich der Robotik ergibt sich häufiger die Notwendigkeit mehrere Servos anzusteuern, z.B. bei der Realisierung eines Roboterarms. Hierbei bietet sich ein Joystick als Bedienelement an, weil die Vielzahl der Achsen / Freiheitsgrade die effiziente Kontrolle über viele Kanäle ermöglicht.

Dieser Beitrag stellt eine PC-basierte Lösung zur Ansteuerung von bis zu acht Servos mit einem Joystick vor. Die Abbildung der Joystick-Kanäle und Schalter auf die Servokanäle erfolgt flexibel in der Konfigurationsoberfläche der Software. Die eigentliche Impulserzeugung für die Servos übernimmt ein PiKoder Serial Servo Controller, der über eine USB-Schnittstelle mit dem PC verbunden ist. Mit einem PiKoder/SSC lässt sich eine Ansteuergenauigkeit von 1 µs erreichen; bei höheren Anforderungen (bis 0,2 µs) kommt ein PiKoder/SSC-HP zum Einsatz.

Aufbau

Der Aufbau erfolgt idealerweise mit Hilfe eines PiKoder/SSC – Evaluationsboard bzw. – wie im Bild dargestellt – mit dem PiKoder/SSC-HP-Evaluationsboard und mit einem Standard USB-Adapter.
Die Spannungsversorgung des PiKoder erfolgt über das USB Kabel. Da die USB Schnittstelle nicht genügend Leistung zur Ansteuerung der Servos liefern kann, sind diese mit einer unabhängigen Spannungsquelle über die Anschlussleiste zu versorgen. Um Ausgleichströme zu verhindern, die den PC beschädigen könnten, darf der Jumper auf der PiKoder-Leiterplatte auf keinen Fall gesteckt sein. Nähere Informationen finden sich im User Manual der PiKoder.

Anschluss des USB Kabels an das PiKoder/SSC-HP Evaluation Board – bitte beachten Sie, dass der Jumper nicht gesteckt sein darf

Software

Das Joystick2SSC Programm ist Open Source (Java) und auf github zu finden, das direkt ablauffähige Programm mit allen benötigten Modulen kann hier als .zip Datei herunter geladen werden.

Alle Dateien werden extrahiert und in das Zielverzeichnis kopiert; eine Installation ist nicht erforderlich. Der Programmstart erfolgt durch Doppelklicken von start.x86.bat (in einem 32 Bit System) oder start.x64.bat in einem 64 Bit System.

Nach dem Start der Software erscheint der Hauptbildschirm.

Hauptbildschirm Joystick2SSC

Zur Konfiguration der Servokanäle wählen Sie den Tab mit der Bezeichnung Ihres angeschlossenen Joysticks.

Zuordnung von Joystick Kanälen / Schaltern zu Servokanälen

Hier können Sie nun die notwendigen Einstellungen vornehmen. Danach kehren Sie in den Startbildschrim zurück und verbinden sich über Connect mit dem PiKoder/SSC. Mit den Balken auf der rechten Seite des Bildschirms können Sie die Positionierung und Ausgangswerte der einzelnen Kanäle nachvollziehen.

Z80-EMUF wiederbelebt

EMUF Überblick

Die Zeitschrift mc – Die Mikrocomputer-Zeitschrift hat in den frühen achtziger Jahren diverse Anleitungen für Einplatinen-Computer veröffentlicht. Dazu zählen auch diverse EMUF (Einplatinen-Mikrocomputer für universelle Festprogramm-Anwendungen) Varianten, die auf den damals gebräuchlichsten CPUs basierten.

Die EMUFs waren nicht dafür gedacht, Programme zu entwickeln, weil sie von Haus aus nicht über ein Monitorprogramm und eine Bedieneroberfläche verfügten, sondern sollten eine Art softwaregesteuerte Logikschaltung sein. Das bedeutet, dass der EMUF in Verbindung mit einem Anwendungsprogramm (im EPROM), das auf einem anderen Computer entwickelt wurde, zu einem Controller für alle möglichen Steueraufgaben gemacht werden konnte.

Vor einiger Zeit konnte ich bei ebay einen Z80-EMUF erwerben, der in der mc 4/1983 beschrieben wurde.

Um den Z80-EMUF wieder in Betrieb zu nehmen, wurden zwei Dinge benötigt: eine elektrische und mechanische Adaption mit Spannungsversorgung und ein Testprogramm.

Mechanische und elektrische Adaption

Die mechanische Adaption ist im Titelbild zu diesem Blog nachvollziehbar. Die Spannungsversorgung erfolgt über ein Netzteil mit USB-Kabel (der EMUF benötigt 5 Volt) und alle Anschlüsse sind auf die Pinheader der Basisplatine geführt und damit für weitere Tests und Experimente verfügbar. Die Leiterplatte wird einfach in die Kartenhalter eingeschoben.

Z80-EMUF im Halter

Testprogramm

Die Veröffentlichung in der mc bietet auch ein Testprogramm an, bei dem alle Hardwarekomponenten getestet werden (s. folgendes Listing).

0001   0000             .org 0000h
0002   0000             ; Testprogramm für Z80 EMUF:
0003   0000             ; auf den Ausgängen der PIO's
0004   0000             ; wird nacheinander gezählt
0005   0000             
0006   0000             RAM 	equ 8000h
0007   0000             
0008   0000             PIO0 	equ 0
0009   0000             PIO1 	equ 10h
0010   0000             ; PIO Adressen:
0011   0000             ; PIO+0: Port A
0012   0000             ; PIO+1: Port B
0013   0000             ; PIO+2: Control Port A
0014   0000             ; PIO+3: Control Port B
0015   0000             
0016   0000 3E CF       EMUT1: 	ld a,11001111b; Initialisierung aller Ports auf Einzelbit Ein- und Ausgabe
0017   0002 D3 02       	out (PIO0+2),a
0018   0004 3E 00       	ld a,0
0019   0006 D3 02       	out (PIO0+2),a
0020   0008 3E CF       	ld a,11001111b
0021   000A D3 03       	out (PIO0+3),a
0022   000C 3E 00       	ld a,0
0023   000E D3 03       	out (PIO0+3),a
0024   0010             	
0025   0010 3E CF       	ld a,11001111b; Initialisierung PIO2 analog zu PIO1
0026   0012 D3 12       	out (PIO1+2),a
0027   0014 3E 00       	ld a,0
0028   0016 D3 12       	out (PIO1+2),a
0029   0018 3E CF       	ld a,11001111b
0030   001A D3 13       	out (PIO1+3),a
0031   001C 3E 00       	ld a,0
0032   001E D3 13       	out (PIO1+3),a
0033   0020             
0034   0020 06 00       LOOP:	ld b,0
0035   0022 78          L1:	ld a,b
0036   0023 32 00 80    	ld (RAM),a; RAM Adresse 00 .. FF wird angesprochen 
0037   0026 3A 00 80    	ld a,(RAM)
0038   0029 D3 00       	out (PIO0+0),a
0039   002B 05          	dec b
0040   002C C2 22 00    	jp nz,L1
0041   002F             
0042   002F 06 00       	ld b,0
0043   0031 78          L2:	ld a,b; jetzt 2. Port PIO0
0044   0032 32 00 80    	ld (RAM),a;  
0045   0035 3A 00 80    	ld a,(RAM)
0046   0038 D3 01       	out (PIO0+1),a
0047   003A 05          	dec b
0048   003B C2 31 00    	jp nz,L2
0049   003E             
0050   003E 06 00       	ld b,0
0051   0040 78          L3:	ld a,b; jetzt 1. Port PIO1
0052   0041 32 00 80    	ld (RAM),a;  
0053   0044 3A 00 80    	ld a,(RAM)
0054   0047 D3 10       	out (PIO1+0),a
0055   0049 05          	dec b
0056   004A C2 40 00    	jp nz,L3
0057   004D             
0058   004D 06 00       	ld b,0
0059   004F 78          L4:	ld a,b; jetzt 2. Port PIO1
0060   0050 32 00 80    	ld (RAM),a;  
0061   0053 3A 00 80    	ld a,(RAM)
0062   0056 D3 11       	out (PIO1+1),a
0063   0058 05          	dec b
0064   0059 C2 4F 00    	jp nz,L4
0065   005C             	
0066   005C C3 20 00    	jp LOOP
0067   005F             
0068   005F             	DS 1000h
0069   105F             .END		

Das Testprogramm kann im Intel-Hex-Format (als .zip Datei) heruntergeladen werden und in ein EPROM gebrannt werden.

Modellfernsteuerung mit Webbrowser – intuitiver und reaktiver

In meinen bisherigen Blogs zum Thema Modellfernsteuerung mit Webbrowser habe ich Lösungen vorgestellt, die hinsichtlich der Bedieneroberfläche und der Responsezeiten (Agilität) der Fernsteuerung nur für einfache und nicht zeitkritische Anwendungen geeignet waren.

Die zuerst vorgestellte tastenorientierte Bedieneroberfläche war vergleichsweise träge, weil nach jeder Bedienung wieder die komplette Seite übertragen und neu aufgebaut wurde.

Das verbesserte „Joystick-artige“ Konzept benutzt bereits AJAX, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Allerdings erfordert die Steuerung noch, dass eine Bewegung durch einmaliges Antippen gestartet wird und dann durch erneutes Tippen an einer anderen Stelle des Bildschirms gestoppt wird während man eigentlich erwarten würde, dass die Bewegung solange aktiviert ist, wie die Taste „gedrückt“ wird.

Die neueste Version von httpRC erfüllt nun auf Basis einer tastenorientierten Bedieneroberfläche beide Anforderungen hinsichlich Reaktionsgeschwindigkeit und Logik: ein Befehl wird nur solange ausgeführt, wie der Button gedrückt wird.

Der Source Code für den ESP8266-01 wird über github bereit gestellt. Für die Programmierung habe ich sowohl den bereits beschriebenen Programmieradapter als auch den Arduino Due erfolgreich eingesetzt.

Weitere Informationen zum Empfängerbausatz selber finden Sie auf der entsprechenden Pikoder-Webseite.

Ardupilot Mega Rover mit Smartphone fernsteuern (III)

Überblick

Der Ardupilot Mega (APM) und andere Flight Controller werden vorzugsweise über ein PPM-Summensignal angesteuert und nicht über die Einzelkanaleingänge wie im Teil I dieses Blogs beschrieben. Mit dem PiKoder/PPM wRX steht nun auch ein Empfänger zur Verfügung, der direkt ein PPM Signal liefert.  Damit reduziert sich die Verbindung zwischen dem Empfänger und dem APM auf ein dreipoliges Kabel wie im Beitragsbild sichtbar.

Beschreibung

Der PiKoder/PPM wRX wird für die Anwendung in einem Rover ebenfalls von der udpRC4UGV App bedient, die im zweiten Teil des Beitrags beschrieben wurde.

Diese App wurde so erweitert, dass die Position des Steuerkanals (direction) und  des Motors (throttle) innerhalb des PPM Rahmens flexibel in den App Präferenzen festgelegt werden kann.

Die Eingabe erfolgt über die Auswahl der Präferenz und die Eingabe der Kanalnummer (1 .. 8). Beim APM liegt beispielsweise der Steuerkanal auf 1 (entsprechend default) und der Motorkanal auf 3.

Bitte beachten Sie ebenfalls, dass für die Umschaltung des APM von der parallelen Eingabe je Kanal auf PPM zwischen Kanal 2 und 3 ein Jumper gesetzt werden muss (s.u.).

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.