Meine bisherigen Blogs zur Verbindung eines Joysticks mit einer Modellfernsteuerung über USB haben immer einen meiner PiKoder verwendet. Aber natürlich kann auch ein Arduino die PPM-Signalerzeugung übernehmen.
Zur Umsetzung dieser Idee habe ich einen Arduino Sketch USB2PPM_by_Arduino (Open Source) erstellt, den Sie auf Github finden. Das Programm implementiert einen PPM-Encoder, dessen Parameter und Kanalwerte über serielle Kommandos gesetzt werden.
So können Sie u.a. die Polarität des Ausgangssignals umschalten und die Zahl der PPM-Kanäle im Bereich von eins bis acht wählen, um den Encoder auf Ihren Sender anzupassen.
Das PPM Signal finden Sie am Pin D8. Zur Verbindung mit dem Schülereingang Ihrer Modellfernsteuerung benötigen Sie dann noch ein entsprechendes Kabel. Möglicherweise ist es auch sinnvoll, ein Arduino – Prototyp – Shield zu verwenden, das eine geeignete Buchse aufnimmt, um eine stabile Verbindung sicher zu stellen.
Für die Integration der PPM-Encoders in Ihre Anwendung entnehmen Sie die Definition der Kommandos und Nachrichten dem Headerfile protocol.h.
Außerdem finden Sie im Microsoft Store die Joystick2PPM4Arduino App mit der Sie einen Joystick oder Gamepad (DirectX-fähig) verwenden, um den Arduino-PPM-Encoder anzusteuern. Die App arbeitet mit dem Arduino Uno, Nano und Micro Pro.
Der vorherige Blog hat beschrieben, wie der ursprünglich verwendete Fernsteuersender durch ein iRangeX Multiprotokoll-Modul ersetzt und der gesamte Aufbau vereinfacht werden kann.
In diesem Blog wird nun ein noch kompakterer Aufbau beschrieben, bei dem der USB Hub, der USB2PPM PiKoder und das Multiprotokoll-Modul mechanisch zu einer Einheit zusammengefasst werden, die dann nur noch mit dem Smart Device und dem Joystick verbunden werden muss.
Zur Realisierung sind folgende Schritte erforderlich:
Kabel USB – Hub verlängern
USB2PPM PiKoder mit USB-Stecker modifizieren
Baugruppenträger realisieren
Module montieren und verdrahten
Kabel USB – Hub verlängern
Die gängigen USB OTG Hubs (on the go) haben in der Regel ein sehr kurzes Anschlusskabel (0,1 – 0,15 m). Im praktischen Einsatz ergeben sich hierdurch Einschränkungen, da der Hub so immer in der Nähe des Smart Devices sein muss und möglicherweise neben dem Halter in der Luft hängt und so eine „starre Verbindung“ mit dem PiKoder nicht möglich ist.
Die Verlängerung des Anschlusskabels stellt kein Problem dar. Es ist lediglich zu beachten, dass als Stecker weiterhin ein OTG-Stecker mit entsprechender Kodierung (s. Bild) zum Einsatz kommt, weil der Hub ansonsten nicht erkannt und mit Spannung versorgt wird.
Die Verlängerung lässt sich am einfachsten realisieren, indem ein Stück USB-Kabel der gewünschten Länge an die Hub-Platine angelötet wird und am anderen Ende der vorhandene Stecker mit dem kurzen Kabelende angebracht und mit Schrumpfschlauch fixiert wird.
USB2PPM PiKoder mit USB-Stecker modifizieren
Für die direkte Verbindung zwischen USB Hub und PiKoder benötigt der USB2PPM einen USB Stecker (s. Bild rechts) anstelle der normalen USB Micro-Buchse. Damit der Stecker montiert werden kann, sägen Sie die Leiterplatte ein um dann die Befestigungslaschen durchstecken zu können. Zusätzlich ist eine Bohrung erforderlich, um die Anschlusskabel des Steckers verdrahten zu können (s. Bild unten).
Danach kleben Sie den Stecker mit Zweikomponentenkleber auf die Leiterplatte und bestücken die Leiterplatte mit den übrigen Bauteilen (s. Bilder unten). Hinweis: im weiteren Verlauf des Projektes habe ich den dreipoligen Header durch einen Molex-Verbinder ersetzt.
Zum Schluss verbinden Sie nun noch die Pins des USB Steckers mit den entsprechenden PiKoder Pins; hierzu wird ein dünner, isolierter Draht verwendet. Das folgenden Bilder zeigen die schematische Verbindung und danach sehen Sie die konkrete Ausführung auf der Platinenunterseite.
Baugruppenträger realisieren
Der Baugruppenträger besteht aus einer einfachen gewinkelten Holzkonstruktion. Die quadratische Grundplatte von 85 mm Seitenlänge nimmt den Hub und den USB2PPM Pikoder auf. Das Multiprotokollmodul wird in der senkrechten Gabel eingeklemmt. Zur optischen Verbesserung der Kabelführung habe ich einen entsprechenden Kanal gebohrt.
Module montieren und verdrahten
Auf den folgenden Bildern sehen Sie den kompletten Aufbau. Der Hub wird mit doppelseitigem Klebeband fixiert, der USB2PPM PiKoder eingesteckt und mit Schrauben durch die beiden vorderen Befestigungslöcher fixiert. Hierbei verwenden Sie am besten einige Unterlagscheiben als Abstandhalter, damit sich die Leiterplatte nicht verbiegt.
Mit dem Micro USB Stecker ist der “Kompakt-Sender” zunächst für den Anschluss an ein Android Device vorgesehen. Mit einem kleinen Adapter, z.B. von Micro USB auf USB C-Stecker kann der Sender natürlich problemlos mit einem Surface Notebook verbunden werden.
In den beiden vorhergehenden Beiträgen zur Modellfernsteuerung mit Joystick wurde ein “ganz normaler” Fernsteuersender zur Kommandoübertragung genutzt. Dabei wurden die Steuerknüppel und diversen Schalter nicht benötigt, weil die Steuerung selber ja durch den Joystick wahrgenommen wird.
Von daher kann der Gesamtaufbau vereinfacht werden, indem statt des kompletten Fernsteuersenders ein Multiprotokoll-TX-Modul wie das iRangeX iRX4+ eingesetzt wird.
Das Modul kann – genauso wie der Fernsteuersender – direkt über das PPM-Signal vom USB2PPM – PiKoder angesteuert werden. Da das iRangeX bereits ab einer Betriebsspannung von 5 Volt arbeitet, ist keine zusätzliche Batterie erforderlich sondern die Spannungsversorgung erfolgt ebenfalls über den USB2PPM PiKoder.
Aufbau
Der USB2PPM PiKoder wird entsprechend der Anleitung aufgebaut. Auch wenn Sie bisher nur eine Cynch-Buchse bestückt haben, lässt sich der dreipolige Header problemlos nachrüsten.
Die Verbindung zwischen dem iRX4+ Moduls wird über ein dreiadriges Kabel (Vcc, PPM und Gnd) hergestellt (s. Bild links unten). An einem Ende des Kabels befindet sich eine dreipolige Buchse zum Aufstecken auf die entsprechende Stiftleiste des USB2PPM, auf der anderen Seite werden die fünf Buchsen des Moduls adaptiert – die Pinbelegung, die das Modul erwartet, sehen Sie im rechten Bild.
Es sind darüber hinaus keine weiteren Anpassungen oder Änderungen erforderlich.
Und der hier beschriebene Aufbau ist natürlich genauso in Verbindung mit einem Windows-Notebook zu verwenden.
Der erste Beitrag dieser Reihe hat ein Notebook verwendet, um die Joystick-Eingaben in Kommandos für den USB2PPM zu übersetzen. Alternativ hierzu kann für ausgewählte Joysticks auch ein Android(TM) Smart Device mit einer entsprechenden App zum Einsatz kommen.
Der Hardwareaufbau im Titelbild gleicht der Konfiguration im Teil 1 bis auf den Computer, der durch das Smart Device ersetzt wird und den Hub: in Verbindung mit dem Smart Device ist unbedingt ein USB OTG Hub zu verwenden.
Hinsichtlich der Vorbereitung des Fernsteuersenders gelten die gleichen Überlegungen zur Ergonomie und es empfiehlt sich, die Fernsteuerung wie in Teil 1 beschrieben, mit einem Schalter zu erweitern.
Hinsichtlich der App selber haben Sie die Auswahl zwischen der kostenlosen App Joystick2PPM und einer speziellen App für Quadrocopter Joystick4UAV (s.u.); beide Apps finden Sie im Google Play Store.
Joystick2PPM (Android App)
Die Bedieneroberfläche der App entspricht weitgehend der Windows Implementierung und ist intuitiv und einfach verständlich. Auf der linken Seite befinden sich die Joystick – Bedienelemente und die Abbildung auf die Servokanäle erfolgt auf der rechten Seite mit Drop-Down-Boxen.
Der Joystick und der USB2PPM werden nach dem Starten der APP automatisch erkannt. Der Benutzer muss beim erstmaligen Gebrauch den Zugriff der Anwendung auf die entsprechenden USB-Schnittstellen freigeben.
Bitte beachten Sie, dass die App derzeit nur eine beschränkte Anzahl von Joysticks und anderen Bediengeräten unterstützt. Den aktuellen Stand der kompatiblen Geräte finden Sie jederzeit im Playstore.
Joystick4UAV (Android App)
Die Joystick4UAV App stellt eine Weiterentwicklung der Joystick2PPM Anwendung dar, die auf die Belange der Fernsteuerung von Quadrocoptern oder anderen Fahrzeugen (UGV) und Booten (USV) mit einem Flight Controller ausgerichtet ist.
Vom grundsätzlichen Aufbau her entspricht die Joystick4UAV den bereits beschriebenen Apps. Die Abbildung der vier Joystick-Achsen erfolgt auf die Fernsteuerkanäle 1-4 entsprechend der üblichen Belegung für Flight Controller. Diese Zuordnung innerhalb der vier Kanäle können Sie natürlich entsprechend Ihrer Präferenzen anpassen. Alle Kanäle können durch Checken der zugehörigen Box invertiert werden.
Der Flight Mode wird im Kanal 5 kodiert. Es stehen sechs Modi zur Verfügung. Die Umschaltung erfolgt über die Joystick-Taster 7-12 (s. Bild rechts unten), wobei Taster 7 Flugmode “1” einstellt und Taster 12 den Flugmode “6”. Der gewählte Flugmode wird jeweils numerisch angezeigt (“1” im Bild oben) und der Balken entspricht dem übertragenen Kanalwert.
Die verbleibenden Taster 1-6 (Button B1 .. B6 im oberen Bereich) und der Hat-Switch stehen für Sonderfunktionen zur Verfügung und können beliebig den Kanälen 6-8 zugeordnet werden. Wird die zum Kanal gehörige Box aktiviert, dann verhält sich der Taster als Schalter.
Bitte beachten Sie, dass in der App derzeit nur der Logitech Extreme 3D Pro Joystick unterstützt wird.
Derzeit beschäftige ich mich mit der Restaurierung einer Metz MECATRON ‘BABY’ Funkfernsteuerung. Zum Test und zur Inbetriebnahme der Rudermaschine wollte ich nicht jedesmal die gesamte Fernsteuerung einschalten und habe mir daher einen einfachen Tester gebaut.
Dieser Tester bildet den Ausgang des Empfängers 191/S – ein Relais mit einem Umschaltkontakt – mit einem entsprechenden Taster nach. So kann dann die Funktion der Rudermaschine, die abhängig von der eingesetzten Schaltscheibe ist, getestet werden.
In meinem Fall ist die Schaltscheibe 1 eingesetzt; damit wird gemäß der Bedienungsanleitung folgender Schalterrhythmus realsiert:
Sendertaste kurz drücken (ca. 0,4 Sekunden), kurz loslassen (ca. 0,4 Sekunden) und gedrückt halten: Ruder rechts, solange Taste beim zweiten Mal gedrückt gehalten wird.
Nach Loslassen des Senderknopfes geht das Ruder immer von selbst in Stellung neutral.
Im hier vorgestellten Aufbau entspricht natürlich der Senderknopf dem Taster.
Der Tester kann sehr einfach auf einer Laborleiterplatte aufgebaut werden und der Verdrahtungsaufwand ist minimal. Den benötigten 7-poligen Stecker zur Verbindung mit der Rudermaschine habe ich, wie im Bild sichtbar, durch das Einstecken von Lötnägeln in eine 7-polige Röhrenfassung realisiert.
Als Referenz für eigene Versuche habe ich die Bedienungsanleitung der Rudermaschine gescannt.
In diesem Beitrag wird dargestellt, wie ein Spektrum DXe Fernsteuersender mit Hilfe eines USB2PPM Adapters und eines Notebooks genutzt werden kann, um einen Quadrocopter mit einem Joystick zu fliegen.
Das Projekt umfasst folgende Schritte:
Vorbereitung des Fernsteuersenders
Aufbau des USB2PPM Adapters
Download des Joystick2PPM Programms
Einstellungen und Inbetriebnahme
Zusätzlich zum Fernsteuersender, PC oder Notebook mit Windows 10, USB2PPM-Adapter und dem Joystick wird noch ein Trainerkabel zur Verbindung des Fernsteuersenders mit dem USB2PPM sowie ein USB-Kabel benötigt.
Vorbereitung des Fernsteuersenders
Die Ansteuerung des Spektrum DXe Fernsteuersenders erfolgt drahtgebunden über die Lehrer-/Schülerbuchse auf der Rückseite des Senders. An dieser Buchse kann ein fremdes PPM-Signal eingespeist werden – in der Regel von einem zweiten Sender, dem Schülersender. Bei der Buchse handelt es sich um eine 3,5 mm Standard-Klinkenbuchse und die Kabelverbindung wird über ein entsprechendes Mono-Aux-Kabel hergestellt.
Damit der Lehrer jederzeit schnell die Kontrolle übernehmen kann, wird das Signal des Schülers nur übermittelt, solange der Lehrer den Bindeknopf / Panikbutton gedrückt hält. Diese praktische Umsetzung des Lehrer – Schülerbetriebs erschwert natürlich eine dauerhafte Übernahme des Senders, da man den Taster ja wahrscheinlich nicht die ganze Zeit gedrückt halten kann oder will.
Von daher habe ich in meinen Spektrum DXe einen zusätzlichen Schalter eingebaut, um den Fernsteuersender dauerhaft auf Schülerbetrieb umstellen zu können. Obwohl der Einbau einfach ist, sollte man diesen nur in Erwägung ziehen, wenn man den Verlust der Gewährleistung in Kauf nimmt.
Einbau des Zusatzschalters für den permanenten Schülerbetrieb
Das Gehäuse wird wie in der Betriebsanleitung beschrieben geöffnet. In der Rückseite befindet sich schon eine Bohrung an der idealen Position, die von außen durch einen Aufkleber überdeckt ist (s. roten Pfeil im Bild).
Die Bohrung wird freigelegt und der zusätzliche Schalter eingesetzt (s. Details).
Die Verdrahtung erfolgt so, dass der Bind/Panik/Trainer-Taster überbrückt wird (s. Bild). Hierzu wird ein kurzes Drahtstück an der kleinen Leiterplatte angelötet.
Ich habe dann noch außen einen kleinen Pfeil angebracht, damit ich immer weiß, in welcher Betriebsart sich der Sender befindet (s. Bild).
Aufbau des USB2PPM Adapters
Der USB2PPM wird gemäß der Bauanleitung realisiert, allerdings entfällt der letzte Schritt (einlöten der dreipoligen PIN-Leiste für das PPM Signal). Stattdessen wird zum Anschluss an den Spektrum DXe eine 3,5 mm Klinkenbuchse im Experimentierfeld der Leiterplatte untergebracht (s. Bilder).
Verdrahtung der Klinkenbuchse
Damit liegen dann alle Hardwarevoraussetzungen für den Aufbau der Fernsteuerung vor.
Download des Joystick2PPM Programms
Das Joystick2PPM Programm übernimmt die Auswertung der Joystick-Positionen und die Umsetzung in entsprechende Kommandos an den USB2PPM. Dieser wiederum erzeugt den PPM-Impulsrahmen als Eingangssignal für den Fernsteuersender.
Verbinden Sie nun den USB2PPM Adapter und den Joystick mit Ihrem PC. Bei der erstmaligen Verbindung wird Windows 10 automatisch Treiber installieren und den Adapter einer COM-Schnittstelle zuordnen.
Nach Abschluss der Treiberinstallation starten Sie das Programm Joystick2PPM. Das Programm verbindet sich automatisch mit dem USB2PPM und dem ersten Joystick den es findet und stellt die verfügbaren Achsen und Schalter im linken Bildschirmteil dar.
Nun können Sie beginnen, die Kanäle für Ihre Anwendung modellspezifisch zu konfigurieren.
Für diesen Blog habe ich als Beispiel einen Blade INDUCTRIX Quadrocopter ausgewählt, aber Sie können natürlich auch andere Copter verbinden.
Zur Konfiguration ordnen Sie nun auf der rechten Seite den einzelnen Kanälen der Fernsteuerung Bedienelemente des Joysticks zu (die Anleitung des Modells enthält möglicherweise Hinweise zur Zuordnung der Kanäle). Wenn Sie die Auswahlbox zu einem Kanal anklicken, werden Ihnen alle noch nicht zugeordneten Bedienelemente angezeigt und Sie können Ihre Auswahl für diesen Kanal durch anklicken treffen.
Sobald Sie eine Zuordnung vorgenommen haben, wird der aktuelle Wert für dieses Bedienelement auf die rechte Seite als Kanalwert übernommen. Die vollständige Konfiguration für meine Anwendung sehen Sie im folgenden Screendump.
Nun schalten Sie Ihre Fernsteuerung ein und stellen sicher, dass der Sender mit dem Fernsteuermodell “gepaired” ist (Trainerschalter auf “aus”). Verbinden Sie nun, ohne den Fernsteuersender auszuschalten, den USB2PPM-Adapter mit dem Trainingskabel mit dem Fernsteuersender. Sobald Sie dann den Trainerschalter einschalten, können Sie Ihr Modell mit dem Joystick fernsteuern. Die Trimmung für die einzelnen Kanäle und eine eventuelle Servo-Richtungsumkehr nehmen Sie bei Bedarf am PC vor.
Verdrahtung der KlinkenbuchseVerdrahtung der KlinkenbuchseVerdrahtung der KlinkenbuchseVerdrahtung der KlinkenbuchseVerdrahtung der Klinkenbuchse
Der Sketch ArduinoDTX implementiert einen hochwertigen RC Fernsteuersender auf einem Arduino. Im Gegensatz zu traditionellen Fernsteuerungen erfolgt jedoch die Kodierung der Kanalinformationen nicht mit PPM-Signalen, sondern rein digital auf Basis des miniSSC-Protokolls. Zur Kommandoübertragung wird dann nur noch eine transparente serielle Verbindung wie Bluetooth, Wifi oder XBee benötigt. Als Empfänger kommt beispielsweise bei Bluetooth ein PiKoder/SSC RX zum Einsatz.
Der Sketch für den Sender basiert auf dem Open Source Projekt arduinorc von Richard Goutorbe. Damit stehen Leistungsmerkmale wie:
bis zu 9 Proportional-Kanäle (Nano, bei Uno maximal 6 Kanäle)
bis zu 6 zusätzliche Schaltkanäle
9 Modellspeicher
Dual Rate und Exponential Schalter
Throttle Cut als Sicherheitsfunktion
2 programmierbare Mixer
Justagemöglichkeiten für Endpositionen, Steuerknüppel und Servos
Throttle Sicherheitscheck beim Programmstart
Optionale Batterieüberwachung mit Alarm
Programmierbar unter Windows und Linux über USB-Schnittstelle und Terminalapplikation
Der arduinorc-Sketch wurde zum ArduinoDTx modifiziert, der am Arduino Ausgang D6 nun alle Kanalinformationen im miniSSC-Protokoll ausgibt. Dabei wird jedesmal dann ein Kommando erzeugt, wenn sich die Position eines Steuerknüppels verändert hat. Die PPM-Ausgabe ist komplett entfallen.
Als konkretes Anwendungsbeispiel soll nun eine digitale Fernsteuerung mit vier Kanälen realisiert werden. Der Aufbau des Prototypen ist im Bild oben dargestellt. Die zwei Thumb-Joysticks belegen die Anschlüsse Pot 1/2 und Pot 3/4 gemäß des oben dargestellten Schaltbildes. Die Verbindung zu den Analogpins des Arduino wird über ein Prototyp-Shield hergestellt. Dieses nimmt praktischerweise auch den Mode-Schalter und die LED mit ihrem Vorwiderstand von 270R auf.
Die Fernsteuerung ist für Batterieversorgung ausgelegt. Um auch beim Einsatz von Akkus mit einer Nennspannung von 1,2 V die erforderliche Mindestbetriebsspannung des Arduino von 6 V zu erreichen, wurde ein Batteriehalter für 5 AA – Zellen vorgesehen. Die beiden seitlichen Brettchen dienen zum Abstützen der Handflächen und erleichtern die Bedienung ganz erheblich.
Die USB-Schnittstelle des Arduino ist bei diesem Aufbau sehr gut zugänglich, so dass Firmware geladen werden kann und die spezifische Anwendungsparametrierung möglich ist.
Inbetriebnahme und Test
Testaufbau Arduino Digital RC
Die Inbetriebnahme beginnt mit dem Download des aduinodtx Sketch (.ino-Datei), der über ein entsprechendes github Repository zur Verfügung gestellt wird. (Hinweis: zur Übersetzung des Sketches wird die Arduino Library “TimerOne” benötigt).
Nach dem erfolgreichen Upload des Sketches in den Arduino, kann die Funktion der Fernsteuerung am einfachsten mit dem im Bild dargestellten Aufbau einer drahtgebundenen Fernsteuerung getestet werden. In der Standardkonfiguration der Software werden durch die Pots 1 – 4 die entsprechenden Servokanäle 1 – 4 angesteuert.
Sind spezifische Anpassungen und Modelldefinitionen vorgesehen, dann sind diese gemäß der arduinorc-Beschreibung vorzunehmen: Alle Kommandos zur Programmierung der Fernsteuerfunktionen des arduinorc sind weiterhin verfügbar (Kommando Dokumentation).
Erweiterung auf Bluetooth
Bluetooth Shield Konfiguration für Arduino Digital RC
Die digitale Fernsteuerung kann mit einem ITEAD-Bluetooth Shield und einem PiKoder/SSC RX als Empfänger mit einfachen Mitteln zu einer drahtlosen Fernsteuerung ausgebaut werden. Da die Übertragung transparent geschieht, sind keine Anpassungen der Arduino-Software gegenüber der drahtgebundenen Version vorzunehmen und es steht der volle Funktionsumfang der Fernsteuerung zur Verfügung.
Der prinzipielle Aufbau des Senders ist im Bild dargestellt. Vor der erstmaligen Inbetriebnahme ist die Verbindung zwischen den beiden Bluetooth-Modulen zu konfigurieren. Das PiKoder/SSC RX User Manual, das von der PiKoder/SSC RX Seite heruntergeladen werden kann, beschreibt die notwendigen Schritte im Detail.
Erweiterung auf WLAN
Die digitale Fernsteuerung kann mit einfachen Mitteln auch auf WLAN hochgerüstet werden. Die Beschreibung hierzu finden Sie im Beitrag WLAN Modellfernsteuerung mit Arduino.
Weitere Anwendungsbeispiele
Um größere Reichweiten zu erzielen, kann die digitale Fernsteuerung alternativ auch auf XBee umgestellt werden. Der Aufbau wird in einem weiteren Beitrag Modellfernsteuerung mit Arduino über XBee erklärt.
Der Open Source Arduino Sketch arduinodtx implementiert die Bedieneroberfläche und die Bedienelemente für einen leistungsfähigen Modellfernsteuerungssender mit einem seriellen Kommandoausgang (PiKoder/SSC kompatibel). Für die Kommandoübertragung zum PiKoder wird ein transparenter serieller Kommunikationskanal benötigt.
Soll WLAN als Übertragungsweg genutzt werden, dann kann ein solcher Kanal senderseitig mit einem ESP8266-01 Modul realisiert werden; als Empfänger kommt ein PiKoder/SSC wRX zum Einsatz.
In diesem Fall werden neben den Basiskomponenten wie Steuerknüppeln, Schalter, etc., die zum Aufbau des arduinodtx-basierten Fernsteuersenders erforderlich sind, ein Logic Level Umsetzer von 5 auf 3,3 Volt, zwei Jumper zur Umschaltung der seriellen Kommunikationsschnittstelle (UART-Multiplexer) und ein ESP8266-01 Modul benötigt wie im Beitragsbild dargestellt. Die Verdrahtung entnehmen Sie dem folgenden Schaltbild (die Signale mit gleicher Bezeichnung müssen verbunden werden, Signale in blauer Schrift sind mit den entsprechenden Arduino-Signalen zu verbinden):
Der Aufbau ist relativ einfach und sollte problemlos auf einem Prototyp-Board erfolgen können.
Im nächsten Schritt ist der ESP8266-01 als Access Point mit seriellem Ausgang zu programmieren – die Beschreibung hierzu finden Sie im Blog ESP8266-01 Sketch für den PiKoder/SSC wRX. Wollen Sie den ESP8266-01 im “eingesetzten Zustand” programmieren, dann müssen Sie die dargestellte Schaltung um einen Programmierteil erweitern:
Bitte beachten Sie auch die Jumperstellung für D0/D1. Zusätzlich sollte bei jeder direkten Kommunikation mit dem ESP8266-01 der Arduino “stillgelegt” werden (RESET Leitung auf GND legen), so dass die Datenübertragung nicht gestört wird.
Mit dem erfolgreichen Abschluss der Programmierung des ESP8266-01, dem Umstecken der Jumper, Aufwecken des Arduino und einem Reboot ist die Modellfernsteuerung betriebsbereit.
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.
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.
Für die direkte Verbindung zwischen USB Hub und PiKoder benötigt der USB2PPM einen USB Stecker (s. Bild rechts) anstelle der normalen USB Micro-Buchse. Damit der Stecker montiert werden kann, sägen Sie die Leiterplatte ein um dann die Befestigungslaschen durchstecken zu können. Zusätzlich ist eine Bohrung erforderlich, um die Anschlusskabel des Steckers verdrahten zu können (s. Bild unten).
