tag:blogger.com,1999:blog-90791354735538985952023-03-19T03:40:27.509+01:00klaute's blogEmbedded Hardware / Software, Linux, Elektronik, Amateurfunk, DO4KLA, Jagd, Werbung, Produktinformationenklaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.comBlogger66125tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-90919015534235603772017-04-16T23:42:00.000+02:002018-06-22T20:33:55.098+02:00UpConverter fixed<div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Vor einiger Zeit berichtete ich darüber das mein Versuch einen <a href="https://klautesblog.blogspot.de/search/label/UpConverter">UpConverter</a> für mein rad1o zu bauen leider fehlgeschlagen ist. Es lag an der Filterung der Eingangssignale - das Thema kann man <a href="https://klautesblog.blogspot.de/2016/11/upconverter-debugging-results.html">hier</a> nachlesen.</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mir ist es "heute" gelungen die Schaltung erfolgreich in Betrieb zu nehmen.</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Testaufbau ist für meine Messungen identisch zum letzten mal gewesen. Mein rad1o empfängt die Signale, die Software <i>gqrx</i> verwende ich um diese zu visualisieren. Mein <a href="https://klautesblog.blogspot.de/search/label/SWRMeter">SWRMeter</a> erzeugt die Testsignale.</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Da ich die Tests und den Aufbau bereits detailliert beschrieben habe konzentriere ich mich in diesem Beitrag nur auf die Änderungen.</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">UpConverter:</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ich habe den Ausgangsfilter am ADE-1 von meinem letzten Versuch (RC-Glied mit 100pF und 14,5Ohm) durch einen 220nF Kondensator ersetzt.</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Ergebnis sieht damit deutlich besser aus! </span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Vorher:</span><br />
<table style="border: 1px none; margin-left: 0px; margin-right: 0px; text-align: left;"><tbody>
<tr style="background-color: #dadada; border: 2px solid #d3d3d3;"><td><br />
</td><td colspan="2"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schalter auf Beipass</span></td><td colspan="2"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schalter auf UpConvert</span></td></tr>
<tr style="background-color: #dadada; border: 2px solid #d3d3d3;"><td><br />
</td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+0 MHz</span></td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+110 MHz</span></td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+0 MHz</span></td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+110 MHz</span></td></tr>
<tr><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Verstärkung</span></td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">0 dB</span></td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">-30 dB</span></td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">-30 dB</span></td><td style="background-color: #ffb7b7; border: 2px solid #ffb7b7;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">-20 dB</span></td></tr>
</tbody></table></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Nachher:</span><br />
<table style="border: 1px none; margin-left: 0px; margin-right: 0px; text-align: left;"><tbody>
<tr style="background-color: #dadada; border: 2px solid #d3d3d3;"><td><br />
</td><td colspan="2"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schalter auf Beipass</span></td><td colspan="2"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schalter auf UpConvert</span></td></tr>
<tr style="background-color: #dadada; border: 2px solid #d3d3d3;"><td><br />
</td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+0 MHz</span></td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+110 MHz</span></td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+0 MHz</span></td><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">+110 MHz</span></td></tr>
<tr><td><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Verstärkung</span></td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">0 dB</span></td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">-15 dB</span></td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">-30 dB</span></td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">0 dB</span></td></tr>
</tbody></table></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Damit steht dem Empfang auf Kurzwelle mit dem rad1o nichts mehr im Weg.</span></div><div style="text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div>klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-5967560189139375132016-11-28T22:12:00.002+01:002018-06-22T20:33:54.324+02:00#UpConverter Debugging results<div style="text-align: justify;">Die letzen Tage habe ich damit verbracht meine <a href="https://klautesblog.blogspot.de/2016/11/upconverter-fur-das-rad1obadge.html">UpConverter-Schaltung</a> in Betrieb zu nehmen. Leider war der erste Test ernüchternd. Immerhin hat das Umschalten per Wechselschalter auf die Stellung "Überbrücken" direkt funktioniert. Bei der restlichen Schaltung war ich mir zunächst unsicher was hier überhaupt funktioniert. Im Grunde genommen habe ich für den ersten Test auch keine spezifische Umgebung geschaffen sondern die Platine einfach an mein <a href="https://rad1o.badge.events.ccc.de/">rad1o</a> angeschlossen und die ersten Empfangsversuche vorgenommen. Mit der Schalterstellung welche die UpConverter-Funktionalität der Platine überbrückt konnte ich direkt diverse QSO empfangen, darunter einige die per CW (Morsen) geführt wurden.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Nach dem umschalten auf den eigentlichen Betriebsmodus waren diese Signale dann nicht mehr im Spektrum meines SDR zu erkennen. Der Filter am Ausgang des Mixers scheint also offensichtlich zu funktionieren, ein erster Erfolg. Im Frequenzspektrum 110 MHz höher sollte darauf hin jedoch zu erkennen sein dass die Signale vom Mixer korrekt umgesetzt werden. Hier ist von den zuvor empfangenen Signalen jedoch nichts zu sehen gewesen. Diverse Messungen mit dem Oszilloskop und dem Multimeter ergaben mir jedoch keine Erkenntnisse die das Verhalten erklären würden. Zurück auf Überbrückung geschaltet waren die Signale auch wieder auf der Ursprungsfrequenz vorhanden.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Es musste zunächst eine definierte Testumgebung eingerichtet und ein Plan für einen ordentlichen Test aufgestellt werden.<br />
Mein Plan war es nun also ein fixes Signal in den UpConverter einzuspeisen und daraufhin mit der SDR-Software das Verhalten weiterhin zu beobachten. Als Signalgenerator für das benötigte Signal habe ich mein <a href="https://klautesblog.blogspot.de/2016/11/stehwellenmessgerat-frei-nach-zl1cvd.html">SWRMeter</a> verwendet. Dieses ist in der Lage Signale/Frequenzen im Bereich von 800 kHz bis zu 160 MHz zu erzeugen, was den Gewünschten Kurzwellenbereich vollständig und darüber hinaus abdeckt. Im folgenden Bild ist der Aufbau der Komponenten zu sehen.</div><table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://3.bp.blogspot.com/-rrmwMisf6D0/WDxEN76DnII/AAAAAAAAAjw/W0cAb2OQ2Q0zRYp7mg-kwKi1mwkYQenewCLcB/s1600/IMG_3302%2B%25282%2529.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="291" src="https://3.bp.blogspot.com/-rrmwMisf6D0/WDxEN76DnII/AAAAAAAAAjw/W0cAb2OQ2Q0zRYp7mg-kwKi1mwkYQenewCLcB/s320/IMG_3302%2B%25282%2529.JPG" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Rad1o, UpConverter, SWRMeter</span></td></tr>
</tbody></table><div style="text-align: justify;">Das SWRMeter gibt während den Messungen ein Signal im Frequenzbereich der Kurzwelle aus. Das Signal verändert über die Zeit die Frequenz und wird direkt in den UpConverter eingespeist. Das verhalten des Signals kann dann, wie bereits beschrieben, per SDR-Software beobachtet werden. Für eine Bewertung der Funktionalität wird in diesem Schritt hauptsächlich die Differenz der Signalstärke - in dB über dem Grundrauschen - aus dem Frequenzspektrum abgelesen. Die tatsächliche Signalstärke ist bei den Tests nicht relevant, da diese nicht mit den Signalen vergleichbar ist welche ich bisher empfangen habe.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Das folgende Video zeigt die eine Messung exemplarisch. Eine Messung der Dämpfung des Schalters werde ich bei Gelegenheit noch nachreichen, sofern diese relevant wird.</div><br />
<div style="text-align: center;"><iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/I13kmH-1fxo/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/I13kmH-1fxo?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div><br />
<div style="text-align: justify;">Die folgenden Erkenntnisse sind aus den Messungen hervorgegangen:<br />
<br />
<table align="center" style="border: 1px; margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr style="background-color: #dadada; border: 2px solid #d3d3d3;"><td></td><td colspan="2">Schalter auf Beipass</td><td colspan="2">Schalter auf UpConvert</td></tr>
<tr style="background-color: #dadada; border: 2px solid #d3d3d3;"><td></td><td>+0 MHz</td><td>+110 MHz</td><td>+0 MHz</td><td>+110 MHz</td></tr>
<tr><td>Verstärkung</td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;">0 dB</td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;">-30 dB</td><td style="background-color: #b7ffbb; border: 2px solid #b7ffbb;">-30 dB</td><td style="background-color: #ffb7b7; border: 2px solid #ffb7b7;">-20 dB</td></tr>
</tbody></table></div><br />
<div style="text-align: justify;">Von der ersten Spalte abgesehen sind ausschließlich negative Werte in der Tabelle enthalten. Eigentlich muss man bei diesen Werten eher von einer Dämpfung (Abschwächung) als von einer Verstärkung reden.<br />
Die dB-Angaben sind nicht 100% genau, zeigen jedoch deutlich warum in den oberen Frequenzen (+110 MHz) bei Aktivierung des UpConverters keine Signale aus den originalen Frequenzbereichen zu sehen sind.<br />
Selbst wenn in der SDR-Software die Verstärkung auf mehr als 30 dB einstellen würde wird dies nicht funktionieren, da das rad1o quasi kein Signal mehr aus dem Rauschen heraus aufnimmt. Das originale Eingangssignal ist nicht mehr messbar/vorhanden.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Bei der Verwendung des UpConverters und im originalen Frequenzbereich ist das Signal sogar um 30 dB geringer - 1000-mal kleiner als zuvor. Diese Eigenschaft können wir jedoch als positiv ansehen, da der Frequenzbereich unterhalb von 110 MHz nicht weiter benötigt wird und nur Störungen erzeugen würde.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Auch positiv zu sehen ist das das Test-Signal auf der neuen Frequenz ebenfalls zu sehen. Es wurde jedoch um 20 dB abgeschwächt, was einem 100ten Teil der vorherigen Signalstärke entspricht. Daher konnten die sehr schwachen Signale der QSOs auch nicht gesehen werden da die Eingangspegel weit unter 20 dB über dem Rauschen lagen - sofern die Anzeige von GQRX korrekt ist...</div><br />
<div style="text-align: justify;">Auch zu vermuten ist das auch im Beipass-Modus wohl eine Kopplung des Eingangssignals in die UpConverter-Schaltung, als auch wieder auf das Ausgangssignal, stattfindet. Dies kann man durch das im oberen Frequenzbereich (+110 MHz) sichtbare Test-Signal zumindest vermuten. Es sollte dort nicht sichtbar sein.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Die Frage ist nun wie ich an dieser Stelle weiter vorgehen kann!?</div><div style="text-align: justify;">Zum einen könnte ich die Qualität der Schaltung versuchen zu verbessern um die Dämpfung von 20 dB auf einen deutlich besseren Wert zu bekommen und zum anderen ggfls. einen Vorverstärker verwenden welcher die Dämpfung ausgleicht.<br />
Alternativ könnte ich auch eine noch bessere Antennen bauen und diese im Freien und großer Höhe aufhängen, damit der Empfang deutlich verbessert werden würde. Noch habe ich hier aber keine Entscheidung getroffen.</div><br />
<div style="text-align: justify;">Ergebnis: Die Schaltung an sich ist funktionstüchtig, wenn auch mit der unvorteilhaften Eigenschaft - der enormen Dämpfung von etwa 20 -30 dB. Verwenden kann ich sie so nur leider (noch) nicht.</div><br />
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-12964584583393850552016-11-20T20:01:00.000+01:002018-06-22T20:33:53.463+02:00#UpConverter für das #rad1obadge<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mein Rad1o-Badge vom <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Chaos_Communication_Camp">CCC</a> lag nun bestimmt mehr als ein Jahr lang in der Schublade. Es handelt sich dabei um ein <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Software_Defined_Radio">SDR</a>, also ein Funkgerät welches komplett per Software bedient wird. Empfangsfrequenz, Übertragungsrate zum Rechner als auch Leistungsverstärkung oder auch Bandbreite des Eingangsfilters wird komplett vom PC aus festgelegt. Software für die Bedienung gibt es einige verschiedene, ich verwende beispielsweise GQRX. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Alternativ kann man auch </span><a href="http://airspy.com/download/" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">#SDR</a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> verwenden. Mehr Informationen zum Rad1o gibt es übrigens </span><a href="https://rad1o.badge.events.ccc.de/" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">hier</a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das hört sich nun erstmal sehr gut an, im Detail gibt es mit diesem Gerät jedoch ein Problem. Der Frequenzbereich den dass SDR empfangen kann bewegt sich im Bereich von 40 MHz bis 4 GHz. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Damit sind nur die Frequenzbänder des Amateurfunks in Deutschland ab 6m (50,08 MHz) bis einschließlich 9cm (3,475) abgedeckt. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Jetzt umfasst der Amateurfunk - welchen man in Deutschland auch ohne Amateurfunklizenz empfangen darf - noch weitere Frequenzbänder. Die aus meiner Sicht spannenderen Bänder befinden sich allesamt unterhalb der minimalen Frequenz die das rad1o empfangen kann - 40 MHz. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Eine Übersicht über die Frequenzbänder des Amateurfunks in Deutschland kann man </span><a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Amateurfunkband" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">hier</a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> entnehmen.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Nun ist es zwar möglich in der Software wie <a href="http://gqrx.dk/">GQRX</a> die Limitierung der Hardware zu ignorieren (no limits Checkbox), was zum einen Schäden an der Hardware hinterlassen könnte und zum anderen einfach nicht so gut funktioniert da die Hardware und die eingesetzten Filter nicht auf die Frequenzbereiche abgestimmt sind. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Per Software kann man dann noch die Eingangssignale allesamt stark verstärken lassen, was dann aber in fast jedem Fall zu einer extremen Übersteuerung führt. In der Regel habe ich auf diese Weise noch kein </span><a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Einseitenbandmodulation" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">SSB</a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">-Signal verstehen können und auch mit den </span><a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Betriebsart_%28Amateurfunk%29" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Digimodes</a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> gibt es größere Probleme.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ich kann dennoch einige Erfolge mit dieser Betriebsweise des rad1o verzeichnen, so ist es mir beispielsweise möglich gewesen von N6PEQ ein QSO - welches mit Kanada über RTTY geführt wurde - zu empfangen. Alleine N6PEQ ist von meinem privaten Standort 9426 km entfernt (USA - Los Angeles). Und wenn man sich überlegt das meine Antenne eine im Wohnzimmer aufgehängte Groundplane war - ausgelegt für das 2m Band - dann wird die Tatsache des Empfangs immer unwahrscheinlicher. Beeindruckend - jedenfalls für mich!</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Es sind also Erfolge zu erzielen, aber insgesamt ist das Empfangsgerät trotzdem nicht optimal ausgenutzt wenn man es ständig im undefinierten oder gar vollständig übersteuerten Modus betreibt.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Um die Frequenzen unterhalb von 40 MHz optimal empfangen zu können (den Kurzwellenbereich) benötigt man im ersten Schritt eine gut abgestimmte Antenne. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Meine <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Groundplane-Antenne">Groundplane</a> ist für 2m abgestimmt. Also für 144 MHz bis 146 MHz was offensichtlich nicht passt.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span> <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Meine zweite Antenne ist eine </span><a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetantenne" style="font-family: arial, helvetica, sans-serif;">MagnetLoop</a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">-Antenne, welche auf die Frequenzen von 2,5 MHz bis etwa 19 MHz abgestimmt werden kann. Sie ist für die unteren Frequenzen der Kurzwelle deutlich besser geeignet. Kurz: Mit dieser Antenne wird die Anzahl der Eingehenden Funksignale sowie deren Eingangspegel bereits deutlich besser.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Dennoch muss ich das rad1o weiter außerhalb seines Frequenzbereiches betreiben. Auf die Details beim Aufbau oder beim Kauf einer Antenne gehe ich an dieser Stelle nicht ein da man sich auch hierbei schnell im Detail verlieren kann.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Um nun aber das Problem mit dem Frequenzbereich in den Griff zu bekommen, genauer gesagt den Kurzwellenbereich mit dem rad1o sinnvoll empfangen zu können, gibt es eine Lösung. Man verwendet entweder einen <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Transverter">Transverter</a> oder einen <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Digital_Up_Converter">UpConverter</a>.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein Transverter ist wie auch der UpConverter ein Gerät welches man zwischen Antenne und Empfangsgerät in die Zuleitung einsetzt. Der Transverter setzt eingehende und ausgehende Signale von einer Frequenz auf eine andere um.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das bedeutet das zum Beispiel das 40m Band (7 - 7,2 MHz) um eine definierte Frequenz nach oben verschoben wird. Also zum Beispiel von 7 MHz auf 107 MHz sofern die 100 MHz der Frequenz zweiten Frequenz entspricht.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Damit bewegt sich das zu empfangene Signal durch diese Verschiebung im normalen Arbeitsbereich des rad1o und kann ohne spezielle Einstellungen direkt empfangen werden. Jetzt könnte man auch statt 100 MHz nur 40 MHz verwenden, was uns aber mehr Probleme beim herausfiltern unerwünschter Signale bereiten würde.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein UpConverter realisiert diese Frequenzumsetzung quasi identisch. Der Unterschied zwischen UpConverter und Transverter ist dass der UpConverter nur in Empfangsrichtung funktioniert. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mit dem Transverter findet auch eine Anpassung der Sendefrequenz nach unten statt, so dass Funksprüche vom Funkgerät aus auf z.B. 107 MHz gesendet werden - tatsächlich aber auf 7 MHz ausgesendet werden.</span></div>
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://4.bp.blogspot.com/-2DdoRKzNqHA/WC3-uWWRJNI/AAAAAAAAAik/2mX_m41QxC0WWNlXNmtAZfRplNMIwVv-gCLcB/s1600/Unbenannt2.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="205" src="https://4.bp.blogspot.com/-2DdoRKzNqHA/WC3-uWWRJNI/AAAAAAAAAik/2mX_m41QxC0WWNlXNmtAZfRplNMIwVv-gCLcB/s320/Unbenannt2.png" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Bild Schema</span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; text-align: left;">Die technischen Details halten sich für den UpConverter sehr in Grenzen (siehe Schema im vorherigen Bild). Eigentlich besteht dieser nur aus einem Eingangsfilter an den die Antenne angeschlossen ist. Dann aus einem Oszillator welcher einem die neue Mindestfrequenz erzeugt. Und einem Mixer der einem auf den Empfangs-Frequenzbereich die Frequenz des Oszillators aufaddiert. In meiner Schaltung ist die minimale Eingangsfrequenz bedingt durch den Mixer auf 0,5 MHz limitiert. Der Eingangsfilter filtert alle Eingangssignale oberhalb von ~60 MHz heraus. Dies hat den Vorteil das auch lokale FM-Sender die schwächeren Eingangssignale nicht überlagern.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Da ich auch für den UpConverter nicht unbedingt das Rad/die Schaltung neu erfinden wollte habe ich mich mit meiner Schaltung stark an ein anderes <a href="https://www.george-smart.co.uk/wiki/FunCube_Upconverter">Projekt</a> angelehnt. Dort ist die Umsetzung recht umfangreich beschrieben. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Aufgrund der Umstände bei der Organisation mancher Bauteile habe ich ein paar Teile ersetzen müssen. Die schwierig zu beschaffenden oder unnötig teure Teile habe ich wieder in China bestellt.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die unverschämte Einstellung deutscher Webshops/Firmen zum einen Versandkosten in der Höhe von um die 7 € zu verlangen (für einen Brief) und zum anderen für Bauteile welche sie ebenfalls aus China beziehen/in China fertigen lassen den 10-20 fachen Preis zu verlangen will ich - zumindest privat - nicht unterstützen. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mein Mixer aus China mit gleicher Güte kostet 70 Euro-Cent inkl. Versandkosten, und in Deutschland bestellt wäre dieser insgesamt bei etwa 14€.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Den Aufbau der Schaltung habe ich in diesem kurzen Video auf YouTube dargestellt. Dort ist zu sehen das ich auch dieses Mal wieder eine Lochrasterplatine verwende.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Spulen habe ich wie in der originalen Anleitung beschrieben von Hand gewickelt. Dazu wickelt man jeweils 0,8mm dicken Kupferlackdraht mit je 8 Windungen auf einen 6mm dicken Körper und berechnet die Länge der Spule un Abhängigkeit zur gewünschten Induktivität.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: center;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><i>l = µ * n^2 * (A / L)</i></span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wobei ich als Wert für µ 1nH eingesetzt habe und für L die Induktivitäten von 151nH, 143nH und 141nH eingesetzt habe.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Sofern verfügbar kann man die Abstimmung der Spulen mit einem Messgerät durchführen. Der Autor des Originalprojekts schreibt dazu jedoch dass es aber auch mit der einfachen Wicklung der Spule getan sein kann, da sie gut genug sind so wie man sie gewickelt hat.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Nun ja... lieber einmal mehr gemessen als an dieser Stelle an der Qualität der Schaltung Zeit gespart aber ohne entsprechendes Messgerät muss man hoffen das es einigermaßen passt.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/DLki2q_VkiI/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/DLki2q_VkiI?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wie man im Video oben sieht wird die Schaltung per USB mit Spannung versorgt. Ausschließlich der Oszillator ist an dieser angeschlossen. Alle weiteren Bauteile der Schaltung werden nur passiv betrieben. Eine weitere Änderung in der Schaltung ist dass ich einen Schalter verwende um die Schaltung auch überbrücken zu können, also um den Eingang der Platine direkt mit der Ausgangsbuchse zu verbinden. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Damit kann man auch die oberen Frequenzbänder verwenden ohne Antenne und Geräte an- und abschrauben zu müssen.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Im Video erkennt man ebenfalls das ich sehr viele Kondensatoren parallel betreibe. Das liegt daran das ich nicht alle Werte der benötigten Kondensatoren zur Hand hatte und auch nicht teuer bestellen wollte. Rechnerisch passt das soweit.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Schaltplan ist im folgenden Bild zu sehen, und das vollständige Projekt im <a href="https://git.okoyono.de/klaute/UpConvert/">GIT</a>. Ich verwende übrigens mittlerweile <a href="http://kicad-pcb.org/">KiCad</a> für das Schaltungs- und Layout-Design.</span></div>
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-UqjFbIcLwgY/WC31ZhL-CeI/AAAAAAAAAiY/tOH5aekbgqk0v-Z__v4xmN64eNegbUsGQCLcB/s1600/Unbenannt.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="226" src="https://1.bp.blogspot.com/-UqjFbIcLwgY/WC31ZhL-CeI/AAAAAAAAAiY/tOH5aekbgqk0v-Z__v4xmN64eNegbUsGQCLcB/s320/Unbenannt.png" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schaltplan</span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Hier noch ein Bild der fertig aufgebauten Platine von oben und unten. Gut zu sehen sind hier die oben genannten parallel geschalteten Kondensatoren und die Spulen.</span></div>
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://3.bp.blogspot.com/-vDhddf5b960/WDGvZkUzwEI/AAAAAAAAAi8/zk7x5I6neBMlti785GfruhJGnI3Yn0UggCLcB/s1600/IMG_3237.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="181" src="https://3.bp.blogspot.com/-vDhddf5b960/WDGvZkUzwEI/AAAAAAAAAi8/zk7x5I6neBMlti785GfruhJGnI3Yn0UggCLcB/s320/IMG_3237.JPG" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Fertige UpConverter-Platine (oben)</span></td></tr>
</tbody></table>
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-pOf3vKfcrg4/WDHA9lyb_3I/AAAAAAAAAjM/5sqYa9YKOi0mBUxC4p1gHoe1nSGZu816ACLcB/s1600/IMG_3233%2B%25282%2529.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="221" src="https://1.bp.blogspot.com/-pOf3vKfcrg4/WDHA9lyb_3I/AAAAAAAAAjM/5sqYa9YKOi0mBUxC4p1gHoe1nSGZu816ACLcB/s320/IMG_3233%2B%25282%2529.JPG" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">UpConverter-Platine (unten)</span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Aktuell bin ich dabei die Platine in Betrieb zu nehmen. Meine letzten Aktivitäten lagen bei der Planung und beim Aufbau der Platine (siehe Oben). Momentan funktioniert die Platine nur partiell, mit einem Nachbau würde ich daher noch warten... Sobald es an dieser Stelle Neuigkeiten gibt werde ich davon berichten.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ich möchte hier am Ende dieses Artikels noch einmal darauf hinweisen das man mit diesem Gerät nicht in der Lage ist in den Kurzwellenbereichen zu senden! Es geht hierbei rein um den Empfang und das mithören.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span> <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wer senden möchte benötigt für das rad1o einen Transverter und die dazugehörige Amateurfunklizenz.</span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-82257715301936877002016-11-18T20:20:00.000+01:002018-06-22T20:33:54.818+02:00Stehwellenmessgerät frei nach ZL1CVD - #SWRMeter<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">In diesem Beitrag geht es um ein Stehwellenmessgerät. Es handelt sich dabei - im wesentlichen - um ein ähnliches Gerät wie auch ZL1CVD in seinen Videos auf Youtube zeigt. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Allerdings sehe ich es - im Vergleich zu Ihm - nicht so kritisch mit der Veröffentlichung der Software und der Hardware.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wer das Gerät also nachbauen möchte kann dies gerne tun. Ich würde jedoch gerne um eine Rückmeldung zum Aufbau und auch die Messungen mit dem Gerät bitten. Auch Verbesserungen der Schaltung und der Software sind absolut gerne gesehen und auch erwünscht.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Es gibt neben der Umsetzung von ZL1CVD sehr viele andere Umsetzungen und Ausführungen eines solchen Messgerätes im Internet, so dass es keinen Sinn ergeben würde auch nur daran zu denken meine Arbeit zurück halten zu müssen.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Auch gibt es für einige hundert Euro kommerzielle Produkte, für beispielsweise diejenigen welche sich den Aufwand und Spaß des selbst basteln ersparen wollen.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Varianten für die im Internet vorhandenen Messgeräte bestehen aus verschiedenen Ausführungen, angefangen mit einem Stück Koaxialkabel und wenigen Bauteilen (einfachste Variante) bis hin zum vollautomatischen Messgerät mit Display, Mikrocontroller, Tasten und Batterie.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Was macht nun aber ein solches Gerät?</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Antwort: Es liefert Informationen über die Anpassung einer Antennenanlage an einen Sender. Hierzu muss man wissen dass eine Antennenanlage an den Wellenwiderstand des Senders angepasst werden muss.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ist sie das nicht werden die hochfrequenten Signale von der Antenne, oder auch dem Kabel in das Gerät zurück reflektiert. Man bringt also durch das aussenden von Signalen wieder Energie in den Sender ein, die eigentlich aber von der Antenne abgestrahlt werden soll.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schlimmer noch entstehen durch diese Reflexionen im Kabel sogenannte Mantelwellen, die unerwünschte Nebenaussendungen auf anderen Frequenzen erzeugen.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Messgerät ermittelt nur den Grad der Anpassung für eine oder mehrere Frequenzen. In der Regel misst man mit einem solchen Gerät die Anpassung für einen ganzen Frequenzbereich.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Ergebniss wird dann entweder auf angeschlossenen Zeigergeräten oder wie i</span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">m Fall des Messgeräts von ZL1CVD sogar auf einem kleinen Display dargestellt. Worauf ich aber aufgrund des Aufwandes der Implementierung momentan verzichte.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Was benötigt man nun also um eine solche Messung durchführen zu können?</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Antwort: Eine Einheit welche in der Lage ist ein Signal in einer bestimmten Frequenz und mit einer guten Stabilität zu erzeugen. Dabei sollte die Frequenz des Signals anpassbar sein. Dann eine Messschaltung um die Reflexionen als auch das in das Antennensystem eingebrachte Signal hinreichend zu erfassen.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Und zuletzt noch eine Möglichkeit die gemessenen Daten zu erfassen, abzuspeichern oder auch weiter an einen PC zu transferieren. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Alternativ einen integrierten Puffer der die Messdaten bis zum Abruf vorhält.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Auf meinem <a href="https://git.okoyono.de/klaute/SWRMeter">Git</a> kann die Schaltung für das Gerät heruntergeladen werden. Eine Platine habe ich dazu nicht erstellt. Mein Aufbau befindet sich auf einer beidseitigen Lochraster-Platine. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Lediglich die grundlegenden Positionen der diskret aufzubauenden Komponenten habe ich im Layout der Schaltung skizziert. Dies hilft mir beim Aufbau auf einer Lochrasterplatine ungemein.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das folgende Bild zeigt die fertig aufgebaute Platine von oben. Das darauf folgende Bild die Platine von oben.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<table cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: justify;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-ZpXSkZt0sqc/V_4w_ORvWSI/AAAAAAAAAhc/v4nlLrNwvNMkJZLwpYsyhLEXXEJae7SUgCPcB/s1600/2016-09-24%2B20.58.01.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://1.bp.blogspot.com/-ZpXSkZt0sqc/V_4w_ORvWSI/AAAAAAAAAhc/v4nlLrNwvNMkJZLwpYsyhLEXXEJae7SUgCPcB/s320/2016-09-24%2B20.58.01.jpg" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="text-align: start;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: xx-small;">Platine von oben</span></span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-aQOMRcORP_I/WDHGMgFSQSI/AAAAAAAAAjY/3L1fEINu-HsjvlLpw6t1gE4xhKm_dpiFACLcB/s1600/IMG_2686.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="320" src="https://1.bp.blogspot.com/-aQOMRcORP_I/WDHGMgFSQSI/AAAAAAAAAjY/3L1fEINu-HsjvlLpw6t1gE4xhKm_dpiFACLcB/s320/IMG_2686.JPG" width="240" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;">Platine von unten</td></tr>
</tbody></table>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Hier ist zu sehen das ich für die Verbindungen Leiterbahnen aus Draht und Lötzinn erstellt habe und die Abstände zwischen den Bauteilen recht großzügig gestaltet habe. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Für die Messbrücke (Wheatstone) habe ich möglichst genaue Bauteile (Bauteile mit geringer Toleranz) verwendet - zumindest für die verwendeten 50 Ohm Widerstände.</span></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die zu messenden Signale werden mittels einem LM358 um den Faktor 11 verstärkt, die gemessene Spannung also angehoben. Der LM358 ist ein Operationsverstärker welcher zwar bereits in die Jahre gekommen ist, jedoch trotzdem gute Ergebnisse liefert. Den von ZL1CVD verwendeten OPAMP erwarte ich noch per China-Mail, ich bin gespannt wie sich die Messergebnisse verändern werden.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Als Signalgenerator - welcher einen Frequenzbereich von etwa 800kHz bis 160MHz ausgeben kann - verwende ich wie auch ZL1CVD einen Si5351 Chip.</span></div>
<table cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: justify;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://2.bp.blogspot.com/-5ltM-I2wnPc/V_4xjryK5HI/AAAAAAAAAhc/hw8ysbrp-Mo88B7tVO8AxaZFy2c4VlQ7gCPcB/s1600/siggen.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="144" src="https://2.bp.blogspot.com/-5ltM-I2wnPc/V_4xjryK5HI/AAAAAAAAAhc/hw8ysbrp-Mo88B7tVO8AxaZFy2c4VlQ7gCPcB/s200/siggen.jpg" width="200" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="text-align: start;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: xx-small;">Breakoutboard Si5351</span></span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Allerdings verzichte auch auf die Erstellung einer Schaltung um den Si5351 und verwende direkt ein Breakout-Board von <a href="https://www.adafruit.com/">adafru.it</a>. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Dieses kann mit verschiedenen Eingangsspannungen verwendet werden und ist 5V tolerant an den I2C Eingangsleitungen. Dies ist im besonderen wichtig, da der Mikrocontroller ein Arduino Nano ist der mit 5V betrieben wird.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die maximale Stromstärke, mit der das hochfrequente Signal aus dem Signalgenerator ausgegeben wird, liegt bei 8mA. Als Spannungsquelle wird der USB-Anschluss eines Rechners verwendet, mit dem das Gerät auch gesteuert wird.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Ablauf der Messung(en) erfolgt in etwa wie folgt:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Zunächst beginnt der Signalgenerator ein Signal auszusenden, getriggert durch den Arduino. Hierbei</span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> entstehen die oben beschriebenen Reflexionen, oder auch nicht. Eine Wheatstone-Messbrücke teilt die fortlaufenden und zurücklaufenden Signale auf und speist diese (gefiltert) in den Operationsverstärker, den LM358. Die Aufteilung geschieht durch die beiden in der Schaltung enthaltenen Germaniumdioden (1N60).</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Operationsverstärker verstärkt die beiden Signale jeweils um den Faktor 11, so dass die Messwerte vom Mikrocontroller in einer für Ihn besseren Auflösung messbar werden.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Mikrocontroller misst - sobald der Signalgenerator sein HF-Signal aussendet - eine vom Anwender zu definierende Zeit lang die vorlaufenden und zurücklaufende Reflektionen. Genauer gesagt die Spannungen welche von Operationsverstärker ausgegeben werden.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Anpassung der Antenne an den Sender ermittelt man nun durch die Bildung des Verhältnisses aus den beiden Messwerten. Das VSWR ist immer größer gleich dem Wert 1, daher muss immer durch den größeren Wert geteilt werden.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: center;">
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: center;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><i>VSWR = Umax / Umin</i></span></div>
</div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mein SWRMeter kann, wie im Folgenden Bild zu sehen ist, bis in den VHF - Bereich, also dem 2m Band arbeiten. Der VSWR-Wert ist übrigens nicht linear, so wird bei einem VSWR von drei (Zahlenwert 3) 25% der eingebrachten Leistung reflektiert. Und bei einem Zahlenwert von 1.5, 4% und bei einem VSWR von 2 = 11%.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Vorgang des Messens wird dann normalerweise für einen ganzen Frequenzbereich wiederholt, so dass eine Aussage für die Anpassung eines Antennensystems auf diesen Messbereich getroffen werden kann. Das folgende Bild zeigt die Messung einer selbst gebastelten Groundplane-Antenne welche für das 2m Band und 70cm ausgelegt worden ist.</span></div>
</div>
<table cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: justify;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-IlQ57jnGAOo/V_4zLIjC38I/AAAAAAAAAhc/A_j0880J5AMLBM5q6hmCA2QEG_IRw-kUQCPcB/s1600/swr_meter_measurement_results.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://1.bp.blogspot.com/-IlQ57jnGAOo/V_4zLIjC38I/AAAAAAAAAhc/A_j0880J5AMLBM5q6hmCA2QEG_IRw-kUQCPcB/s320/swr_meter_measurement_results.png" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="text-align: start;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: xx-small;">Messung 2m - Band einer Groundplane</span></span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein Vergleich zu anderen Messgeräten und eine Kalibrierung bleibt momentan noch aus, der Signalgenerator ist jedoch in der Lage Kalibrierungswerte anzunehmen und auch anzuwenden. Auch die Genauigkeit der Messungen werde ich bei Gelegenheit einem anderen Messgerät gegenüberstellen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Als Interface für den Anwender verwende ich kein Display und Taster sondern die USB-Schnittstelle des verwendeten Arduino. Ich habe ein Python-Script geschrieben welches in der Lage ist alle Funktionen des Messgerätes zu bedienen zu können.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Es können Messungen über Frequenzbereiche definiert und durchgeführt, Standard-Einstellungen gespeichert, die Signal-Ausgabestärke in mA gesetzt und die drei Ausgabekanäle des Breakoutboards separat angesteuert werden. </span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<table cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: justify;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://2.bp.blogspot.com/-dWkZGuIhR8E/V_40L8VM1UI/AAAAAAAAAhg/hlTZe6LqwfsE8aadj9CAxH4gYN8lJR23gCPcB/s1600/swr_usage.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="236" src="https://2.bp.blogspot.com/-dWkZGuIhR8E/V_40L8VM1UI/AAAAAAAAAhg/hlTZe6LqwfsE8aadj9CAxH4gYN8lJR23gCPcB/s320/swr_usage.png" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="text-align: start;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif; font-size: xx-small;">Mögliche Script-Parameter</span></span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Weiter gibt das Script wenn erwünscht eine grafische Darstellung der Messung und oder auch eine CSV-Datei aus. Die grafische Darstellung wird dabei zur Laufzeit der Messung aktualisiert. Wird das Script ohne die Ausgabe der grafischen Ausgabe gestartet wird lediglich ein Fortschrittsbalken auf der Konsole angezeigt.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wer nun aber ein Problem damit hat eine Kommandozeile zu bedienen findet diverse Windows-Batch-Files und Scripte welche dazu verwendet werden können um die einzelnen Amateurfunk-Bänder scannen zu können.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Skripte verwenden Standard-Parameter, welche jedoch durch bearbeiten geändert werden können.</span></div>
</div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<table cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: justify;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://2.bp.blogspot.com/-2YybITZNGos/V_4zXy2678I/AAAAAAAAAhc/uRceOWUFXxgM8S_9zlm69XlTRGyEJ21wwCPcB/s1600/swr_scan.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="180" src="https://2.bp.blogspot.com/-2YybITZNGos/V_4zXy2678I/AAAAAAAAAhc/uRceOWUFXxgM8S_9zlm69XlTRGyEJ21wwCPcB/s320/swr_scan.png" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="text-align: start;"><span style="font-size: xx-small;">Ausgabebeispiel einer Messung</span></span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Es existiert auch ein Script über das per </span><a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Pip_(Python)" style="font-family: arial, helvetica, sans-serif;">PIP</a><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> alle benötigten Python-Module nachträglich installiert werden können. Wichtig ist nur das python 2.7.x bereits installiert ist.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wie bereits erwähnt ist es auch möglich die drei Ausgabe-Kanäle des Signalgenerators einzeln zu aktivieren und deaktivieren, um diese auch separat verwenden zu können. Wichtig bei der Verwendung dieser ist es zu wissen das nur der Kanal "0" an der Messbrücke angeschlossen ist, dass die Ausgabefrequenz per Angabe der Start-Frequenz definiert wird, </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">und dass die Stromstärke der sekundären Kanäle aktuell fest bei 2mA liegt.</span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Hier ein Video mit einer Messung:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/ztOJTR4jYkg/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/ztOJTR4jYkg?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schlussendlich muss ich noch dazu sagen: Die dargestellten Messungen habe ich nicht selbst durchgeführt sondern mir von einem befreundeten und lizenzierten Funkamateur helfen und durchführen lassen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
</div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-45242615291415393612016-11-02T13:19:00.000+01:002018-06-22T20:33:54.029+02:00New look for #chinacluster monitoring UI #grafana<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://1.bp.blogspot.com/-5nq9ho-8vms/WBnWaJ3RP8I/AAAAAAAAAh4/eei8WKbOOEcrsHk2DHz6QLAJ4yuFycnvQCLcB/s1600/new_grafana_chinacluster.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="181" src="https://1.bp.blogspot.com/-5nq9ho-8vms/WBnWaJ3RP8I/AAAAAAAAAh4/eei8WKbOOEcrsHk2DHz6QLAJ4yuFycnvQCLcB/s320/new_grafana_chinacluster.png" width="320" /></a></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Das Webinterface für das Monitoring meines ChinaCluster habe ich nochmal überarbeitet. Die wichtigen Details sind nun deutlich besser zu erkennen. Zudem ist zu sehen in wie weit das neue 150 Watt Netzteil ausgelastet ist. Das vorherige hatte lediglich 60 Watt und war bei Vollauslastung des Systems bereits am Limit seiner Kräfte angelangt.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Mit dem neuen ist nun eine deutliche Reserve verfügbar und es können weitere Komponenten in das System eingebaut werden - wie zum Beispiel ein Belüftungssystem und die bereits eingebaute SSD-Festplatte.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">An dieser Stelle möchte ich nochmal Aaron danke sagen der mir sehr geduldig das Gehäuse nochmal umgebaut hat um all meine Sonderwünsche umzusetzen, vielen Dank!</span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-17033266305389943892016-09-28T12:59:00.000+02:002018-06-22T20:33:53.603+02:00USB serial multiplexer - #USB2SerialMux<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wieder ein neues Thema - ist bei der Verwendung meines ChinaClusters aufgekommen. Es passiert das die Node2 und Node4 nicht </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">bei Einschaltvorgang starten. Warum ist mir momentan noch unbekannt, dem muss ich noch nachgehen. Wie stellt man das nun aber richtig an?</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Jede<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">s</span> der OrangePi PC- und </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">OrangePi </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">One-Systemen besitzen jeweils über einen 3-Pin-Header an dem ein UART-Anschluss (3,3V LVTTL) mit jeweils </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">einer Rx-/Tx und GND-Leitung ausgeführt ist. An diesem Port kann mit einer adäquaten Gegenstelle der Bootprozess des Linuxsystems, sowie den </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">zuvor ausgegebenen Meldungen des Bootloaders etc. empfangen werden. Sollte also an einer Stelle - innerhalb der ersten Sekunden - des Bootvorgangs </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">ein Problem auftreten kann dies dort, zumindest Theoretisch oder auch mit Glück, abgelesen werden.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://4.bp.blogspot.com/-1HpX2Lw7br8/V-o1-Ca9ioI/AAAAAAAAAfs/FQDlrVBdS_Axh7KQ7nI5zqxqKWMKPv6PwCLcB/s1600/opi_one_usart.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="243" src="https://4.bp.blogspot.com/-1HpX2Lw7br8/V-o1-Ca9ioI/AAAAAAAAAfs/FQDlrVBdS_Axh7KQ7nI5zqxqKWMKPv6PwCLcB/s320/opi_one_usart.png" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Nun ist der Aufbau des Clusters aber nicht unbedingt so gestaltet dass man ohne Probleme die Hand hinein stecken kann um ein Kabel auf einen 3-Pin-Header </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">aufstecken zu können.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://1.bp.blogspot.com/-br7dMkkozIM/V-o4VD8UskI/AAAAAAAAAgE/D-cTPRtXGCcPve3BMBH7AIceUEG3g1pvgCLcB/s1600/2016-09-27%2B11.04.27_kleiner.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://1.bp.blogspot.com/-br7dMkkozIM/V-o4VD8UskI/AAAAAAAAAgE/D-cTPRtXGCcPve3BMBH7AIceUEG3g1pvgCLcB/s320/2016-09-27%2B11.04.27_kleiner.jpg" width="240" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Es wird also ein Kabel benötigt das dort dauerhaft angebracht bleiben kann. Nun man könnte jeweils umstecken, sollte ein Problem auftreten sein.
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Da aber die Probleme nicht wiederholt sondern jeweils nur einmal ausgegeben werden, müsste man nun bei jedem Start je ein Gerät und auch nacheinander und über einen Adapter, </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">vor dem Einschalten der Node anschließen und die BootUp-Meldungen einzeln beobachten.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Da mir persönlich aber solche wiederkehrenden und immer gleichen Aktivitäten furchtbar großen Spaß machen, kam mir die passende Idee.
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ich benötige nicht nur eine Möglichkeit mit der die UART-Verbindungen der Embedded-Systemen einzeln aus dem Cluster-Gehäuse heraus verfügbar zu machen,<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> </span>sondern auch gleich intern automatisch mitloggt und für einen späteren <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Zeitpunkt</span> zur verfügbar stellt.
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Nun soll dabei das zuverlässigste Teil im Cluster der Master sein, welcher im idealen Fall nicht beobachten muss. Das definiere ich mal so, unabhängig davon ob der Cubietruck tatsächlich das stabilste System ist in dem Rechner-Verbund.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Da dieser aber nicht über die benötigten sechs U(S)ART-Eingänge verfügt, muss auch hier noch eine Lösung gefunden werden.
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Man könnte nun sechs USB zu UART-Wandler kaufen und diese mittels einem USB-Hub an den Master anschließen was aber </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">leider nur zu noch mehr Kabel im Gehäuse führt und ich absolut vermeiden möchte (man denke an den Platzmangel).</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die nächste Alternative, welche mir sehr schnell in den Sinn gekommen ist, ist eine Art Multiplexer für UART zu benutzen. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Also ein Gerät dass in der Lage ist zwischen mehreren U(S)ART-Leitungen umzuschalten oder parallel puffern zu können.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Letztere Variante bedeutet jedoch deutlich mehr Aufwand bei der Umsetzung und beide Varianten sind am Markt schlicht nicht verfügbar.
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der nächste Schritt ist es nun also gewesen eine Elektronik zu entwerfen die in der Lage ist den eben genannten ersten Fall umzusetzen. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein Gerät das in der Lage ist zwischen mehreren U(S)ART-Schnittstellen umzuschalten und am besten gleich noch mit integrierter USB-Schnittstelle, über die das System auch steuerbar ist.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Dabei herausgekommen ist meine USB2SerialMux - Schaltung. Auf diesem befindet sich ein AVR ATMega32U4 Mikrocontroller von ATmel, ein Spannungsregler, diverse Kondensatoren, LEDs und zwei HCT7451 8-Kanal Multiplexer.
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Multiplexer sind jeweils mit acht Pins einer Pinheader-Reihe verbunden, eine weitere Reihe von 8 Pins ist für den GND-Anschluss vorhanden.
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Einer der Muxe ist mit der USART-RX-Leitung des Mikrocontrollers verbunden und der andere Mux mit der TX-Leitung des AVR.</span><br />
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Weiter sind die beiden Multiplexer jeweils parallel mit insgesamt drei Steuerleitung des AVR verbunden. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Damit sind die 8 Steuerleitungen der Muxe einzeln auswählbar.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://1.bp.blogspot.com/-owrsfTt7VkQ/V-o7HGKlXQI/AAAAAAAAAgU/7nJOhTt3LIsG2pOABxvhXKRPy026l6fbwCLcB/s1600/sch_v0.2.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="226" src="https://1.bp.blogspot.com/-owrsfTt7VkQ/V-o7HGKlXQI/AAAAAAAAAgU/7nJOhTt3LIsG2pOABxvhXKRPy026l6fbwCLcB/s320/sch_v0.2.png" width="320" /></a></div>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Auf der ersten Version der Platine ergaben sich trotz der einfachen Schaltung ein paar grobe Fehler welche vermieden hätten werden können. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">So hatte ich schlichtweg den ISP-Header nicht eingeplant, die Ground-Leitungen des AVR gar-nicht erst verbunden und an dern Multiplexern </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">einen weiteren <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Spannungs-</span>definierenden Eingang mit VCC statt GND verbunden.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Diese Fehler waren jedoch schnell korrigiert, das Ergebnis kann sich trotzdem sehen lassen.</span><br />
<br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Auf dem neuen Layout der Platine sind diese Fehler natürlich allesamt behoben. Weiter habe ich diverse optionale Widerstände verschiedene Leitungen eingeführt um </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">die Multiplexer ggfls. etwas schützen zu können.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Software des Mikrocontrollers besteht im wesentlichen aus einem LUFA Dual VirtualSerial Demo-Programm, welches ich so angepasst habe </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">dass man auf dem einen virtuellen seriellen Port die empfangenen Daten meiner Nodes sehen kann, und auf einem zweiten seriellen Port mittels Steuerkommandos den Multiplexer-Kanal </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">auswählen und die benötigte Baudrate festlegen kann.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Da die Bedienung per Terminal-Programm und der Verwendung eines binären Kommunikationsprotokolls - welches ich dazu implementiert habe - jedoch nicht ganz komfortabel ist, </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">habe ich zudem ein Python-Script geschrieben mit dem die Einstellungen problemlos per Kommandozeile vorgenommen werden können.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der findige Windows-Anwender kann sich die entsprechenden Script-Aufrufe natürlich auch in verschiedenen Batch-Files per Klick verfügbar machen. Hier die Ausgabe der verfügbaren Parameter:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://1.bp.blogspot.com/-QyOpCOpKPD0/V-o8lfhj5WI/AAAAAAAAAgg/LHoOLw74HBkiEbZEG0VlqRLrta6HiIlOgCLcB/s1600/muxctrl_usage.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="136" src="https://1.bp.blogspot.com/-QyOpCOpKPD0/V-o8lfhj5WI/AAAAAAAAAgg/LHoOLw74HBkiEbZEG0VlqRLrta6HiIlOgCLcB/s320/muxctrl_usage.png" width="320" /></a></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Wie im vorhergegangenen Screenshot zu sehen ist kann mittels diesem Script die Baudrate der Verbindung zu den angeschlossenen Systemen verändert werden, sowie die aktuell zu verbindende Multiplexer-"Leitung" gesetzt und jeweils ausgelesen werden. Damit sind auch unterschiedliche Baudraten möglich, indem man vor dem umschalten bereits die Baudrate auf die benötigte umstellt.</span></div>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Für den Cluster bedeutet dies nun das lediglich die sechs 3-Pin-Header mit der USB2SerialMux - Platine verbunden werden müssen und diese dann </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">mit dem Cluster-Master. Und dieser kann dann mit Hilfe von verschiedenen Tools - zeit-gesteuert ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der ersten Node - </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">durch die einzelnen Kanäle des Multiplexers schalten und die empfangenen Daten entsprechend für die spätere Verwendung loggen. Auch hierzu </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">existiert bereits ein kleines Shellscript welches ebenfalls im Tools-Ordner im Repository liegt. </span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Projekt ist wie gewohnt auf <a href="https://git.okoyono.de/klaute/USB2SerialMux">git.okoyono.de</a> verfügbar. Ebenfalls ist die aktuelle Version des benötigten des Bootloaders verfügbar und diverse Screenshots wie die Fuses des AVR über den ISP-Header gesetzt werden müssen, NACHDEM der neue Bootloader per ISP auf den AVR übertragen worden ist.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Platinen können direkt von <a href="https://oshpark.com/profiles/klaute">OSHPark</a> bestellt werden. </span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Eine Liste der benötigten Bauteile kann dem Schaltplan (KiCAD) entnommen werden.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Hier noch ein Bild der fertigen Platine in der ersten Version, mit den oben genannten Korrekturen...</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://3.bp.blogspot.com/-7WWuxz7jYDc/V-pA5-TgTqI/AAAAAAAAAgs/HEbOlNURSQUm_TWfsTQ12gjMUSwGQYk_QCLcB/s1600/2016-08-22%2B15.05.14.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="https://3.bp.blogspot.com/-7WWuxz7jYDc/V-pA5-TgTqI/AAAAAAAAAgs/HEbOlNURSQUm_TWfsTQ12gjMUSwGQYk_QCLcB/s320/2016-08-22%2B15.05.14.jpg" width="320" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Und hier noch eine 3D-Darstellung der aktuellen Version v0.2, welche bei <a href="https://oshpark.com/shared_projects/dcYnvbra">OSHPark</a> bestellt werden kann.</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://4.bp.blogspot.com/-Ny2Wcoy71oc/V-pBx2JfriI/AAAAAAAAAgw/hDuaFQXGOjgMwIbxZ2Kqy3nGv6a0EMSWACLcB/s1600/pcb_v0.2.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="152" src="https://4.bp.blogspot.com/-Ny2Wcoy71oc/V-pBx2JfriI/AAAAAAAAAgw/hDuaFQXGOjgMwIbxZ2Kqy3nGv6a0EMSWACLcB/s320/pcb_v0.2.png" width="320" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Eine fertig aufgebaute Version inklusive aller Bauteile und deren Aufbau und Test kann ich aus zeitlichen Gründen leider nicht anbieten.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-19778319237851554122016-07-11T18:09:00.000+02:002018-06-22T20:33:53.742+02:00#ChinaCluster impressions<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die neue Frontplatte im schlichten Aluminium-Lochblech, mit dem 2.2" TFT, drei Tastern und zwei USB- und einem HDMI-Anschluss. Das lila Leuchte ist eine Kombination der roten Power-LEDs und der ultra-hellen blauen LED des eingebauten USB-Hubs.</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://3.bp.blogspot.com/-jyL8wwsIqsk/V4Nh5BMGk4I/AAAAAAAAAe4/-A3PAVyd1M8AqV2bns5WIQlSBSEFQjTnwCKgB/s1600/1.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://3.bp.blogspot.com/-jyL8wwsIqsk/V4Nh5BMGk4I/AAAAAAAAAe4/-A3PAVyd1M8AqV2bns5WIQlSBSEFQjTnwCKgB/s320/1.png" width="263" /></a></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Hier nochmal deutlich heller aufgenommen.</span></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://2.bp.blogspot.com/-Sw1_npsLTpw/V4Nh35DVqjI/AAAAAAAAAe4/iVtg6HB59JIoaONzrKgiPZR6_DVcFFOuQCKgB/s1600/2.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://2.bp.blogspot.com/-Sw1_npsLTpw/V4Nh35DVqjI/AAAAAAAAAe4/iVtg6HB59JIoaONzrKgiPZR6_DVcFFOuQCKgB/s320/2.png" width="273" /></a></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">In der Rückwand sind zwei Ethernet-Anschlüsse eingebettet. Einer führt auf den Cubietruck und der zweite direkt auf den internen Netzwerk-Switch.</span></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://3.bp.blogspot.com/-mBygIfWAwbM/V4Nh4Qb9AXI/AAAAAAAAAe4/P0UZqVqEA5IqxbNt8aNeUNY2znXvn73MwCKgB/s1600/3.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://3.bp.blogspot.com/-mBygIfWAwbM/V4Nh4Qb9AXI/AAAAAAAAAe4/P0UZqVqEA5IqxbNt8aNeUNY2znXvn73MwCKgB/s320/3.png" width="165" /></a></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">In meinem vorherigen Post habe ich über die Strommessung geschrieben. Der neu montierte OrangePi One (mit der rot leuchtenden LED) fungiert als Datenbank-Server.</span></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://1.bp.blogspot.com/-op8Uqjf817A/V4Nh-r6jC2I/AAAAAAAAAe0/xO4CePQhdXA8-Qnvxtg5TDIasQHh2DeewCKgB/s1600/4.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://1.bp.blogspot.com/-op8Uqjf817A/V4Nh-r6jC2I/AAAAAAAAAe0/xO4CePQhdXA8-Qnvxtg5TDIasQHh2DeewCKgB/s320/4.png" width="155" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Hier eine Übersicht über alle Messdaten die per Grafana dargestellt werden, damit entgeht einem keine Auffälligkeit.</span></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://3.bp.blogspot.com/-_c05r7dRuKE/V4NxHkMZN2I/AAAAAAAAAfI/WEb42hioScU6r4hCiKyYmM9GDNreQifuwCLcB/s1600/cc_grafana.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="156" src="https://3.bp.blogspot.com/-_c05r7dRuKE/V4NxHkMZN2I/AAAAAAAAAfI/WEb42hioScU6r4hCiKyYmM9GDNreQifuwCLcB/s320/cc_grafana.png" width="320" /></a></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Im dunkeln entfaltet sich dann ein ganz andere Atmosphäre.</span></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://2.bp.blogspot.com/-U2MAdRvQnww/V4Nh7tzTxfI/AAAAAAAAAeo/_7KZMWDyFz8B78_QBgtolCDXNp1IbEgLQCKgB/s1600/6.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://2.bp.blogspot.com/-U2MAdRvQnww/V4Nh7tzTxfI/AAAAAAAAAeo/_7KZMWDyFz8B78_QBgtolCDXNp1IbEgLQCKgB/s320/6.jpg" width="240" /></a></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://3.bp.blogspot.com/-zkdbp002zmI/V4Nh9CSuMPI/AAAAAAAAAes/aMe-kKlAI28-8Je78k9n2Ym5VRRbmRW7QCKgB/s1600/7.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://3.bp.blogspot.com/-zkdbp002zmI/V4Nh9CSuMPI/AAAAAAAAAes/aMe-kKlAI28-8Je78k9n2Ym5VRRbmRW7QCKgB/s320/7.jpg" width="240" /></a></div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Da <a href="https://aaron-fischer.net/" style="text-align: justify;" target="_blank">Aaron</a> mit ja ein schickes Gehäuse für den Cluster baut, benötige ich einige Adapterplatinen. Unter anderem habe ich einen um den HDMI-Anschluss des Cubietrucks nach außen an der Gehäuse zu führen. Leider ergaben sich dabei kleinere Störungen die ich aber mit ein klein wenig Aluminiumfolie beheben konnte.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/TEqoxtIGqCM/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/TEqoxtIGqCM?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<br />klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-60654010483128983072016-06-28T21:38:00.000+02:002018-06-22T20:33:54.394+02:00ChinaCluster - Strom messen<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Aus reinem Interesse habe ich von einer weile beschlossen den Stromverbrauch zu messen. Und da ich vor einigen Jahren, während meines Studiums, bereits solche Messungen an E-Bikes mittels eigens entwickelter Hardware durchgeführt habe, konnte ich mir die Suche nach einer brauchbaren Lösung ersparen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Meine Umsetzung basiert dabei auf der Verwendung eines Messwiderstandes in Verbindung mit einem 'Current Shunt Monitor' und einem Mikrocontroller. </span></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Und da ich noch ein paar Arduino Nano hier herumliegen habe wird es einer von diesen werden. Das folgende Bild zeigt den aktuellen Aufbau.</span></div>
<div>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-J0QyYfou0aM/V3JDHrrjEsI/AAAAAAAAAdo/05vMghhtLmQbTylo0AoTL0ck-eGbeRtygCLcB/s1600/IMG_1199_small.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="121" src="https://1.bp.blogspot.com/-J0QyYfou0aM/V3JDHrrjEsI/AAAAAAAAAdo/05vMghhtLmQbTylo0AoTL0ck-eGbeRtygCLcB/s320/IMG_1199_small.JPG" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Arduino Nano und Shunt Monitor</span></td></tr>
</tbody></table>
<br /></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Prinzip hinter meiner umgesetzten Strommessung ist folgendes:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein Messwiderstand wird in die Zuleitung zwischen dem Netzteil des ChinaCluster und den restlichen Komponenten gebaut. In die 'plus'-Leitung. Wer im Physik-Unterricht aufgepasst hat weiß nun das an diesem eine Spannung anliegt, die in Abhängigkeit zum Widerstand und Strom steht. Also U=R*I, was dem <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Ohmsches_Gesetz" target="_blank">Ohmschen Gesetzt</a> entspricht. Mann kann also die Spannung einfach messen und über das Ohmsche Gesetz den aktuell fließenden Strom berechnen, sofern man den Widerstandswert weiß.</span></div>
<div>
<br />
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://2.bp.blogspot.com/-iyI3O24-eys/V3JBjQvgv2I/AAAAAAAAAdc/30TxjDhKOBYgkJeET_Vxf6g1su07iJ-IACLcB/s1600/IMG_1351_small.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="169" src="https://2.bp.blogspot.com/-iyI3O24-eys/V3JBjQvgv2I/AAAAAAAAAdc/30TxjDhKOBYgkJeET_Vxf6g1su07iJ-IACLcB/s320/IMG_1351_small.JPG" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Skizze mit Shunt, Stromquelle und Verbraucher</span></td></tr>
</tbody></table>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein wichtiger Punkt, bei dieser Art der Messung, ist dabei jedoch folgender: Je höher der Wert des Messwiderstandes ist, desto höher ist auch die an diesem anliegende Spannung. Und genau die an diesem anliegende Spannung fehlt dann an den restlichen Komponenten des Clusters.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Vorstellen kann man sich das wie eine einfache Reihenschaltung, einen Spannungsteiler. Am Messwiderstand liegt die Spannung Us=Rs*I an. Der Strom I ist in der Reihenschaltung immer gleich. Und die Spannung an den Verbrauchern ist dann Uverb=5V-Us. Das Verhältnis der Aufteilung hängt letztlich vom Verhältnis des Messwiderstandes zum Widerstand der restlichen Verbraucher ab.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Und da die restlichen Verbraucher aber - beim ChinaCluster allesamt eine recht stabile und genaue 5V Spannung benötigen ist da eigentlich kein Spielraum für den Messwiderstand, oder?</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Doch der ist da, jedoch nicht im Volt-Bereich, sondern eher im Millivolt- oder Mikrovolt-Bereich. Das bedeutet also das man sinnvollerweise einen Widerstand wählt der deutlich unter einem Ohm liegt.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Ohmsche Gesetzt kann einem helfen da einen Überblick zu bekommen wie Groß denn der Widerstand sein darf, damit die benötigten 5V an den Verbrauchern möglichst wenig verringert wird.</span></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Beispiel:</span></div>
<div>
<br /></div>
<div>
<span style="font-family: "trebuchet ms" , sans-serif;">Rs = 0.001185 Ohm</span></div>
<div>
<span style="font-family: "trebuchet ms" , sans-serif;">I = 2 Ampere</span></div>
<div>
<span style="font-family: "trebuchet ms" , sans-serif;">Us = 0.001185 Ohm *2 Ampere = 0,00237 Volt</span></div>
<div>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Damit würden bei diesem Widerstand lediglich 0,00237 Volt von den benötigten 5V am den Verbrauchern fehlen, was etwa den Wert 4,99V ergibt. Also eine minimale Veränderung mit der man leben kann.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Leider besteht an dieser Stelle jedoch ein weiteres Problem. Der Mikrocontroller muss über seinen eingebauten ADC (<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Analog-Digital-Umsetzer" target="_blank">Analog Digital Comparator</a>) diese Spannung messen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Und ein zweites Problem haben wir uns damit auch noch auferlegt, ohne es bis jetzt zu merken. Woher bekommt man einen Widerstand von beispielsweise 0.001185 Ohm? Bei diversen Online-Händlern kann man verschiedene kaufen, um die 1Ohm und kleiner. Diese sind jedoch meist sehr teuer und nicht immer in vielen verschiedenen Größen verfügbar.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das gute ist jedoch das man so einen Messwiderstand ganz einfach selbst machen kann. Je nachdem wie hoch die Spannung ist, welche das Netzteil liefert und wie hoch der maximale Strom ist der durch den Widerstand Fliesen soll ist, kann man auch einfach ein kurzes und dickes Stück Draht nehmen. In meinem Fall des ChinaCluster ist es ein Stück 1,5qmm isolierte Flexleitung, die für 230V Wechselspannung ausgelegt ist. Die Länge beträgt etwa 6,5cm, was über Umwege gemessen einen Widerstand von etwa 0.001185 Ohm ergibt.</span></div>
<div>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://4.bp.blogspot.com/-KBJYxGRAsaA/V3JEPxYz2YI/AAAAAAAAAeA/ei5yA1CnJP0hA38LeWiINBhDhwQz-oI5QCLcB/s1600/IMG_1353_small.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="230" src="https://4.bp.blogspot.com/-KBJYxGRAsaA/V3JEPxYz2YI/AAAAAAAAAeA/ei5yA1CnJP0hA38LeWiINBhDhwQz-oI5QCLcB/s320/IMG_1353_small.JPG" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Shunt - Das blaue Kabel</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">An diesem Punkt muss ich jedoch zugeben das meine Messung fehlerhaft sein kann. Gegebenenfalls werde ich an dieser Stelle den Widerstandswert noch korrigieren und beschreiben wie man den Wert genau ermitteln kann. Im Moment reicht mir persönlich diese Annäherung an den korrekten Widerstand jedoch aus.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Meine Bessung basiert darauf mit einem Multimeter und einem Oszilloskop den Wert indirekt zu ermitteln. Das Oszilloskop hat dabei die Spannung am den Messwiderstand gemessen und das Multimeter den aktuell fließenden Strom. Der Widerstandswert kann so relativ genau ermittelt werden indem man das Ohmsche Gesetzt anwendet.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Damit hätten wir nun das zweite Problem gelöst und stehen noch vor dem ersten, dass der Mikrocontroller per ADC die Spannung am <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Shunt_%28Elektrotechnik%29" target="_blank">Shunt </a>- wie man den Messwiderstand auch oft nennt - messen soll.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Hierzu muss man jedoch zunächst grob verstehen was der ADC eigentlich tut. Er wandelt einen Spannungswert einer Quelle in einen Zahlenwert um. Der Zahlenwert ist dabei jedoch nicht identisch mit dem der anliegenden Spannung. Der ADC wird also nicht den Wert 4,5 liefern wenn die angelegte Spannung 4,5V entspricht.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Werte welche ausgegeben werden bewegen sich in einem definierten Wertebereich. Im Fall von meinem Mikrocontroller im Bereich von 0 bis 1023, man spricht hierbei auch von einer 10Bit Auflösung (2^10 -1).</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Zudem gibt es oft die Möglichkeit eine Referenzspannung festzulegen. In meinem Fall habe ich eine externe Spannung von 3,3V gewählt. Hierbei gibt es einige Regeln wie hoch diese maximal sein kann, woher diese kommt usw. aber das soll hier nicht das Thema sein. Wichtig an dieser Stelle ist für uns nur das eine Spannung von 3,3 V dem Zahlenwert 1023 entspricht und 0V dem Zahlenwert 0.</span></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Rechnen wir uns nun aus welche Spannung maximal an unserem 0.001185 Ohm Shunt anliegt:</span></div>
<div>
<br /></div>
<div>
<span style="font-family: "trebuchet ms" , sans-serif;">U = Rs * Imax = 0.001185 Ohm * 12 A = 0,01422 V</span></div>
<div>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Jetzt sind 0,01422 Volt drastisch viel kleiner als 3,3V. Und die 3,3V Referenzspannung dividiert durch die Auflösung des ADC, von 10 Bit, ergibt einen Spanungshub von 0,00322265625V pro Count. Man kann also sagen dass jedes Mal wenn die gemessene Spannung am Shunt um etwa 0,0032...V erhöht wird der ADC den <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ausgabew</span>ert um den Zahlenwert (Count) von 1 erhöhen.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Im Fall von den oben berechneten 0,01422 V wird dieser also einen Count von maximal 4-5 ausgeben.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> Und das wenn der maximale Strom von 12 Ampere fließt. Wenn der ChinaCluster also im Leerlauf ist und gerade mal zwei Ampere benötigt wird der ADC eine Null ausgeben, da für diesen die Spannung einfach zu klein ist.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Oben habe ich bereits beschrieben das ich einen Current Shunt Monitor zur Messung verwende. Im Grunde kann man sich das als einen Verstärker oder Multiplikatoren vorstellen.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Dieser bekommt eine Eingangsspannung angelegt und liefert an dessen Ausgang eine um einen Faktor erhöhte Spannung. Der Faktor ist bei meinem Bauteil fest vorgegeben, es handelt sich dabei um den Faktor 50, da ich einen INA194 von Texas Instruments verwende.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Mit diesem kleinen Trick bringen wir den Spannungsbereich von 0,01422 V maximal auf das fünfzig<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">fache</span> davon, also etwa 0,7 V. Das ist zwar immer noch nicht hoch, aber besser als zuvor. Damit würden die 12 Ampere die das Netzteil maximal liefern kann als Zahlenwert vom ADC etwa der Zahl 217 entsprechen. Im Vergleich zu dem Wert 4-5 ist das eine deutliche Verbesserung.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">An dieser Stelle möchte ich nochmals darauf hinweisen das sich hierbei an einigen Stellen der Berechnungen und Messungen Fehler in der Genauigkeit einschleichen. Für mich sind diese akzeptabel, da ich lediglich einen Groben Wert in eine <a href="https://influxdata.com/" target="_blank">Datenbank</a> logge und mir daraus nur einen <a href="http://grafana.org/" target="_blank">Grafen</a> anzeigen lasse. In diesem Grafen ist nicht genau ersichtlich wie der exakte Wert ist, wichtig ist mir dabei nur das sich die Auslastung meines Netzteils in definierten Bereich bewegt.</span></div>
<div>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-1c9ftv-Yzg8/V3JDUW7jriI/AAAAAAAAAdw/iByDR0LyrYUl_87jeWmmHFRgr8yNILrVACLcB/s1600/IMG_1183.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="102" src="https://1.bp.blogspot.com/-1c9ftv-Yzg8/V3JDUW7jriI/AAAAAAAAAdw/iByDR0LyrYUl_87jeWmmHFRgr8yNILrVACLcB/s320/IMG_1183.JPG" width="320" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;">Grafana Strom-Kurve</td></tr>
</tbody></table>
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Um mehr Detailschärfe bei der Strommessung zu erhalten kann man zum einen eine kleinere Referenzspannung verwenden, die deutlich näher an der maximal zu messenden liegt. Sofern der Mikrocontroller dies zulässt. Oder man verwendet einen anderen Current Shunt Monitor mit einem höheren Multiplikator. Alternativ kann man sich auch mit einem OPAMP einen <a href="http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen" target="_blank">Spannungsfolger</a> basteln und diesen auf einen exakt berechneten Faktor einstellen. Dies hat dann ein<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">i</span>ge Vor- und Nachteile auf die ich jedoch hier nicht eingehen möchte.</span></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Schlussendlich bleibt zuletzt, nachdem nun alle Probleme gelöst sind, nur noch die Werte des ADC wieder in den fließenden Strom umzurechnen.</span></div>
<div>
<br /></div>
<div>
<span style="font-family: "trebuchet ms" , sans-serif;">I = Ushunt / Rshunt <span style="font-family: "helvetica neue light" , , "helvetica" , "arial" , sans-serif;">wobei Ushunt = Uadc / 50</span></span></div>
<div>
<span style="font-family: "helvetica neue light" , , "helvetica" , "arial" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Dieses Bild zeigt eine Liste von Messwerten des Mikrocontrolles, als Hex und Dezimalzahl, deren Umrechnung in die anliegende Spannung und der Umrechnung in den fließenden Strom.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Python-Script welches über eine Serielle-Verbindung (USB zu Seriell) die Daten von einem Arduino empfängt ist <a href="https://git.okoyono.de/klaute/ChinaCluster/src/master/tools/logger/current2influx.py" target="_blank">hier</a> verfügbar. Die Firmware für den Arduino kann <a href="https://git.okoyono.de/klaute/ChinaCluster/src/master/arduino/cc_assist" target="_blank">hier</a> heruntergeladen werden.</span></div>
<div>
<br /></div>
<div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="https://lh3.googleusercontent.com/-VBmP_KElxd4/V1iFN_VHBNI/AAAAAAAAAdA/MV9SFP6cvAo/s640/blogger-image--1107673514.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="https://lh3.googleusercontent.com/-VBmP_KElxd4/V1iFN_VHBNI/AAAAAAAAAdA/MV9SFP6cvAo/s320/blogger-image--1107673514.jpg" width="226" /></a></div>
<br /></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-71494113809322445792016-06-22T19:01:00.000+02:002018-06-22T20:33:54.534+02:00Cubietruck GPIO with python und SWIG<div style="text-align: justify;">
Um für meinen ChinaCluster diverse externe Hardware steuern und auslösen zu können benötigte ich vor einiger Zeit eine Möglichkeit auf das <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/General-purpose_input/output" target="_blank">GPIO-Subsystem</a> des Cubitrucks zugreifen zu können. Dieser ist das Master-System im Cluster.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Für die Implementierung von Software in C/C++ sind die beiden folgenden Quellen die grundlegenden Informationen zum Ziel. Das allgemeine <a href="http://docs.cubieboard.org/tutorials/cubietruck/start" target="_blank">Cubietruck Tutorial</a> und das <a href="http://docs.cubieboard.org/tutorials/common/gpio_on_lubuntu" target="_blank">Cubieboard GPIO tutorial</a>. Ich jedoch würde gerne per Python - und das ohne möglichst alles neu implementieren zu müssen - auf das GPIO-System zugreifen.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Theoretisch gibt es bereits ein WiringCB-Projekt, welches theoretisch ein GPIO-Interface für Cubieboards bereitstellen sollte, in meinem Fall funktionierte dies jedenfalls in keinem meiner Tests.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Was tun also wenn es keine adäquate Lösung gibt? Selbst umsetzen. Daher habe ich <a href="https://git.okoyono.de/klaute/cubitruck_python_gpio" target="_blank">hier</a> bereits ein Repository eingerichtet mit dem per Python auf das GPIO-Subsystem - zumindeste meines Cubitrucks - zugegriffen werden kann.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Letztendlich basiert diese Lösung darauf das ich um die C-Implementierung von Stefan Mavrodiev einen Python-Wrapper gelegt habe. Der gängige Weg ist dabei wohl diesen mittels <a href="http://www.swig.org/" target="_blank">SWIG</a>, unter Zuhilfename eines .i-Files in dem alle zu exportieren Elemente aus der ursprünglichen Library aufgelistet bzw. definiert werden, den Wrapper automatisch generieren und kompilieren zu lassen. Wichtig ist hierbei ein Setup-File manuell erzeugt zu haben in dem die Eigenschaften der neuen GPIO-Library definiert sind. Das Repository beinhaltet eine sehr übersichtliche Umsetzung und kann so ggfls. theoretisch als Beispiel dienen.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Spezielle Software-Pakete habe ich auf dem Armbian des Cubitrucks nicht installiert. Lediglich Python, pypy swig und make und der gcc sollten installiert sein.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Meine Software kann simpel mittels <i>make</i> durchgeführt werden. Achtung, es wird jeweils die Python und pypy-Version der Library kompiliert. Benötigt man beispielsweise die Python-Version kann man diese Zeile einfach im Makefile auskommentieren. Hat man make als normaler User ausgeführt und bereits ausreichend Rechte auf das GPIO-Subsystem wird zudem der automatisch ausgeführte Library-Test ohne Fehlermeldungen ausgeführt. Ansonsten bleibt einem nur der Weg über den User root.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-17795251365768189392016-06-21T23:37:00.000+02:002018-06-22T20:33:53.673+02:00Genetische Algorithmen und OpenMPI<div style="text-align: justify;">
Dinge die passieren - einen aber ärgerlich stimmen - wie zum Beispiel das ich diesen Artikel bereits geschrieben hatte und ich ihn nun komplett schreiben muss, da die Datei in der er stand leider bei einem unerwarteten Zwangs-Reset meines Rechners verloren ging.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
In dem verlorenen Artikel hatte ich darüber geschrieben das es etwas wie genetische Algorithmen gibt, welche dazu herangezogen werden könne Probleme zu lösen für die man z.B. keinen Lösungsansatz besitzt aber das Ziel kennt. Außerdem habe ich über <a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Infinite-Monkey-Theorem" target="_blank">Affen</a> geschrieben die auf Schreibmaschinen tippen und per Evolution in der Lage wären einen Text wie Shakespeares Sommernachtstraum zu schreiben. Bei diesem so genannten Infinite-Monkey-Theorem kann mathematisch, auch ohne Evolution, bereits bewiesen werden das dies möglich ist. Die Evolution soll dabei nur den Fortschritt unterstützen. Diese Aufgabe ist in Etwa gleichzustellen wie ein erstes "Hello World" bei der Verwendung einer neuen Programmiersprache. Aber vielleicht auch ein klein wenig aufwändiger umzusetzen.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Schlussendlich, mal von den ganzen Affen abgesehen, wollte ich nur darüber berichten das ich nun endlich für meinen Cluster eine <a href="http://git.okoyono.de/klaute/evolutionary/src/master/genetic_algorithm" target="_blank">Software</a> geschrieben habe die alle Elemente des Systems einmal gründlich ausnutzt. Also das Netzwerk, die 20 Prozessor-Cores der OrangePis und auch den RAM gut ausgelastet. </div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Die Programmiersprache meiner Wahl bei der Umsetzung ist in diesem Fall <a href="http://www.python.org/" target="_blank">python </a>- bzw. <a href="http://www.pypy.org/" target="_blank">pypy</a> - in Verbindung mit <a href="http://pythonhosted.org/mpi4py/" target="_blank">MPI4PY</a> und <a href="http://www.openmpi.org/" target="_blank">OpenMPI</a>. Die Laufzeit ist durch die Verwendung von <i>pypy </i>deutlich reduziert und durch die Möglichkeit der verteilten Berechnungen und Aktivitäten, welche per OpenMPI ermöglicht werden, kann diese weiter reduziert werden. Leider musste ich bei meinen Tests feststellen das mein Notebook mit dem Intel i7 Quadcore - Prozessor der 16GB RAM zur Verfügung hat immer noch schneller ist als der Cluster - aber schnelle und Moderne Hardware kaufen kann ja jeder.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Mein Script ist unterteilt in zwei Bestandteile, einen <a href="http://git.okoyono.de/klaute/evolutionary/src/master/genetic_algorithm/generic/evolve.py" target="_blank">generischen Teil</a> der für die Ausführung des genetischen Algorithmus zuständig ist und einem <a href="http://git.okoyono.de/klaute/evolutionary/src/master/genetic_algorithm/mpi/mpi_text_evolve.py" target="_blank">ausführenden Hauptteil</a> der unter anderem für MPI zuständig ist. Weiter gibt es seit kurzem einen <a href="https://git.okoyono.de/klaute/evolutionary/src/master/genetic_algorithm/generic/calcobj.py" target="_blank">weiteren generischen Teil</a> welcher den Aufwand der MPI-Kommunikation (welche per SSH realisiert ist) dadurch reduziert indem ein Node-lokales Multiprozessing verwendet wird.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Der Grundlegende Ablauf bei einem solchen genetischen Algorithmus ist immer gleich. Zunächst wird eine initiale Population von DNA-Elementen erzeugt, auf diese einzelnen DNA-Stränge dann eine Fitness-Funktion angewandt, daraufhin aus den besten <i>n</i>-Stück und durch Rekombination eine neue Population (Generation) erzeugt und schlussendlich Mutationen in dieser neuen Population erzeugt. Danach wird der Vorgang beim ausführen der Fitness-Funktion neu begonnen und fortgefahren bis entweder im Idealfall eine Lösung ermittelt worden ist, oder eben eine maximale Anzahl von Versuchen den Vorgang beendet.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Da es genug Tutorials, Beispiele und Quellen zu finden gibt verzichte ich hier auf weitere Details zu meiner Implementierung. Es war eben auch nur ein Test um die Funktionalität des Clusters zu verifizieren. Die Performance kann in dieser Software an einigen Stellen optimiert werden.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
So ist die Verwendung der Sprache Python und des pypy-Interpreters sicher nicht performanter als wenn man eine Hochsprache wie C oder C++ verwenden würde. Weiterhin ist ein häufiges austauschen von Daten zwischen den Nodes und des Masters per SSH, unter Berücksichtigung das es sich bei meiner Hardware um Embeddedsystems handelt, vielleicht auch eher ein Flaschenhals. Ebenso wie das 100MBit Netzwerk, aber um die Hardware geht es hier nicht. Weiterhin wird in meiner generalisierten Implementierung des Multiprocessings für jede anstehende Berechnung einer oder mehrere Prozesse neu gestartet und diese daraufhin wieder beendet, was weiteren Overhead auf der CPU erzeugt den man durch geschickte Verwendung eines anderen Prozessschemas verringern könnte.</div>
<div style="text-align: justify;">
Auch die Implementierung der Datenstrukturen in Python-spezifischen Datentypen wie Listen und Dictionaries anstatt der Verwendung von <a href="http://www.numpy.org/" target="_blank"><i>numpy</i></a> wirkt<i> </i>sich vermutlich nicht positiv auf die Performance aus.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Hierbei muss man sich in jedem Fall vermutlich selbst für sich überlegen ob es einen Sinn ergibt seine Software im Nachhinein zu optimieren oder gleich von Anfang an die Beste der Besten der Besten Verfahren, Datenstrukturen und Soft- und Hardwarekomponenten verwendet. In meinem Fall würde ich noch hinzufügen - Hauptsache es macht Spaß und es gibt neues zu entdecken.</div>
<br />
<div style="text-align: justify;">
Insgesamt bin ich dennoch zufrieden, da der Cluster bewiesen hatte das er zuverlässig, auch unter Volllast mit einem <a href="http://blog.scoutapp.com/articles/2009/07/31/understanding-load-averages" target="_blank">System-Load</a> von 8 (bei 4 CPU-Cores) und mehr trotzdem weiterhin korrekt Arbeitet.</div>
<br />klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-61393873132670341052016-04-13T23:42:00.000+02:002018-06-22T20:33:54.465+02:00Fazit zum ChinaCluster und OpenMPI<!--[if gte mso 9]><xml>
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<b><span style="font-family: "arial" , sans-serif;">ChinaCluster-Fazit</span></b><br />
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Meine Erfahrungen der letzten Wochen
beim Aufbau der Konfiguration und dem Ärgern über meinen ChinaCluster möchte
ich hier niemandem vorenthalten.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Ich war ehrlich gesagt zunächst etwas
skeptisch was die Qualität der Produkte aus China angeht. Die Kosten derer
waren sehr viel geringer - um nicht zu sagen sogar drastisch. Die Verarbeitung
wirkte an der einen oder anderen Stelle - im Vergleich zu teureren Produkten
die aus dem europäischen Markt verfügbar sind - etwas weniger robust und
hochwertig. Was meine Erfahrung mit den Teilen angeht habe ich jedoch noch
keine wirklichen Nachteile gefunden, außer einem: Die 2,50€ Micro SD-Karten
sind sehr empfindlich. Trennt man von einem der Embedded Systems die Spannung
während gerade ein Zugriff auf eine der Karten erfolgte kann es durchaus sein das
weite Teile der Speicherbereiche irreparabel beschädigt werden. Also nicht so
dass ein Einfaches zurückspielen des Journals Abhilfe schaffen
würde, nein der Speicher ist komplett defekt. Ich werde an dieser Stelle noch
ein paar Tests machen ob ich das Problem zuverlässig reproduzieren kann.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Für die Zukunft werde ich
vorsichtshalber jedoch auf Markenprodukte (zumindest bei SD-Karten)
setzten - und auch mal hier prüfen ob sich diese ähnlich leicht in meinen
Cluster-Nodes zerstören lassen.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Bei den Netzwerkkabeln hatte ich damals
bewusst die kürzesten und billigsten bestellt gehabt - diese sind blau. Und ich
vermute mal dass diese - aufgrund der fehlenden Schirmung - nicht für
professionelle Zwecke genutzt werden sollten. In meinem Fall habe ich die 50 cm
langen Kabel noch weiter gekürzt, so dass diese nun insgesamt nicht mehr als
Länge von jeweils 15-20 cm haben. Damit sollten sich die Probleme welche durch
die fehlende Schirmung entstehen weiter minimieren. Bei meinem Performance-Test
des Netzwerks sind mir jedenfalls keine Probleme oder
Geschwindigkeits-Einbußen aufgefallen. Die 100MBit - Verbindung ist stabil.
Auch der 13€ 10/100 MBit Netzwerk-Switch arbeitet problemlos.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Was das 2,2" TFT Display angeht ist
mir aufgefallen das sich nach einiger Zeit der Klebstoff löst welcher die
Frontscheibe am Gehäuse festhält. Damit steht diese Scheibe etwas ab was dazu
führt das viel Licht der Hintergrundbeleuchtung an den Seiten heraus leuchtet.
Nichts was man jedoch nicht mit einem Tropfen Klebstoff oder einem Klebestreifen
reparieren kann. Zudem ist dieses Problem mit der Verarbeitung obsolete sobald
das Display in ein Gehäuse eingebaut wird.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Auch die OrangePi PCs sind durchaus
zuverlässig. Deren Leistung mit den 4 CPU-Cores welche permanent auf 1,5 GHz
laufen ist ordentlich. Das RAM mit einem Gigabyte ist jedoch etwas knapp
bemessen, im Vergleich dazu hat mein Cluster-Master - ein Cubietruck - bereits
2 GB RAM. Was definitiv zu bemängeln ist das der Support und die Community für
diese Plattform nicht sonderlich groß ist. So das Kernel-Updates quasi nicht
stattfinden, und viele Features welche man sich wünschen würde für die
Hardwareunterstützung nicht umgesetzt sind. Die letzten offiziellen Updates der
Installations-Images fand beispielsweise Mitte 2015 statt, was zum Zeitpunkt zu
dem ich diesen Artikel schreibe etwa 10 Monate her ist. Nichtsdestotrotz ist,
vom Kernel und dessen Features abgesehen, die restliche Software welche aus den
Debian/Ubuntu Paket-Quellen kommt aktuell und zuverlässig. Was dazu führt das
die OrangePi PCs dennoch brauchbar sind, sie können recht performant Probleme
abarbeiten.</span></div>
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;"><br />
<b>OpenMPI</b></span><br />
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Schon interessanter war es eine aktuelle
Version von <a href="http://openmpi.org/">OpenMPI.org</a> zu installieren bzw.
zu kompilieren und auch verwenden zu können. Die Tutorials im
WorldWideWeb beschreiben nur den Standard-Fall - wenn man zuvor Unmengen an
Libraries installiert hat und die Software direkt in das Root-Filesystem hinein
installiert. Klar dann muss man keine <i>PATH</i>-Variable oder den <i>LD_LIBRARY_PATH</i>
anpassen und auch sonst nichts im System verbiegen. Die Alternative
welche die Debian-Paketen bieten sind - wie auch anders zu erwarten
leider veraltet - wodurch diese ausscheiden.<span style="mso-bidi-font-weight: bold;"></span></span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Meine Lösung ist das ich OpenMPI direkt
unter <i>/opt</i> installiere, die System-Variablen anpasse und damit auch bei
einem Versions-Wechsel simpel einfach alle Inhalte überschreiben kann. Auf der
Master- und den Slave-Nodes wird jeweils das identische Software-Paket
verwendet, so dass hier keine Inkompatibilitäten entstehen. Konfiguriert wird
OpenMPI mit der Option <i>„--prefix=/opt“</i><i style="mso-bidi-font-style: normal;">.</i> Wobei ich bereits DistCC zum kompilieren verwende, was jedoch
auch dazu führt das zukünftig auch alle per <i style="mso-bidi-font-style: normal;">mpicc</i>
kompilierten Projekte per DistCC verteilt kompiliert werden - ein netter Seiteneffekt.
Das Konfigurieren per <i style="mso-bidi-font-style: normal;">configure</i>-Script
und das kompilieren/installieren gestaltet sich simpel - nämlich durch warten
das es fertig ist.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Spannend wird es erst bei der
Konfiguration der Cluster-Nodes und des Masters. Das Problem ist das die <i style="mso-bidi-font-style: normal;">PATH</i>-Variable angepasst werden muss um
auch direkt Programme aus <i style="mso-bidi-font-style: normal;">/opt/</i><i style="mso-bidi-font-style: normal;"> </i>bin ausführen zu können, ohne den
kompletten Dateipfad angeben zu müssen. Wer per <i style="mso-bidi-font-style: normal;">„ssh user@host“</i> jedoch eine Software ausführen möchte stellt recht
schnell fest das Kommandos einfach nicht gefunden werden.<br />
Das liegt daran das SSH nur eine „abgespeckte“ Variante der Umgebungsvariablen
in diesem Fall zur Verfügung stellt.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Erst im Fall eines direkten User-Logins
wird beispielsweise die <i style="mso-bidi-font-style: normal;">bash</i> das
Environment anhand der<span style="mso-bidi-font-style: italic;"> <i>bashrc</i></span>
usw. einrichten. Damit jedoch das Problem behoben wird kann man - simpel - eine
Konfigurationsdatei von SSH verwenden, die <i>/etc/environment</i>. In diese
trägt man einfach die benötigten Variablen ein die man gerne gesetzt haben
möchte. Das ganze wird zeilenweise untereinander geschrieben, wie im folgenden
Beispiel:<br style="mso-special-character: line-break;" />
<br style="mso-special-character: line-break;" />
<span style="mso-bidi-font-style: italic;"></span></span></div>
<i><span style="font-family: "arial" , sans-serif;">PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/opt/bin:/opt/hadoop/bin:/opt/hadoop/sbin:/mnt/cluster/bin"</span></i><span style="font-family: "arial" , sans-serif;"><br />
<br />
Hier können auch andere Variablen hinein, wie z.B. <i>JAVA_HOME, HADOOP_INSTALL</i><i style="mso-bidi-font-style: normal;">, usw.</i><br />
<br />
Für den Master sind noch die folgenden Einstellungen für die <i style="mso-bidi-font-style: normal;">bashrc</i> notwendig:<br />
<br />
<i>export C_INCLUDE_PATH=/opt/include<br />
export CPATH=/opt/include<br />
export CPLUS_INCLUDE_PATH=/opt/include</i><br />
<br />
In der <i>/etc/ld.so.conf.d/openmpi.conf</i> ist dann noch der Pfad zu den
Shared-Libraries einzutragen, sonst wird das Linken der Software nicht
funktionieren:<br />
<br />
<i>/opt/lib</i> <span style="mso-bidi-font-style: italic;"></span></span><br />
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Mit diesen Einstellungen ist dann auch
das fehlerfreie kompilieren von C/C++ Software möglich die OpenMPI verwenden.</span></div>
<div style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Wie in den umherkursierenden Tutorials
ersichtlich ist greifen die Tools für die Verwendung von OpenMPI per SSH auf
die anderen Nodes zu. Damit ist es notwendig dass ein Login per SSH ohne
Passwort - also per <i>authorized_key</i> - möglich ist. Verwendet man dazu <i style="mso-bidi-font-style: normal;">mpirun</i> oder <i style="mso-bidi-font-style: normal;">mpiexec</i> kann man
per <i><span style="mso-bidi-font-style: italic;">-H</span></i> - Option einfach <i>user@host</i>
angeben. Gleiches ist jedoch auch in der <i style="mso-bidi-font-style: normal;">mpihosts</i> möglich.
Hier können nicht nur Hosts und deren verfügbaren Slots angegeben werden -
sondern auch der User mit dem in das System eingeloggt werden soll. Also wie
folgt:</span></div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal">
<i><span style="font-family: "arial" , sans-serif;">mpi@Node01
slots=4<br />
mpi@Node02 slots=4<br />
mpi@Node03 slots=4<br />
mpi@Node04 slots=4<br />
mpi@Node05 slots=4</span></i><i style="mso-bidi-font-style: normal;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif;"><br />
</span></i><span style="font-family: "arial" , sans-serif;"></span><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 11.0pt; line-height: 107%;">
</span>
</div>
<div class="MsoNormal">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="text-align: justify; text-justify: inter-ideograph;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">Damit ist die Installation und
Konfiguration von MPI bereits abgeschlossen, so dass dieses direkt verwendet
werden kann. Jedenfalls aus C/C++ - Code heraus. Möchte man beispielsweise -
wie ich - Python verwenden muss man noch die Hürde nehmen und sich MPI4PY - am
besten in der neuesten Version (aktuell 2.0.0) installieren. Dies geschieht
indem man lediglich <i>„python setup.py build; python setup.py install“</i>
eingibt. Über die Examples und Demos kann man daraufhin prüfen ob die
Installation, wie auch bei OpenMPI, funktioniert. Wenn jemand ein
Python-Derivat wie <i style="mso-bidi-font-style: normal;">pypy</i>
verwenden möchte ersetzt man lediglich beim Aufruf des <span style="mso-bidi-font-style: italic;">setup.py</span> - Scripts den Interpreter.<br />
<br />
An dieser Stelle möchte ich noch deutlicher darauf hinweisen das dieser Post
nicht dazu da ist eine detaillierte Installationsanleitung für OpenMPI
abzubilden, diese gibt es wie Sand am Meer im Internet zu finden. Ich möchte
hier nur auch die speziellen Details hinweisen welche mir persönlich die
Installation der Software erschwert hatte.</span><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt; line-height: 107%;"></span></div>
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<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Mit dem ChinaCluster bin ich in den letzten Tagen
recht gut vorangekommen. Der <a href="http://aaron-fischer.net/"><span style="color: blue;">Aaron</span></a> hat mir seine überragend gute Arbeit
zugesendet. Und zwar einen Sockel mit bereits darauf aufgebauten Halterungen für
die OrangePi - Nodes, das Netzteil, den Netzwerk-Switch, das Relais-Board und
die Platinen zur Verteilung der Spannung des Netzteils zur Stromversorgung
aller Komponenten.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Ich bin sehr begeistert von der Optik, der
Verarbeitung und den vielen Details die Aaron eingearbeitet hat - sogar einen
Dummy um die Abmessungen des Cubietruck nachzubilden hat er für den Aufbau
hergestellt.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
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<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Hier ein paar Bilder von den Details.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://2.bp.blogspot.com/-WaJyJlZ8M_0/Vsx_Dzo8w6I/AAAAAAAAAZ4/nUcDJk7L8Gc/s1600/cubietruck_dummy.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="204" src="https://2.bp.blogspot.com/-WaJyJlZ8M_0/Vsx_Dzo8w6I/AAAAAAAAAZ4/nUcDJk7L8Gc/s320/cubietruck_dummy.png" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Cubietruck-Dummy</span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-WG4jvgMV_MI/Vsx-ugAFzjI/AAAAAAAAAZ0/qSx4lLfQ3BE/s1600/stromverteiler.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="214" src="https://1.bp.blogspot.com/-WG4jvgMV_MI/Vsx-ugAFzjI/AAAAAAAAAZ0/qSx4lLfQ3BE/s320/stromverteiler.png" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Stromverteiler-Platine</span></td></tr>
</tbody></table>
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-4NSeTN0M76A/Vsx_yt8ODMI/AAAAAAAAAaA/tNPI2ZmfyRI/s1600/releais_board.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="154" src="https://1.bp.blogspot.com/-4NSeTN0M76A/Vsx_yt8ODMI/AAAAAAAAAaA/tNPI2ZmfyRI/s320/releais_board.png" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Relais-Board</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://4.bp.blogspot.com/-uBtxmGhnkYE/VsyAQQGtQRI/AAAAAAAAAaI/blDWngHqyg8/s1600/netzteil.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="211" src="https://4.bp.blogspot.com/-uBtxmGhnkYE/VsyAQQGtQRI/AAAAAAAAAaI/blDWngHqyg8/s320/netzteil.png" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Netzteil</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-mro0jtlydTs/VsyAncxOaBI/AAAAAAAAAaQ/uIZT8X14u-4/s1600/node_halterung.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="320" src="https://1.bp.blogspot.com/-mro0jtlydTs/VsyAncxOaBI/AAAAAAAAAaQ/uIZT8X14u-4/s320/node_halterung.png" width="259" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Halterungen für die Nodes</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://4.bp.blogspot.com/-VcGa0XTu5J0/VsyA8pvNW6I/AAAAAAAAAaY/fM1iO4i-Tn0/s1600/switch.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="320" src="https://4.bp.blogspot.com/-VcGa0XTu5J0/VsyA8pvNW6I/AAAAAAAAAaY/fM1iO4i-Tn0/s320/switch.png" width="244" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Netzwerk-Switch</span></td></tr>
</tbody></table>
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<div style="text-align: justify;">
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<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Da Aaron bereits alle Komponenten fertig aufgebaut
hatte konnte ich direkt mit der Verkabelung starten und die Position des
Cubietruck - der noch zwei Zusatzplatinen aufgesteckt hat - festzulegen und
einzurichten.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Aufgrund der enormen Abmessungen sitzt der Cubietruck
doch an einer anderen Stelle als zuvor, wo er jedoch aufgrund der zusätzlich an
diesen befestigten Platinen weniger Platz benötigt.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
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<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die Verkabelung war insgesamt weniger spektakulär. Die
Netz-Leitungen wurden mit entsprechend isoliertem flexiblen Kabel gelegt, dabei
habe ich Kabelschuhe verwendet um den Netzschalter - in den auch gleich die
Kaltgerätebuchse und eine 1A Sicherung integriert ist - an das Netzteil
anzuschließen.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-6uGdeslKWlY/VsyCYpN6DkI/AAAAAAAAAao/e-Uyfaf_Lik/s1600/Foto%2B20.02.16%252C%2B13%2B19%2B37.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://1.bp.blogspot.com/-6uGdeslKWlY/VsyCYpN6DkI/AAAAAAAAAao/e-Uyfaf_Lik/s320/Foto%2B20.02.16%252C%2B13%2B19%2B37.jpg" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Kabel am Netzschalter/der Kaltgerätebuchse</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://4.bp.blogspot.com/-QMK9_koktFI/VsyCmO_pW_I/AAAAAAAAAas/1aeBz_vzkZI/s1600/Foto%2B20.02.16%252C%2B13%2B49%2B23.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://4.bp.blogspot.com/-QMK9_koktFI/VsyCmO_pW_I/AAAAAAAAAas/1aeBz_vzkZI/s320/Foto%2B20.02.16%252C%2B13%2B49%2B23.jpg" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Verkabelung am Netzteil</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
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<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die Platinen zum versorgen einzelner Komponenten sind
mit jeweils zwei Adern an das Netzteil angeschlossen, die Verbindung wird auch
hierbei über Schraubklemmen bewerkstelligt.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://1.bp.blogspot.com/-QmACOuVakCE/VsyEmjjGnMI/AAAAAAAAAa8/2p9D41ALlnU/s1600/stromverteilerplatine_verkabelt.png" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="193" src="https://1.bp.blogspot.com/-QmACOuVakCE/VsyEmjjGnMI/AAAAAAAAAa8/2p9D41ALlnU/s320/stromverteilerplatine_verkabelt.png" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Stromverteiler-Platinen mit Verkabelung</span></td></tr>
</tbody></table>
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<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Der Cubietruck und der Netzwerk-Switch sind direkt mit
dem Netzteil verbunden.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die OrangePis, der Cubietruck sowie der
Netzwerk-Switch werden jeweils über DC-Stecker mit Spannung/Strom versorgt und
erhielten jeweils einen Ground-Leitung. Die 5V führenden Zuleitungen werden für
die OrangePis über das Relais-Board gesteuert. Die Steuerleitungen des Relais-Boards
laufen von der Platine direkt auf eine der Erweiterungs-Platinen am Cubietruck.
Nicht jedoch die Spannungsversorgung der Relais-Platine. Diese ist gesondert an
5V und GND angeschlossen.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
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<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://3.bp.blogspot.com/-Lg3zeeDJK7c/VsyFMSJ5k6I/AAAAAAAAAbA/E1TXyY_8uEo/s1600/Foto%2B18.02.16%252C%2B16%2B09%2B25.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://3.bp.blogspot.com/-Lg3zeeDJK7c/VsyFMSJ5k6I/AAAAAAAAAbA/E1TXyY_8uEo/s320/Foto%2B18.02.16%252C%2B16%2B09%2B25.jpg" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Relais-Board mit Verkabelung</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
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<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Der wohl am unhandlichste Teil der Verkabelung sind
aktuell noch die Netzwerkkabel. Diese sind mit ihren 50cm drastisch zu lang.
Auch ein aufrollen und wickeln hilft nicht darüber weg das diese übermäßig über
die definierten Dimensionen des Innenlebens herausragen. Hier muss noch eine
Lösung geschaffen werden, am einfachsten kürzt man die Kabel und Crimpt diese
auf einer Seite neu.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die maximale Länge welche noch zu verlegen wäre<span style="font-family: "arial" , sans-serif;">, </span>aber nicht
stören würde liegt bei etwa 15-20cm.</span></div>
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<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Auch das <a href="http://klautesblog.blogspot.de/2015/12/ili9341-22-tft-display-am-cubietruck.html" target="_blank">TFT-Display</a> und das <a href="https://www.tindie.com/stores/f0086/" target="_blank">MX-Board</a> haben bereits
einen Anschluss gefunden und sind bereit um später, sobald die Wände des
Gehäuses und der Deckel das Cluster fertiggestellt sind, eingebaut zu werden.
Die Aktuelle provisorische Position sieht man im folgenden Bild. </span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://4.bp.blogspot.com/-UORV0AyCBy4/VsyK_7ZDU6I/AAAAAAAAAbs/nA9QATQ2pc0/s1600/IMG_1618.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://4.bp.blogspot.com/-UORV0AyCBy4/VsyK_7ZDU6I/AAAAAAAAAbs/nA9QATQ2pc0/s320/IMG_1618.JPG" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">MX-Board und TFT-Display</span></td></tr>
</tbody></table>
</div>
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<br />
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Zum Status der Software kann ich die folgenden Punkte
nennen:</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
<ul type="disc">
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Alle
Nodes verfügen über eine 8GB SD-Karte von denen das darauf installierte
Linux gestartet werden kann (armbian basierend).</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Der
Cubietruck bootet ebenfalls von einer 8GB SD-Karte ein Linux (armbian).</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die
ChinaCluster Management Software läuft auf dem TFT-Display und ist mit den
Tastern auf dem MX-Board bedienbar.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die ChinaCluster
Management Software kann die Nodes und den Cubietruck steuern (reboot
shutdown reset), teils per SSH oder über das Relais-Board.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die
ChinaCluster Management Softwareüberwacht den Zustand der Nodes per
ICMP-Ping.</span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die
Cluster-Nodes erhalten per DHCP-Server eine Cluster-Interne IP-Adresse
(gesondertes Netzwerk).</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Der
Cubietruck ist Firewall und Router für die Cluster-Nodes, welche per NAT
auf das externe Netzwerk zugreifen können.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Der
Cubietruck stellt per NFSD für das Clustering spezifische Software (z.B.
OpenMPI) für alle Nodes bereit.</span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Beim
Systemstart des Cubietruck wird eine Sequenz gestartet welche nach und
nach die Nodes einschaltet und booten lässt.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></li>
<li class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-list: l0 level1 lfo1; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; tab-stops: list 36.0pt; text-align: justify;"><span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Die Netzwerkverbindung des Cubietruck in mein Intranet wird gerade
über WLAN hergestellt. Mit dem ChinaCluster Manager ist es jedoch möglich
auf die zweite LAN - Schnittstelle umzuschalten. Diese wird über einen USB
zu LAN - Adapter bewerkstelligt da die Cubietruck-eigene bereits für das
interne Netzwerk verwendet.</span></li>
</ul>
<div class="MsoNormal" style="line-height: normal; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-margin-top-alt: auto; text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , sans-serif; font-size: 12.0pt;">Aktuell arbeite ich daran mein Management-Tool -
welches die Cluster-Nodes automatisch auf meine Anforderungen konfigurieren und
aktuell halten soll. Ich werde bei Gelegenheit und nach entsprechendem
Fortschritt darüber berichten.</span><span style="font-family: "times new roman" , serif; font-size: 12.0pt;"></span></div>
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<![endif]--><br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><a href="https://4.bp.blogspot.com/-VqjKYvVkANk/VsyVmy9RWNI/AAAAAAAAAb8/FVj-ZTixdtQ/s1600/IMG_1621.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="320" src="https://4.bp.blogspot.com/-VqjKYvVkANk/VsyVmy9RWNI/AAAAAAAAAb8/FVj-ZTixdtQ/s320/IMG_1621.JPG" width="240" /></a></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;">Das aktuelle Gesamtsystem</td></tr>
</tbody></table>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-84143880611284342572016-01-28T23:00:00.000+01:002018-06-22T20:33:54.957+02:00ChinaCluster<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Getrieben von der Begeisterung über die vielen im Internet kursierenden Projekte, bei denen aus diversen Embedded Systems ein Cluster zusammengebastelt wird habe ich mich dazu entschieden es ebenfalls zu tun. Ich baue einen Cluster. Allerdings sehe ich es nicht ein viel Geld dafür auszugeben. Und aus meiner Sicht ist das Thema insoweit bereits abgenutzt wenn man nur ein paar Raspberry Pi's dazu verwendet - das Projekt wird von der Community viel zu gut unterstützt! ;-)</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Für meinen Cluster sollte das umsetzen/aufbauen im Vordergrund stehen und nicht der simple Aufbau durch einfaches zusammenstecken von Verbraucherfreundlichen Komponenten. Daher habe ich mich dafür entschieden alle Hauptkomponenten ausschließlich von chinesischen Händlern zu bestellen, daher auch der Name ChinaCluster:</span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<ul>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Switch (8Port 10/100 MBit)</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Netzteil 5V 12A</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> Netzwerkkabel 0.5M - Schirmung unbekannt aber das Kabel ist blau</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">5x OrangePi PC - ARM CPU (4 cores), 1GB RAM</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">5x SD Karten 8GB</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">230V Buchse mit Sicherung und Schalter</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">8 Port Releais-Platine</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">ILI9341 2,2" TFT - Display</span></li>
</ul>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Aus anderen Quellen habe ich noch die folgenden Komponenten erhalten, bestellt oder in der Bastelkiste gefunden:</span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<ul>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">MX-Board von <a href="https://aaron-fischer.net/" target="_blank">Aaron </a>- auf <a href="https://www.tindie.com/stores/f0086/">tindie</a> verfügbar</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Diverse eigens entworfene Adapter-Platinen für den Cubietruck - auf <a href="https://oshpark.com/profiles/klaute">oshpark</a> verfügbar</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Eine eigens entworfene Platine für die Verteilung der 5V-Spannung des Netzteils an die einzelnen Komponenten</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Diverse Stecker und Buchsen welche hauptsächlich auf eBay geklickt wurden</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein 5 Jahre alter PC-Gehäuse-Lüfter</span></li>
</ul>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="http://2.bp.blogspot.com/-vjH-cp_vW7g/VqoUf7c8HfI/AAAAAAAAAYc/CKMd_IEC0vA/s1600/mx-board.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="212" src="https://2.bp.blogspot.com/-vjH-cp_vW7g/VqoUf7c8HfI/AAAAAAAAAYc/CKMd_IEC0vA/s320/mx-board.jpg" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">MX-Board von Aaron</span></td><td class="tr-caption" style="text-align: center;"></td><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="http://3.bp.blogspot.com/-qXsf4NHmljY/VqoVFEMXzCI/AAAAAAAAAYo/VunEyAvfKQs/s1600/IMG_1409.JPG" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://3.bp.blogspot.com/-qXsf4NHmljY/VqoVFEMXzCI/AAAAAAAAAYo/VunEyAvfKQs/s320/IMG_1409.JPG" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Cubietruck Adapter - Platinen</span></td></tr>
</tbody></table>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Weiterhin ist als Master-Einheit des Clusters ein Cubietruck angedacht. Auf dem Cubietruck ist ein armbian.com installiert - jedoch ohne X11. Dieser wird das Herzstück des Clusters sein und die folgenden Aufgaben übernehmen:</span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<ul>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Default-Gateway in ein externes Netzwerk per LAN/WLAN - für die Cluster-Nodes</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Firewall zum Schutz der Cluster-Nodes von außen</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Cluster Master-Einheit</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Die Clustering-Software wird zunächst OpenMPI 1.10.0 sein</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">DHCP-Server für das Cluster-eigene Netzwerk</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Steuerung des ILI9341 2,2" TFT - Displays</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Abfrage der Tasten des MX-Boards sowie Steuerung derer Beleuchtung</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Bereitstellung des User-Interfaces auf dem TFT-Display (python curses Implementierung)</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">NFS-Server</span></li>
<li><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Konfiguration und Überwachung der Cluster-Nodes</span></li>
</ul>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Im Moment arbeite ich an der Software für das User-Interface, Steuerung per MX-Board und die Anzeige auf dem TFT funktionieren bereits. Inhaltlich, was die möglichen Konfigurationseinstellungen und Anzeigen wie z.B. der Cluster-Auslastung angeht müssen noch implementiert werden. Die Automatisierungsscripte für das Management und die Konfiguration der Cluster-Nodes ist soweit implementiert das diese getestet werden können, sobald die Hardware fertig aufgebaut ist.</span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="http://1.bp.blogspot.com/-HBAGZSM-t2s/VqoWUky4V1I/AAAAAAAAAYw/dXMll0ZVabA/s1600/Foto%2B19.12.15%252C%2B09%2B53%2B07.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"><img border="0" height="240" src="https://1.bp.blogspot.com/-HBAGZSM-t2s/VqoWUky4V1I/AAAAAAAAAYw/dXMll0ZVabA/s320/Foto%2B19.12.15%252C%2B09%2B53%2B07.jpg" width="320" /></a></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">curses based python user interface</span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Gehäuse dafür wird aktuell von Aaron gebaut - es wird wirklich sehr schick, man kann darauf gespannt sein. Die Ersten Bilder lassen bereits erahnen wohin die Reise bzw. das Design gehen wird. An dieser Stelle möchte ich Aaron nochmals dafür danke dass er sich darum kümmert!</span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<table align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" class="tr-caption-container" style="margin-left: auto; margin-right: auto; text-align: center;"><tbody>
<tr><td style="text-align: center;"><div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://2.bp.blogspot.com/-V5vRv2KIg4o/Vqod_ToAHfI/AAAAAAAAAZI/RkcKIVVF6Cc/s1600/Foto%2B04.01.16%252C%2B15%2B33%2B21.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="https://2.bp.blogspot.com/-V5vRv2KIg4o/Vqod_ToAHfI/AAAAAAAAAZI/RkcKIVVF6Cc/s320/Foto%2B04.01.16%252C%2B15%2B33%2B21.jpg" width="320" /></a></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><img border="0" height="240" src="https://2.bp.blogspot.com/-ZSBCrA8mzEo/VqoW6wpzrjI/AAAAAAAAAY4/aMGYLHCW7gk/s320/Foto%2B05.01.16%252C%2B16%2B02%2B30%2B%25283%2529.jpg" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" width="320" /></span></td></tr>
<tr><td class="tr-caption" style="text-align: center;"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Skizze und Gehäuse</span></td></tr>
</tbody></table>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Für das Gehäuse fehlen - aus meiner Sicht - noch die Adapter-Platinen für das Ausführen der Cubietruck-Spezifischen Anschlüsse, wie USB/LAN und HDMI. Diese werden dazu benötigt um den Cluster direkt als Desktop-Rechner verwenden zu können, falls man diese nicht in das eigene Netzwerk einbinden kann oder möchte.</span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Auch angedacht ist eine Beleuchtung des Systems hinzuzufügen, welche beispielsweise die Systemauslastung oder den Fortschritt von Aktivitäten darstellen kann und zudem noch den optischen Gesamteindruck deutlich verbessert.</span></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Meine Pläne für Implementieren von Software, welche meinen Cluster unterstützt haben sich aktuell noch nicht auf ein Thema spezialisiert. Interessant ist aktuell für mich rein der Aufbau von einem solchen System und dieses dann zunächst mit Beispielen der Implementierung unter Verwendung von OpenMPI zu testen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Das Projekt ist aktuell nur im privaten Git auf <a href="http://www.okoyono.de/">www.okoyono.de</a> verfügbar, bei Gelegenheit werde ich dieses jedoch auf <a href="http://www.github.com/klaute">github</a> einstellen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-58721102135998066912015-12-04T19:33:00.000+01:002018-06-22T20:33:54.172+02:00ILI9341 2,2" TFT - Display am Cubietruck<div style="text-align: justify;">
<br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Vor ein paar Wochen habe ich mit bei <a href="http://www.aliexpress.com/"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">A</span>li<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">E</span>xpress</a> ein 2,2" TFT Display für meinen<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> </span><a href="http://cubieboard.org/tag/cubietruck/" target="_blank">Cubietruck</a> bestellt. Der Display-Controller auf bzw. hinter dem Display ist ein ILI9341. Leider gab es in der Lieferung des Displays und auch auf der Webseite des Shops keine<br />
weiteren Informationen zu dem Produkt.<br />
<br />
Ich bin während meiner Recherche auf diverse Seiten und Youtube-Videos gestoßen, bei denen entweder nur von Problemen berichtet wurde, unvollständig verschiedene Einrichtungsmöglichkeiten dargestellt, oder einfach nur simpel das Ergebnis - ein Display in Aktion - gezeigt wurde.<br />
<br />
Um es kurz zu fassen... Das Display kann im Linux-System als Framebuffer-Device eingerichtet werden. Der Zugriff auf das Display geschieht mittels SPI-Bus. Auch ich werde an dieser Stelle nicht auf alle Details eingehen, aber zumindest die Punkte versuchen abzudecken die mir persönlich bei der Einrichtung gefehlt haben.<br />
<br />
Das Display verfügt über 9 Pins, davon werden zwei für die Spannungsversorgung verwendet, vier für den SPI-Bus (<i>MISO</i>, <i>MOSI, SCK </i>und <i>CS</i>) und die restlichen drei werden für die Steuerung der LED-Beleuchtung, eine RESET-Leitung und eine Register-Select-Leitung verwendet.<br />
<br />
Diese Pins müssen an einen passenden Pinheader des Cubietruck angeschlossen werden.<br />
Im folgenden Bild habe ich dies für meine Hardware eingezeichnet.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://4.bp.blogspot.com/-K_zc5-0xufY/VmGFBI4SS8I/AAAAAAAAAYA/zR5KBPpU2fw/s1600/cubietruck2fbtft.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="262" src="https://4.bp.blogspot.com/-K_zc5-0xufY/VmGFBI4SS8I/AAAAAAAAAYA/zR5KBPpU2fw/s400/cubietruck2fbtft.png" width="400" /></a></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
Damit ist es das jedoch nicht gewesen, denn der Cubietruck weiß noch nichts davon das an den definierten Pins ein Display angeschlossen ist. Dies teilt man dem Kernel des Cu<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">b</span>ietrucks über eine Datei im <i>/boot</i> - Verzeichnis mit. Die Datei heißt <i>script.bin</i>. Um in diese die Konfiguration für das Display einzu<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">t</span>ragen muss man diese zunächst von ihrem Binären Format in ein menschen-lesbares Format umwandeln. Dies geschieht mittels einem normalerweise vorinstalliertem Tool - <i>bin2fex</i>.<br />
<br />
<i><span style="font-size: x-small;">root@cubietruck:/boot# bin2fex script.bin script.fex</span></i><br />
<br />
Öffnen man nun die Datei mit einem Editor seiner Wahl sollte man nach den folgenden beiden Inhalten suchen und diese entsprechend den Beispielen unten anpassen.<br />
<br />
Suchen nach <i>spi2_para</i> und die folgenden Anpassungen durchführen.<br />
<i><span style="font-size: x-small;"> </span></i></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><i><span style="font-size: x-small;">[spi2_para]<br />
spi_used = 1<br />
spi_cs_bitmap = 1<br />
spi_cs0 = port:PC19<3><default><default><default><br />
spi_cs1 = port:PB13<2><default><default><default><br />
spi_sclk = port:PC20<3><default><default><default><br />
spi_mosi = port:PC21<3><default><default><default><br />
spi_miso = port:PC22<3><default><default><default></default></default></default><!--3--><!--3--><!--3--><!--3--></3></default></default></default><!--3--><!--3--><!--3--><!--3--></3></default></default></default><!--3--><!--3--><!--3--><!--3--></3></default></default></default><!--2--><!--2--><!--2--><!--2--></2></default></default></default><!--3--><!--3--><!--3--><!--3--></3></span></i><br />
<br />
Damit ist nun der SPI-Bus zum <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">D</span>isplay deklariert, es fehlen noch die übrigen Pins.<br />
<br />
Suchen nach <i>gpio_para</i> und ebenfalls die folgenden Anpassungen durchführen.<br />
<br />
<i><span style="font-size: x-small;">[gpio_para]<br />
gpio_used = 1<br />
gpio_num = SET THE NUMBER<anzahl der="" pins="" verwendeten=""> OF DEFINED <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">GPIO PINS</span><br />
...<br />
gpio_pin_3 = port:PB03<0><default><default><0><br />
gpio_pin_4 = port:PB04<0><default><default><0><br />
gpio_pin_5 = port:PB02<0><default><default><0><br />
...<!--0--><!--0--><!--0--><!--0--></0></default></default><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--></0></0></default></default><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--></0></0></default></default><!--0--><!--0--><!--0--><!--0--></0></anzahl></span></i></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
Um das Display mit dem Cubietruck zu verbinden habe ich mir eine kleine Adapter-Platine erstellt (siehe Bild), diese kann man bei <a href="https://oshpark.com/shared_projects/eIkAfnkL" target="_blank">OSHPark.com</a> ansehen und bestellen.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
</span><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"></span><br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://1.bp.blogspot.com/-Q-y4yXerp2Y/VmGEJfcAhRI/AAAAAAAAAXw/_B6t7VBgGLg/s1600/ct_display_adapter_board.png" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="200" src="https://1.bp.blogspot.com/-Q-y4yXerp2Y/VmGEJfcAhRI/AAAAAAAAAXw/_B6t7VBgGLg/s200/ct_display_adapter_board.png" width="141" /></a></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
Achtung es kann sein das bereits gpio_pins deklariert sind, diese sollte man nicht anfassen sondern ggfls. die Nummerierung der neuen Pins anpassen. Zudem muss die Anzahl der zu verwendenden Pins im Kopf des Blocks<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> </span>korrigiert werden.<br />
<br />
Wurden alle Änderungen durchgeführt muss die Fex-Datei wieder in sein binäres Pendant<br />
umgewandelt werden. Dies geschieht mit dem Tool <i>fex2bin</i>.<br />
<br />
<span style="font-size: x-small;"><i>root@cubietruck:/boot# bin2fex script.fex script.bin</i></span><br />
<br />
Damit ist nun der Kernel und die Cubietruck-Hardware - nach einem Reboot - bereit auf das Display zuzugreifen.<br />
<br />
Nun muss das Kernel-Modul geladen werden. Es handelt sich dabei um das <i>fb_ili9341</i> von <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><a href="https://github.com/notro/fbtft" target="_blank"><span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">GitHub</span></a> </span>welches nun auch Bestandteil der Linux-Kernels ist.<br />
<br />
<i><span style="font-size: x-small;">root@cubietruck:/boot# modprobe fbtft dma=1<br />
root@cubietruck:/boot# modprobe fbtft_device custom name=fb_ili9341 buswidth=8 \</span></i></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><i><span style="font-size: x-small;"> <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"> </span>gpios=reset:4,led:5,dc:3 busnum=2 rotate=270 bgr=1 \</span></i></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><i><span style="font-size: x-small;"> mode=0 speed=64000000 txbuflen=64 fps=25 debug=1</span></i><br />
<br />
Zunächst wird DMA aktiviert und daraufhin das Kernel-Modul mit einer Standard-Konfiguration geladen. Wichtig hierbei ist das der Parameter <i>gpios</i> die korrekten Pin-Nummern angegeben werden. Der LED-Pin kann bei Bedarf auch weggelassen werden.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Möchte man Problemen auf den Grund gehen kann man beispielsweise den Parameter <i>debug</i> auf den Wert 7 setzen, um die Detailtiefe der Debug-Ausgaben im Syslog drastisch zu erhöhen. Die Bildwiederholrate reduziert sich bei höheren Debug-Leveln jedoch sehr stark. So dauert es beispielsweise auf meinem System <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">um <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">die</span></span> 35 Sekunden um ein Bild auf dem Display anzeigen zu lassen, wenn die Option <i>debug</i> auf den Wert 7 eingestellt ist.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ist das Modul korrekt geladen wird unter <i>/dev</i> ein neues Framebuffer-Device eingefügt. Die LED-Beleuchtung wird nach dem erfolgreichen Ladevorg<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">a</span>ng ebenfalls eingeschaltet, sofern man den LED-Pin im <i>gpios</i>-Parameter angegeben hat. </span><br />
<br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Parameter <i>rotate</i> gibt in Grad an wie das Display ausgerichtet sein soll. Mit der Option <i>busnum</i> wird angegeben welcher SPI-Port für die Kommunikation mit dem Display verwendet werden soll.</span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Im Beispiel oben ist der Wert 2 angegeben, dies liegt daran das oben in der Konfiguration der GPIO-Ports für die Hardware SPI2 konfiguriert wurde.</span><br />
<br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Der Wert 64 bei dem Parameter <i>txbuflen</i> gibt an wie groß der Byte-Buffer zur Datenübertragung an das Display verwendet werden soll. </span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">ACHTUNG, hier darf der Wert 64 nicht überschritten werden, da die Kommunikation sonst nicht funktioniert. Zumindest nicht mit meiner Hardware - diese hat dedoch auch geneu 0 kB DMA-Buffer zur Verfügung.</span><br />
<br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Ein <a href="https://github.com/notro/fbtft/issues/163" target="_blank">Forums-Thread</a> zu dem Problem existiert bereits.<br />
<br />
Um zu testen ob das Display korrekt arbeitet kann man z.B. mit dem Tool <i>fbi</i> ein Bild darauf anzeigen.<br />
<br />
<span style="font-size: x-small;"><i>root@cubietruck:/boot# fbi -d /dev/fb2 -T 1 -noverbose -a <bild-datei-name></bild-datei-name></i></span><br />
<br />
Interessanterweise funktioniert das korrekte Laden des Kernel-Moduls per <i>/etc/modules.conf</i> - Datei nicht. Zumindest nicht auf meinem <a href="http://www.armbian.com/" target="_blank">Armbian Linux</a>. Ich habe die oben stehenden Aufrufe von <i>modprobe</i> in die <i>/etc/rc.local</i> eingetragen.<br />
<br />
Möchte man nun noch ein Terminal auf das Display binden kann man das mit der folgenden Zeile einrichten. Auch diese habe ich in die <i>rc.local</i> eingetragen.<br />
<br />
<span style="font-size: x-small;"><i>root@cubietruck:/boot# con2fbmap 1 2</i></span><br />
<br />
Damit wird <i>tty1</i> auf das Framebuffer-Device <i>/dev/fb2</i> gebunden. !!!ACHTUNG nachdem das Kernel-Modul geladen wurde muss einige Zeit gewartet werden bis <i>con2fbmap </i>aufgerufen werden darf, da das Laden des Moduls einige Zeit im Hintergrund benötigt bis das Laden abgeschlossen ist!!!<br />
<br />
Das Ergebnis wird dann in etwa wie auf dem folgenden Bild aussehen.</span><br />
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://2.bp.blogspot.com/-EI6L3Oc4CNU/VmGESbHBn2I/AAAAAAAAAX4/qGlUM3CLVtM/s1600/IMG_0043.JPG" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="https://2.bp.blogspot.com/-EI6L3Oc4CNU/VmGESbHBn2I/AAAAAAAAAX4/qGlUM3CLVtM/s320/IMG_0043.JPG" width="320" /></a></div>
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"></span><br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br />
Wenn jemand mit hier einen Tipp hat wie oder was man verbessern könnte, dann bitte gerne einen Kommentar auf diesen Beitrag hinterlassen. Diese werden aber nicht direkt hier im Blog freigegeben. Ich werde diese dann bei Gelegenheit durch gehen und entsprechend manuell freigeben.<br />
<br />
Ich hoffe das dieser kurze Artikel anderen weiter helfen wird und das Mysterium um das ILI9341 - Display etwas deklassiert. Im Nachhinein muss ich jedoch auch sagen das es deutlich einfacher gewesen ist alles einzurichten und das es auch dieses mal deutlich einfcher hätte sein können wenn die bereits vorhandenen Dokumentationsbeispiele detailierter und etwas mehr über den "Tellerrand" beschrieben <span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">worden wären</span>.<br />
<br />
Die Größte Hilfe bei der Einrichtung bot mit ein in russischer Sprache geschriebener Kommentar zu einem <a href="https://www.youtube.com/embed/85A0miKewDw" target="_blank">Youtube-Video</a> welches das Display in Aktion zeigt. Dank dem Google-Translator war die sprachliche Hürde an dieser Stelle zu meistern.</span><br />
<br />
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"></span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-81344710439745216322015-08-05T22:03:00.002+02:002018-06-22T20:39:40.756+02:00AmbiController v0.4.1 - Umfrage Sammelbestellung<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Um es kurz zu machen, es gäbe da eine Möglichkeit vollständig aufgebaute AmbiController geliefert zu bekommen. Also von einer Firma professionell aufgebaute AmbiController - Systeme die ohne Kenntnisse über Elektronik und Löten direkt verwendet werden können.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://3.bp.blogspot.com/-LirYo4Et70M/VcJpmG7kvmI/AAAAAAAAAWI/cpfUq2G3bJQ/s1600/whirl.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="180" src="https://3.bp.blogspot.com/-LirYo4Et70M/VcJpmG7kvmI/AAAAAAAAAWI/cpfUq2G3bJQ/s320/whirl.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;">Dazu benötige ich jedoch eine Liste von interessierten Personen um entsprechende Angebote einholen zu können. Die minimale Stückzahl, welche einen annehmbaren Preis ermöglichen würde, liegt jedoch im Bereich um die 30 - 40 Stück oder natürlich mehr.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strike>Daher habe ich eine Umfrage eingerichtet in der sich jeder interessierte seine Wünsche eintragen kann.</strike></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: "arial" , "helvetica" , sans-serif;"><strike>Sollten mindestens 30 Personen Interesse signalisieren werde ich den Aufwand auf mich nehmen und versuchen ein passendes Paket zu schnüren.</strike></span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-29253383380289811702015-06-30T21:12:00.000+02:002018-06-22T20:33:53.812+02:00AmbiController v0.4.1 - auf tindie.com<div style="text-align: justify;">
Es ist soweit, ich habe auf <a href="https://www.tindie.com/stores/klaute/" target="_blank">Tindie</a> einen Artikel angelegt. Es handelt sich dabei um die die jeweils aktuelle Version der Platine. Heute die Version v0.4.1. Diese beinhaltet alle für die v0.4 - Hardware beschriebenen Funktionen.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Bei einer Bestellung lege ich voraussichtlich die folgenden Inhalte der Lieferung bei:</div>
<div style="text-align: justify;">
</div>
<ul>
<li style="text-align: left;">Die Platine (siehe <a href="http://klautesblog.blogspot.de/2015/06/ambicontroller-v04-bugfix.html?m=1" target="_blank">hier</a>, nur ohne Bugs)</li>
<li style="text-align: left;">Anleitung (deutsch) in der der Aufbau der Platine und der LED-Streifen beschrieben ist</li>
<li style="text-align: left;">Liste der benötigten Werkzeuge (mechanische als auch elektronische)</li>
<li style="text-align: left;">Liste der benötigten Bauteile für den Aufbau</li>
<li style="text-align: left;">Liste der optional benötigten HDMI-Geräte</li>
<li style="text-align: left;">Angaben zu dem benötigten LED-Streifen und zum Netzteil</li>
<li style="text-align: left;">CDROM/DVD mit einem Snapshot der aktuellen Software und Konfigurationsdateien</li>
</ul>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Was die Lieferung nicht enthält:</div>
<div style="text-align: justify;">
</div>
<ul>
<li style="text-align: left;">Bauteile/Kabel etc.</li>
<li style="text-align: left;">Optionale HDMI-Hardware</li>
<li style="text-align: left;">AVR XMega/Altera Cyclone IV kompatible JTAG-Programmieradapter</li>
<li style="text-align: left;">Netzteil</li>
<li style="text-align: left;">LED-Streifen</li>
<li style="text-align: left;">Ein Gehäuse für den AmbiController</li>
</ul>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Die Lieferzeit wird einige Wochen dauern, da ich keine Platinen sowie keine der oben genannten Inhalte auf Lager habe. Als eine weitere Option werde ich voraussichtlich ein Paket an Bauteilen zusammenstellen welche optional mitbestellt werden kann. Weiterhin bin ich daran zu testen ob ich eine teilweise vorgefertigte Platine liefern kann, auf der zumindest die ICs aufgelötet sind und ggfls. die Software und das FPGA-Design bereits geflasht worden ist. Auch werde ich prüfen ob es mir möglich sein wird vorgefertigte LED-Streifen anzubieten.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Eine vollständig aufgebaute Platine werde ich nicht anbieten, dies liegt an den Bestückungskosten. Der Preis liegt für kleine prototypischen Stückzahlen bei ca. 350€ pro Platine.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Wie dem Aufmerksamen Leser sicher aufgefallen ist befindet sich das Ganze im Aufbau, Änderungen behalte ich mir also vor.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
Ich freue mich auf die ersten Anfragen und vor allem auf konstruktive Rückmeldung/Anregungen.</div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-83675648193790419292015-06-09T23:10:00.000+02:002018-06-22T20:33:54.888+02:00AmbiController v0.4 - Bugfix<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Wie ich in meinem letzten Post bereits angekündigt hatte war es mein Ziel LED-Streifen an meinem TV anzubringen. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Das ist nun erledigt und die neue Hardware wurde ausgiebig getestet. Hier ein paar Bilder dazu.</span><br />
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span> <br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://3.bp.blogspot.com/-ZDe9C8-l9-w/VXbFwa2ywUI/AAAAAAAAATE/L1ujWeUnjLo/s1600/IMG_20150606_132134%257E2.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="http://3.bp.blogspot.com/-ZDe9C8-l9-w/VXbFwa2ywUI/AAAAAAAAATE/L1ujWeUnjLo/s320/IMG_20150606_132134%257E2.jpg" width="320" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://1.bp.blogspot.com/-O-kfvYolA5E/VXbGDLiSuaI/AAAAAAAAATY/xb-MP8J6oDs/s1600/IMG_20150530_183850.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="http://1.bp.blogspot.com/-O-kfvYolA5E/VXbGDLiSuaI/AAAAAAAAATY/xb-MP8J6oDs/s320/IMG_20150530_183850.jpg" width="320" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://2.bp.blogspot.com/-9usVBxkr2Zg/VXdIGIarTbI/AAAAAAAAATo/T3exaZgqqeI/s1600/IMG_20150530_185133_cut.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="320" src="http://2.bp.blogspot.com/-9usVBxkr2Zg/VXdIGIarTbI/AAAAAAAAATo/T3exaZgqqeI/s320/IMG_20150530_185133_cut.jpg" width="196" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<span style="text-align: justify;"><br />
</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><span style="text-align: justify;">Hierbei ist noch ein Problem aufgefallen das zu immer schlechter werdenden Farben der Beleuchtung und zu einem starken Flackern </span><span style="text-align: justify;">geführt hatte. Es handelte sich dabei um ein Temperatur-Problem das dazu geführt hatte, dass der FPGA vom Videoprozessor fehlerhafte </span><span style="text-align: justify;">Daten empfangen hat. Dies lag aber nicht, wie zu erwarten wäre, daran das der Videoprozessor falsche Daten gesendet hätte. Sondern der FPGA hatte scheinbar </span><span style="text-align: justify;">ein Problem damit das sich der Eingangs-Tackt des Videoprozessors zum FPGA in Abhängigkeit zu der Temperatur verändert hatte. Der Videoprozessor, inklusive einem der dazugehörigen Spannungsregler, innerhalb von 1-2 so warm das man diesen nicht mehr mit der Hand oder einem Finger berühren konnte.</span></span></div>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span> <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Da man sich das ganze nur schwer vorstellen kann habe ich das Problem aufgezeichnet.</span><br />
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Man beachte das während der Aufnahme mehrmals das Signalkabel abgezogen und wieder verbunden wurde, so dass der Videoprozessor zeitweise ein komplett schwarzes Bild übertragen sollte. In den beiden Videos (siehe unten) ist gerade in diesen "schwarzen" Videoanteilen deutlich zu sehen das diese nicht schwarz sind, sondern mehr und mehr fehlerhafte Pixel enthalten. Das eigentlich dargestellte Bild, sobald ein Signal angelegt gewesen ist,</span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"> war hier nicht relevant.</span><br />
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span> <br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/s_vi/Dvfb6-32j0Y/default.jpg?sqp=CLyE3asF&rs=AOn4CLCWMAfktUCilTKvANamv-l2uyZwtQ" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/Dvfb6-32j0Y?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span> <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Hier im zweiten Video ist der Videoprozessor bereits sehr viel wärmer geworden, die Auswirkungen auf das Gesamtsystem sind deutlich zu sehen. </span><br />
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span> <br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/s_vi/J0wFcAuQmLw/default.jpg?sqp=COT_3KsF&rs=AOn4CLC1sNcupkG3f4lCnpVZbL32CCV73w" frameborder="0" height="266" src="https://www.youtube.com/embed/J0wFcAuQmLw?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span> <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Das Problem im FPGA wurde damit korrigiert das der der HDMI-Support komplett entfernt worden ist. Damit wurde das Timing in der Synthese </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">deutlich toleranter gegenüber Veränderungen geworden. Als nächster Schritt wird jedoch noch jeweils ein passiver Kühler auf einem der </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Spannungsregler und auch auf dem Videoprozessor angebracht.</span><br />
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span> <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Mit dem entfernen des HDMI-Support aus der Synthese sind damit alle Bildprobleme, welche auf der neuen Hardware aufgetaucht waren, entfernt. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Weiterhin habe ich nun noch die Kommunikation des AVR mit dem Flash des FPGA auf 7kB/s herauf optimiert, welche aufgrund eines Compiler-Upgrades zunächst </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">gar nicht mehr funktionierte und zuletzt doch ganze 700 Byte/s erreicht hatte.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich bin nun zufrieden, wenn es auch wie immer etwas zu tun gibt ;)</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Es wird in den kommenden Wochen voraussichtlich trotzdem eine neue Platine geben, da wie bereits in einem früheren Beitrag beschrieben, </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">ein paar wenige Kleinigkeiten verbessert werden können. Das einzige größere Problem bei der aktuellen Version ist das die 5-Volt Eingangsspannung (von USB) nicht mit den </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Spannungsreglern auf der Platine verbunden ist. Das verhindert natürlich eine Verwendung bei der nur ein USB-Anschluss verwendet werden soll, hindert aber </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">nicht daran das System mit einem der anderen beiden Anschlüsse mit Spannung zu versorgen. Alle weiteren Änderungen sind lediglich zur Verbesserung der Optik </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">gedacht oder um beispielsweise die Wärme besser von den Chips abführen zu können.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich werde wie immer darüber berichten.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br />
</span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-72349635794650965672015-05-30T14:28:00.000+02:002018-06-22T20:33:54.607+02:00AmbiController v0.4 - Fertig<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Nachdem ich doch eine ganze eine Weile an der Platine gearbeitet habe ist diese endlich fertig aufgebaut. Erfreulicherweise ergaben sich dabei keine gravierenden Probleme in der Platine selbst. Lediglich eine Leitung musste ich nachträglich - per Kupferlackdraht/Fädeldraht - einfügen. Insgesamt ein guter Schnitt, ich bin zufrieden!</span></div>
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Was meine Auswahl der Teile bei der Bestellung angeht sind mir zwei Fehlbestellungen untergekommen. Zum einen Waren die Taster minimalst größer als die benötigten.</span></div>
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://2.bp.blogspot.com/-RfLBwUmuYgc/VWmm07vToDI/AAAAAAAAASo/-xkgXFzgIHY/s1600/IMG_20150516_162414.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><img border="0" height="240" src="http://2.bp.blogspot.com/-RfLBwUmuYgc/VWmm07vToDI/AAAAAAAAASo/-xkgXFzgIHY/s320/IMG_20150516_162414.jpg" width="320" /></span></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Und zum anderen war das Quarz für den Videoprozessor nicht etwa ein einfaches Quarz, sondern ein Oszillator der mit Spannung versorgt werden muss und ein eigenartiges Rauschen erzeugt wenn man diesen dennoch verbaut hat. Die Alternative bot sich aus einem Quarz das ich noch als Ersatzteil für einen anderen Prototypen übrig hatte.</span></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><a href="http://4.bp.blogspot.com/-13lWLU98Onk/VWmndLkulkI/AAAAAAAAASw/EyWwKXXy51w/s1600/IMG_20150530_133820.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="http://4.bp.blogspot.com/-13lWLU98Onk/VWmndLkulkI/AAAAAAAAASw/EyWwKXXy51w/s320/IMG_20150530_133820.jpg" width="320" /></a></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Was die Software angeht habe ich nach einem Update des AVR-GCC diverse Anpassungen machen müssen, damit die Firmware wieder vollständig funktionstüchtig ist. Zudem musste ich in der Routine - welche für das Update des FPGA-Flashes per USB zuständig ist - ein Delay in der Kommunikation einbauen um der USART-Verbindung zum FTDI-Chip die Möglichkeit zu geben die Daten auch tatsächlich übertragen zu können.</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Den Schaltplan und das Layout der Platine habe ich bereits angepasst, so dass bei der nächsten Bestellung voraussichtlich keine Überraschungen mehr auftreten werden.</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Das einzige was mich nun noch stört bei diesem Projekt ist der Aufbau der Hardware. Mir wäre es recht wenn die eine Firma für mich erledigt. Leider sind die Preise für die Bestückung von einzelnen Prototypen weit über dem Betrag welchen ich mir dafür vorgestellt habe.</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Als nächstes werde ich einen weiteren Fernseher mit einem LED-Streifen ausrüsten, hinter meinem Monitor sieht es bereits sehr gut aus!</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<br />klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-11483026365606293022015-05-20T23:05:00.000+02:002018-06-22T20:33:53.324+02:00AmbiController v0.4 - Status zum Aufbau<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Da ich schon auf <a href="http://twitter.com/kailauterbach" target="_blank">Twitter</a> sehr viele Bilder während dem Aufbau gepostet habe möchte ich diese hier nicht unbedingt vollständig nachreichen. Vorenthalten möchte ich die Bilder der (fast) vollständig aufgebauten Platine jedoch nicht...</span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
</div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://4.bp.blogspot.com/-FT-mSLn5xis/VVx_U2X-N8I/AAAAAAAAASE/Q9kx8o05O1Q/s1600/IMG_20150520_073633%257E2.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="http://4.bp.blogspot.com/-FT-mSLn5xis/VVx_U2X-N8I/AAAAAAAAASE/Q9kx8o05O1Q/s320/IMG_20150520_073633%257E2.jpg" width="320" /></a></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://4.bp.blogspot.com/-1SbOhY5hGkU/VVx_VG7UI-I/AAAAAAAAASI/vfDxUWsXc14/s1600/IMG_20150519_203838%257E2.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="http://4.bp.blogspot.com/-1SbOhY5hGkU/VVx_VG7UI-I/AAAAAAAAASI/vfDxUWsXc14/s320/IMG_20150519_203838%257E2.jpg" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Momentan arbeite ich an der Inbetriebnahme. Die meisten Elemente sind bereits vollständig eingerichtet und funktionieren.</span></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-40046742661219518212015-05-10T14:08:00.002+02:002018-06-22T20:33:53.954+02:00AmbiController v0.4 - Platinen wurden ausgeliefert<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Und sie sehen wirklich sehr gut aus... mehr muss man da nicht dazu sagen!</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich werde auf <a href="http://www.twitter.com/kailauterbach" target="_blank">Twitter</a> in den folgenden Wochen den Fortschritt im Aufbau und der Inbetriebnahme regelmäßig online stellen.</span></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://4.bp.blogspot.com/-PmT5CpTCemA/VU9HaGM0PLI/AAAAAAAAARQ/340M08B-hDE/s1600/IMG_20150504_200040.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="http://4.bp.blogspot.com/-PmT5CpTCemA/VU9HaGM0PLI/AAAAAAAAARQ/340M08B-hDE/s320/IMG_20150504_200040.jpg" width="320" /></a></div>
<br />
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://2.bp.blogspot.com/-ni8MDj9rsVI/VU9HZYctXdI/AAAAAAAAARM/OvCG9C7F7m4/s1600/IMG_20150504_200054.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" height="240" src="http://2.bp.blogspot.com/-ni8MDj9rsVI/VU9HZYctXdI/AAAAAAAAARM/OvCG9C7F7m4/s320/IMG_20150504_200054.jpg" width="320" /></a></div>
<br />klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-1275390370675289212015-04-15T20:51:00.002+02:002018-06-22T20:33:53.393+02:00AmbiController v0.4 Bestellung/Features<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Heute habe ich die Bestellung für drei (3) Exemplare der neuen v0.4 Hardware aufgegeben.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich bin sehr gespannt wie diese aussehen werden.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Hier ein paar Fakten:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<ul>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Größe: 74x62mm</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Platinenhersteller: <a href="http://www.oshpark.com/" target="_blank">OSH Park</a></span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Anzahl der Layer: 2</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Design-Spec: OSH Park</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Bestellte Platinen: 3</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Bauteile:</span></li>
<ul>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">FPGA: Altera Cyclone IV EP4CE6 (50 MHz Takt; 276480 Bit On-Chip-RAM; 6272 LogicCells)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">2 MBit Flashspeicher</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Mikrocontroller: Atmel XMega 192A3 (8/16Bit MCU; 32MHz; 16kB RAM; 192kB Flash; 4kB EEPROM)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">USB: 1x USB Mini-B Buchse - FTDI 232 RL</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Video Prozessor: 1x TVP5146M2</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">1x CVBS - Eingang (Cinch)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Reset-Taster</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Funktions-Taster</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">6x Status-LEDs (USB/FPGA/AVR)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">4x Spannungsregler (1,2V; 1,8V; 2,5V; 3,3V)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">1x DC-Buchse (5V)</span></li>
</ul>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die Platine kann per USB betrieben werden (ohne Beleuchtung)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Kann häufig mit einem USB-Anschluss des TV betrieben werden</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die LED-Streifen müssen gesondert mit Strom versorgt werden</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die Platine kann ber den Anschluss der LED-Streifen mit Spannung versorgt werden</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die Platine kann mit einem 5V Netzteil betrieben werden</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Software-Stand:</span></li>
<ul>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Firmware 0.8 (für den v0.4 Hardware-Support)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Unterstützung für WS2811/WS2812B LED-Streifen</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Maximal Anzahl der LEDs auf den LED-Streifen: 320 (~ 5,333 Meter länge bei 60 LEDs/Meter)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Software-Update des AVR und FPGA per USB möglich</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Konfiguration der Software per USB möglich</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Verarbeitung von vollen 25 Bildern pro Sekunde</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Kommandozeilen-Tools für die Konfiguration und Steuerung</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">TTY - Emulation</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Anzeige des verarbeiteten Bilddatenstroms mittels "FrameView"-fähiger Software (BCTool)</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Automatische Signalerkennung</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Energiesparmodus</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Diverse Einstellungsmöglichkeiten:</span></li>
</ul>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Verarbeitungsgeschwindigkeit</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Helligkeit der LEDs</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Grundfarbe</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Sleep-Timer</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Weißabgleich</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Farbe beim verlust des Eingangssignals</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Unterstützung diverse Bildschirm-Größen (bis zu 55")</span></li>
<li><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Verwaltung der "Channel Config" (mit grafischer Oberfläche)</span></li>
</ul>
</div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span>
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die beschriebene Software liegt seit heute auf <a href="https://github.com/klaute/AmbiController" target="_blank">GitHub</a>.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br />
<br /></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-75906355655187438722015-04-08T23:42:00.000+02:002018-06-22T20:33:54.677+02:00Altera FPGA Konfiguration per SPI Flash im Active Serial-Modus<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">In meinem AmbiController-Projekt verwende ich einen Cyclone IV EP4CE6 FPGA von Altera. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Da in diesem Chip kein persistenter Speicher enthalten ist benötigt dieser einen externen </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Speicherbaustein wie beispielsweise den EPCS16. Dieser ist jedoch recht teuer. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Alternativ kann auch ein einfaches serielles SPI Flash mit z.B. 16MBit Speicher verwendet werden. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Wie zum Beispiel ein MP25P16, den ich verwende. Dieser ist schaltungstechnisch identisch zum EPCS16 mit dem FPGA verbunden </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">uns wird per SPI angesteuert. Die maximale Frequenz die bei der Kommunikation verwendet werden kann liegt bei 50 MHz.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Für die Konfiguration des FPGA/Flash habe ich bisher immer einen Altera USB-Blaster - China-Clon verwendet, </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">dieser piept zwar hochfrequent wenn man ihn verwendet aber er tut seinen Zweck sonst einwandfrei. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Als Software verwende ich Alteras Quartus II bzw. den "Programmer" welcher dort mitgeliefert wird.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Zum Ablauf: Das Flash wird über den FPGA, welcher per JTAG über den USB-Blaster - Clon beschreiben. Hierzu kommt </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">ein "JIC"-File zum Einsatz damit das Design des FPGA persistent im Flash abgelegt wird. Das funktioniert einwandfrei.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Allerdings muss ich dazu sagen, dass ich damit nicht wirklich zufrieden bin. Das Problem ist, dass man in jedem Fall </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">die doch recht unhandliche Quartus II - IDE benötigt. Und das auch in dem Fall um nur kurz ein neues Design auf den Flash </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">übertragen zu können. Wirklich sehr umständlich!</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich halte mein AmbiController - System jedoch gerne vollkommen frei von Entwicklungsumgebungen, also überdimensional großen </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Tools wie ein ATmel-Studio oder auch Altera Quartus II. Es ist daher schon immer mein Ziel gewesen die Firmware des </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Mikrocontrollers als auch das Design des FPGA per USB aktualisieren zu können. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Da der Update-Vorgang eines Mikrocontrollers per USB bereits eher Standard ist, gehe ich hierauf nicht groß weiter ein.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Für das Update des FPGA-Flash-Inhaltes ist jedoch bei weitem mehr zutun als am Anfang gedacht...</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Zum gewünschten Abauf:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Der Plan war zunächst den AVR XMega per SPI (parallel) zum FPGA anzuschließen und bei Bedarf auf den SPI Flash zuzugreifen. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Per USB wird zum Mikrocontroller eine Verbindung aufgebaut, dieser darauf hin in einen Zustand gebracht in dem der Flash zugängig ist (schreibend und lesend) </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">und das Update kann durchgeführt werden.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Leider steckt hier der Teufel im Detail. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Prinzipiell ist SPI auf einem Mikrocontroller eine standardisierte Schnittstelle welche - simpel - mittels ATmel Application notes und </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">kurzen Beispielen quasi direkt verwendet bzw. integriert werden kann.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Leider ist es bei SPI jedoch nicht vorgesehen ein MultiMaster-System aufzubauen - bei SPI kann es immer nur einen Master geben welcher mit allen Slaves selektiert kommuniziert. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Aufgrund dieser Gegebenheit muss also der FPGA zunächst in einen Zustand gebracht werden in dem er alle SPI-Spezifischen Pins/Leitungen unberührt belässt. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Im Aktiven Zustand würde dieser die Signale des AVR grundsätzlich verfälschen, was natürlich nicht erwünscht ist. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Mit unberührt ist hier übrigens gemeint das alle Pins des FPGA als hochohmig konfiguriert sind, also keine messbaren Auswirkungen auf die SPI-Leitungen haben.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">In meinem Fall habe ich hierzu die Chip-Enable-Leitung (nCE) des FPGA auf High gesetzt, und die nConfig-Leitung des FPGA auf Low. Damit verfällt </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">der FPGA in einen unkonfigurierten Zustand - zum Glück gibt es bei derart schwer zu findenden Antworten auf derartige Probleme noch nette Leute in öffentlichen Foren - in dem alle Pins hochohmigen geschalten sind. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Hochohmig bedeutet, dass hier keine Spannungen (durch den FPGA) anliegen und auch kein (messbarer) Strom in irgend eine Richtung an den betreffenden Pins fließt.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ist der SPI Bus nun vom FPGA losgelöst kann im Mikrocontroller die SPI-Schnittstelle konfiguriert und verwendet werden. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ist hingegen der FPGA aktiv sollten alle SPI-Spezifischen Pins des Mikrocontroller hochohmig gesetzt worden sein, </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">damit diese nicht die Kommunikation des FPGA mit dem Flash stören. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Nachdem der Mikrocontroller die SPI-Schnittstelle nicht mehr benötigt sollte diese also wieder deaktivert werden, </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">die Pins hochohmig geschalten und daraufhin der FPGA wieder in den "normalen" Betrieb geschalten werden. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Der FPGA lädt sich daraufhin aus dem Flash das neue Design, sofern es aktualisiert wurde, und beginnt seine Arbeit.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Betrachtet man die einzelnen Aufgaben getrennt voneinander gestaltet sich das "Bild" nun deutlich einfacher, aber der Weg bis dahin kann sich ziehen wenn Informationen fehlen oder - wer hätte das gedacht - wenn die Hardware streikt.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Das interessante während der Entwicklung des Verfahrens war also das an meiner AmbiController - Hardware verwendete ATXMega192A3 den Betrieb der SPI-Schnittstelle verweigerte. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Letztendlich habe ich drei (3) SPI-Implementierungen getestet, welche alle die interne SPI-Funktionalität verwenden. Und keine einzige hat auch nur ein einziges mal die Clock- oder MOSI-Leitung angesteuert.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Laut einschlägigen Foren ist natürlich dies absolut unmöglich... Vor allem da die Software, welche ich testen durfte von Personen stammte die sie ja erfolgreich seit Jahren auf anderen Controllern verwenden...</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Leider hält sich mein Mikrocontroller aber nicht an deren Überzeugung und verweigert dennoch den Dienst. Auch mit gutem zureden war nichts zu bewege. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Abhilfe hat mir dann eine Softwareseitige Implementierung einer Master-SPI-Schnittstelle gebracht. Diese ist vermutlich nicht ganz so performant und kompatibel bzw. generisch implementiert, jedoch fehlerfrei und funktionstüchtig.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich habe dann einige Zeit mit den Tests der SPI-Kommunikation verbracht, um einen Treiber zu implementieren welcher die Kommandos des SPI-Flashs beinhaltet, wie beispielsweise Pages zu schreiben oder lesen zu können.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Als Gegenstück dazu implementierte ich ein Kommandozeilen-Tool welches in der Lage ist per USB/Serielle Schnittstelle Daten aus dem Flash per Mikrocontroller auszulesen. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die ersten Tests verliefen zufriedenstellend, es kamen Daten aus dem Flash zurück. Der Sieg über Hard- und Software erschien mir sicher. Zumindest zunächst...</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Auf den zweiten Blick hin wurden auch Muster, im Vergleich zu den von Quartus II erstellten Image-Dateien sichtbar. Jedoch mit einigen Unterschieden. Zu vielen Unterschieden...</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Beispielsweise waren nur die Muster, also die Verteilung der Bytes in den Hexdumps der Dateien ähnlich/gleich. Nicht jedoch die einzelnen Byte. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Dies lag daran das in den SOF- und JIC-Dateien - welche Quartus II einem erstellen kann - noch diverse weitere Header und Footer enthalten sind, und in den Flash-Daten selbst nicht mehr enthalten sind.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Weiterhin besteht der Grund für die Unterschieder ALLER Bytes im Flash zu den Quelldaten darin, dass alle Bytes einzeln nochmal bitweise umgekehrt werden (Bsp.: aus 0b0101_1000 wird 0b0001_1010). </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Mit einem Script, um Bytes in Dateien umzukehren, wurde der Vergleich des Flash-Inhaltes mit den Quelldateien einfacher.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Leider waren diese noch immer nicht identisch. Das Problem war natrlich das Datenformat der im Flash enthaltenen Daten. Es werden für das Konfigurieren eines FPGAs verschiedene Formate verwendet, welche abhängig sind von </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">der verwendeten "Übertragungsform" und dem Flash (jedenfalls sind das die Hauptaussagen aus diversen Foren). Bei mir ist die Übertragungsform "Active Serial" - und damit eine SPI-Schnittstelle zwischen FPGA und einem seriellen Flash, wobei der FPGA der Master ist und sich die Daten aus dem Flash lädt. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Der FPGA unterstützt dabei zudem auch eine Kompression der Daten.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Das untersuchen des Flash-Inhaltes nahm also noch kein gutes Ende. Als nächstes verglich ich verschiedene komprimierte und unkomprimierte - von Quartus II erzeugte - Dateien im RBF-Format (Raw-Binary-File) mit dem Flash-Inhalt. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Dort hatte ich im Kopf der Dateien größere Unterschiede als im Rest der Dateien, und jede Zweite Page - im Flash - enthielt im letzten der 256 Bytes einer Page den Wert 0x05. Das RB-File enthielt dort weniger einheitliche Werte. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Mein Tool zum Zugriff vom PC aus auf den Flash war zu diesem Zeitpukt bereits weiter entwickelt und nun auch in der Lage Daten in den Flash schreiben zu können...</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Warum die Daten unterschiedlich waren konnte mir zunächst niemand sagen - wie auch - es lag an meiner Implementierung. Das letzte Byte einer zu schreibenden Page wurde nie korrekt verarbeitet. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Diesen Leichtsinnsfehler/Tippfehler korrigiert, und schon waren die Images nahezu identisch. Lediglich in der ersten Page sind aktuell noch Unterschiede enthalten.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Der Grund ist hierfür angeblich, dass RBF nur für parallele Konfgurations-Arten verwendet werden. Der Header der Datei ist also noch unterschiedlich und das Image damit auch nicht lauffähig.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Was ist aber dann die Alternative?</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Eine nette Person wies mich darauf hin, dass man mit den beiden Tools "sof2image" und "objcopy" Images erzeugen kann, welche auch beim konfigurieren mit "Active Serial" verwendet werden können. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die Verwendung ist einfach - sofern man keine Scheu vor einer Kommandozeile hat - es wird die mit Quartus II mitgelieferte NIOS2-Kommandozeige benötigt. Dort laufen alle benötigten Tools einwandfrei </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">(bei Quartus II 13.1 auf Win7 Prof. 64bit und mti 14.x auf Win8.1 und Linux) und man kann die Konvertierung einer SOF-Dateirepräsentation des FPGA-Designs in ein Image vornehmen das dem tatsächlich</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">benötigten Flash-Inhalt entsprechen soll. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die NIOS2-Kommandozeile ist übrigens unter Windows nur eine "DOS-Box" (cmd.exe) in der ein Cygwin läuft.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Hier ein Beispiel für die Konvertierung:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: left;">
<span style="font-family: Courier New, Courier, monospace;">$ sof2flash --input=fpga_design.sof --output=fpga_design.srec --compress --epcs <span style="background-color: white;">--verbose</span></span></div>
<div style="text-align: left;">
<span style="font-family: Courier New, Courier, monospace;">$ objcopy -I sreg -O binary fpga_design.sreg fpga_design.epcs_img -v</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Vergleicht man nun die erzeugte Datei mit dem tatsächlichen Flash-Inhalt sind aber auch hier weiterhin Unterschiede vorhanden. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Um genau zu sein 3 Byte in der ersten Page. Warum ist unklar - zumindest mir - aber interessanterweise funktioniert das erzeugte Image problemlos.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Damit ist für meinen AmbiController eine größere aber umso spannendere Hürde gemeistert, das FPGA Design per USB aktualisieren ohne die vollkommen überladene Quartus II - Umgebung von Altera verwenden zu müssen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Was die Übertragungs-Geschwindigkeit angeht, mit der die Daten in den SPI Flash geschrieben werden, möchte ich bei Gelegenheit noch Tests durchführen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich jedoch bereits Übertragungsraten von bis zu 60 kByte/s (lesend) vermessen können. Beim schreiben sinkt diese jedoch auf etwa 5,4 kByte/s (Win8.1 + Cygwin) und ca. 18kByte/s unter Linux.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Da die zu schreibenden Datenmengen jedoch sehr klein sind ist diese Geschwindigkeit noch nicht an bzw. über der Grenze zum unerträglichen.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-49538753537426748022015-04-08T07:42:00.000+02:002018-06-22T20:33:54.101+02:00Fossil-SCM to gource converter<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Seit nun mehr als 1 1/2 Jahren verwende ich als Source Control Management - System <a href="http://fossil-scm.org/" target="_blank">fossil-scm</a> und visualisiere gerne den Verlauf in der Entwicklung per <a href="https://code.google.com/p/gource/" target="_blank">gource</a>. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Leider ist gource nicht in der Lage die sogenannte fossil Timeline direkt zu interpretieren, mal davon abgesehen das fossil diese auf verschiedene Arten ausgeben kann. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Und nun suche ich seit einigen Monaten nach einer Möglichkeit die Timeline/History durch gource anzeigen lassen zu können, aber ohne erfolg...</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Daher habe ich mir nun selbst einen kleinen Parser in Python implementiert, diesen gibt es auf </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><a href="http://github.com/klaute/fossil-scm_to_gource" target="_blank">github</a></span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Usage:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><code></code></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Helvetica Neue, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: x-small;"># fossil timeline to txt with names changed files</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Helvetica Neue, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: x-small;">fossil timeline -n 99999 -v > timeline.txt</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Helvetica Neue, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: x-small;"># convert timeline to gource custom log format and pipe to gource</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Helvetica Neue, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: x-small;">python fossil_timeline_to_gource.py timeline.txt | gource</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Im Repository sind jedoch auch zwei Scripte enthalten welche die Anwendung des Tools exemplarisch abbilden. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Zum einen das "test.sh" welches eine ".fossil" - Datei als Parameter erwartet, und lediglich gource aufruft um die Timeline per gource anzeigen zu lassen. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Und zum anderen das "covnert.sh" welches zwei Parameter (".fossil" - Datei und der Video-Datei-Name) erwartet und direkt die Timeline direkt in ein per gource visualisiertes MP4-Video konvertiert.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Hier wieder ein Beispiel-Video...</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<iframe allowfullscreen="" class="YOUTUBE-iframe-video" data-thumbnail-src="https://i.ytimg.com/vi/YB2ga8NzNSM/0.jpg" frameborder="0" height="266" src="http://www.youtube.com/embed/YB2ga8NzNSM?feature=player_embedded" width="320"></iframe></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-27847077165077972182015-04-02T20:43:00.000+02:002018-06-22T20:34:09.754+02:00Die AmbiController - Hardware geht in eine neue Runde<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">In den letzten Monaten gab es einige Erkenntnisse was den letzten Stand der meine AmbiController-Hardware angeht. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Wie ich bereits auf Twitter gepostet habe gab es einige Fortschritte was den ADV7611 angeht, der sich </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">um die HDMI-Verbindung kümmern soll. Leider ist die Software und Hardware hierbei noch nicht soweit voran geschritten </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">um daraus einen neuen Hardware-Release erstellen zu können. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Die Idee, an deren Entstehung auch wieder der <a href="https://aaron-mueller.de/" target="_blank">fu86</a> stark beteiligt war, ist es dieses mal die bestehende Version v0.2.18 </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">auf einen Stand zu überführen welcher stabil läuft und von jedem direkt benutzt werden kann.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Um dies bewerkstelligen zu können beinhaltet die dadurch entstandene v0.4 - Platine die folgenden Eigenschaften:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- USB 2.0</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- Analoger CVBS - Eingang</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- Software-Update per USB</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- Konfigurations-Interface per USB</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Heraus gefallen ist das folgende:</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- Bluetooth</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- Android App - Unterstützung</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- HDMI</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">- RGB-/YPbPr- und mehrfache CVBS-Eingänge</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Zu der Entscheidung die oben genannten Komponenten zu entfernen bin ich gekommen, </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">da ich auch in meiner aktuellen v0.2.18 - Hardware nicht mehr verwendet habe. Dies erleichtert zudem die Bedienung des Gesamtsystems deutlich und man kann drastisch weniger "verkonfigurieren".</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Zum UseCase: In meiner aktuellen "Multimedia-Hifi-Welt" existieren verschiedene Geräte wie eine Spielkonsole, </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">ein Receiver und ein optionaler PC, welche alle an einem TV per HDMI angeschlossen werden sollen. Dies geschieht</span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"> über einen HDMI-Switch. Und zwischen TV und Switch ist zudem ein HDMI-Splitter </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">vorhanden, welcher das Signal zum einen an den TV sendet und zum anderen an einen HDMI zu CVBS - Wandler. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Dieser Wandler wiederum ist an den CVBS-Eingang des AmbiControllers angeschlossen. Ganz einfach... siehe Skizze... ;-)</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://4.bp.blogspot.com/-DAtHlWFPnFk/VR2Hr1QQAeI/AAAAAAAAAQA/8izdbLYmRWc/s1600/skizze.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="http://4.bp.blogspot.com/-DAtHlWFPnFk/VR2Hr1QQAeI/AAAAAAAAAQA/8izdbLYmRWc/s1600/skizze.png" height="248" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Damit können sämtliche Geräte mit dem AmbiController verwendet werden und da alle auch bereits HDCP unterstützen </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">gibt es hier auch keine Probleme mehr. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Und wenn ich ein zweites älteres Gerät verwenden möchte, das per CVBS angeschlossen wird, kann ich auch einfach umstecken oder ein ~1 Euro Cinch - T-Stück dazwischen setzen... </span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Das Layout der Platine befindet sich gerade noch in der Prüfung, das Layout steht jedoch bereits fest. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Hier ein Beispielfoto wie die Platine aussehen könnte.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div class="separator" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://3.bp.blogspot.com/-xXGOqMnYeq4/VR2Bps3CCWI/AAAAAAAAAP0/mt5wN99j9Eo/s1600/v0.4_top.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;"><img border="0" src="http://3.bp.blogspot.com/-xXGOqMnYeq4/VR2Bps3CCWI/AAAAAAAAAP0/mt5wN99j9Eo/s1600/v0.4_top.png" height="269" width="320" /></a></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Der Vorteil dieser neuen Platine ist, dass diese wieder nur auf zwei Layern abgebildet ist, was die Produktionskosten deutlich </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">verringert und das sich die Anzahl der Bauteile auch deutlich reduziert hat. Weiterhin kann die Software der vorherigen Hardware direkt </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">und ohne große Änderungen verwendet werden. Am FPGA - Design ändert sich auch nichts. Für Anfänger ist das Löten jedoch weiterhin nichts.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich hoffe, dass ich in den nächsten Wochen dazu kommen werde die Platine fertig zu stellen und dann in Auftrag geben zu können. </span><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">Ich hoffe auch auf den einen oder anderen fleißigen Helfer die dann jeweils eine Platine aufbauen dürfen und testen dürfen</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">ob das ganze praktikabel ist.</span></div>
<div style="text-align: justify;">
<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;"><br /></span></div>
<div style="text-align: justify;">
<br /></div>
klaute - Kai Lauterbach - DO4KLAhttp://www.blogger.com/profile/11595489979612985877noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-9079135473553898595.post-65057434982180686382014-07-04T21:56:00.002+02:002018-06-22T20:34:10.824+02:00Vortrag auf der #GPN14<div style="text-align: justify;">
Wer um den 20.6.2014, in Karlsruhe, Besucher der <a href="https://entropia.de/GPN14" target="_blank">GPN14 </a>gewesen ist konnte meinen kurzen Vortrag über mein AmbiController-Projekt live anhören. Für alle die weder per LiveStream oder vor Ort sein konnten gibt es hier einen <a href="http://cdn.media.ccc.de/events/gpn/gpn14/mp4/gpn14-5795-de-Standalone_FPGA-Ambilight_h264-hq.mp4" target="_blank">Mitschnitt</a>.</div>
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<a href="http://cdn.media.ccc.de/events/gpn/gpn14/mp4/gpn14-5795-de-Standalone_FPGA-Ambilight_h264-hq.mp4" target="_blank"><img border="0" src="http://3.bp.blogspot.com/-ocxHMf-CCLw/U7cGoIwjX3I/AAAAAAAAAOY/D8KN8yxDNqU/s1600/sfa_gpn14.png" height="225" width="400" /></a></div>
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