NAGCL [I]

In dem Eingangsartikel zu meinem Software-Projekt NAGCL (das habe ich jetzt als Interimsnamen auserkoren) bin ich kurz auf die angedachten Features des Programms eingegangen, sowie auf die Historie und Motivation dazu.
In diesem Artikel möchte ich ein kurzes Update zum aktuellen Stand des Projekts geben, sowie ein paar Implementierungsdetails vorstellen.

Für die wichtigsten Elemente des Programms bestehen mittlerweile erweiterbare Gerüste. Das trifft vor allem auf die Benutzung im Shell-Modus und auf die Übergabe von Parametern beim Programmaufruf zu.
Ebenfalls kann bereits eine Textdatei mit Pfaden zu git-Repositories eingelesen werden. Diese Pfade werden auf Existenz, Zugriffsrechte und ob diese auf ein gültiges git-Repository zeigen geprüft.

Um alle Einträge der Textdatei verwalten zu können, werden diese in einer einfach verlinkten Liste (Linked List) abgelegt. Diese Liste wird bei jedem Programmaufruf bzw. -start neu angelegt.
Im Shell-Modus bzw. als Parameter beim Programmaufruf können Elemente der Liste hinzugefügt oder entfernt werden. Ob die Liste verändert wurde, wird beim Beenden des Programms dem Nutzer gemeldet. Als letzter Schritt wird die Textdatei – sofern eine Änderung der Liste vorgenommen wurde – aktualisiert, d.h. Pfade von Repositories werden hinzugefügt oder entfernt. Die Implementierung einer einfach verlinkten Liste war notwendig um einen dynamischen Datentyp zur Verwaltung der Repositories zur Laufzeit zu erhalten. Die Implementierung ist allerdings bei Weitem nicht so elegant wie die von Linus Torvalds‘ Liste in der Kernel-Implementierung. Eine derart generische Implementierung einer Liste wird an dieser Stelle von mir aber auch nicht benötigt.

Aktuell arbeite ich daran, den Log (entspricht dem Befehl git log) eines git-Repositories auszugeben sowie den ersten Versuchen einer GUI-Implementierung. Die Implementierung der git-Funktion erfolgt mit der API libgit2, die Implementierung der GUI-Funktionen mittels der Bibliothek ncurses.

Die größte Veränderung für mich selbst war die Umstellung von Makefile zu cmake als Build-Setup.
Der Hauptgrund für den Wechsel des Build-Setups war, mich mit cmake auseinander zu setzen und einzuarbeiten. Aktuell kann das Projekt mit allen benötigten Bibliotheken gebaut und verlinkt werden, wenngleich das Setup im Moment unübersichtlich ist und noch nicht dem gewünschten Stand entspricht.
Im endgültigen Stand sollen alle benötigten Bibliotheken heruntergeladen und mitkompiliert werden. Zudem soll die Erstellung der Dokumentation mittels Doxygen unterstützt werden, sowie Testcases zur Überprüfung der korrekten Ausführen der Software bei der Installation.
Als Editor benutzte ich vim zusammen mit cscope und dem Plugin Conque-GDB zum graphischen Debuggen des Programms.

Zuletzt möchte ich erwähnen, dass ich noch offen bin für Namensvorschläge und wie immer gilt:
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Nicht noch ein GIT-Client

Vor ein paar Jahren hatte ich ein Bash-Skript geschrieben um git-Repositories automatisiert zu aktualisieren, also ein git pull auf dem aktuell ausgecheckten Branch des Repositories.
Das Skript funktioniert mit einer Textdatei in der die Pfade zu den Repositories angegeben sind und aktualisiert diese, sofern keine Konflikte vorhanden sind.
Die Ausgabe der Informationen welche Repositories überprüft werden und welche aktualisiert wurden, werden nicht nur über das Terminal angezeigt, sondern auch in einer Log-Datei gespeichert. Dieses Log kann entweder immer wieder neu erzeugt werden bei jedem Aufruf des Skripts oder als fortlaufende Datei.

Um mich in Python einzuarbeiten hatte ich im Anschluss einen Wrapper für das Bash-Skript implementiert, mit welchem man die Repository-Liste zur Aktualisierung bearbeiten kann (Reposietories hinzuügen oder entfernen) und in einem Shell-Modus läuft. Zusätzlich kann das Python-Program das Bash-Skript aufrufen, die Log-Infos der Repositories anzeigen und ein neues Terminal-Fenster mit dem Pfad eines gewünschten Repository öffnen (zumindest für die gängigsten Unix-Terminal-Programme). Letzte Funktion hat den Zweck einfach zwischen den Repositories wechseln zu können und git per CLI zu bedienen.
Da das Python-Programm im Shell-Modus läuft, habe ich zusätzlich eine Auto-Komplettierung für Repositories und Befehle implementiert.
Das Bash-Skript sowie das dazugehörige Python-Programm sind auf Github veröffentlicht und über die Jahre gab es doch den Einen oder Anderen clone des Projekts. Darüber freue ich mich auch, aber ich habe bisher leider keine Rückmeldung zur Nutzbarkeit erhalten.

Nun ist es so, dass ich persönlich kein großer Fan von Python bin und habe daher beschlossen ein C-Programm zu implementieren, dass die Funktionalitäten des ursprünglichen Bash-Skripts und des Python-Programms beinhaltet.
Das neue Programm kann als Terminal-Befehl, im Shell-Modus und mit einem Terminal-UI (ncurses) ausgeführt werden. Zusätzlich sollen weitere grundlegende Funktionalitäten implementiert werden um einen git-Client zu erhalten.
Der größte Unterschied stellt wohl die Art und Weise wie mit git von den Programmen aus interagiert wird dar. Während beim Bash-Skript und dem Python-Programm die git-Befehle als Systembefehle in einem Subprozess ausgeführt werden, soll das bei der C Implementierung mittels API funktionieren. Dazu verwende ich libgit2.
Über den aktuellen Status und die Implementierungsdetails gehe ich in Folgebeiträgen ein. Veröffentlich wird das Projekt auf Github, wenn ich die ursprüngliche Funktionalität fertig implementiert habe, also die Auto-Aktualisierung von Repositories in einer Liste.
Aktuell trägt das Projekt noch den unkreativen Namen gitmanager, aber ich denke über eine Umbenennung in yagcl (Yet Another Git CLient) oder nagcl (Not Another Git CLient) nach. Für kreative Vorschläge bin ich offen (bitte nicht Git McGitFace).

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OSICs – Open Source Integrated Circuits

In der sechsten Folge der Kurzschluss Junkies habe ich mit Basti und Chris über FPGA- und
ASIC-Entwicklungen gesprochen. In dieser Beitragsreihe möchte ich Open Source Software zur IC-Enticklung vorstellen und auf deren Fähigkeiten, bzw. Möglichkeiten eingehen.

Ein Beispiel, dass mit freier Software ein IC erstellt werden kann, ist die Realisierung eines auf einem RISC-V basierenden SoCs. Der verwendete Softcore ist der PicoRV32 in einem QFN-48 Package der mit ADCs, DACs und einer seriellen Schnittstelle (SPI) erweitert und bei efabless gefertigt wurde.
Die Toolchain die dafür hauptsächlich verwendet wurde heißt Qflow und verbindet Tools zur Synthese, Logikminimierung, Placement und Routing von Standardzellen-Logik. Die Firma efabless bietet die Möglichkeit eigene Designs zu realiserun und hostet eine Toolchain die selbst teilweise auf Qflow basiert.

Der Hauptentwickler von Qflow heißt Tim Edwards und dieser hat bei eeweb.com ein Interview gegeben in dem er seine Arbeit und Philosophie zur freien Software für den Chip Entwurf vorstellt und erklärt. Der Aufbau von Qflow ist auf opencircuitdesign.com in Detail beschrieben, dennoch möchte ich nachfolgend einen kurzen Abriss über die wichtigsten Elemente der eingebundenen Software geben.

Qflow nutzt zur Synthese yosys, eine offene Synthessuite für FPGAs und ASICS, die von Clifford Wolf entwickelt wurde. Diese synthetisiert Verilog Designs und bietet – bei vorhandener Bibliothek – nicht nur eine Logikminimierung an, sondern auch ein Mapping auf Standardzellen. Die Logikminimierung erfolgt mittels abc, einem Tool das bei der Universität von Berkley entwickelt wurde und auch eine Verifikation von Logikschaltungen zur Verfügung stellt. Die Stärke von yosys liegt in den implementierten Durchläufen zur Synthese und Verifikation. Diese können je nach Anforderung adaptiert werden um so die Optimierungdurchläufe auf mögliche Besonderheiten anzupassen. Solche Besonderheiten können zum Beispiel der Standardzellenbibliothek des Herstellers geschuldet sein.
Eine weitere Stärke ist die Möglichkeit yosys über Skripte bedienen zu können.

Die Platzierung erfolgt mit graywolf, einem Tool das mittels Simulated Annealing Standardzellen plaziert. graywolf ist ein Fork des mittlerweile kommerziellen Tools Timberwolf, das für eine Lizenz einen Preis von 50k USD ausruft und in Yale entwickelt wurde.

Qrouter schließlich verbindet die Standardzellen mittels dem Lee-Algorithmus und unterstütz bis zu sechs Metalllagen. Damit lassen sich, wie das Beispiel des RISC-V basierenden SoCs zeigt, recht komplexe und große Designs realiseren.
Abgerundet wird die Toolchain mit einem LVS-Checker (netgen) swoie einem Layout-Editor mit der Fähigkeit zum DRC (magic).

Die größten limitierenden Faktoren stellen letztlich die Bauteilbibliothek und die Zieltechnologie dar. Die Bauteilbibliothek insofern, als dass diese von den einzelnen Halbleiterherstellern i.d.R. gekauft werden muss und die Zieltechnologie dahingehend, dass es eine Sache ist, ein Design mit einer 120nm-Struktur oder größer zu realisieren oder 90nm und kleiner. Die Hauptschwierigkeit stellt hier die Abschätzung der Laufzeitverzögerungen dar. Wer sich aber einfach für Chip-Entwicklung, Algorithmen und DIY-Realisierungen mit offenen (beispielhaften) Bibliotheken interessiert, oder gar mit einem Start-Up/kleinem Unternehmen Chips realiseren möchte, bekommt mit diesen Projekten einen wunderbaren Einstieg und nützliche Software an die Hand mit der wirklich etwas realisiert werden kann. Dank Quelloffenheit können diese Programme sogar angepasst und erweitert werden.

Abschließend möchte ich erwähnen, dass diese Projekte nicht nur einen tiefgehenden Einblick in die Herausforderungen für CAE-Tools zur Realisierung von integrierten Schaltungen bietet, sondern auch exzellente Beispiele für gut implementierten und dokumentierten Code sind (überwiegend C und C++).

In weiteren Beiträgen möchte ich die erwähnten Algorithmen genauer vorstellen, sowie weitere freie Software für den Chip-Entwurf sowie eine freie, erweiterbare Suite für Xilinx FPGAs. Auch kleine Tutorials und Anleitungen zur Nutzung der Software sind angedacht.
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Reverse Engineering einer Kaffeemaschine

Meine aktuelle Projektarbeit befasst sich mit dem Innenleben eines Kaffee Vollautomaten der Firma Severin, Genauer gesagt der KV8023 S2+. Ziel dieser Arbeit ist es die Kommunikation zwischen Bedienpanel und Kaffeemaschine zu analysieren und gegebenenfalls so zu manipulieren, dass die Maschine über einen Mikrocontroller ferngesteuert werden kann. Dazu habe ich die Maschine erst einmal geöffnet und zwei Flachbaugrupppen gefunden. Eine ist Netzteil, Netzspannung-Schaltung und Controller für die eigentliche Maschine, die andere ist ein Bedienpanel mit einem eigenen ATmega1284P an board. Das Flachbandkabel, mit dem beide Platinen verbunden sind deutet darauf hin, dass die Steuerung der Maschine über ein Bussystem gelöst ist. Wo die eigentliche Intelligenz steckt ist mit eines der ersten Punkte, die es herauszufinden gibt.
Geöffneter Vollautomat Controller des Bedienpanels

Nach einer genaueren Betrachtung des Panels habe ich die Verbindungen der Bauteile in einem Plan aufgestellt. Dieser Plan zeigt alle Steckverbinder, das Displayinterface und die, an den Controller angeschlossene Hardware (Taster, Drehencoder und LED). Eine Erweiterung des Verbindungskabels mittels eines Schneidklemmsteckers erzeugt den Zugriff auf den vermeindlichen Bus. Dieses Kabel ist verbunden mit dem SPI Interface des Controllers, mit dem Display (hier fehlt noch die Belegung der Kontakte).
Ein kurzer Test mit dem Logic Analyser zeigt, dass auf dem SPI Bus tatsächlich reger Betrieb herrscht. Nach einigen Kaffees habe ich jetzt mehrere Minuten Kommunikation mitgeschnitten und werde im nächsten Schritt versuchen die Telegramme auszuwerten und zuzuordnen.
Mitschnitt zweier Telegramme der Buskommunikation
Die Übertragung startet zyklisch alle 0,126 Sekunden, es werden 10 Byte über den Bus mit Enable Low (An) übermittelt. Auf diese Bytes gibt es eine Antwort auf der MISO Leitung. Darauf folgen 540 Bytes ohne Antwort, bei denen der Enable des Flachbandkabels konstant auf High (Aus) liegt. Es liegt nahe, dass es sich hierbei um Daten für das Display handelt, denn auch dorthin ist MOSI des Controllers verbunden. Mit einem Arduino und einem kleinen Sketch kann ich also nächste Woche die 10 Byte Telegramme abfangen und zur Auswertung aussortieren. Dadurch reduziert sich die Menge der Telegramme auf ein Minimum und die Entschlüsselung ebendieser wird hoffentlich leichter fallen.
Um eine Fernsteuerung durchzuführen, muss die Kommunikationsverbindung unterbrochen werden, da sonst das Bedienpanel in die automatisierten Telegramme zusätzliche Telegramme schicken würde. Gleichzeitig muss dem Bedienpanel die Antwort der Maschine vorgespielt werden, da sonst ein Fehler angezeigt wird. Wie sich die Anzeige des Displays manipulieren lässt habe ich mir noch nicht überlegt, da der Enable Eingang des Displays nicht nach Außen geführt wird.

Sicherheit im Internet der Dinge (Fonera mit SSL)

Sollte es einmal so weit sein, dass sogar der Kühlschrank mit der Heizung und der Waschmaschine spricht um ein möglichst Strom effizientes Miteinander zu gewährleisten, wird das aller Wahrscheinlichkeit nach über Funk passieren. Doch eine Kommunikation über Funk ist alles andere als sicher und so muss der Sicherheitsaspekt von Beginn an in die Entwicklung internetfähiger Haushaltsartikel mit einfließen. Ich experimentiere zur Zeit mit einem kleinen Linuxboard, das unter anderem eine WLAN-Schnittstelle hat.

Sollte dieses Board einmal zum steuern eines Haushaltsgegenstandes verwendet werden, bleibt zu überlegen, wie die Kommunikation von der Kontrollstelle zum Board gesichert werden kann. Eine Möglichkeit wäre das erstellen eines abgeschlossenen WiFi Netzwerks das nur zur Steuerung der Geräte dient und nicht mit dem Internet verbunden ist. Das führt allerdings nicht dazu, dass das Gerät im Internet erreichbar ist, was unserem Ziel nicht gerecht wird. Eine zweite Möglichkeit ist eine normale HTTP Verbindung mit HTTP Auth zu implementieren. Somit ist schon mal eine einfache Sicherheitsebene dazugekommen und das Gerät steht nicht mehr jedem Internetteilnehmer zur Verfügung. Die nächste Schicht wäre eine Verschlüsselte Kommunikation über HTTPS. Dadurch wird das Passwort nicht mehr sichtbar übertragen und einem eventuellen Mithörer bleibt der Anmeldeprozess verborgen. Ein Passwort ist allerdings selten sicher, wenn man dem Benutzer keine vorgegebenen Grenzen setzt. Deshalb bietet sich die Kombination aus Passwort und Zertifikatslogin an. Dabei besitzt der Client ein Public / Private Schlüsselpaar und ein Passwort mit dem das Zertifikat im Client geöffnet werden kann.

Um eine SSL Verbindung über HTTPS zur Fonera zu ermöglichen, benötigt man einen anderen Webserver als den Busybox httpd. Ich habe mich für den mini-httpd entschieden, der bringt auch die Erweiterung für SLL nämlich matrixssl mit. Im OpenWrt Wiki findet sich eine gute Anleitung, wie man mini-httpd mit SSL durchführt. Anders als in der Anleitung angegeben muss allerdings das Paket mini-httpd-matrixssl anstelle von mini-httpd-openssl installiert werden. Ansonsten kann der Anleitung gefolgt werden. Jetzt steht auf der Fonera nur noch  HTTPS mit einem eigenen Zertifikat zur Verfügung. Der nächste Schritt ist nun ein Frontend zu Anmeldung auf der Fonera zu programmieren.

GPIOs der Fonera

Heute habe ich ein wenig mit den GPIOs der Fonera gespielt. Um später das SoC der Fonera zum Steueren von anderen Hardwareprojekten zu verwenden, habe ich die vier am einfachsten zu erreichenden GPIO Kontakte mit einer Leitung verbunden. Dabei habe ich gleich noch die Kondensatoren nach Masse entfernt. Die bildeten mit dem Widerstand zusammen einen Tiefpass am Eingang und verhindern somit die Signalintegrität bei schnellen Schaltvorgängen.

Fonera mit LED an GPIO Ports

Die 8 IO Ports der Fonera sind teilweise schon von Hardware belegt, es bleiben jedoch fünf freie Ports übrig, die beliebig verwendet werden können. Vier dieser Kontakte sind auf den Steckplatz für SW1 geführt. Für die kleinen Experimente habe ich auch nur diese vier verbunden. Wenn komplexere Aufgaben gesteuert werden sollen, kann auch der serielle Port  der Fonera verwendet werden um mit einer Mikrocontroller Schaltung zu kommunizieren.

GPIO Description
0 TP3
1 pin 5 of SW1
2 WLAN LED
3 pin 1 of SW1
4 pin 2 of SW1
5 RESET (!)
6 RESET button
7 pin 6 of SW1

Zum Steuern der GPIOs kann das Kommandozeilentool gpioctl verwendet werden. Dieses ist standardmäßig bei der openWRT Installation mit installiert worden und kann zum Beispiel über die SSH Verbindung ausgeführt werden.


gpioctl dirout 3
gpioctl set 3

Dadurch wird der Port 3 als Ausgang definiert und eingeschaltet. Der erste Pin von SW1 ist jetzt auf +3,3V. Nachdem die Funktion der GPIOs funktioniert, wenden wir uns im nächsten Artikel der Software zu und schauen, wie die Fonera dazu gebracht werden kann als Gateway für eben diese Schaltung zu agieren.

Handy -> Bluetooth -> RGB-LED [Teil 1: Protokoll]

Die Vernetzung von Haushaltsgegenständen ist heutzutage nicht mehr weg zu denken. Das so genannte Internet der Dinge wird in den nächsten Jahren immer mehr Geräte miteinander vernetzen und untereinander kommunizieren lassen. Ein kleiner Teil davon wird die Wohnraumbeleuchtung sein. RGB-LEDs sind mittlerweile günstig auf dem Markt erhältlich und werden konventionelle Lampen ablösen. Dieser Artikel beschreibt Überlegungen für die Steuerung einer RGB-LED über ein serielles Protokoll.

Für dieses Projekt wird eine RGB-LED und der Mikrocontroller ATtiny2313A verwendet. Das Bluetooth Modul HC-05 bildet die Schnittstelle zwischen Beleuchtungseinheit und Steuerungssoftware auf Andorid Basis.

Um die Übertragung von Helligkeitswerten mit möglichst wenig Aufwand zu realisieren, wird ein Protokoll erstellt, dass aus einem 4 Byte großem Block besteht. Der Block beginnt mit einem Null Byte (0x00), darauf folgen die Helligkeitswerte für Rot, Grün und Blau. Das Nullbyte dient zur Synchronisation. Die sonstigen Bytes dienen zum Übertragen von Kommandos. Somit ist das Protokoll am Ende bei Bedarf erweiterbar, da erst nach der Synchronisation wieder mit den Farbwerten gerechnet wird.

Telegramm zur Steuerung der Lampe

Die Sonstigen Bytes können für Steuerbefehle verwendet werden. Um erneut eine Farbe zu übertragen muss das Byte 0x00 übertragen werden und danach die Bytes für Rot, Grün und Blau. So lässt sich zum Beispiel der Status der Lampe mit dem Code 0x01 abfragen, der aktuelle Batteriezustand mit 0x02 und so weiter. Die Befehle hier sind erst einmal nur als Beispiel gedacht, um die Grundfunktionen zu implementieren.

Steuerbefehle

Als nächstes wird der Aufbau der Hardware folgen.

[WIP] Ein neuer Versuch mit ASURO

Ich bearbeite für das Studium eine Projektarbeit für die Roboterplattform ASURO. Den Verlauf der Entwicklung werde ich hier dokumentieren. Ziel ist es ein Betriebssystem zu erstellen, dass die Werte der sechs Sensoren kontinuierlich ermittelt und sie für den Programmierer aufbereitet. Dazu gehört neben der reinen Speicherung der Messwerte eine, abhängig vom Sensor, kontinuierliche Verarbeitung. Deshalb habe ich mich in letzter Zeit intensiv mit der Wandlung von analogen Spannungen zu digitalen Werten beschäftigt; konkret mit der Wandlung von Spannungen eines IR-Transistors an einem ATmega8.
Der ADC des ATmega8 hat 6 Eingänge in der PDIP Konfiguration und zwei Ausleseverfahren. Einmal die einmalige Wandlung des aktuellen Wertes, und dann die kontinuierliche Wandlung. Dabei wird nach jeder vollständigen Konvertierung direkt eine neue angestoßen. Wenn ich kontinuierlich alle verfügbaren ADC Eingänge auslesen möchte, muss dazu eine interne Logik entwickelt werden, die die Messwerte und die Sensorauswahl steuert. Der normale Verlauf ist, dass der ADC Multiplexer (MUX) eingestellt wird, die Spannung gemessen und das Ergebnis als 10 bit Wert in einem 16 bit Register abgelegt wird. Wenn man aber so schnell wie möglich den Wert eines beliebigen Eingangs verwenden will, muss die Wandlung schon im Voraus durchgeführt und die Ergebnisse vorgehalten werden. Für diesen Fall sind 6 Eingangsgrößen zu bestimmen. Jede der Größen wird nacheinander gewandelt und soll in einem Array zur Verfügung stehen. Nach jeder Konvertierung des ADC wird eine Interrupt Service Routine (ISR) aufgerufen. Diese sorgt für die Verarbeitung des aktuell ermittelten Messwertes. Dabei ist darauf zu achten, dass der Wert, der im Register zur Verfügung steht, der ist, der vor zwei ISR Aufrufen beantragt wurde. Das kommt daher, dass Der MUX beim Aufruf der ISR umgeschaltet wird. Dann wird die noch laufende Konvertierung beendet bevor der neu eingestellte Eingang des MUX an den ADC weitergegeben wird. Dann wandelt der ADC den Wert und ruft die ISR nach Beendigung dessen auf. Jetzt liegt als Ergebnis im Register der Wert für den vor zwei Aufrufen geschalteten MUX Eingang. Dies muss bei der Verwendung der Daten unbedingt beachtet werden, denn sonst kann nicht garantiert werden, dass die Werte an der richtigen Stelle im Array landen. Dazu habe ich eine einfache Funktion geschrieben, die als inline direkt in der ISR eingefügt werden kann. V wird immer um eins erhöht und bei erreichen von max wieder auf 0 gesetzt.

static inline uint8_t cycleValue(uint8_t v, uint8_t max) {
if(v == max) v = 0;
else v++;
return v;
}

Im ASURO sind zwei Refelktionslichtschranken verbaut. Diese zeigen auf die Schwarz-Weißen Encoderscheiben am Getriebe der Räder. Für die Ermittlung der Drehtakte für die Räder wird so von den IR-Transistoren ein sinusförmiges Signal erzeugt. Dieses Signal ist einerseits einfach zu analysieren, andererseits stören Faktoren wie Streulicht, oder axiale Bewegungen der Zahnräder im Getriebe. Dieser Umstand wird mit einem Median-Filter umgangen. Dieser filtert alle Ausreißer in den Messwerten heraus und erzeugt dadurch eine ganz anschauliche Sinusform. Abbildung 1 zeigt den Verlauf von je 300 Messwerten der beiden Radsensoren vor und nach der Filterung.

Zwei sinusförmige Schwingungen, die mit einem Medianfilter geglättet wurden
Abb. 1 Sensorwerte Kanal 0 und 1 ohne und mit Medianfilter

Die Taktung der Radgeschwindigkeit geschieht einmal beim Übergang von hohem Messwert auf niedrigen und andersherum. Mit einem unteren und oberen Schwellwert, wie in Abbildung 2, rote Linie erhält man vier Zustände, die das Auswertesystem annehmen kann: Wert kleiner als die Maximumschwelle steigende Flanke, Wert kleiner als die Maximumsschwelle flanke fallend und des gleiche für die Minimalschwelle. Dabei bietet es sich an die Übergänge  in einem Zustandsautomaten zu berechnen.

Abb. 2 Grenzwert (rote Linie) und Markierungen für Ticks

Der Automat benötigt lediglich die Werte des ADC und kann dann dementsprechend zwischen den Zuständen durchschalten. Das Zählen der Schritte wird ebenfalls in dem Automaten erledigt. Es bietet sich an die Schritte in den unten markierten Zuständen zu zählen, aber es können natürlich auch die beiden anderen Zustände zum Zählen der Schritte verwendet werden.

extern inline void detectEdgeFlip() {
switch (edge) {
case RISING:
if(adc_median_value < threshold[MIN]){
edge = RISING_WAIT;
}
break;
case RISING_WAIT: // Hier kann ein Schritt gezählt werden
if(adc_median_value > threshold[MIN]){
edge = FALLING;
}
break;
case FALLING:
if(adc_median_value > threshold[MAX]){
edge = FALLING_WAIT;
}
break;
case FALLING_WAIT: // Hier kann ein schritt gezählt werden
if(adc_median_value < threshold[MAX]){
edge = RISING;
}
break;
}

Da die Sensoren auf dem Board des ASURO dem Umgebungslicht ausgesetzt sind, ist es wichtg, dass der Minimal- und Maximalwert ständig betrachtet wird und die Schaltgrenzen gegebenenfalls angepasst werden. Dazu werden die letzten 64 Messwerte für jeden Kanal abgespeichert und bei vollem Puffer der Minimal und Maximalwert gesucht.

Sehr wichtig ist es, dass die ISR nicht länger dauern darf als die Wandlung des ADC, denn sonst überholt der ADC die CPU und es kommt zur Blockade der Software, da nur noch die ISR verarbeitet werden kann. Die aktuelle ISR des ADC sieht sehr voll aus und ich werde demnächst die Laufzeitdauer messen. Eventuell müssen einige Funktionen ausgelagert und so sporadisch wie möglich aufgerufen werden.