Es liegt also nahe, eine kostengünstige Lösung zu finden, die mit dem zum Bausatz gehörenden RS232-IR Transceiver funktioniert. Und besser noch, eine Lösung die nicht nur für den Asuro taugt, sondern auch für andere Projekte. Denn auch wenn, die serielle Schnittstelle beim PC quasi verschwinden ist, so findet sie sich noch bei vielen Mikrocontrollern.

USB UART Wandler gibt es sehr viele auf der Welt, aber nicht alle funktionieren auch mit dem Asuro bzw. dem Flash Tool. Doch es gibt Hoffnung. Auf dem USB-IR Transceiver wird ein USB UART Wandler der Firma FTDI verwendet. Diese USB UART Wandler findet man auf vielen Boards. So sind z.B. fast alle Ardui Boards mit einem FTDI-Chip für die Kommunikation mit dem PC ausgerüstet. Außerdem gibt es immer aktuelle Treiber für alle wichtigen Betriebssysteme und der Support ist auch ok. Zudem gibt es eine Reihe von USB-UART Wandlern mit FTDI Chip als kleine Adapter oder als simple Kabel, die man einfach an sein System anstöpseln kann.

Schaltung

Der RS232-IR Transceiver arbeitet eigentlich mit den bei RS232 Schnittstellen üblichen Pegeln von +-12V. Nach einem Blick in den Schaltplan erkennt man aber schnell, dass die ankommenden Pegel zuerst auf normalen 5V TTL Pegel gebracht werden. Insbesondere der IR Empfänger Chip ist sehr empfindlich und verträgt nur wenig mehr als 5V. Negative Spannungen sind ebenso tabu. Das nährt die Vermutung, dass der Transceiver auch mit normalen 5V funktioniert, wie sie der FTDI UART Wandler liefert. Im Gegensatz zu den USB-RS232 Wandlern, die mit +-12V Pegeln arbeiten.

An der COM Schnittstelle im PC werden diese RS232 Pegel ebenfalls wieder auf 5V Pegel gebracht. Die dabei verwendeten Pegelwandler invertieren zudem die Logik Pegel. Deshalb kann man den USB UART Adapter nicht direkt mit dem RS232-IR Tarnsceiver verbinden. Es werden noch Inverter für die Signale benötigt.
Nach genauerem Schaltplan Studium werden 2 Inverter benötigt. Einen für das empfangene und einer für das zu sendende Signal. 2 NPN Transistoren eignen sich sehr gut für diese Aufgabe.

Entsprechend übersichtlich sieht der Schaltplan aus. Neben den Transistoren noch 4 Widerstände Steckverbinder und ein kleines Stück Lochrasterplatine, das war es dann schon.

Stückliste:

• 1 x SUB-D 9polig Stecker gewinkelt,
• 1 x Stiftleiste 6polig
• 1 x Lochraster ca. 3x4cm
• 2 x NPN Transistoren BC547 o.ä.
• 4 x Widerstände 1k o. 1k5

Video

Ein kleines Video zeigt den USB IR Transceiver in Aktion.

Weiterführende Themen

Für die FTDI USB UART Chips gibt es auch Entwickler Libs um, den Chip vom PC aus für eigene Projekte zu verwenden. So gibt es für die gängigen PC Sprachen (.NET C#, C++, Visual Basic) auf der FTDI Homepage entsprechende Libraries und Beispiel Code. Für die folgenden Beispiele werden Entwickler oder Breakout Boards mit FTDI Chips benötigt. Boards, bei denen praktisch alle Anschlüsse des FTDI Chips nach außen geführt sind. Bei dem oben genannten FTDI Basic Adapter ist das nicht der Fall, wohl aber beim Breakout Board mit FTDI232RL Chip.

ISP Dongle

Die FTDI USB-UART Wandler sind schon tolle Chips, mit denen man nicht nur USB in seriell UART Signale wandeln kann. So ein Chip kann auch als Low Cost ISP Dongle verwendet werden. Dazu wird der sogenannte Bitbang Modus verwendet. Damit lassen sich über USB z.B. alle gängigen Atmel Mega und tiny Chips programmieren. Mehr unter: www.geocities.jp

I2C Master

Auch als I2C Master lässt sich so ein FTDI Chip missbrauchen. Man braucht dazu keinen Mikrocontroller. Alles wird einem PC Programm gesteuert. Zwar ist der Bitbang Modus nicht besonders schnell, aber zum Testen von einem I2C Baustein reicht es alle mal. Die neueren FTDI Chips bieten hier schon bessere Performance. Mehr unter: microcontroller.net

Weblinks

• FTDI
• Flickr Album

• Unterstützung für ATmega168 Prozessoren
• neue Funktion ReadADC zur A/D Wandler Abfrage
• neue Funktion PrintLCD_p zur Ausgabe von Strings aus dem Programmspeicher
• neue Funktion SetCharLCD zum Setzen von Sonderzeichen
• neue Funktion PollSwitchLCD zur Abfrage der Tasten des Arexx LCD
• neue Funktion MyMotorSpeed die Korrekturwerte aus der myasuro.h berücksichtigt.
• neue Funktion SerPrint_p zur Ausgabe von Strings aus dem Programmspeicher
• UART Baudrate einstellbar durch Define
• Interrupt User Funktionen für Timer und A/D Wandler
• AVR Studio Projektfiles für alle Beispielprojekte

Weblinks

• Asuro Library auf Sourceforge
• Asuro Library im AsuroWiki
• Thread zum Thema im Roboternetz Forum

Erste Versuche

Die ersten Versuche mit einem geclonten Arduino Diecimila Bootloader verliefen schon mal vielversprechend. Mit
Ein paar Änderungen in der Board Beschreibungsdatei hat man ein neues Board dazugefügt und dieses taucht nach dem Start der Arduino Oberfläche unter Tools | Boards aus.

##############################################################
atmega168.name=Arduino Asuro w/ ATmega168
atmega168.upload.protocol=stk500
atmega168.upload.maximum_size=14336
atmega168.upload.speed=9600
atmega168.bootloader.low_fuses=0xff
atmega168.bootloader.high_fuses=0xdd
atmega168.bootloader.extended_fuses=0x00
atmega168.bootloader.path=atmega168asuro
atmega168.bootloader.file=ATmegaBOOT_168_asuro.hex
atmega168.bootloader.unlock_bits=0x3F
atmega168.bootloader.lock_bits=0x0F
atmega168.build.mcu=atmega168
atmega168.build.f_cpu=8000000L
atmega168.build.core=arduino

Nach einstellen der Schnittstelle wird der Asuro auch gleich erkannt und das Beispiel Sketch kann übersetzt und geladen werden.
Allerdings zeigte sich dabei der Effekt das beim Flashen bzw. beim Einschalten oder Reset des Asuros der rechte Motor für ca. 10sek los läuft. Das ist natürlich unschön und liegt am Original Arduino Bootloader. Dort wird PB5 als Port für die Status LED verwendet. Beim Asuro ist dieser Port mit dem rechten Motor verbunden. Autsch!!

Bootloader anpassen

Da der Quellcode für den Bootloader als Open Source zur Verfügung steht, ist das Ändern der Status LED kein Problem. Allerdings blieb auch nach Änderung die recht lange Wartezeit von 10sek bis das Anwenderprogramm gestartet wird. Nach ein paar Internet Recherchen war auch für dieses Problem eine Lösung in Form des ADABOOT Bootloader gefunden. Dieser Bootloader bietet einige Vorteile gegenüber dem Arduino Bootloader. Damit bin ich erst mal glücklich.

Allerdings klappt die Übertragung bisher nur über RS232. Bei Bluetooth Anbindung gibt es keine Verbindung zwischen der Arduino IDE und dem Asuro.  Man kann zwar in der Bluetooth Umgebung die Verbindung manuell herstellen, dann klappt immerhin die Verbindung im Terminalmode. Versucht man aber ein Sketch zu laden, bricht die Verbindung wieder ab. Mit Hyper Terminal gibt es keine Probleme unter Bluetooth. Schade, aber man kann wohl nicht alles haben. Allerdings besteht noch Hoffnung. Auf der Chip45 Homepage, gibt es den Ur-Bootloader für die Arduino Boards. Dort gibt es auch ein kleines Tool zum Flashen von Programmen über den Bootloader. Dies ließe sich vielleicht anpassen, damit das Flashen auch unter Bluetooth funktioniert. Ein nettes Feature der Arduino Bootloader ist der automatische Reset des Boards, wenn ein neues Programm geflasht werden soll. Dazu muss lediglich ein 100nF Kondensator zwischen Reset Leitung und DTR Steuerleitung gelötet werden. Allerdings Führt das auch dazu, dass der Asuro einen Reset ausführt, wenn man die Arduino IDE, bzw. das Terminalprogramm startet.

Theoretisch ließe sich der Bootloader auch soweit anpassen, das er auch über die Standard Infrarot Schnittstelle des ASUROs funktioniert. Dazu müsste lediglich noch der 36kHz Timer für die Ansteuerung der IR-LED implementiert werden. Praktisch funktioniert das leider nicht. Die IR Übertragung ist leider zu fehlerträchtig.

Den Asuro Bootloader kann man sich bei Sourceforge herunterladen

Asurino – Eine Arduino Bibliothek für den Asuro

Aus dem bestehenden Sketch von Jakob Remin habe ich angefangen eine Arduino Bibliothek zu schreiben.
Der Name Asurino ist ein Kunstwort zusammengefügt aus den beiden Worten Asuro und Arduino. Bibliotheken für Arduino werden in C++ geschrieben. Das hört sich erst mal nach viel Arbeit an, ist aber nicht sonderlich schwer. Es gibt eine sehr gute Anleitung zum Schreiben von Bibliotheken. Man braucht auch nicht bei Null anfangen, da man natürlich die vorhandenen Arduino Funktionen alle verwenden kann. Außerdem kann man sich an bereits existierenden Bibliotheken orientieren.

Bisher ist die Bibliothek noch recht rudimentär und sicher auch nicht fehlerfrei. Wer möchte kann sich die derzeitige Arbeitsversion bei Sourceforge herunterladen.

Asuro Beispiel Sketche

Ein Beispiel Sketch für den Asuro sieht z.B. so aus. Durch das
#include "Asuro.h"
wird die Bibliothek eingebunden. Die Zeile
Asuro asuro = Asuro();
ist der Aufruf für den Konstruktor der Asuro Klasse. Die Setup Routine wird einmalig beim Start des Sketches ausgeführt und initialisiert lediglich die serielle Schnittstelle. Die Asuro spezifische Initialisierung passiert bereits im Konstruktor. Die loop Funktion wird dann zyklisch vom Hauptprogramm aufgerufen und durchlaufen. Das eigentliche Programm fragt die Tastsensoren ab. Falls eine Taste gedrückt wurde, wird der Tastenwert binär zum Terminalprogramm gesendet und die Status LED für eine Sekunde auf Rot gesetzt, dann wieder zurück auf Grün.

#include "Asuro.h"
Asuro asuro = Asuro();
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  int Switches;
  /* front switch check */
  Switches = asuro.readSwitches();
  if (Switches)      /* Key pressed?
  {
    Serial.println("switches pressed");
    Serial.println(Switches, BIN);    /* send key value in binary */
    asuro.setStatusLED(RED);        /* status led red */
    delay(1000);                         /* wait 1sec */
  }
  asuro.setStatusLED(GREEN);      /* status led green */
}

Einen aktualisierten Artikel zu diesem Thema findet man im AsuroWiki.

Weblinks

• Arduino
• Arduino Playground
• Arduino and the Asuro Robot
• Asurino, an Arduino Library for the Asuro robot
• Sourceforge – Asurino, AsuroBoot Download
• Asurino Artikel im AsuroWiki

Geschafft! Nach langer Zeit hatte ich mal wieder etwas Zeit, mich um meinen kleinen Freund den ASURO zu kümmern. Rechtzeitig zu Weihnachten erhält dieser mal wieder eine Erweiterung. Diese besteht zurzeit aus einem RS232 bzw. Bluetooth Modul und einer ISP Schnittstelle. Der Clou bei der Sache ist, die Erweiterung wird nicht, wie das LCD-Modul oder die SnakeVision Erweiterung, von oben, sondern von unten aufgesteckt. D.h. man kann oben zusätzlich z.B. das LCD-Modul stecken. Zudem ist auf der Platine noch jede Menge Platz für weitere Features.

Durchführung

Durch die Erfahrungen, die ich mit dem ASURO Eval Board gemacht habe, war die Umsetzung nicht sehr schwierig. Dort war ja auch schon das RS232 Modul und das Bluetooth Modul sowie die ISP Schnittstelle vorhanden. Nur ist das ganze jetzt wesentlich kompakter, robuster und nicht so verbaut wie beim Eval Board.

Der ASURO muß allerdings etwas modifiziert werden, damit das ganze auch funktioniert. Wer es nachbauen möchte, sollte schon wissen, was er tut. Die Umbauten sind allerdings nicht so gravierend, dass man das Ganze nicht wieder zurückbauen könnte. Auch ist der einwandfreie Betrieb ohne die Erweiterungsplatine möglich. Es müssen lediglich 3 Jumper am Asuro gesetzt werden.

UART Schnittstelle

Die UART Schnittstelle am ASURO ist normalerweise über eine Infrarot Schnittstelle realisiert. Leider ist die Reichweite dieser Lösung nicht besonders (max. 50cm). Zudem wird auf PC Seite ebenfalls ein Infrarot Transceiver benötigt. Um die UART Schnittstelle zur Erweiterungs Platine zu führen, müssen die beiden Signale RX und TX vom Prozessor zur IR Schnittstelle durchtrennt werden. Zusätzlich werden die durchtrennten Signale von der IR Schnittstelle ebenfalls zur Erweiterungsplatine geführt. Zweckmäßigerweise werden alle Signal auf einen doppelreihigen Steckerleiste geführt. Die untere Reihe wird an die Prozessor Pins gelötet. an die obere Reihe kommen die Signale von der IR Schnittstelle. Da gleich neben den UART ins der RESET Pin hängt, wird dieser ebenfalls auf die insgesamt 2×3 poligen Steckerleiste geführt (gehört aber eigentlich zur ISP Schnittstelle). Da der RESET Pin direkt an der Versorgungsspannung hängt, wird diese Verbindung ebenfalls durchtrennt und die Versorgungsspannung an die obere Reihe geführt. So ist gewährleistet, das durch Stecken von 3 Jumpern auf die Steckerleiste, die original Funktion des ASUROs wiederhergestellt ist.

ISP Schnittstelle

Die ISP Schnittstelle ist beim Original ASURO Prozessor abgeschaltet und kann nur durch einen Chip Erase wieder eingeschaltet werden. Leider ist durch den Chip Erase aber auch der Bootloader weg. Deshalb sollte man Experimente mit der ISP Schnittstelle nur mit einem anderen Prozessor durchgeführt werden und der Original Prozessor gut aufgehoben werden. Zur ISP Schnittstelle gehört neben RESET, VErsorgungsspannung und Masse die 3 Prozessor Signale MISO, MOSI und SCK. Diese 3 Signale liegen beim Mega8 glücklicherweise direkt nebeneinander auf Pin 17,18 u. 19. So reicht eine 3polige abgewinkelte Steckerleiste aus, die an die entsprechenden Prozessor Pins gelötet werden. Leiterbahnen müssen keine aufgetrennt werden.

Verdrahtung

Auf dem ASURO müssen ingesamt 4 Leitungen nachverdrahtet werden. Dies sind:

Dazu kommt eine 6-polige Leitung zur UART Schnittstelle und die 3polige Leitung zur ISP Schnittstelle. Versorgungsspannung und Masse kommen von den Erweiterungs Steckverbindern, die ebenfalls zur Erweiterungsplatine führen.

Schaltplan

Für eine vergrößerte Darstellung auf das Bild klicken.

UART-Modul

Das RS232 Modul besteht aus einem normalen RS232 Pegelwandler Chip, hier ist das der MAX202. Die Steckerbelegung des 6poligen Steckbverbinders ist diesselbe wie beim Bluetooth Modul.

Der ASURO mit dem RS232 Modul. Mit den beiden grünen Jumper rechts neben dem RS232 Modul kann man zwischen RS232 und IR Schnittstellen Betrieb umschalten.

Schaltplan

Für eine vergrößerte Darstellung auf das Bild klicken.

Bluetooth Modul

Als Bluetooth Modul kommt das BlueSmiRF von Sparkfun zum Einsatz. Dies ist noch die Version 1.0. Neuere Module verwenden einen Bluegiga Transceiver.

Der Asuro mit dem Bluetooth Modul.

ISP Schnittstelle

Die ISP Schnittstelle benötigt keine weiteren Bauteile, lediglich der RESET Pin bekommt den üblichen 10kOhm Pullup Widerstand. Als ISP Steckverbinder wurde ein 10poliger Pfostensteckverbinder mit KANDA/STK200 Steckerbelegung verwendet. Rechts daneben befindet sich noch ein Kurzhubtaster als RESET Knopf.

Aussichten

Es fehlen derzeit noch die Liniensensoren. Diese werden dann, wie die Infrarot Schnittstelle, über Jumper steckbar sein. Geplant ist weiterhin eine I2C Porterweiterung mit ein paar IS471 als IR Kollisionsdetektoren. Auch ein I2C A/D Wandler wäre eine sinnvolle Erweiterung. Eventuell wäre auch ein Co-Prozessor (als I2C Slave) besser als die I2C Chips mal sehen.

Ansonsten wünsche ich meinen Lesern ein frohes Weihnachtsfest.

Einen aktualisierten Artikel zu diesem Thema findet man im AsuroWiki.