{"id":1046,"date":"2012-04-17T14:01:23","date_gmt":"2012-04-17T12:01:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=1046"},"modified":"2012-05-05T09:54:39","modified_gmt":"2012-05-05T07:54:39","slug":"aavrnet-6440","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=1046","title":{"rendered":"AVRnet 6440 &#8211; Das neue Mikrocontroller MasterLab"},"content":{"rendered":"<h2><a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4522.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1108\" title=\"IMG_4522\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4522-300x225.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"225\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4522-300x225.jpg 300w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4522.jpg 1024w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a> <a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4463.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1153\" title=\"IMG_4463\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4463-300x225.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"225\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4463-300x225.jpg 300w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4463.jpg 800w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a><\/h2>\n<h2>Die Idee<\/h2>\n<p>Ich fand auf der Seite des Holl\u00e4nders <a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.sjelab.nl\/sjelab.htm\">Sjaak de Wit<\/a> eine Bauanleitung, in der er einen Nachbau des Philips 6400 Masterlab  vorstellte. &#8222;Nachbau&#8220; wird der Sache nicht ganz gerecht &#8211; er \u00fcbernahm  das Design des alten Rechners, aber er entwarf den eigentlichen Computer  komplett neu. An dieser Stelle sei Sjaak ganz herzlich f\u00fcr seine  Unterst\u00fctzung gedankt, insbesondere daf\u00fcr, dass er mir die Codes seiner  beiden Hauptapplikationen zur Verf\u00fcgung gestellt hat.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.01.39.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1149\" title=\"Bildschirmfoto 2012-04-20 um 18.01.39\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.01.39-286x300.png\" alt=\"\" width=\"286\" height=\"300\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.01.39-286x300.png 286w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.01.39.png 458w\" sizes=\"(max-width: 286px) 100vw, 286px\" \/><\/a><\/p>\n<h2>Beschreibung<\/h2>\n<p>Grunds\u00e4tzlich handelt es sich dabei um ein AVR-Mikrocontrollerboard  auf Basis des AVRMega644, der ausreichend Speicher und Power mitbringt,  um einfache Mikrocontroller-Aufgaben zu bew\u00e4ltigen. Der AVRMega644  bietet viele programmierbare Aus- und Eing\u00e4nge, von denen einige bereits  f\u00fcr interne Zwecke genutzt werden:<\/p>\n<ul>\n<li> Tastatur: es wird die gleiche Tastenanordnung wie beim  6400-Masterlab benutzt. Die Tasten haben aber teilweise andere  Bedeutungen bekommen.<\/li>\n<li> Display: statt des Orginals mit 8 leuchtenden  Buchstabenanzeigen ist ein vierzeiliges LCD-Display eingebaut worden,  das eine umfangreichere und bessere Textausgabe besitzt<\/li>\n<li> 8 blaue LEDs in einer Zeile: die LEDs k\u00f6nnen \u00fcber den  AVR-Prozessor geschaltet werden. Die 8 LEDs sind \u00fcber einen gemeinsamen  Schalter am Pult abschaltbar &#8211; beim Masterlab diente dieser Schalter, um  wahlweise zwischen LED und Display umzuschalten. Das ist hier nicht  mehr erforderlich.<\/li>\n<li> 3 Funktions-LEDs (rot, gelb, gr\u00fcn): genauso verwendbar wie die  8 LEDs, werden im Betrieb aber gerne zur Anzeige von internen Zust\u00e4nden  benutzt<\/li>\n<\/ul>\n<p>Einige Pins des AVR sind auch an die Ausgangs-Messerleiste auf der  rechten Seite des Boards gelegt, wo sie f\u00fcr weitere Experimente mit  zus\u00e4tzlicher Beschaltung zur Verf\u00fcgung stehen.<\/p>\n<ul>\n<li> Die LED-Ausg\u00e4nge A1-A8. Diese k\u00f6nnen (neben dem gemeinsamen  Schalter am Pult) auch noch einmal einzeln \u00fcber einen DIP-Schalter auf  dem Board abgeschaltet werden. Der Grund hierf\u00fcr liegt darin, dass der  AVR auch die M\u00f6glichkeit bietet, jeden Pin getrennt als Ausgang und  Eingang zu beschalten. So besteht die M\u00f6glichkeit, flexibel Aus- und  Eing\u00e4nge zu kombinieren.<\/li>\n<li> Timer-Ausgang T0, der bei entsprechender Programmierung beliebige Timer-Signale liefert<\/li>\n<li> Zwei Eing\u00e4nge SA und SB, die auch \u00fcber das Schaltpult ausgel\u00f6st werden k\u00f6nnen.<\/li>\n<li> Analogeingang OC1A, damit k\u00f6nnen Spannungen gemessen werden.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Es bindet \u00fcber einen einfachen seriellen Bus (SPI) auch noch folgende Komponenten an:<\/p>\n<ul>\n<li> Ethernet Controller: Dieser Controller ist als  Standard-DIP-Bauteil (ENC28J60) umgesetzt. Er kann &#8211; bei entsprechender  Programmierung &#8211; auch in ein gew\u00f6hnliches IP-Netzwerk eingebunden  werden.<\/li>\n<li> USB (\u00fcber serielle Schnittstelle). Beim USB-Anschluss sieht  die Sache schlechter aus &#8211; alle entsprechenden Bauteile haben einen  Pinabstand von 0,4mm, was f\u00fcr mich unl\u00f6tbar ist. Daher habe ich hier auf  ein Fertigmodul gesetzt, das das interne serielle Signal in USB  umsetzt. Warum keine serielle Schnittstelle? Weil heutige Computer keine  mehr haben.<\/li>\n<li> SD-Karte. Das SD-Interface ist ebenfalls mechanisch  aufgesetzt, weil es hier unz\u00e4hlige Bauformen gibt. Mein Karteneinschub  entstammt einem alten Multikartenleser. Aufgrund der F\u00e4higkeiten des  verwendeten AVR-Chips k\u00f6nnen nur SD- und MMC-Karten gelesen werden, die  das alte FAT16-Dateiformat verwenden. Das bedeutet, nur kurze Dateinamen  im 8.3-Format werden unterst\u00fctzt. Die SD-Karte dient sp\u00e4ter als  einfacher Dateispeicher. Programme k\u00f6nnen hier am PC bequem aufgespielt  werden und leicht am AVRnet wiedergegeben werden. Bis zu 4GB d\u00fcrfen die  Karten gro\u00df sein, mehr unterst\u00fctzt das FAT16-System nicht. Selbst alte,  kleine Karten mit 128 MB werden aber kaum voll werden.<\/li>\n<li> ISP-Interface. Das steht f\u00fcr &#8222;In-System Programming&#8220; und  erlaubt eine Programmierung des AVR im eingebauten Zustand. Dieses  Interface wird bei der Inbetriebnahme ben\u00f6tigt.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.10.51.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1159\" title=\"Bildschirmfoto 2012-04-20 um 18.10.51\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.10.51-218x300.png\" alt=\"\" width=\"218\" height=\"300\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.10.51-218x300.png 218w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.10.51.png 610w\" sizes=\"(max-width: 218px) 100vw, 218px\" \/><\/a> <a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.11.01.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1160\" title=\"Bildschirmfoto 2012-04-20 um 18.11.01\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.11.01-210x300.png\" alt=\"\" width=\"210\" height=\"300\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.11.01-210x300.png 210w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/Bildschirmfoto-2012-04-20-um-18.11.01.png 591w\" sizes=\"(max-width: 210px) 100vw, 210px\" \/><\/a><\/p>\n<h2>Hinweise zum Aufbau<\/h2>\n<p>Das neue Schaltpult wurde aus einer 1,5mm-Polystyrol-Platte  hergestellt. Es ist ein wenig m\u00fchsam, die vielen rechteckigen L\u00f6cher  hineinzuschneiden, aber Sorgfalt lohnt sich. Nach der Fertigstellung  wurde die Beschriftung per Rubbelbuchstaben aufgebracht. Das ganze wird  zuletzt gesch\u00fctzt durch eine matt-silberne Transparentfolie, wie sie  gew\u00f6hnlich benutzt wird, um Fenster undurchsichtig zu machen. Damit  ergibt sich der leicht silberne Look, den das Original auch hatte (im  Gegensatz zu den anderen Pults, der ABC-Serie, die einfach hellgrau  waren). Die L\u00f6cher werden anschlie\u00dfend mit einem Skalpell  hineingeschnitten, dabei k\u00f6nnen kleinere Fehler beim Ausschneiden der  Polystyrol-L\u00f6cher gut getarnt werden. Die LEDs sind versenkt eingebaut  und leuchten durch die Transparentfolie hindurch. Die verwendeten  Schalter sind Standard-Mikroschalter, die Aufs\u00e4tze entstammen einem  Conrad-Angebot &#8211; sie sind identisch mit jenen, die M\u00e4rklin jahrelang in  seinen Modellbahn-Digitaltransformatoren verbaut hat. Sie sind etwas  kleiner als die Originale, aber sehen schick aus.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4459.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1150\" title=\"IMG_4459\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4459-300x225.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"225\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4459-300x225.jpg 300w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4459.jpg 800w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a> <a href=\"..\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4465.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" title=\"IMG_4465\" src=\"..\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4465-300x225.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"225\" \/><\/a><\/p>\n<p>Die Platine ist leider doppelseitig &#8211; die vielen Leitungen  machten es erforderlich. Damit ergibt sich dann aber auch ein weitgehend  drahtbr\u00fcckenfreier Aufbau. Da ich keine durchkontaktierte Platine  hergestellt habe, war es aber erforderlich, Widerst\u00e4nde und IC-Beinchen  teilweise oben und unten zu verl\u00f6ten. Der AVR ist gesockelt, alles  andere habe ich fest verbaut. Hintergrund: die AVR-Familie kann viele  Male mit neuen Programmen bespielt &#8211; geflasht &#8211; werden. Irgendwann ist  damit aber einmal Schluss, und jeder Programmstart ist ein neuer  Flashvorgang. Daher kann der AVR bei Ausfall gewechselt werden.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4471.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1157\" title=\"IMG_4471\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4471-225x300.jpg\" alt=\"\" width=\"225\" height=\"300\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4471-225x300.jpg 225w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4471.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 225px) 100vw, 225px\" \/><\/a> <a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4462.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1152\" title=\"IMG_4462\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4462-225x300.jpg\" alt=\"\" width=\"225\" height=\"300\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4462-225x300.jpg 225w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4462.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 225px) 100vw, 225px\" \/><\/a><\/p>\n<h2>Die Software<\/h2>\n<p>Der AVR bietet an seinen unterschiedlichen Aus- und Eing\u00e4ngen bereits  verschiedene Signaltypen an, die \u00fcber eine Programmierung aktiviert  werden k\u00f6nnen, beispielsweise Timer, PWM (Pulsweitenmodulation),  Analog-Digital-Wandlung (zur Spannungsmessung). Wenn man in der  Standardcomputersprache bleiben m\u00f6chte, beherrscht der AVR damit ein  minimales &#8222;BIOS&#8220;, das nur aktiviert werden muss.<\/p>\n<p>Sjaak hat nun zwei Programme entwickelt, die das Ger\u00fcst des  AVR-Computers bilden. Eins ist ein sogenannter Bootloader. Damit k\u00f6nnen  Programme von der SD-Karte gestartet werden. Dieser Bootloader ist so  etwas wie das &#8222;Betriebssystem&#8220; (allerdings eher mit DOS zu vergleichen,  nicht mit einem Windows). Die Programme k\u00f6nnen dann ihrerseits die  gebotenen Funktionen nutzen &#8211; w\u00e4hrend sie laufen, verh\u00e4lt sich das  &#8222;Betriebssystem&#8220; still, alle &#8222;BIOS&#8220;-Funktionen stehen ihnen aber zur  Verf\u00fcgung. Nachdem das Programm endet (meist durch Dr\u00fccken des roten  Reset-Schalters), startet wieder der Bootloader und erlaubt das Laden  weiterer Programme.<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4470.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1156\" title=\"IMG_4470\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4470-300x225.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"225\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4470-300x225.jpg 300w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4470.jpg 800w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a> <a href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4472.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-medium wp-image-1158\" title=\"IMG_4472\" src=\"http:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4472-300x225.jpg\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"225\" srcset=\"https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4472-300x225.jpg 300w, https:\/\/www.brennecke.org\/wp-content\/uploads\/2012\/04\/IMG_4472.jpg 800w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Das zweite Programm von Sjaak stellt so etwas wie einen  Masterlab-Emulator dar. Es erlaubt eine eigenst\u00e4ndige Programmierung des  AVR auf Speicherebene (das ist noch unterhalb von Assembler). Es nutzt  dabei das Display f\u00fcr Ausgaben und die Tastatur f\u00fcr Eingaben. Es nutzt  auch das Ethernet-Interface, soweit dieses betriebsbereit ist. Sjaak  schrieb mir, dass das Programm urspr\u00fcnglich sogar einen kleinen Editor  und Compiler enthielt, er diese Teile aber aus dem Code entfernt habe.  Das ist verst\u00e4ndlich, denn die Entwicklung am PC und die \u00dcbertragung per  SD-Karte ist so einfach, dass man kaum mehr auf Maschinenebene wechseln  m\u00f6chte. Zudem kann die gesamte Peripherie &#8211; LCD-Display,  Ethernet-Controller, SD-Karte &#8211; vollst\u00e4ndig nur mit speziellen  Bibliotheken genutzt werden, die am PC im Entwicklungswerkzeug zur  Verf\u00fcgung stehen, nicht aber am Ger\u00e4t selbst.<\/p>\n<p>Neben diesen Programmen k\u00f6nnen weitere Programme erstellt werden &#8211;  am Computer mit Entwicklungswerkzeiugen wie dem AVRStudio (kostenlos  vom AVR-Hersteller Atmel), WinAVR (ebenfalls kostenlos) oder Codevision.  Alle drei unterst\u00fctzen die Programmiersprachen Assembler und C. Dar\u00fcber  hinaus kann auch in Basic oder Pascal entwickelt werden. Nach dem  Kompilieren der Programme entsteht dabei eine Datei mit der Endung  &#8222;hex&#8220;. Diese wird auf die SD-Karte \u00fcberspielt und kann von dort  gestartet werden. F\u00fcr die Entwicklung von Software auf AVR gibts gute  Tutorials z.B. <a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.mikrocontroller.net\/articles\/AVR\">hier<\/a>.<\/p>\n<p>Ich bin derzeit dabei, die Programme des MC6400 auf das  AVRnet6440 zu \u00fcbertragen. Das bedeutet gew\u00f6hnlich, sie neu zu schreiben.  Daf\u00fcr steht dann aber auch der Quelltext f\u00fcr weitere Versuche und  Weiterentwicklungen zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n<p><a title=\"Schaltpult-Um- und Neubauten\" href=\"http:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=1067\">Zur\u00fcck zur \u00dcbersicht<\/a><\/p>\n<div class=\"twoclick_social_bookmarks_post_1046 social_share_privacy clearfix 1.6.4 locale-de_DE sprite-de_DE\"><\/div><div class=\"twoclick-js\"><script type=\"text\/javascript\">\/* <![CDATA[ *\/\njQuery(document).ready(function($){if($('.twoclick_social_bookmarks_post_1046')){$('.twoclick_social_bookmarks_post_1046').socialSharePrivacy({\"services\":{\"facebook\":{\"status\":\"on\",\"txt_info\":\"2 Klicks f\\u00fcr mehr Datenschutz: Erst wenn Sie hier klicken, wird der Button aktiv und Sie k\\u00f6nnen Ihre Empfehlung an Facebook senden. 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