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Steckbrett

2015-06-16T06:39:18Z

F-s: +pic

[[Bild:steckbrett.jpg|miniatur|rechts|280px|zwei zusammengeclipste Steckbretter]]
[[Bild:steckbrett_verbindungen.jpg|miniatur|rechts|280px|interne Verbindungen des Steckbretts in orange]]
[[Bild:Pcb33.430-1.jpg|miniatur|rechts|280px|Steckboard zum löten, um Aufbauten von einem solderless Steckboard 1:1 auf eine Platine dauerhaft übernehmen zu können.]]

Das Steckbrett auch Steckplatine genannt ist eine gute Möglichkeit um schnell einen Prototypen einer Schaltung aufzubauen und in einem iterativen Entwicklungsprozess zu verbessern.
Heutzutage wird auch oft der engl. Begriff [[Breadboard]] verwendet

== Do's and Do Not's beim Arbeiten mit Steckbrettern ==
Nutzer von Steckbrettern bemängeln immer wieder die schlechte Qualität (ausgeleierte Kontakte, auffallend hohe Übergangswiderstände usw.). Viele dieser Probleme entstehen durch unsachgemäße Handhabung. Aus diesem Grund folgt hier eine Aufstellung der Do's and Do Not's:

=== Do Not's ===
* Drahtenden sollten nicht allzu dick sein, da es ansonsten zum ausleiern der Kontakte kommen kann. Notfalls Drahtenden mit dünnerem Draht 'verlängern'.
* Gegurtete Bauteile sollten nicht als Ganzes vom Gurt gelöst und in das Breadboard gesteckt werden, da sich Kleberreste, welche an den Drahtenden haften, auf den Kontaktzungen festsetzen und so den Übergangswiderstand dauerhaft erhöhen bzw. sogar gegen unendlich treiben. Diese Bauteile sollten also ausserhalb des gegurteten Bereiches abgezwickt werden.

=== Do's ===
* SIL-Buchsen (Single-in-Line = "Halbe IC-Fassung") für Bauelemente mit kurzen Anschlussdrähten verwenden
* An der Unterseite aufgeklebten Schaumstoff entfernen, dann lassen sich die Kontaktfedern zum Reparieren und Reinigen herausnehmen
* Die oft verwendeten Metallträgerplatten sind ungünstig: zusätzliche Streukapazität - besser Trägerplatten mit geringer Dielektrizitätskonstante verwenden
* Verschmutzung vermeiden: Kriechströme (Feuchtigkeit)
* Litzen mit Drahtenden und Schrumpfschlauch versehen
* Maximal empfohlene Spannung: 30 V
* Maximal empfohlener Strom: 1 A
* Der Kontaktwiderstand zwischen Kontaktfeder und Anschlussdraht eines Bauelementes beträgt typischerweise 5 - 25 mOhm
* Die Kapazität zwischen Kontaktfedern beträgt ca. 1-2 pF

Hier finden sich viele Beispiele für Breadboard-Schaltungen:
* [http://www.franzis.de/elo-das-magazin ELO-Online-Magazin]
* [http://www.dieelektronikerseite.de Die Elektronikerseite]

== Weblinks ==
* Eine Reihe sehr guter Tipps für die Arbeit mit Breadboards findet sich unter [http://www.elo-web.de/elo/aktuelles-und-uebersicht/tipps-und-tricks Breadboardtipps in ELO-web.de]
* [http://www.national.com/rap/Story/0,1562,8,00.html] Bob Pease zum Thema wann man "solderless breadboards" besser nicht benutzen sollte: "...solderless breadboards are unsuitable for any applications other than medium-speed, medium-impedance-level, and medium-precision circuits."
* [http://tinkerlog.com/2009/01/18/attiny-breadboard-headers/ ATtiny breadboard headers] von Alex
* [http://diy4fun.blogspot.com/2010/02/atmega-1632-pinout-sticker.html DIY Pinout Sticker] - Pfiffiges, selbstgemachtes Hilfsmittel
* [http://oomlout.co.uk/?p=189 How-to Breadboard Arduino Compatible] (ATmega168)
* [http://www.ebay.de/itm/65x-Jumper-Kabel-Cable-Wires-fur-Breadboard-Steckbrucken-Drahtbrucken-3232-/151120069922?pt=Elektromechanische_Bauelemente&hash=item232f754522] Günstig(st?)e Quelle für die Steckbrett-Verdrahtungskäbelchen
* Online-Programme:
** [http://www.picaxe.com/Software/Third-Party/PEBBLE/ Pebble] - Online Layoutprogramm für einfache, kleine Breadboard-Aufbauten
** [http://www.dieelektronikerseite.de/Tools/V-Breadboard/index.html DES-Steckboard]
** [http://www.musicfromouterspace.com/ElectronicTools/virtualbreadboard/index.html VirtualBreadboard] (Defekter Link)

== Siehe auch ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Steckplatine de.wikipedia.org/wiki/Steckplatine]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/58204 Diskussion im Forum mit Bezugsquellen]
* [[Absolute_Beginner-AVR_Steckbrettprojekte|Absolute_Beginner-AVR_Steckbrettprojekte]] AVR Steckbrettschaltungen
* [[Breadboard]] Übersicht über verschiedene Prototyp Methoden
* [[SMD 2 Steckbrett Adapter]]
* [[Schaltplaneditoren#Fritzing]]
* [[Lochrasterplatine]]

[[Category:Platinen]]
[[Kategorie:Boards]]

Datei:Pcb33.430-1.jpg

2015-06-16T06:36:57Z

F-s: [en]Breadboard for soldering [de]Experimentier-Steckboard zum löten

[en]Breadboard for soldering
[de]Experimentier-Steckboard zum löten

BTM-222

2013-03-11T06:43:27Z

F-s: Unterseite Modul isolieren

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Btm222 ant.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung mit Leiterbahn als Antenne]]
Mit einem [[Bluetooth]]-Modul kann eine Schaltung einfach um virtuellen [[RS-232|seriellen]] Port erweitert werden, über den dann drahtlos per Bluetooth Daten mit der Schaltung ausgetauscht werden können. Da heutzutage alle Computer, Laptops, Smartphones und Tablet-PCs etc. über eine integrierte oder nachrüstbare Bluetoothfunktion verfügen, kann so von diesen Geräten aus ein jedes Programm, welches über eine (virtuelle) serielle Schnittstelle kommunizieren kann, ohne weitere Modifikationen transparent auch mit der jeweiligen Schaltung Daten austauschen. Vor allem bei fehlender Unterstützung von [[USB]] oder Treiberproblemen bietet Bluetooth eine relativ günstige und flexible Alternative. Zudem entfällt eine kabelgebundene Verbindung und es sind Reichweiten bis zu 100 m möglich.

== Bluetooth-Modul ==
Es gibt am Markt eine Reihe verschiedener [[Bluetooth|Module]], welche verschiedene Kriterien erfüllen, die je nach Anwendung relevant sein können, wie zum Beispiel:
* Klasse: Diese gibt die Leistung und Empfindlichkeit des Moduls an. Klasse 1 ermöglicht unter idealen Bedingungen eine Reichweite von bis zu 100 m.
* Datenrate: Wie schnell können Daten empfangen und gesendet werden.
* Profil: Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Für Mikrocontrolleranwendungen dürfte vor allem SPP (Serial Port Profile: Serielle Datenübertragung) wichtig sein.
* Antenne: Ist diese integriert oder ist eine externe notwendig.
* Versorgungsspannung: Diese liegt bei allen gängigen Modellen bei ca. 3 V.
* Verfügbarkeit und Preis: Ist das Modul frei verfügbar und zu welchen Kosten?

=== BTM-220 bzw. BTM-222 ===
Aus der Vielzahl an Angeboten sticht vor allem das Modul BTM-220/BTM-222 der Firma [http://www.rayson.com/ Rayson] hervor, da es bei kleinen Abmessungen leistungsfähig ist, relativ einfach in eigene Schaltungen integriert werden kann und zu einem relativ günstigen Preis frei verfügbar ist. Die wichtigen Parameter sind:
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|BTM-220/BTM-222|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf Produktübersicht], [[Media:BTM222 DataSheet.pdf|Datenblatt (PDF)]]
|-----
|}

=== Funktionsüberblick ===
Das Modul befindet sich auf einer Platine mit den Abmessungen 28,2 x15,0 mm. Die gesamte Schaltung ist durch eine Metallhaube geschützt und abgeschirmt. Die Lötkontakte befinden sich an den beiden Längsseiten in Form von durchkontaktierten Halbkreisen. Mit einer feinen Lötspitze läßt sich das Modul auf SMD Pads auch von Hand auflöten. Eine Library des Moduls inkl. Device, Package und Modul ist für [[Schaltplaneditoren#Eagle|Eagle]] verfügbar <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/94558#930456 ''Microcontroller.net'']. Eagle Library für Bluetoothmodul BTM-222</ref>.

Soll das Modul lediglich zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Mikrocontroller und einem Empfänger genutzt werden, ist im Grunde keine externe Beschaltung notwendig und auch keine Konfiguration des Moduls erforderlich. Das Modul sendet transparent die Daten vom seriellen Eingang per Bluetooth weiter und leitet empfangene Daten an den seriellen Ausgang. Die serielle Schnittstelle ist mit den Standardeinstellungen 8N1 vorkonfiguriert:
* 19.200 bps Baudrate
* 8 Datenbits
* Keine Parität
* 1 Stopbit

Über Steuerbefehle, den sogenannten AT-Befehlen, kann das Verhalten des BTM-222 aber angepaßt werden. Zusätzlich bietet der BTM-222 auch neben der seriellen [[UART]] Schnittstelle noch [[SPI]], USB und [[PCM]].

=== Elektronische Beschaltung ===
Der BTM-222 arbeitet in einem Spannungsbereich von 3,0 bis 3,6 V und eignet sich daher gut für den Einsatz in Schaltungen, die in diesem Spannungsbereich funktionieren. Soll er an einen mit 5 V betriebenen Mikrocontroller angeschlossen werden, ist eine Separate Spannungsversorgung und eine Anpassung der seriellen Datensignale mit einem [[Pegelwandler]] notwendig.

Der BTM-222 verfügt über 10 frei programmierbare I/O-Pins, denen verschiedene Funktionen zugewiesen werden können. Die Werkskonfiguration sieht für PIO5 den Anschluß einer LED vor, die signalisiert, wenn Daten über das Modul ausgetauscht werden. Eine LED an PIO7 signalisiert durch blinken die Bereitschaft, eine Bluetoothverbindung aufzubauen und durch konstantes leuchten, daß das Modul mit einem anderen Bluetothmodul gekoppelt (verbunden) ist.

Da das Modul über keine integrierte Antenne verfügt, ist eine externe vorzusehen. Die Länge der Antenne kann einfach berechnet werden:
:<math>\lambda=\frac{c}{f}</math>
wobei ''c'' die Ausbreitungsgeschwindigkeit (in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und ''f'' die [[Frequenz]] der Welle ist (bei Bluetooth zwischen 2,402 und 2,480 GHz). Setzt man für
:<math> c \,=\, 29\,979\,245\,800\ \frac{\text{Zentimeter}}{\text{Sekunde}}\,</math>
und für
:<math> f \,=\, 2\,441\,000\,000\ {\text{Herz}}</math>
erhält man
:<math>\lambda \,=\, 12,282\ {\text{cm}}</math>

Die Antenne kann aber kürzer ausfallen, so daß eine Antenne mit einem Viertel der Länge ausreicht:
:<math>{\text{l}} \,=\, \frac{\lambda}{4} \,=\, 3,07\ {\text{cm}} </math>

Die Antenne kann dabei sehr einfach in Form einer Leiterbahn auf einer gedruckten Schaltung ausgeführt sein. Bei der üblichen Kupferstärke von 35 µm hat sich eine Leiterbahn von 31 mm Länge und 1,78 mm Breite bestens bewährt, wobei auch schmalere Breiten bis hin zu ca. 0,4 mm umsetzbar sind <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/153268#1442166 ''Microcontroller.net'']. BTM 222 Antenne als Leiterbahn auf Platine</ref>.

== Bluetooth einrichten ==
Auf dem Endgerät, also dem Gerät, welches Daten mit dem Bluetooth-Modul austauschen soll, muß sowohl ein Bluetoothadapter vorhanden, als auch eingerichtet sein. Wird dann eine Verbindung zum BTM-222 aufgebaut, richtet die Treibersoftware einen virtuellen COM-Port auf dem Gerät ein. Über diesen kann dann eine beliebige Anwendung Daten senden und empfangen.

=== Treiber ===
Die Treiber für den Bluetoothadapter sind auf dem Gerät gemäß der Anleitung vom Hersteller des Adapters einzurichten. Je nach Betriebssystem läuft dann die Einrichtung und der Verbindungsaufbau ein wenig abweichend ab. Die Bluetoothadapter richten aber stets einen Dienst oder ein Programm ein, mit dem nach anderen Bluetoothgeräten in der Nähe gesucht werden kann. Befindet sich eine Schaltung mit BTM-222 Modul in Reichweite, wird das Gerät als Serieller Adapter (''Serial Adaptor'') erkannt und eine Verbindung kann aufgebaut werden. Damit Bluetoothgeräte vor dem Zugriff von Unbefugten geschützt werden können, muß auf dem Endgerät ein Paßwort/Schlüssel angegeben werden, der dem BTM-222 signalisiert, daß es sich um einen autorisierten Zugriff handelt. Werksseitig lautet der Schlüssel ''1234''. Über die AT-Befehle des BTM-222 kann der Schlüssel aber auch geändert werden.

=== Kommunikationssoftware ===
Mit einem einfachen [[RS-232#Terminalprogramme|Terminalprogramm]] können Daten an das BTM-222 Modul gesendet werden und empfangene Daten werden angezeigt. Bei einem virtuellen COM-Port hat die Baudrateneinstellung keine Bedeutung, so daß eine Baudrate von beispielsweise 19.200 bps und 8N1 als Übertragungsparameter gewählt werden können.

== Beispielapplikation ==
[[Datei:Btm222 sch.png|thumb|Schaltplan]]
[[Datei:Btm222 brd.png|thumb|Platinenlayout]]
Die gezeigte Schaltung beschränkt sich auf die minimal notwendige Auswahl an Bauelementen, um einen [[AVR|ATmega328]] Mikrocontroller bei 3,3 V zu betreiben und dessen serielle Schnittstelle mit einem BTM-222 zu verbinden, so daß über die Schnittstelle Daten gesendet und empfangen werden können.
Da die Schaltung mit 3,3 V arbeitet (welche aus einem [[Standardbauelemente#Linearregler|Linearregler]] erzeugt wird), ist keine Anpassung der Signale zwischen Mikrocontroller und BTM-222 erforderlich. LED1 signalisiert die Betriebsbereitschaft der Schaltung, LED2 signalisiert den Status der Bluetoothverbindung und LED3 blinkt, wenn Daten in eine beliebige Richtung übertragen werden.

=== Funktionsweise ===
Da der BTM-222 bereits ab Werk so eingestellt ist, daß Daten an seinem UART Eingang per Bluetooth gesendet und per Bluetooth empfangene Daten am UART Ausgang ausgegeben werden, ist keinerlei Konfiguration seitens der Firmware auf dem ATmega notwendig. Die Software im Mikrocontroller braucht lediglich eine UART Schnittstelle zu öffnen und darüber Daten mit den oben genannten Parametern zu senden und zu empfangen. Der BTM-222 kümmert sich autark um die Bluetoothübertragung. Wie die UART Kommunikation im Mikrocontroller umgesetzt werden kann, ist u. a. im [[AVR-Tutorial: UART|AVR-Tutorial]] und im [[AVR-GCC-Tutorial/Der_UART|AVR-GCC-Tutorial]] beschrieben.

=== Aufbau ===
Die exemplarisch gestaltete Platine ist durchgängig in SMD Bauweise bestückt. Sie ist nicht hinsichtlich des Platzes und der Bauteilanordnung optimiert, sondern mehr unter dem Gesichtspunkt der funktionellen Gruppierung der Bauteile zum besseren Verständnis. Besonderes Merkmal ist die als Leiterbahn ausgeführte Antenne. Weiterhin wurden nicht alle am BTM-222 vorhandenen Masseanschlüsse beschaltet, sondern lediglich die beiden an Pin 18 und 19. Da an Pin 19 auch das Metallgehäuse des Moduls angelötet ist, ist somit eine ausreichende Masseverbindung für das Modul gewährleistet. Da auf der Unterseite des BTM-222 blanke Leiterbahnen existieren, ist darauf zu achten, daß Leiterbahnen, die unterhalb des Moduls verlegt sind, gegen das Modul hin isoliert sind (z. B. Lötstoplack).

== Downloads ==
* [[Media:Btm222.zip|Schaltplan und Platinenlayout im EAGLE Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wettbewerb]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

KFZ

2013-02-24T14:28:11Z

F-s:

Für elektronische Schaltungen, die im KFZ, Motorrad oder LKW eingebaut werden, ist ein besonderer [[Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz|Schutz gegen Störungen]] aus dem Bordnetz vorzusehen.

Die Störungen, denen kommerzielle Baugruppen widerstehen müssen, sind in der Norm ISO7637 beschrieben. Hier eine Zusammenfassung der wichtigsten Zustände. In der genannten Norm sind einige weitere aufgeführt.

:{| {{Tabelle}}
|- bgcolor="#ffddbb"
! Spannung (V) || Dauer || Fehlerherkunft
|-
|10−15 || || Normalzustand
|-
| 7 || 10s || Anlassen
|-
| −15 || ewig || Verpolung
|-
| −100 || 2ms || Relais fällt ab
|-
| +100 || 2ms ||
|-
| 30 || 1min || Fremdstarten mit LKW
|}

== Links ==
* [http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 de.sci.electronics-FAQ] ''Das'' Standardwerk im Web mit Beschreibung von Gegenmaßnahmen und weiterführender Literatur
* [http://www.noiseken.com/english/equip/img/ISS7600E.pdf Prüfgeräte Datenblatt] mit Beschreibung der ''genauen'' Pulsform

[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]

BTM-222

2013-02-22T20:34:19Z

F-s: /* Elektronische Beschaltung */

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Btm222 ant.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung mit Leiterbahn als Antenne]]
Mit einem [[Bluetooth]]-Modul kann eine Schaltung einfach um virtuellen [[RS-232|seriellen]] Port erweitert werden, über den dann drahtlos per Bluetooth Daten mit der Schaltung ausgetauscht werden können. Da heutzutage alle Computer, Laptops, Smartphones und Tablet-PCs etc. über eine integrierte oder nachrüstbare Bluetoothfunktion verfügen, kann so von diesen Geräten aus ein jedes Programm, welches über eine (virtuelle) serielle Schnittstelle kommunizieren kann, ohne weitere Modifikationen transparent auch mit der jeweiligen Schaltung Daten austauschen. Vor allem bei fehlender Unterstützung von [[USB]] oder Treiberproblemen bietet Bluetooth eine relativ günstige und flexible Alternative. Zudem entfällt eine kabelgebundene Verbindung und es sind Reichweiten bis zu 100 m möglich.

== Bluetooth-Modul ==
Es gibt am Markt eine Reihe verschiedener [[Bluetooth|Module]], welche verschiedene Kriterien erfüllen, die je nach Anwendung relevant sein können, wie zum Beispiel:
* Klasse: Diese gibt die Leistung und Empfindlichkeit des Moduls an. Klasse 1 ermöglicht unter idealen Bedingungen eine Reichweite von bis zu 100 m.
* Datenrate: Wie schnell können Daten empfangen und gesendet werden.
* Profil: Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Für Mikrocontrolleranwendungen dürfte vor allem SPP (Serial Port Profile: Serielle Datenübertragung) wichtig sein.
* Antenne: Ist diese integriert oder ist eine externe notwendig.
* Versorgungsspannung: Diese liegt bei allen gängigen Modellen bei ca. 3 V.
* Verfügbarkeit und Preis: Ist das Modul frei verfügbar und zu welchen Kosten?

=== BTM-220 bzw. BTM-222 ===
Aus der Vielzahl an Angeboten sticht vor allem das Modul BTM-220/BTM-222 der Firma [http://www.rayson.com/ Rayson] hervor, da es bei kleinen Abmessungen leistungsfähig ist, relativ einfach in eigene Schaltungen integriert werden kann und zu einem relativ günstigen Preis frei verfügbar ist. Die wichtigen Parameter sind:
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|BTM-220/BTM-222|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf Produktübersicht], [[Media:BTM222 DataSheet.pdf|Datenblatt (PDF)]]
|-----
|}

=== Funktionsüberblick ===
Das Modul befindet sich auf einer Platine mit den Abmessungen 28,2 x15,0 mm. Die gesamte Schaltung ist durch eine Metallhaube geschützt und abgeschirmt. Die Lötkontakte befinden sich an den beiden Längsseiten in Form von durchkontaktierten Halbkreisen. Mit einer feinen Lötspitze läßt sich das Modul auf SMD Pads auch von Hand auflöten. Eine Library des Moduls inkl. Device, Package und Modul ist für [[Schaltplaneditoren#Eagle|Eagle]] verfügbar <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/94558#930456 ''Microcontroller.net'']. Eagle Library für Bluetoothmodul BTM-222</ref>.

Soll das Modul lediglich zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Mikrocontroller und einem Empfänger genutzt werden, ist im Grunde keine externe Beschaltung notwendig und auch keine Konfiguration des Moduls erforderlich. Das Modul sendet transparent die Daten vom seriellen Eingang per Bluetooth weiter und leitet empfangene Daten an den seriellen Ausgang. Die serielle Schnittstelle ist mit den Standardeinstellungen 8N1 vorkonfiguriert:
* 19.200 bps Baudrate
* 8 Datenbits
* Keine Parität
* 1 Stopbit

Über Steuerbefehle, den sogenannten AT-Befehlen, kann das Verhalten des BTM-222 aber angepaßt werden. Zusätzlich bietet der BTM-222 auch neben der seriellen [[UART]] Schnittstelle noch [[SPI]], USB und [[PCM]].

=== Elektronische Beschaltung ===
Der BTM-222 arbeitet in einem Spannungsbereich von 3,0 bis 3,6 V und eignet sich daher gut für den Einsatz in Schaltungen, die in diesem Spannungsbereich funktionieren. Soll er an einen mit 5 V betriebenen Mikrocontroller angeschlossen werden, ist eine Separate Spannungsversorgung und eine Anpassung der seriellen Datensignale mit einem [[Pegelwandler]] notwendig.

Der BTM-222 verfügt über 10 frei programmierbare I/O-Pins, denen verschiedene Funktionen zugewiesen werden können. Die Werkskonfiguration sieht für PIO5 den Anschluß einer LED vor, die signalisiert, wenn Daten über das Modul ausgetauscht werden. Eine LED an PIO7 signalisiert durch blinken die Bereitschaft, eine Bluetoothverbindung aufzubauen und durch konstantes leuchten, daß das Modul mit einem anderen Bluetothmodul gekoppelt (verbunden) ist.

Da das Modul über keine integrierte Antenne verfügt, ist eine externe vorzusehen. Die Länge der Antenne kann einfach berechnet werden:
:<math>\lambda=\frac{c}{f}</math>
wobei ''c'' die Ausbreitungsgeschwindigkeit (in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und ''f'' die [[Frequenz]] der Welle ist (bei Bluetooth zwischen 2,402 und 2,480 GHz). Setzt man für
:<math> c \,=\, 29\,979\,245\,800\ \frac{\text{Zentimeter}}{\text{Sekunde}}\,</math>
und für
:<math> f \,=\, 2\,441\,000\,000\ {\text{Herz}}</math>
erhält man
:<math>\lambda \,=\, 12,282\ {\text{cm}}</math>

Die Antenne kann aber kürzer ausfallen, so daß eine Antenne mit einem Viertel der Länge ausreicht:
:<math>{\text{l}} \,=\, \frac{\lambda}{4} \,=\, 3,07\ {\text{cm}} </math>

Die Antenne kann dabei sehr einfach in Form einer Leiterbahn auf einer gedruckten Schaltung ausgeführt sein. Bei der üblichen Kupferstärke von 35 µm hat sich eine Leiterbahn von 31 mm Länge und 1,78 mm Breite bestens bewährt, wobei auch schmalere Breiten bis hin zu ca. 0,4 mm umsetzbar sind <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/153268#1442166 ''Microcontroller.net'']. BTM 222 Antenne als Leiterbahn auf Platine</ref>.

== Bluetooth einrichten ==
Auf dem Endgerät, also dem Gerät, welches Daten mit dem Bluetooth-Modul austauschen soll, muß sowohl ein Bluetoothadapter vorhanden, als auch eingerichtet sein. Wird dann eine Verbindung zum BTM-222 aufgebaut, richtet die Treibersoftware einen virtuellen COM-Port auf dem Gerät ein. Über diesen kann dann eine beliebige Anwendung Daten senden und empfangen.

=== Treiber ===
Die Treiber für den Bluetoothadapter sind auf dem Gerät gemäß der Anleitung vom Hersteller des Adapters einzurichten. Je nach Betriebssystem läuft dann die Einrichtung und der Verbindungsaufbau ein wenig abweichend ab. Die Bluetoothadapter richten aber stets einen Dienst oder ein Programm ein, mit dem nach anderen Bluetoothgeräten in der Nähe gesucht werden kann. Befindet sich eine Schaltung mit BTM-222 Modul in Reichweite, wird das Gerät als Serieller Adapter (''Serial Adaptor'') erkannt und eine Verbindung kann aufgebaut werden. Damit Bluetoothgeräte vor dem Zugriff von Unbefugten geschützt werden können, muß auf dem Endgerät ein Paßwort/Schlüssel angegeben werden, der dem BTM-222 signalisiert, daß es sich um einen autorisierten Zugriff handelt. Werksseitig lautet der Schlüssel ''1234''. Über die AT-Befehle des BTM-222 kann der Schlüssel aber auch geändert werden.

=== Kommunikationssoftware ===
Mit einem einfachen [[RS-232#Terminalprogramme|Terminalprogramm]] können Daten an das BTM-222 Modul gesendet werden und empfangene Daten werden angezeigt. Bei einem virtuellen COM-Port hat die Baudrateneinstellung keine Bedeutung, so daß eine Baudrate von beispielsweise 19.200 bps und 8N1 als Übertragungsparameter gewählt werden können.

== Beispielapplikation ==
[[Datei:Btm222 sch.png|thumb|Schaltplan]]
[[Datei:Btm222 brd.png|thumb|Platinenlayout]]
Die gezeigte Schaltung beschränkt sich auf die minimal notwendige Auswahl an Bauelementen, um einen [[AVR|ATmega328]] Mikrocontroller bei 3,3 V zu betreiben und dessen serielle Schnittstelle mit einem BTM-222 zu verbinden, so daß über die Schnittstelle Daten gesendet und empfangen werden können.
Da die Schaltung mit 3,3 V arbeitet (welche aus einem [[Standardbauelemente#Linearregler|Linearregler]] erzeugt wird), ist keine Anpassung der Signale zwischen Mikrocontroller und BTM-222 erforderlich. LED1 signalisiert die Betriebsbereitschaft der Schaltung, LED2 signalisiert den Status der Bluetoothverbindung und LED3 blinkt, wenn Daten in eine beliebige Richtung übertragen werden.

=== Funktionsweise ===
Da der BTM-222 bereits ab Werk so eingestellt ist, daß Daten an seinem UART Eingang per Bluetooth gesendet und per Bluetooth empfangene Daten am UART Ausgang ausgegeben werden, ist keinerlei Konfiguration seitens der Firmware auf dem ATmega notwendig. Die Software im Mikrocontroller braucht lediglich eine UART Schnittstelle zu öffnen und darüber Daten mit den oben genannten Parametern zu senden und zu empfangen. Der BTM-222 kümmert sich autark um die Bluetoothübertragung. Wie die UART Kommunikation im Mikrocontroller umgesetzt werden kann, ist u. a. im [[AVR-Tutorial: UART|AVR-Tutorial]] und im [[AVR-GCC-Tutorial/Der_UART|AVR-GCC-Tutorial]] beschrieben.

=== Aufbau ===
Die exemplarisch gestaltete Platine ist durchgängig in SMD Bauweise bestückt. Sie ist nicht hinsichtlich des Platzes und der Bauteilanordnung optimiert, sondern mehr unter dem Gesichtspunkt der funktionellen Gruppierung der Bauteile zum besseren Verständnis. Besonderes Merkmal ist die als Leiterbahn ausgeführte Antenne. Weiterhin wurden nicht alle am BTM-222 vorhandenen Masseanschlüsse beschaltet, sondern lediglich die beiden an Pin 18 und 19. Da an Pin 19 auch das Metallgehäuse des Moduls angelötet ist, ist somit eine ausreichende Masseverbindung für das Modul gewährleistet.

== Downloads ==
* [[Media:Btm222.zip|Schaltplan und Platinenlayout im EAGLE Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wettbewerb]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

BTM-222

2013-02-22T20:32:33Z

F-s: /* Funktionsüberblick */

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Btm222 ant.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung mit Leiterbahn als Antenne]]
Mit einem [[Bluetooth]]-Modul kann eine Schaltung einfach um virtuellen [[RS-232|seriellen]] Port erweitert werden, über den dann drahtlos per Bluetooth Daten mit der Schaltung ausgetauscht werden können. Da heutzutage alle Computer, Laptops, Smartphones und Tablet-PCs etc. über eine integrierte oder nachrüstbare Bluetoothfunktion verfügen, kann so von diesen Geräten aus ein jedes Programm, welches über eine (virtuelle) serielle Schnittstelle kommunizieren kann, ohne weitere Modifikationen transparent auch mit der jeweiligen Schaltung Daten austauschen. Vor allem bei fehlender Unterstützung von [[USB]] oder Treiberproblemen bietet Bluetooth eine relativ günstige und flexible Alternative. Zudem entfällt eine kabelgebundene Verbindung und es sind Reichweiten bis zu 100 m möglich.

== Bluetooth-Modul ==
Es gibt am Markt eine Reihe verschiedener [[Bluetooth|Module]], welche verschiedene Kriterien erfüllen, die je nach Anwendung relevant sein können, wie zum Beispiel:
* Klasse: Diese gibt die Leistung und Empfindlichkeit des Moduls an. Klasse 1 ermöglicht unter idealen Bedingungen eine Reichweite von bis zu 100 m.
* Datenrate: Wie schnell können Daten empfangen und gesendet werden.
* Profil: Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Für Mikrocontrolleranwendungen dürfte vor allem SPP (Serial Port Profile: Serielle Datenübertragung) wichtig sein.
* Antenne: Ist diese integriert oder ist eine externe notwendig.
* Versorgungsspannung: Diese liegt bei allen gängigen Modellen bei ca. 3 V.
* Verfügbarkeit und Preis: Ist das Modul frei verfügbar und zu welchen Kosten?

=== BTM-220 bzw. BTM-222 ===
Aus der Vielzahl an Angeboten sticht vor allem das Modul BTM-220/BTM-222 der Firma [http://www.rayson.com/ Rayson] hervor, da es bei kleinen Abmessungen leistungsfähig ist, relativ einfach in eigene Schaltungen integriert werden kann und zu einem relativ günstigen Preis frei verfügbar ist. Die wichtigen Parameter sind:
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|BTM-220/BTM-222|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf Produktübersicht], [[Media:BTM222 DataSheet.pdf|Datenblatt (PDF)]]
|-----
|}

=== Funktionsüberblick ===
Das Modul befindet sich auf einer Platine mit den Abmessungen 28,2 x15,0 mm. Die gesamte Schaltung ist durch eine Metallhaube geschützt und abgeschirmt. Die Lötkontakte befinden sich an den beiden Längsseiten in Form von durchkontaktierten Halbkreisen. Mit einer feinen Lötspitze läßt sich das Modul auf SMD Pads auch von Hand auflöten. Eine Library des Moduls inkl. Device, Package und Modul ist für [[Schaltplaneditoren#Eagle|Eagle]] verfügbar <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/94558#930456 ''Microcontroller.net'']. Eagle Library für Bluetoothmodul BTM-222</ref>.

Soll das Modul lediglich zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Mikrocontroller und einem Empfänger genutzt werden, ist im Grunde keine externe Beschaltung notwendig und auch keine Konfiguration des Moduls erforderlich. Das Modul sendet transparent die Daten vom seriellen Eingang per Bluetooth weiter und leitet empfangene Daten an den seriellen Ausgang. Die serielle Schnittstelle ist mit den Standardeinstellungen 8N1 vorkonfiguriert:
* 19.200 bps Baudrate
* 8 Datenbits
* Keine Parität
* 1 Stopbit

Über Steuerbefehle, den sogenannten AT-Befehlen, kann das Verhalten des BTM-222 aber angepaßt werden. Zusätzlich bietet der BTM-222 auch neben der seriellen [[UART]] Schnittstelle noch [[SPI]], USB und [[PCM]].

=== Elektronische Beschaltung ===
Der BTM-222 arbeitet in einem Spannungsbereich von 3,0 bis 3,6 V und eignet sich daher gut für den Einsatz in Schaltungen, die in diesem Spannungsbereich funktionieren. Soll er an einen mit 5 V betriebenen Mikrocontroller angeschlossen werden, ist eine Separate Spannungsversorgung und eine Anpassung der seriellen Datensignale mit einem [[Pegelwandler]] notwendig.

Der BTM-222 verfügt über 10 frei programmierbare I/O-Pins, denen verschiedene Funktionen zugewiesen werden können. Die Werkskonfiguration sieht für PIO5 den Anschluß einer LED vor, die signalisiert, wenn Daten über das Modul ausgetauscht werden. Eine LED an PIO7 signalisiert durch blinken die Bereitschaft, eine Bluetoothverbindung aufzubauen und durch konstantes leuchten, daß das Modul mit einem anderen Bluetothmodul gekoppelt (verbunden) ist.

Da das Modul über keine integrierte Antenne verfügt, ist eine externe vorzusehen. Die Länge der Antenne kann einfach berechnet werden:
:<math>\lambda=\frac{c}{f}</math>
wobei ''c'' die Ausbreitungsgeschwindigkeit (in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und ''f'' die [[Frequenz]] der Welle ist (bei Bluetooth zwischen 2,402 und 2,480 GHz). Setzt man für
:<math> c \,=\, 29\,979\,245\,800\ \frac{\text{Zentimeter}}{\text{Sekunde}}\,</math>
und für
:<math> f \,=\, 2\,441\,000\,000\ {\text{Herz}}</math>
erhält man
:<math>\lambda \,=\, 12,282\ {\text{cm}}</math>

Die Antenne kann aber kürzer ausfallen, so daß eine Antenne mit einem Viertel der Länge ausreicht:
:<math>{\text{l}} \,=\, \frac{\lambda}{4} \,=\, 3,07 {\text{cm}} </math>

Die Antenne kann dabei sehr einfach in Form einer Leiterbahn auf einer gedruckten Schaltung ausgeführt sein. Bei der üblichen Kupferstärke von 35 µm hat sich eine Leiterbahn von 31 mm Länge und 1,78 mm Breite bestens bewährt, wobei auch schmalere Breiten bis hin zu ca. 0,4 mm umsetzbar sind <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/153268#1442166 ''Microcontroller.net'']. BTM 222 Antenne als Leiterbahn auf Platine</ref>.

== Bluetooth einrichten ==
Auf dem Endgerät, also dem Gerät, welches Daten mit dem Bluetooth-Modul austauschen soll, muß sowohl ein Bluetoothadapter vorhanden, als auch eingerichtet sein. Wird dann eine Verbindung zum BTM-222 aufgebaut, richtet die Treibersoftware einen virtuellen COM-Port auf dem Gerät ein. Über diesen kann dann eine beliebige Anwendung Daten senden und empfangen.

=== Treiber ===
Die Treiber für den Bluetoothadapter sind auf dem Gerät gemäß der Anleitung vom Hersteller des Adapters einzurichten. Je nach Betriebssystem läuft dann die Einrichtung und der Verbindungsaufbau ein wenig abweichend ab. Die Bluetoothadapter richten aber stets einen Dienst oder ein Programm ein, mit dem nach anderen Bluetoothgeräten in der Nähe gesucht werden kann. Befindet sich eine Schaltung mit BTM-222 Modul in Reichweite, wird das Gerät als Serieller Adapter (''Serial Adaptor'') erkannt und eine Verbindung kann aufgebaut werden. Damit Bluetoothgeräte vor dem Zugriff von Unbefugten geschützt werden können, muß auf dem Endgerät ein Paßwort/Schlüssel angegeben werden, der dem BTM-222 signalisiert, daß es sich um einen autorisierten Zugriff handelt. Werksseitig lautet der Schlüssel ''1234''. Über die AT-Befehle des BTM-222 kann der Schlüssel aber auch geändert werden.

=== Kommunikationssoftware ===
Mit einem einfachen [[RS-232#Terminalprogramme|Terminalprogramm]] können Daten an das BTM-222 Modul gesendet werden und empfangene Daten werden angezeigt. Bei einem virtuellen COM-Port hat die Baudrateneinstellung keine Bedeutung, so daß eine Baudrate von beispielsweise 19.200 bps und 8N1 als Übertragungsparameter gewählt werden können.

== Beispielapplikation ==
[[Datei:Btm222 sch.png|thumb|Schaltplan]]
[[Datei:Btm222 brd.png|thumb|Platinenlayout]]
Die gezeigte Schaltung beschränkt sich auf die minimal notwendige Auswahl an Bauelementen, um einen [[AVR|ATmega328]] Mikrocontroller bei 3,3 V zu betreiben und dessen serielle Schnittstelle mit einem BTM-222 zu verbinden, so daß über die Schnittstelle Daten gesendet und empfangen werden können.
Da die Schaltung mit 3,3 V arbeitet (welche aus einem [[Standardbauelemente#Linearregler|Linearregler]] erzeugt wird), ist keine Anpassung der Signale zwischen Mikrocontroller und BTM-222 erforderlich. LED1 signalisiert die Betriebsbereitschaft der Schaltung, LED2 signalisiert den Status der Bluetoothverbindung und LED3 blinkt, wenn Daten in eine beliebige Richtung übertragen werden.

=== Funktionsweise ===
Da der BTM-222 bereits ab Werk so eingestellt ist, daß Daten an seinem UART Eingang per Bluetooth gesendet und per Bluetooth empfangene Daten am UART Ausgang ausgegeben werden, ist keinerlei Konfiguration seitens der Firmware auf dem ATmega notwendig. Die Software im Mikrocontroller braucht lediglich eine UART Schnittstelle zu öffnen und darüber Daten mit den oben genannten Parametern zu senden und zu empfangen. Der BTM-222 kümmert sich autark um die Bluetoothübertragung. Wie die UART Kommunikation im Mikrocontroller umgesetzt werden kann, ist u. a. im [[AVR-Tutorial: UART|AVR-Tutorial]] und im [[AVR-GCC-Tutorial/Der_UART|AVR-GCC-Tutorial]] beschrieben.

=== Aufbau ===
Die exemplarisch gestaltete Platine ist durchgängig in SMD Bauweise bestückt. Sie ist nicht hinsichtlich des Platzes und der Bauteilanordnung optimiert, sondern mehr unter dem Gesichtspunkt der funktionellen Gruppierung der Bauteile zum besseren Verständnis. Besonderes Merkmal ist die als Leiterbahn ausgeführte Antenne. Weiterhin wurden nicht alle am BTM-222 vorhandenen Masseanschlüsse beschaltet, sondern lediglich die beiden an Pin 18 und 19. Da an Pin 19 auch das Metallgehäuse des Moduls angelötet ist, ist somit eine ausreichende Masseverbindung für das Modul gewährleistet.

== Downloads ==
* [[Media:Btm222.zip|Schaltplan und Platinenlayout im EAGLE Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wettbewerb]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

BTM-222

2013-02-22T18:34:20Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Btm222 ant.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung mit Leiterbahn als Antenne]]
Mit einem [[Bluetooth]]-Modul kann eine Schaltung einfach um virtuellen [[RS-232|seriellen]] Port erweitert werden, über den dann drahtlos per Bluetooth Daten mit der Schaltung ausgetauscht werden können. Da heutzutage alle Computer, Laptops, Smartphones und Tablet-PCs etc. über eine integrierte oder nachrüstbare Bluetoothfunktion verfügen, kann so von diesen Geräten aus ein jedes Programm, welches über eine (virtuelle) serielle Schnittstelle kommunizieren kann, ohne weitere Modifikationen transparent auch mit der jeweiligen Schaltung Daten austauschen. Vor allem bei fehlender Unterstützung von [[USB]] oder Treiberproblemen bietet Bluetooth eine relativ günstige und flexible Alternative. Zudem entfällt eine kabelgebundene Verbindung und es sind Reichweiten bis zu 100 m möglich.

== Bluetooth-Modul ==
Es gibt am Markt eine Reihe verschiedener [[Bluetooth|Module]], welche verschiedene Kriterien erfüllen, die je nach Anwendung relevant sein können, wie zum Beispiel:
* Klasse: Diese gibt die Leistung und Empfindlichkeit des Moduls an. Klasse 1 ermöglicht unter idealen Bedingungen eine Reichweite von bis zu 100 m.
* Datenrate: Wie schnell können Daten empfangen und gesendet werden.
* Profil: Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Für Mikrocontrolleranwendungen dürfte vor allem SPP (Serial Port Profile: Serielle Datenübertragung) wichtig sein.
* Antenne: Ist diese integriert oder ist eine externe notwendig.
* Versorgungsspannung: Diese liegt bei allen gängigen Modellen bei ca. 3 V.
* Verfügbarkeit und Preis: Ist das Modul frei verfügbar und zu welchen Kosten?

=== BTM-220 bzw. BTM-222 ===
Aus der Vielzahl an Angeboten sticht vor allem das Modul BTM-220/BTM-222 der Firma [http://www.rayson.com/ Rayson] hervor, da es bei kleinen Abmessungen leistungsfähig ist, relativ einfach in eigene Schaltungen integriert werden kann und zu einem relativ günstigen Preis frei verfügbar ist. Die wichtigen Parameter sind:
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|BTM-220/BTM-222|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf Produktübersicht], [[Media:BTM222 DataSheet.pdf|Datenblatt (PDF)]]
|-----
|}

=== Funktionsüberblick ===
Das Modul befindet sich auf einer Platine mit den Abmessungen 28,2 x15,0 mm. Die gesamte Schaltung ist durch eine Metallhaube geschützt und abgeschirmt. Die Lötkontakte befinden sich an den beiden Längsseiten in Form von durchkontaktierten Halbkreisen. Mit einer feinen Lötspitze läßt sich das Modul auf SMD Pads auch von Hand auflöten. Eine Library des Moduls inkl. Device, Package und Modul ist für Eagle verfügbar <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/94558#930456 ''Microcontroller.net'']. Eagle Library für Bluetoothmodul BTM-222</ref>.

Soll das Modul lediglich zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Mikrocontroller und einem Empfänger genutzt werden, ist im Grunde keine externe Beschaltung notwendig und auch keine Konfiguration des Moduls erforderlich. Das Modul sendet transparent die Daten vom seriellen Eingang per Bluetooth weiter und leitet empfangene Daten an den seriellen Ausgang. Die serielle Schnittstelle ist mit den Standardeinstellungen 8N1 vorkonfiguriert:
* 19.200 bps Baudrate
* 8 Datenbits
* Keine Parität
* 1 Stopbit

Über Steuerbefehle, den sogenannten AT-Befehlen, kann das Verhalten des BTM-222 aber angepaßt werden. Zusätzlich bietet der BTM-222 auch neben der seriellen [[UART]] Schnittstelle noch [[SPI]], USB und [[PCM]].

=== Elektronische Beschaltung ===
Der BTM-222 arbeitet in einem Spannungsbereich von 3,0 bis 3,6 V und eignet sich daher gut für den Einsatz in Schaltungen, die in diesem Spannungsbereich funktionieren. Soll er an einen mit 5 V betriebenen Mikrocontroller angeschlossen werden, ist eine Separate Spannungsversorgung und eine Anpassung der seriellen Datensignale mit einem [[Pegelwandler]] notwendig.

Der BTM-222 verfügt über 10 frei programmierbare I/O-Pins, denen verschiedene Funktionen zugewiesen werden können. Die Werkskonfiguration sieht für PIO5 den Anschluß einer LED vor, die signalisiert, wenn Daten über das Modul ausgetauscht werden. Eine LED an PIO7 signalisiert durch blinken die Bereitschaft, eine Bluetoothverbindung aufzubauen und durch konstantes leuchten, daß das Modul mit einem anderen Bluetothmodul gekoppelt (verbunden) ist.

Da das Modul über keine integrierte Antenne verfügt, ist eine externe vorzusehen. Die Länge der Antenne kann einfach berechnet werden:
:<math>\lambda=\frac{c}{f}</math>
wobei ''c'' die Ausbreitungsgeschwindigkeit (in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und ''f'' die [[Frequenz]] der Welle ist (bei Bluetooth zwischen 2,402 und 2,480 GHz). Setzt man für
:<math> c \,=\, 29\,979\,245\,800\ \frac{\text{Zentimeter}}{\text{Sekunde}}\,</math>
und für
:<math> f \,=\, 2\,441\,000\,000\ {\text{Herz}}</math>
erhält man
:<math>\lambda \,=\, 12,282\ {\text{cm}}</math>

Die Antenne kann aber kürzer ausfallen, so daß eine Antenne mit einem Viertel der Länge ausreicht:
:<math>{\text{l}} \,=\, \frac{\lambda}{4} \,=\, 3,07 {\text{cm}} </math>

Die Antenne kann dabei sehr einfach in Form einer Leiterbahn auf einer gedruckten Schaltung ausgeführt sein. Bei der üblichen Kupferstärke von 35 µm hat sich eine Leiterbahn von 31 mm Länge und 1,78 mm Breite bestens bewährt, wobei auch schmalere Breiten bis hin zu ca. 0,4 mm umsetzbar sind <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/153268#1442166 ''Microcontroller.net'']. BTM 222 Antenne als Leiterbahn auf Platine</ref>.

== Bluetooth einrichten ==
Auf dem Endgerät, also dem Gerät, welches Daten mit dem Bluetooth-Modul austauschen soll, muß sowohl ein Bluetoothadapter vorhanden, als auch eingerichtet sein. Wird dann eine Verbindung zum BTM-222 aufgebaut, richtet die Treibersoftware einen virtuellen COM-Port auf dem Gerät ein. Über diesen kann dann eine beliebige Anwendung Daten senden und empfangen.

=== Treiber ===
Die Treiber für den Bluetoothadapter sind auf dem Gerät gemäß der Anleitung vom Hersteller des Adapters einzurichten. Je nach Betriebssystem läuft dann die Einrichtung und der Verbindungsaufbau ein wenig abweichend ab. Die Bluetoothadapter richten aber stets einen Dienst oder ein Programm ein, mit dem nach anderen Bluetoothgeräten in der Nähe gesucht werden kann. Befindet sich eine Schaltung mit BTM-222 Modul in Reichweite, wird das Gerät als Serieller Adapter (''Serial Adaptor'') erkannt und eine Verbindung kann aufgebaut werden. Damit Bluetoothgeräte vor dem Zugriff von Unbefugten geschützt werden können, muß auf dem Endgerät ein Paßwort/Schlüssel angegeben werden, der dem BTM-222 signalisiert, daß es sich um einen autorisierten Zugriff handelt. Werksseitig lautet der Schlüssel ''1234''. Über die AT-Befehle des BTM-222 kann der Schlüssel aber auch geändert werden.

=== Kommunikationssoftware ===
Mit einem einfachen [[RS-232#Terminalprogramme|Terminalprogramm]] können Daten an das BTM-222 Modul gesendet werden und empfangene Daten werden angezeigt. Bei einem virtuellen COM-Port hat die Baudrateneinstellung keine Bedeutung, so daß eine Baudrate von beispielsweise 19.200 bps und 8N1 als Übertragungsparameter gewählt werden können.

== Beispielapplikation ==
[[Datei:Btm222 sch.png|thumb|Schaltplan]]
[[Datei:Btm222 brd.png|thumb|Platinenlayout]]
Die gezeigte Schaltung beschränkt sich auf die minimal notwendige Auswahl an Bauelementen, um einen [[AVR|ATmega328]] Mikrocontroller bei 3,3 V zu betreiben und dessen serielle Schnittstelle mit einem BTM-222 zu verbinden, so daß über die Schnittstelle Daten gesendet und empfangen werden können.
Da die Schaltung mit 3,3 V arbeitet (welche aus einem [[Standardbauelemente#Linearregler|Linearregler]] erzeugt wird), ist keine Anpassung der Signale zwischen Mikrocontroller und BTM-222 erforderlich. LED1 signalisiert die Betriebsbereitschaft der Schaltung, LED2 signalisiert den Status der Bluetoothverbindung und LED3 blinkt, wenn Daten in eine beliebige Richtung übertragen werden.

=== Funktionsweise ===
Da der BTM-222 bereits ab Werk so eingestellt ist, daß Daten an seinem UART Eingang per Bluetooth gesendet und per Bluetooth empfangene Daten am UART Ausgang ausgegeben werden, ist keinerlei Konfiguration seitens der Firmware auf dem ATmega notwendig. Die Software im Mikrocontroller braucht lediglich eine UART Schnittstelle zu öffnen und darüber Daten mit den oben genannten Parametern zu senden und zu empfangen. Der BTM-222 kümmert sich autark um die Bluetoothübertragung. Wie die UART Kommunikation im Mikrocontroller umgesetzt werden kann, ist u. a. im [[AVR-Tutorial: UART|AVR-Tutorial]] und im [[AVR-GCC-Tutorial/Der_UART|AVR-GCC-Tutorial]] beschrieben.

=== Aufbau ===
Die exemplarisch gestaltete Platine ist durchgängig in SMD Bauweise bestückt. Sie ist nicht hinsichtlich des Platzes und der Bauteilanordnung optimiert, sondern mehr unter dem Gesichtspunkt der funktionellen Gruppierung der Bauteile zum besseren Verständnis. Besonderes Merkmal ist die als Leiterbahn ausgeführte Antenne. Weiterhin wurden nicht alle am BTM-222 vorhandenen Masseanschlüsse beschaltet, sondern lediglich die beiden an Pin 18 und 19. Da an Pin 19 auch das Metallgehäuse des Moduls angelötet ist, ist somit eine ausreichende Masseverbindung für das Modul gewährleistet.

== Downloads ==
* [[Media:Btm222.zip|Schaltplan und Platinenlayout im EAGLE Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wettbewerb]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

BTM-222

2013-02-21T18:23:49Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Btm222 ant.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung mit Leiterbahn als Antenne]]
Mit einem [[Bluetooth]]-Modul kann eine Schaltung einfach um virtuellen [[RS-232|seriellen]] Port erweitert werden, über den dann drahtlos per Bluetooth Daten mit der Schaltung ausgetauscht werden können. Da heutzutage alle Computer, Laptops, Smartphones und Tablet-PCs etc. über eine integrierte oder nachrüstbare Bluetoothfunktion verfügen, kann so von diesen Geräten aus ein jedes Programm, welches über eine (virtuelle) serielle Schnittstelle kommunizieren kann, ohne weitere Modifikationen transparent auch mit der jeweiligen Schaltung Daten austauschen. Vor allem bei fehlender Unterstützung von [[USB]] oder Treiberproblemen bietet Bluetooth eine relativ günstige und flexible Alternative. Zudem entfällt eine kabelgebundene Verbindung und es sind Reichweiten bis zu 100 m möglich.

== Bluetooth-Modul ==
Es gibt am Markt eine Reihe verschiedener [[Bluetooth|Module]], welche verschiedene Kriterien erfüllen, die je nach Anwendung relevant sein können, wie zum Beispiel:
* Klasse: Diese gibt die Leistung und Empfindlichkeit des Moduls an. Klasse 1 ermöglicht unter idealen Bedingungen eine Reichweite von bis zu 100 m.
* Datenrate: Wie schnell können Daten empfangen und gesendet werden.
* Profil: Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Für Mikrocontrolleranwendungen dürfte vor allem SPP (Serial Port Profile: Serielle Datenübertragung) wichtig sein.
* Antenne: Ist diese integriert oder ist eine externe notwendig.
* Versorgungsspannung: Diese liegt bei allen gängigen Modellen bei ca. 3 V.
* Verfügbarkeit und Preis: Ist das Modul frei verfügbar und zu welchen Kosten?

=== BTM-220 bzw. BTM-222 ===
Aus der Vielzahl an Angeboten sticht vor allem das Modul BTM-220/BTM-222 der Firma [http://www.rayson.com/ Rayson] hervor, da es bei kleinen Abmessungen leistungsfähig ist, relativ einfach in eigene Schaltungen integriert werden kann und zu einem relativ günstigen Preis frei verfügbar ist. Die wichtigen Parameter sind:
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|BTM-220/BTM-222|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf Produktübersicht], [[Media:BTM222 DataSheet.pdf|Datenblatt (PDF)]]
|-----
|}

=== Funktionsüberblick ===
Das Modul befindet sich auf einer Platine mit den Abmessungen 28,2 x15,0 mm. Die gesamte Schaltung ist durch eine Metallhaube geschützt und abgeschirmt. Die Lötkontakte befinden sich an den beiden Längsseiten in Form von durchkontaktierten Halbkreisen. Mit einer feinen Lötspitze läßt sich das Modul auf SMD Pads auch von Hand auflöten. Eine Library des Moduls inkl. Device, Package und Modul ist für Eagle verfügbar <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/94558#930456 ''Microcontroller.net'']. Eagle Library für Bluetoothmodul BTM-222</ref>.

Soll das Modul lediglich zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Mikrocontroller und einem Empfänger genutzt werden, ist im Grunde keine externe Beschaltung notwendig und auch keine Konfiguration des Moduls erforderlich. Das Modul sendet transparent die Daten vom seriellen Eingang per Bluetooth weiter und leitet empfangene Daten an den seriellen Ausgang. Die serielle Schnittstelle ist mit den Standardeinstellungen 8N1 vorkonfiguriert:
* 19.200 bps Baudrate
* 8 Datenbits
* Keine Parität
* 1 Stopbit

Über Steuerbefehle, den sogenannten AT-Befehlen, kann das Verhalten des BTM-222 aber angepaßt werden. Zusätzlich bietet der BTM-222 auch neben der seriellen [[UART]] Schnittstelle noch [[SPI]], USB und [[PCM]].

=== Elektronische Beschaltung ===
Der BTM-222 arbeitet in einem Spannungsbereich von 3,0 bis 3,6 V und eignet sich daher gut für den Einsatz in Schaltungen, die in diesem Spannungsbereich funktionieren. Soll er an einen mit 5 V betriebenen Mikrocontroller angeschlossen werden, ist eine Separate Spannungsversorgung und eine Anpassung der seriellen Datensignale mit einem [[Pegelwandler]] notwendig.

Der BTM-222 verfügt über 10 frei programmierbare I/O-Pins, denen verschiedene Funktionen zugewiesen werden können. Die Werkskonfiguration sieht für PIO5 den Anschluß einer LED vor, die signalisiert, wenn Daten über das Modul ausgetauscht werden. Eine LED an PIO7 signalisiert durch blinken die Bereitschaft, eine Bluetoothverbindung aufzubauen und durch konstantes leuchten, daß das Modul mit einem anderen Bluetothmodul gekoppelt (verbunden) ist.

Da das Modul über keine integrierte Antenne verfügt, ist eine externe vorzusehen. Die Länge der Antenne kann einfach berechnet werden:
:<math>\lambda=\frac{c}{f}</math>
wobei ''c'' die Ausbreitungsgeschwindigkeit (in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und ''f'' die [[Frequenz]] der Welle ist (bei Bluetooth zwischen 2,402 und 2,480 GHz). Setzt man für
:<math> c \,=\, 29\,979\,245\,800\ \frac{\text{Zentimeter}}{\text{Sekunde}}\,</math>
und für
:<math> f \,=\, 2\,441\,000\,000\ {\text{Herz}}</math>
erhält man
:<math>\lambda \,=\, 12,282\ {\text{cm}}</math>

Die Antenne kann aber kürzer ausfallen, so daß eine Antenne mit einem Viertel der Länge ausreicht:
:<math>{\text{l}} \,=\, \frac{\lambda}{4} \,=\, 3,07 {\text{cm}} </math>

Die Antenne kann dabei sehr einfach in Form einer Leiterbahn auf einer gedruckten Schaltung ausgeführt sein. Bei der üblichen Kupferstärke von 35 µm hat sich eine Leiterbahn von 31 mm Länge und 1,78 mm Breite bestens bewährt, wobei auch schmalere Breiten bis hin zu ca. 0,4 mm umsetzbar sind <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/153268#1442166 ''Microcontroller.net'']. BTM 222 Antenne als Leiterbahn auf Platine</ref>.

== Bluetooth einrichten ==

=== Treiber ===

=== Kommunikationssoftware ===

== Beispielapplikation ==
[[Datei:Btm222 sch.png|thumb|Schaltplan]]
[[Datei:Btm222 brd.png|thumb|Platinenlayout]]
Die gezeigte Schaltung beschränkt sich auf die minimal notwendige Auswahl an Bauelementen, um einen [[AVR|ATmega328]] Mikrocontroller bei 3,3 V zu betreiben und dessen serielle Schnittstelle mit einem BTM-222 zu verbinden, so daß über die Schnittstelle Daten gesendet und empfangen werden können.
Da die Schaltung mit 3,3 V arbeitet (welche aus einem [[Standardbauelemente#Linearregler|Linearregler]] erzeugt wird), ist keine Anpassung der Signale zwischen Mikrocontroller und BTM-222 erforderlich. LED1 signalisiert die Betriebsbereitschaft der Schaltung, LED2 signalisiert den Status der Bluetoothverbindung und LED3 blinkt, wenn Daten in eine beliebige Richtung übertragen werden.

=== Funktionsweise ===
Da der BTM-222 bereits ab Werk so eingestellt ist, daß Daten an seinem UART Eingang per Bluetooth gesendet und per Bluetooth empfangene Daten am UART Ausgang ausgegeben werden, ist keinerlei Konfiguration seitens der Firmware auf dem ATmega notwendig. Die Software im Mikrocontroller braucht lediglich eine UART Schnittstelle zu öffnen und darüber Daten mit den oben genannten Parametern zu senden und zu empfangen. Der BTM-222 kümmert sich autark um die Bluetoothübertragung. Wie die UART Kommunikation im Mikrocontroller umgesetzt werden kann, ist u. a. im [[AVR-Tutorial: UART|AVR-Tutorial]] und im [[AVR-GCC-Tutorial/Der_UART|AVR-GCC-Tutorial]] beschrieben.

=== Aufbau ===
Die exemplarisch gestaltete Platine ist durchgängig in SMD Bauweise bestückt. Sie ist nicht hinsichtlich des Platzes und der Bauteilanordnung optimiert, sondern mehr unter dem Gesichtspunkt der funktionellen Gruppierung der Bauteile zum besseren Verständnis. Besonderes Merkmal ist die als Leiterbahn ausgeführte Antenne. Weiterhin wurden nicht alle am BTM-222 vorhandenen Masseanschlüsse beschaltet, sondern lediglich die beiden an Pin 18 und 19. Da an Pin 19 auch das Metallgehäuse des Moduls angelötet ist, ist somit eine ausreichende Masseverbindung für das Modul gewährleistet.

== Downloads ==
* [[Media:Btm222.zip|Schaltplan und Platinenlayout im EAGLE Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wettbewerb]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

BTM-222

2013-02-21T18:13:43Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Btm222 ant.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung mit Antenne als Leiterbahn]]
Mit einem [[Bluetooth]]-Modul kann eine Schaltung einfach um virtuellen [[RS-232|seriellen]] Port erweitert werden, über den dann drahtlos per Bluetooth Daten mit der Schaltung ausgetauscht werden können. Da heutzutage alle Computer, Laptops, Smartphones und Tablet-PCs etc. über eine integrierte oder nachrüstbare Bluetoothfunktion verfügen, kann so von diesen Geräten aus ein jedes Programm, welches über eine (virtuelle) serielle Schnittstelle kommunizieren kann, ohne weitere Modifikationen transparent auch mit der jeweiligen Schaltung Daten austauschen. Vor allem bei fehlender Unterstützung von [[USB]] oder Treiberproblemen bietet Bluetooth eine relativ günstige und flexible Alternative. Zudem entfällt eine kabelgebundene Verbindung und es sind Reichweiten bis zu 100 m möglich.

== Bluetooth-Modul ==
Es gibt am Markt eine Reihe verschiedener [[Bluetooth|Module]], welche verschiedene Kriterien erfüllen, die je nach Anwendung relevant sein können, wie zum Beispiel:
* Klasse: Diese gibt die Leistung und Empfindlichkeit des Moduls an. Klasse 1 ermöglicht unter idealen Bedingungen eine Reichweite von bis zu 100 m.
* Datenrate: Wie schnell können Daten empfangen und gesendet werden.
* Profil: Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Für Mikrocontrolleranwendungen dürfte vor allem SPP (Serial Port Profile: Serielle Datenübertragung) wichtig sein.
* Antenne: Ist diese integriert oder ist eine externe notwendig.
* Versorgungsspannung: Diese liegt bei allen gängigen Modellen bei ca. 3 V.
* Verfügbarkeit und Preis: Ist das Modul frei verfügbar und zu welchen Kosten?

=== BTM-220 bzw. BTM-222 ===
Aus der Vielzahl an Angeboten sticht vor allem das Modul BTM-220/BTM-222 der Firma [http://www.rayson.com/ Rayson] hervor, da es bei kleinen Abmessungen leistungsfähig ist, relativ einfach in eigene Schaltungen integriert werden kann und zu einem relativ günstigen Preis frei verfügbar ist. Die wichtigen Parameter sind:
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|BTM-220/BTM-222|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf Produktübersicht], [[Media:BTM222 DataSheet.pdf|Datenblatt (PDF)]]
|-----
|}

=== Funktionsüberblick ===
Das Modul befindet sich auf einer Platine mit den Abmessungen 28,2 x15,0 mm. Die gesamte Schaltung ist durch eine Metallhaube geschützt und abgeschirmt. Die Lötkontakte befinden sich an den beiden Längsseiten in Form von durchkontaktierten Halbkreisen. Mit einer feinen Lötspitze läßt sich das Modul auf SMD Pads auch von Hand auflöten. Eine Library des Moduls inkl. Device, Package und Modul ist für Eagle verfügbar <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/94558#930456 ''Microcontroller.net'']. Eagle Library für Bluetoothmodul BTM-222</ref>.

Soll das Modul lediglich zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Mikrocontroller und einem Empfänger genutzt werden, ist im Grunde keine externe Beschaltung notwendig und auch keine Konfiguration des Moduls erforderlich. Das Modul sendet transparent die Daten vom seriellen Eingang per Bluetooth weiter und leitet empfangene Daten an den seriellen Ausgang. Die serielle Schnittstelle ist mit den Standardeinstellungen 8N1 vorkonfiguriert:
* 19.200 bps Baudrate
* 8 Datenbits
* Keine Parität
* 1 Stopbit

Über Steuerbefehle, den sogenannten AT-Befehlen, kann das Verhalten des BTM-222 aber angepaßt werden. Zusätzlich bietet der BTM-222 auch neben der seriellen [[UART]] Schnittstelle noch [[SPI]], USB und [[PCM]].

=== Elektronische Beschaltung ===
Der BTM-222 arbeitet in einem Spannungsbereich von 3,0 bis 3,6 V und eignet sich daher gut für den Einsatz in Schaltungen, die in diesem Spannungsbereich funktionieren. Soll er an einen mit 5 V betriebenen Mikrocontroller angeschlossen werden, ist eine Separate Spannungsversorgung und eine Anpassung der seriellen Datensignale mit einem [[Pegelwandler]] notwendig.

Der BTM-222 verfügt über 10 frei programmierbare I/O-Pins, denen verschiedene Funktionen zugewiesen werden können. Die Werkskonfiguration sieht für PIO5 den Anschluß einer LED vor, die signalisiert, wenn Daten über das Modul ausgetauscht werden. Eine LED an PIO7 signalisiert durch blinken die Bereitschaft, eine Bluetoothverbindung aufzubauen und durch konstantes leuchten, daß das Modul mit einem anderen Bluetothmodul gekoppelt (verbunden) ist.

Da das Modul über keine integrierte Antenne verfügt, ist eine externe vorzusehen. Die Länge der Antenne kann einfach berechnet werden:
:<math>\lambda=\frac{c}{f}</math>
wobei ''c'' die Ausbreitungsgeschwindigkeit (in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und ''f'' die [[Frequenz]] der Welle ist (bei Bluetooth zwischen 2,402 und 2,480 GHz). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit hat also wesentliche Bedeutung beim Zusammenhang von Wellenlänge und Frequenz. Setzt man für
:<math> c \,=\, 29\,979\,245\,800\ \frac{\text{Zentimeter}}{\text{Sekunde}}\,</math>
und für
:<math> f \,=\, 2\,441\,000\,000\ {\text{Herz}}</math>
erhält man
:<math>\lambda \,=\, 12,282\ {\text{cm}}</math>

Die Antenne kann aber kürzer ausfallen, so daß eine Antenne mit einem Viertel der Länge ausreicht:
:<math>{\text{l}} \,=\, \frac{\lambda}{4} \,=\, 3,07 {\text{cm}} </math>

Die Antenne kann dabei sehr einfach in Form einer Leiterbahn auf einer gedruckten Schaltung ausgeführt sein. Bei der üblichen Kupferstärke von 35 µm hat sich eine Leiterbahn von 31 mm Länge und 1,78 mm Breite bestens bewährt, wobei auch schmalere Breiten bis hin zu ca. 0,4 mm umsetzbar sind <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/153268#1442166 ''Microcontroller.net'']. BTM 222 Antenne als Leiterbahn auf Platine</ref>.

== Beispielapplikation ==
[[Datei:Btm222 sch.png|thumb|Schaltplan]]
[[Datei:Btm222 brd.png|thumb|Platinenlayout]]
Die gezeigte Schaltung beschränkt sich auf die minimal notwendige Auswahl an Bauelementen, um einen [[AVR|ATmega328]] Mikrocontroller bei 3,3 V zu betreiben und dessen serielle Schnittstelle mit einem BTM-222 zu verbinden, so daß über die Schnittstelle Daten gesendet und empfangen werden können.
Da die Schaltung mit 3,3 V arbeitet (welche aus einem [[Standardbauelemente#Linearregler|Linearregler]] erzeugt wird), ist keine Anpassung der Signale zwischen Mikrocontroller und BTM-222 erforderlich. LED1 signalisiert die Betriebsbereitschaft der Schaltung, LED2 signalisiert den Status der Bluetoothverbindung und LED3 blinkt, wenn Daten in eine beliebige Richtung übertragen werden.

=== Funktionsweise ===
Da der BTM-222 bereits ab Werk so eingestellt ist, daß Daten an seinem UART Eingang per Bluetooth gesendet und per Bluetooth empfangene Daten am UART Ausgang ausgegeben werden, ist keinerlei Konfiguration seitens der Firmware auf dem ATmega notwendig. Die Software im Mikrocontroller braucht lediglich eine UART Schnittstelle zu öffnen und darüber Daten mit den oben genannten Parametern zu senden und zu empfangen. Wie dies umgesetzt werden kann, ist u. a. im [[AVR-Tutorial: UART|AVR-Tutorial]] und im [[AVR-GCC-Tutorial/Der_UART|AVR-GCC-Tutorial]] beschrieben.

=== Aufbau ===
Die exemplarisch gestaltete Platine ist durchgängig in SMD Bauweise bestückt. Sie ist nicht hinsichtlich des Platzes und der Bauteilanordnung optimiert, sondern mehr unter dem Gesichtspunkt der funktionellen Gruppierung der Bauteile. Besonderes Merkmal ist die als Leiterbahn ausgeführte Antenne. Weiterhin wurden nicht alle am BTM-222 vorhandenen Masseanschlüsse beschaltet, sondern lediglich die beiden an Pin 18 und 19. Da an Pin 19 auch das Metallgehäuse des Moduls angelötet ist, wird über dieses eine ausreichende Masseverbindung für das Modul gewährleistet.

== Downloads ==
* [[Media:Btm222.zip|Schaltplan und Platinenlayout im EAGLE Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Wettbewerb]]
[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

Datei:Btm222.zip

2013-02-21T18:12:21Z

F-s: Eagle Dateien zu BTM-222

Eagle Dateien zu BTM-222

Datei:Btm222 brd.png

2013-02-21T18:07:59Z

F-s: BTM-222 PCB

BTM-222 PCB

Datei:Btm222 ant.jpg

2013-02-21T17:53:22Z

F-s: BTM-222

BTM-222

2013-02-21T17:45:03Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Transientenschutz.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung]]
Mit einem [[Bluetooth]]-Modul kann eine Schaltung einfach um virtuellen [[RS-232|seriellen]] Port erweitert werden, über den dann drahtlos per Bluetooth Daten mit der Schaltung ausgetauscht werden können. Da heutzutage alle Computer, Laptops, Smartphones und Tablet-PCs etc. über eine integrierte oder nachrüstbare Bluetoothfunktion verfügen, kann so von diesen Geräten aus ein jedes Programm, welches über eine (virtuelle) serielle Schnittstelle kommunizieren kann, ohne weitere Modifikationen transparent auch mit der jeweiligen Schaltung Daten austauschen. Vor allem bei fehlender Unterstützung von [[USB]] oder Treiberproblemen bietet Bluetooth eine relativ günstige und flexible Alternative. Zudem entfällt eine kabelgebundene Verbindung und es sind Reichweiten bis zu 100 m möglich.

== Bluetooth-Modul ==

Es gibt am Markt eine Reihe verschiedener [[Bluetooth|Module]], welche verschiedene Kriterien erfüllen, die je nach Anwendung relevant sein können, wie zum Beispiel:
* Klasse: Diese gibt die Leistung und Empfindlichkeit des Moduls an. Klasse 1 ermöglicht unter idealen Bedingungen eine Reichweite von bis zu 100 m.
* Datenrate: Wie schnell können Daten empfangen und gesendet werden.
* Profil: Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Für Mikrocontrolleranwendungen dürfte vor allem SPP (Serial Port Profile: Serielle Datenübertragung) wichtig sein.
* Antenne: Ist diese integriert oder ist eine externe notwendig.
* Versorgungsspannung: Diese liegt bei allen gängigen Modellen bei ca. 3 V.
* Verfügbarkeit und Preis: Ist das Modul frei verfügbar und zu welchen Kosten?

=== BTM-220 bzw. BTM-222 ===

Aus der Vielzahl an Angeboten sticht vor allem das Modul BTM-220/BTM-222 der Firma [http://www.rayson.com/ Rayson] hervor, da es bei kleinen Abmessungen leistungsfähig ist, relativ einfach in eigene Schaltungen integriert werden kann und zu einem relativ günstigen Preis frei verfügbar ist. Die wichtigen Parameter sind:
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|BTM-220/BTM-222|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf Produktübersicht], [[Media:BTM222 DataSheet.pdf|Datenblatt (PDF)]]
|-----
|}

=== Funktionsüberblick ===

Das Modul befindet sich auf einer Platine mit den Abmessungen 28,2 x15,0 mm. Die gesamte Schaltung ist durch eine Metallhaube geschützt und abgeschirmt. Die Lötkontakte befinden sich an den beiden Längsseiten in Form von durchkontaktierten Halbkreisen. Mit einer feinen Lötspitze läßt sich das Modul auf SMD Pads auch von Hand auflöten. Eine Library des Moduls inkl. Device, Package und Modul ist für Eagle verfügbar <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/94558#930456 ''Microcontroller.net'']. Eagle Library für Bluetoothmodul BTM-222</ref>.

Soll das Modul lediglich zur seriellen Datenübertragung zwischen einem Mikrocontroller und einem Empfänger genutzt werden, ist im Grunde keine externe Beschaltung notwendig und auch keine Konfiguration des Moduls erforderlich. Das Modul sendet transparent die Daten vom seriellen Eingang per Bluetooth weiter und leitet empfangene Daten an den seriellen Ausgang. Die serielle Schnittstelle ist mit den Standardeinstellungen 8N1 vorkonfiguriert:
* 19.200 bps Baudrate
* 8 Datenbits
* Keine Parität
* 1 Stopbit

Über Steuerbefehle, den sogenannten AT-Befehlen, kann das Verhalten des BTM-222 aber angepaßt werden. Zusätzlich bietet der BTM-222 auch neben der seriellen [[UART]] Schnittstelle noch [[SPI]], USB und [[PCM]].

=== Elektronische Beschaltung ===

Der BTM-222 arbeitet in einem Spannungsbereich von 3,0 bis 3,6 V und eignet sich daher gut für den Einsatz in Schaltungen, die in diesem Spannungsbereich funktionieren. Soll er an einen mit 5 V betriebenen Mikrocontroller angeschlossen werden, ist eine Separate Spannungsversorgung und eine Anpassung der seriellen Datensignale mit einem [[Pegelwandler]] notwendig.

Der BTM-222 verfügt über 10 frei programmierbare I/O-Pins, denen verschiedene Funktionen zugewiesen werden können. Die Werkskonfiguration sieht für PIO5 den Anschluß einer LED vor, die signalisiert, wenn Daten über das Modul ausgetauscht werden. Eine LED an PIO7 signalisiert durch blinken die Bereitschaft, eine Bluetoothverbindung aufzubauen und durch konstantes leuchten, daß das Modul mit einem anderen Bluetothmodul gekoppelt (verbunden) ist.

Da das Modul über keine integrierte Antenne verfügt, ist eine externe vorzusehen. Die Länge der Antenne kann einfach berechnet werden:
:<math>\lambda=\frac{c}{f}</math>
wobei ''c'' die Ausbreitungsgeschwindigkeit (in diesem Fall die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) und ''f'' die [[Frequenz]] der Welle ist (bei Bluetooth zwischen 2,402 und 2,480 GHz). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit hat also wesentliche Bedeutung beim Zusammenhang von Wellenlänge und Frequenz. Setzt man für
:<math> c \,=\, 29\,979\,245\,800\ \frac{\text{Zentimeter}}{\text{Sekunde}}\,</math>
und für
:<math> f \,=\, 2\,441\,000\,000\ {\text{Herz}}</math>
erhält man
:<math>\lambda \,=\, 12,282\ {\text{cm}}</math>

Die Antenne kann aber kürzer ausfallen, so daß eine Antenne mit einem Viertel der Länge ausreicht:
:<math>{\text{l}} \,=\, \frac{\lambda}{4} \,=\, 3,07 {\text{cm}} </math>

Die Antenne kann dabei sehr einfach in Form einer Leiterbahn auf einer gedruckten Schaltung ausgeführt sein. Bei der üblichen Kupferstärke von 35 µm hat sich eine Leiterbahn von 31 mm Länge und 1,78 mm Breite bestens bewährt, wobei auch schmalere Breiten bis hin zu ca. 0,4 mm umsetzbar sind <ref>[http://www.mikrocontroller.net/topic/153268#1442166 ''Microcontroller.net'']. BTM 222 Antenne als Leiterbahn auf Platine</ref>.

== Beispielapplikation ==
[[Datei:Btm222 sch.png|thumb|Schaltplan]]
Die gezeigte Schaltung beschränkt sich auf die minimal notwendige Auswahl an Bauelementen, um einen [[AVR|ATmega328]] Mikrocontroller bei 3,3 V zu betreiben und dessen serielle Schnittstelle mit einem BTM-222 zu verbinden, so daß über die Schnittstelle Daten gesendet und empfangen werden können.
Da die Schaltung mit 3,3 V arbeitet (welche aus einem [[Standardbauelemente#Linearregler|Linearregler]] erzeugt wird), ist keine Anpassung der Signale zwischen Mikrocontroller und BTM-222 erforderlich. LED1 signalisiert die Betriebsbereitschaft der Schaltung, LED2 signalisiert den Status der Bluetoothverbindung und LED3 blinkt, wenn Daten in eine beliebige Richtung übertragen werden.

Bauteile:
{| class="wikitable"
|-
! Stück !! Bezeichner !! Dimension !! Typ
|-
| 1 || L1 || 47 µH, 1,2 A || TSL0808-470K1R2
|-
| 1 || D1 || TVS 16V || P6KE16CA
|-
| 3 || Flachstecker || 6,35 x 0,81 mm || Faston TAB
|}

=== Funktionsweise ===

Die Drossel filtert hohe Spannungen mit hoher Frequenz und verhindert so, daß diese an die nachgeschaltete Elektronik weitergeleitet werden. Die Suppressordiode wird bei Spannungen oberhalb ihrer Durchschlagspannung von 15,2 V leitend und schließt den Eingang mit Masse kurz, so daß auch längere Impulse mit zu hoher Spannung abgeleitet werden.

{| class="wikitable"
|-
! Da die Überspannungsschutzdiode einen Kurzschluß verursacht, ist es wichtig, daß vor der ganzen Schaltung eine passende Schmelzsicherung verbaut wird, die im Falle einer anhaltenden Überspannung und damit einhergehendem Stromfluß durch die Diode geopfert wird. Die Sicherung sollte eine maximale Belastbarkeit von 1 A besizten. Der Transientenschutz darf also nicht direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden.
|}

=== Aufbau ===
[[Datei:Kfz2.png|thumb|Platinenlayout (12,5 x 20,5 mm)]]
[[Datei:Kfz protect.svg|thumb|Installationsbeispiel]]
Die Bauteile finden auf einer kleinen einseitigen Platine Platz, welche anschließend ggf. noch in einem kleinen Plastikgehäuse vergossen werden kann. Durch die in der Kfz-Elektronik gängigen Flachsteckerkontakte mit 6,35 mm Breite, die auf der Unterseite eingelötet werden, kann eine einfache Verkabelung des Moduls mit der Bordelektronik erfolgen.

Das abgebildete Installationsbeispiel zeigt, wie das Modul in die Fahrzeugelektronik integriert werden kann. An der Ausgangsseite kann dann die zu betreibende und nun geschützte Last betrieben werden.

== Downloads ==
* [[Media:Kfzprotect.brd|Platinenlayout im EAGLE BRD-Format]]

== Kritik ==
* Löst die Sicherung aus, muss der Benutzer sie tauschen. Bis dahin funktioniert die Schaltung nicht mehr.
* Bei energiereichen Störungen wird die TVS-Diode (und evtl. die Schaltung dahinter) schneller zerstört als die Sicherung auslösen kann

Diskussionen mit Erklärungen und Tipps zu dem Thema sind unter anderem:
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/265428 Spannungsspitzen Auto TVS Diode]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/218160 Frage zu "load dump"]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/210621 Automotive Problem - Load Dump, Pulse 5]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/281681 5V-Netzteil fürs Auto]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Datei:Btm222 sch.png

2013-02-21T17:36:35Z

F-s: Schaltplan für BTM-222

Schaltplan für BTM-222

BTM-222

2013-02-21T09:41:18Z

F-s:

Datei:BTM222 DataSheet.pdf

2013-02-21T09:11:19Z

F-s: Rayson BTM-220/BTM-222 Datenblatt/Datasheet

Rayson BTM-220/BTM-222 Datenblatt/Datasheet

Bluetooth

2013-02-21T09:05:36Z

F-s: /* Bluetooth Module */

== Bluetooth Module ==

{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" class="sortable" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|[http://www.rayson.com/ BTM-220/BTM-222]|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.reimesch.de/arf32.html ARF32]|| Reimesch || 2 || 15 || 723kBps || GAP, SDAP, SPP Bluetooth-Standard V1.1
|| Y || 3- 3,6 || 55,00-77,35 || [http://www.tme.eu/de/Document/b90358c53cd65c9b10d2914f55812666/btm222_datasheet.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.reimesch.de/arf52.html ARF52]|| Reimesch || 1 || 150 || 723kBps /3 MBps(EDR) || GAP, SDAP, SPP Bluetooth-Standard V2.0
|| Y || 3 - 3,6 || 89,25 || [http://www.reimesch.de/download/arf52_mn.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.national.com/mpf/LM/LMX9838.html LMX9838]|| National || 2 || 15 || 704kBps || GAP, SDAP, SPP
|| Y || 1,8 - 3,6 || USD$ 32 (Digikey) || [http://www.national.com/profile/snip.cgi/openDS=LMX9838 datasheet]
|-----
|-----
|[http://www.ezurio.com/products/bism/ BISM II]|| EZURIO || 1 || 300 || 300 || GAP, SDAP, SPP Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || ?? || [http://www.ezurio.com/dl/?id=88 datasheet]
|-----
|[http://www.ezurio.com/products/bism/ BISM II PA]|| EZURIO || 1 || 300 || 300 || GAP, SDAP, SPP Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || ?? || [http://www.ezurio.com/dl/?id=88 datasheet]
|-----
|[http://www.amber-wireless.de/produkte/bluetooth/index.php BlueNiceCom 3]|| Amber || 2 || 10 || 921 || SPP Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || [http://www.spoerle.de/ 37,40] || [http://www.amber-wireless.de/pdf/OPC1601_HB.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.amber-wireless.de/produkte/bluetooth/index.php BlueNiceCom 4]|| Amber || 2 || 10 || 704kBps 921 || SPP,GAP,SDAP (DUN, FAX, FTP, HSP, HFP, OPP, SYNC, BIP, BPP) Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || [http://www.spoerle.de/ 37,40] || [http://www.spoerle.com/binaries/1150190971661-16.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd.asp Parani-ESD100]|| SENA || 1 || 100 || 921 || SPP GAP| Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || 53,25$-62,95$ ||
[http://www.sena.com/download/datasheet/ds_parani_esd.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd.asp Parani-ESD200]|| SENA || 2 || 10 || 230? || SPP GAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || 52,95$-63,95$ || [http://www.lemosint.com/bluetooth_specs/Promi-ESD_manual.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd_02.asp Parani-ESD-02]|| SENA || 2 || 30 || 230kB? || SPP GAP Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || ca. 50$ ||
[http://www.lemosint.com/bluetooth_specs/Promi-ESD-02_manual.pdf datasheet]
|-----
|[http://cgi.segor.de/user-cgi-bin/sidestep2.pl?foto=1&Q=WML&M=1 WML-C20]|| Mitsumi || 1 || 100 || 721 || kein SPP..+? Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || 78,00 || [http://www.mitsumi-components.com/Catalog/hifreq/commun/wml/c20/text01e.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.free2move.se/products.shtml F2M03C1]|| Free2Move || 1 || 100 || 721 || SPP..+? Bluetooth 1.1
|| [http://www.datasoft.se/documents/InfoBTOEMBoardC1-ver1.2.pdf N] || 3,3 || 41,00 || [http://www.datasoft.se/documents/DatasheetF2M03C1DSS4.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.free2move.se/products.shtml F2M03AC2]|| Free2Move || 2 || 20 || 721 || SPP..+? Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || 41,00 || [http://www.datasoft.se/documents/DatasheetF2M03AC2DSS4_000.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.ecom.panasonic.de/index.cfm?UUID=20D65392D3924DFDAFDBAB3651BF30F5&and_uuid=83EFD98252104F74B01DFCDD23162396&obj_ID=102 PAN1540]|| Panasonic || 2 || 10 || 600 || SPP GAP SDAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || ? || [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102Datasheet.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.ecom.panasonic.de/index.cfm?UUID=20D65392D3924DFDAFDBAB3651BF30F5&and_uuid=83EFD98252104F74B01DFCDD23162396&obj_ID=102 PAN1550]|| Panasonic || 2 || 10 || 600 || SPP GAP SDAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || ? || [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102Datasheet.pdf datasheet]
|-----
|BlueCore-2/3/4/5/6 || http://www.csrsupport.com || 2 || 10 || 721? || SPP ? || Y || 3,3 || eBay: Bluetooth Gamepad ab 13,00 || [http://www.csrsupport.com/download/83/BC212015-ds-001Pj%20BlueCore2-External%20Data%20Sheet%20AUG06.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.modulestek.com/BT-Module.php MB-C04 ((bas. auf BlueCore-04 Chip)]|| Modulestek / Vertrieb D: adelante-it || 2 || 10 || 9600bps || SPP Bluetooth 2.0
|| N || 3,3 || ca. 12€ ||
[http://www.modulestek.com/DOC/MB-C04.pdf datasheet] [http://www.adelante-it.de/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemid=45 Datenblatt deutsch]
|-----
|[http://www.modulestek.com/BT-Module.php MB-C041 ((bas. auf BlueCore-04 Chip)]|| Modulestek || 1 || 10 || 9600bps || SPP HCI Bluetooth 2.0
|| N || 3,3 || ? ||
[http://www.modulestek.com/DOC/MB-C04.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.bluegiga.com/WT11_Class_1_Bluetooth_Module WT11] || Bluegiga || 1 || 100 || 115200 || SPP HCI Bluetooth 2.0
|| opt || 3,1-3-6 || ca. 35 € ||
[http://www.bluegiga.com/files/bluegiga/Pub%20files/WT11_datasheet.pdf datasheet]
|-----
|}

== Versionen ==

[http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth Quelle]

Eine Auswahl wichtiger Eigenschaften der bisherigen Bluetooth-Versionen sind:

* '''Bluetooth 1.0 und 1.0B'''
:: enthielt Sicherheitsprobleme durch ''Bluetooth Hardware Device Address Transmission (BD_ADDR)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 1.1'''
:: Indikator für die Signalstärke hinzugefügt ''Received Signal Strength Indicator (RSSI)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 1.2'''
:: weniger empfindlich gegen statische Störer (z. B. WLAN) durch ''Adaptive Frequency-Hopping spread spectrum (AFH)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 2.0'''
:: etwa dreifache Datenübertragungsgeschwindigkeit durch ''Enhanced Data Rate (EDR)'' mit maximal 2,1 Mbit/s

== Bluetooth-Profile ==

[http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth Quelle]

Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Wenn eine Bluetooth Verbindung aufgebaut wird, tauschen die Geräte ihre Profile aus und legen damit fest, welche Dienste sie für die jeweiligen anderen Partner zur Verfügung stellen können und welche Daten oder Befehle sie dazu benötigen. Ein Headset fordert beispielsweise von einem Bluetooth kompatiblen Mobiltelefon einen Audiokanal an und steuert über zusätzliche Datenkanäle die Lautstärkeregelung.

Unten eine Auswahl einiger Profile, die für Bluetooth implementiert sind. Es kommen ständig neue Profile hinzu, da Bluetooth somit sehr flexibel auf neue Geräteanforderungen reagieren kann.

{| border="0" cellpadding="3" cellspacing="1" bgcolor="#EFEFEF"
|-----
| '''ABKÜRZUNG''' || '''BEDEUTUNG''' || '''VERWENDET FÜR'''
|-----
| A2DP || Advanced Audio Distribution Profile || Übermittlung von Audiodaten
|-----
| AVRCP || Audio Video Remote Control Profile || Fernbedienung für Audio/Video
|-----
| BIP || Basic Imaging Profile || Übertragung von Bilddaten
|-----
| BPP || Basic Printing Profile || Drucken
|-----
| CIP || Common ISDN Access Profile || ISDN Verbindungen über CAPI
|-----
| CTP || Cordless Telephony Profile || Schnurlose Telefonie
|-----
| DUN || Dial-up Networking Profile || Internet-Einwahlverbindung
|-----
| ESDP || Extended Service Discovery Profile || Erweiterte Diensteerkennung
|-----
| FAXP || FAX Profile || Faxen
|-----
| FTP || File Transfer Profile || Dateiübertragung
|-----
| GAP || Generic Access Profile || Zugriffsregelung
|-----
| GAVDP || Generic AV Distribution Profile || Übertragung von Audio-/Videodaten
|-----
| GOEP || Generic Object Exchange Profile || Objektaustausch
|-----
| HCRP || Hardcopy Cable Replacement Profile || Druckanwendung
|-----
| HSP || Headset Profile || Sprachausgabe per Headset
|-----
| HFP || Hands Free Profile || Schnurlose Telefonie im Auto
|-----
| HID || Human Interface Device Profile || Eingabe
|-----
| INTP || Intercom Profile || Sprechfunk
|-----
| LAP || LAN Access Profile (nur Version < 1.2) || PPP Netzwerkverbindung
|-----
| OPP || Object Push Profile || Visitenkarten-/Terminaustausch
|-----
| PAN || Personal Area Networking Profile || Netzwerkverbindungen
|-----
| SAP || SIM Access Profile || Zugriff auf SIM-Karte
|-----
| SDAP || Service Discovery Application Profile || Geräteauffindung
|-----
| SPP || Serial Port Profile || Serielle Datenübertragung
|-----
| SYNCH || Synchronisation Profile || Datenabgleich
|-----
|}

== Links ==
* LMX9820 Bluetooth Designer Guide (nicht downloaden->speichern unter) [http://www.iis.ee.ethz.ch/~felber/DataSheets/Bluetooth/LMX9820_bluetooth_designer_guide.pdf LMX9820_bluetooth_designer_guide.pdf]
* Broschüre SmartModules [http://www.baracoda.com/oem/librairie-doc/SmartModules-Datasheet_7.pdf SmartModules ]
* ATMEGA128 Blue Board von Peter Zirngibl [http://clipswitch.de/progs/blue-trx.pdf blue-trx.pdf]
* LMX9820 Bluetooth Serial Port Module [http://www.reimesch.de/download/LMX9820.pdf LMX9820.pdf]
* LMX9820A Datenblat [http://cache.national.com/ds/LM/LMX9820A.pdf LMX9820A.pdf]
* LMX9820 Schaltung [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/383426/LMX9820A_REF_SCH.pdf LMX9820A_REF_SCH]
* C-Kode Schnipsel 1 [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/297268/LMX9820.C LMX9820.C]
* C-Kode Schnipsel 2 [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/331646/BNC+III+-+set+name.txt BNC III - set name.txt]
* BlueNiceComII Handbuch [http://www.amber-wireless.de/pdf/OPC1650_HB.pdf OPC1650_HB.pdf]
* Panasonic BlueRS SPP Manual [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102ext.pdf SPP Manual]
* Blue Nice Module Amber [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-274425.html#277468 Forum-Link]
* BlueNiceComIII + Ansteuerung [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-331309.html#331309 Forum-Link]

* Experimente mit Bluetooth, Lektüre, CD und Leiterplatte. Anwendung des BTM-112, BTM-222 und FB151 [http://www.b-redemann.de/produkte-bluetooth.shtml www.b-redemann.de]

[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

Bluetooth

2013-02-21T09:05:16Z

F-s: /* Bluetooth Module */ Datasheet

== Bluetooth Module ==

{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" class="sortable" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|[http://www.rayson.com/ BTM-220/BTM-222]|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.rayson.com/rayson/en/upload/prod_file/NP0018_1.pdf]
|-----
|[http://www.reimesch.de/arf32.html ARF32]|| Reimesch || 2 || 15 || 723kBps || GAP, SDAP, SPP Bluetooth-Standard V1.1
|| Y || 3- 3,6 || 55,00-77,35 || [http://www.tme.eu/de/Document/b90358c53cd65c9b10d2914f55812666/btm222_datasheet.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.reimesch.de/arf52.html ARF52]|| Reimesch || 1 || 150 || 723kBps /3 MBps(EDR) || GAP, SDAP, SPP Bluetooth-Standard V2.0
|| Y || 3 - 3,6 || 89,25 || [http://www.reimesch.de/download/arf52_mn.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.national.com/mpf/LM/LMX9838.html LMX9838]|| National || 2 || 15 || 704kBps || GAP, SDAP, SPP
|| Y || 1,8 - 3,6 || USD$ 32 (Digikey) || [http://www.national.com/profile/snip.cgi/openDS=LMX9838 datasheet]
|-----
|-----
|[http://www.ezurio.com/products/bism/ BISM II]|| EZURIO || 1 || 300 || 300 || GAP, SDAP, SPP Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || ?? || [http://www.ezurio.com/dl/?id=88 datasheet]
|-----
|[http://www.ezurio.com/products/bism/ BISM II PA]|| EZURIO || 1 || 300 || 300 || GAP, SDAP, SPP Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || ?? || [http://www.ezurio.com/dl/?id=88 datasheet]
|-----
|[http://www.amber-wireless.de/produkte/bluetooth/index.php BlueNiceCom 3]|| Amber || 2 || 10 || 921 || SPP Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || [http://www.spoerle.de/ 37,40] || [http://www.amber-wireless.de/pdf/OPC1601_HB.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.amber-wireless.de/produkte/bluetooth/index.php BlueNiceCom 4]|| Amber || 2 || 10 || 704kBps 921 || SPP,GAP,SDAP (DUN, FAX, FTP, HSP, HFP, OPP, SYNC, BIP, BPP) Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || [http://www.spoerle.de/ 37,40] || [http://www.spoerle.com/binaries/1150190971661-16.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd.asp Parani-ESD100]|| SENA || 1 || 100 || 921 || SPP GAP| Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || 53,25$-62,95$ ||
[http://www.sena.com/download/datasheet/ds_parani_esd.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd.asp Parani-ESD200]|| SENA || 2 || 10 || 230? || SPP GAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || 52,95$-63,95$ || [http://www.lemosint.com/bluetooth_specs/Promi-ESD_manual.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd_02.asp Parani-ESD-02]|| SENA || 2 || 30 || 230kB? || SPP GAP Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || ca. 50$ ||
[http://www.lemosint.com/bluetooth_specs/Promi-ESD-02_manual.pdf datasheet]
|-----
|[http://cgi.segor.de/user-cgi-bin/sidestep2.pl?foto=1&Q=WML&M=1 WML-C20]|| Mitsumi || 1 || 100 || 721 || kein SPP..+? Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || 78,00 || [http://www.mitsumi-components.com/Catalog/hifreq/commun/wml/c20/text01e.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.free2move.se/products.shtml F2M03C1]|| Free2Move || 1 || 100 || 721 || SPP..+? Bluetooth 1.1
|| [http://www.datasoft.se/documents/InfoBTOEMBoardC1-ver1.2.pdf N] || 3,3 || 41,00 || [http://www.datasoft.se/documents/DatasheetF2M03C1DSS4.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.free2move.se/products.shtml F2M03AC2]|| Free2Move || 2 || 20 || 721 || SPP..+? Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || 41,00 || [http://www.datasoft.se/documents/DatasheetF2M03AC2DSS4_000.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.ecom.panasonic.de/index.cfm?UUID=20D65392D3924DFDAFDBAB3651BF30F5&and_uuid=83EFD98252104F74B01DFCDD23162396&obj_ID=102 PAN1540]|| Panasonic || 2 || 10 || 600 || SPP GAP SDAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || ? || [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102Datasheet.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.ecom.panasonic.de/index.cfm?UUID=20D65392D3924DFDAFDBAB3651BF30F5&and_uuid=83EFD98252104F74B01DFCDD23162396&obj_ID=102 PAN1550]|| Panasonic || 2 || 10 || 600 || SPP GAP SDAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || ? || [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102Datasheet.pdf datasheet]
|-----
|BlueCore-2/3/4/5/6 || http://www.csrsupport.com || 2 || 10 || 721? || SPP ? || Y || 3,3 || eBay: Bluetooth Gamepad ab 13,00 || [http://www.csrsupport.com/download/83/BC212015-ds-001Pj%20BlueCore2-External%20Data%20Sheet%20AUG06.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.modulestek.com/BT-Module.php MB-C04 ((bas. auf BlueCore-04 Chip)]|| Modulestek / Vertrieb D: adelante-it || 2 || 10 || 9600bps || SPP Bluetooth 2.0
|| N || 3,3 || ca. 12€ ||
[http://www.modulestek.com/DOC/MB-C04.pdf datasheet] [http://www.adelante-it.de/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemid=45 Datenblatt deutsch]
|-----
|[http://www.modulestek.com/BT-Module.php MB-C041 ((bas. auf BlueCore-04 Chip)]|| Modulestek || 1 || 10 || 9600bps || SPP HCI Bluetooth 2.0
|| N || 3,3 || ? ||
[http://www.modulestek.com/DOC/MB-C04.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.bluegiga.com/WT11_Class_1_Bluetooth_Module WT11] || Bluegiga || 1 || 100 || 115200 || SPP HCI Bluetooth 2.0
|| opt || 3,1-3-6 || ca. 35 € ||
[http://www.bluegiga.com/files/bluegiga/Pub%20files/WT11_datasheet.pdf datasheet]
|-----
|}

== Versionen ==

[http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth Quelle]

Eine Auswahl wichtiger Eigenschaften der bisherigen Bluetooth-Versionen sind:

* '''Bluetooth 1.0 und 1.0B'''
:: enthielt Sicherheitsprobleme durch ''Bluetooth Hardware Device Address Transmission (BD_ADDR)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 1.1'''
:: Indikator für die Signalstärke hinzugefügt ''Received Signal Strength Indicator (RSSI)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 1.2'''
:: weniger empfindlich gegen statische Störer (z. B. WLAN) durch ''Adaptive Frequency-Hopping spread spectrum (AFH)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 2.0'''
:: etwa dreifache Datenübertragungsgeschwindigkeit durch ''Enhanced Data Rate (EDR)'' mit maximal 2,1 Mbit/s

== Bluetooth-Profile ==

[http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth Quelle]

Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Wenn eine Bluetooth Verbindung aufgebaut wird, tauschen die Geräte ihre Profile aus und legen damit fest, welche Dienste sie für die jeweiligen anderen Partner zur Verfügung stellen können und welche Daten oder Befehle sie dazu benötigen. Ein Headset fordert beispielsweise von einem Bluetooth kompatiblen Mobiltelefon einen Audiokanal an und steuert über zusätzliche Datenkanäle die Lautstärkeregelung.

Unten eine Auswahl einiger Profile, die für Bluetooth implementiert sind. Es kommen ständig neue Profile hinzu, da Bluetooth somit sehr flexibel auf neue Geräteanforderungen reagieren kann.

{| border="0" cellpadding="3" cellspacing="1" bgcolor="#EFEFEF"
|-----
| '''ABKÜRZUNG''' || '''BEDEUTUNG''' || '''VERWENDET FÜR'''
|-----
| A2DP || Advanced Audio Distribution Profile || Übermittlung von Audiodaten
|-----
| AVRCP || Audio Video Remote Control Profile || Fernbedienung für Audio/Video
|-----
| BIP || Basic Imaging Profile || Übertragung von Bilddaten
|-----
| BPP || Basic Printing Profile || Drucken
|-----
| CIP || Common ISDN Access Profile || ISDN Verbindungen über CAPI
|-----
| CTP || Cordless Telephony Profile || Schnurlose Telefonie
|-----
| DUN || Dial-up Networking Profile || Internet-Einwahlverbindung
|-----
| ESDP || Extended Service Discovery Profile || Erweiterte Diensteerkennung
|-----
| FAXP || FAX Profile || Faxen
|-----
| FTP || File Transfer Profile || Dateiübertragung
|-----
| GAP || Generic Access Profile || Zugriffsregelung
|-----
| GAVDP || Generic AV Distribution Profile || Übertragung von Audio-/Videodaten
|-----
| GOEP || Generic Object Exchange Profile || Objektaustausch
|-----
| HCRP || Hardcopy Cable Replacement Profile || Druckanwendung
|-----
| HSP || Headset Profile || Sprachausgabe per Headset
|-----
| HFP || Hands Free Profile || Schnurlose Telefonie im Auto
|-----
| HID || Human Interface Device Profile || Eingabe
|-----
| INTP || Intercom Profile || Sprechfunk
|-----
| LAP || LAN Access Profile (nur Version < 1.2) || PPP Netzwerkverbindung
|-----
| OPP || Object Push Profile || Visitenkarten-/Terminaustausch
|-----
| PAN || Personal Area Networking Profile || Netzwerkverbindungen
|-----
| SAP || SIM Access Profile || Zugriff auf SIM-Karte
|-----
| SDAP || Service Discovery Application Profile || Geräteauffindung
|-----
| SPP || Serial Port Profile || Serielle Datenübertragung
|-----
| SYNCH || Synchronisation Profile || Datenabgleich
|-----
|}

== Links ==
* LMX9820 Bluetooth Designer Guide (nicht downloaden->speichern unter) [http://www.iis.ee.ethz.ch/~felber/DataSheets/Bluetooth/LMX9820_bluetooth_designer_guide.pdf LMX9820_bluetooth_designer_guide.pdf]
* Broschüre SmartModules [http://www.baracoda.com/oem/librairie-doc/SmartModules-Datasheet_7.pdf SmartModules ]
* ATMEGA128 Blue Board von Peter Zirngibl [http://clipswitch.de/progs/blue-trx.pdf blue-trx.pdf]
* LMX9820 Bluetooth Serial Port Module [http://www.reimesch.de/download/LMX9820.pdf LMX9820.pdf]
* LMX9820A Datenblat [http://cache.national.com/ds/LM/LMX9820A.pdf LMX9820A.pdf]
* LMX9820 Schaltung [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/383426/LMX9820A_REF_SCH.pdf LMX9820A_REF_SCH]
* C-Kode Schnipsel 1 [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/297268/LMX9820.C LMX9820.C]
* C-Kode Schnipsel 2 [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/331646/BNC+III+-+set+name.txt BNC III - set name.txt]
* BlueNiceComII Handbuch [http://www.amber-wireless.de/pdf/OPC1650_HB.pdf OPC1650_HB.pdf]
* Panasonic BlueRS SPP Manual [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102ext.pdf SPP Manual]
* Blue Nice Module Amber [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-274425.html#277468 Forum-Link]
* BlueNiceComIII + Ansteuerung [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-331309.html#331309 Forum-Link]

* Experimente mit Bluetooth, Lektüre, CD und Leiterplatte. Anwendung des BTM-112, BTM-222 und FB151 [http://www.b-redemann.de/produkte-bluetooth.shtml www.b-redemann.de]

[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

BTM-222

2013-02-21T08:36:52Z

F-s: Angelegt (Kopie eines anderen Artikels)

{{Wettbewerb Header}}

[[Datei:Transientenschutz.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung]]
Elektronische Schaltungen, die am Spannungsnetz eines Kraftfahrzeuges betrieben werden, müssen vor Beschädigungen durch zu hohe Spannungsspitzen (auch als Transienten bezeichnet) geschützt werden. Diese einfache Schaltung übernimmt eine solche Schutzfunktion.

== Ausgangssituation ==

In [[KFZ|Kraftfahrzeugen]] (Pkw und Lkw) aber auch bei anderen Fahrzeugen, können kurzzeitig hohe Spannungen auftreten. An der Starterbatterie treten im Regelbetrieb (durch die Arbeit der Lichtmaschine) Spannungsschwankungen zwischen ca. 8 und 14,4 Volt auf. Hinzu kommen aber sehr kurze Transienten, die weitaus größer sein können. Zum Beispiel durch das Schalten eines Relais oder einen Wackelkontakt.<ref>[http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 ''de.sci.electronics-FAQ'']. FAQ der Newsgruppe de.sci.electronics.</ref>

=== Klemmenbezeichnungen ===

In Kraftfahrzeugen sind die Klemmenbezeichnungen für bestimmte Signale oder Pole teilweise genormt oder üblich. Die Klemmenbezeichnungen für Kraftfahrzeuge sind in Deutschland in der DIN 72552 genormt. Aber auch abweichende, herstellerspezifische Bezeichnungen sind möglich.
Zu den wichtigen Klemmen im Fahrzeug im Rahmen dieses Artikels gehören:
{| class="wikitable"
|-
! Klemme Nr. !! Bedeutung !! Farbe (nicht genormt aber üblich)
|-
| 15 || geschaltetes Plus vom Zündstartschalter (wird geschaltet sobald der Zündschalter in die erste oder weitere Stellung gedreht wird) || Schwarz
|-
| 30 || Plusleitung direkt von der (Starter-) Batterie || Rot
|-
| 31 || Masse Batterie/Karosserie || Braun
|}

=== Selbstentwickelte Elektronik ===

Soll eine Schaltung im Fahrzeug verwendet werden, sollte schon bei der Entwicklung darauf geachtet werden, daß die Elektronik gegenüber derartigen Störungen geschützt wird. Die nachfolgend gezeigte Schutzschaltung sollte deshalb gleich mit in das Gerät integriert werden.

=== Problem mit billigen Elektronikgeräten im Fahrzeug ===

Die meisten (billigen) Zubehörteile, die ihre Spannung aus dem Kfz-Bordnetz beziehen (üblicherweise über den Zigarettenanzünder bzw. die Bordspannungssteckdose), weisen keinen geeigneten Schutz vor den zerstörerischen Überspannungen auf. Zu solchen Geräten gehören u. a. Ladeadapter für Mobiltelefone, Audiowiedergabegeräte, USB Kfz-Adapter aber auch Navigationsgeräte oder die zunehmend beliebten Tagfahrleuchten auf LED-Basis. Solche Geräte weisen oft einen Hinweis darauf auf, daß sie nicht bei laufendem Motor betrieben werden dürfen.

Gerade LED Tagfahrleuchten werden häufig durch sehr kurze Transienten mit hoher Frequenz beschädigt, da die ggf. einfachen integrierten Schutzschaltungen den verbauten Spannungsregler nicht ausreichend vor einer kritischen Überspannung (meistens ab 40 Volt) schützen.

== Schutzschaltung ==
[[Datei:Kfz1.png|thumb|Schaltplan]]
Die gezeigte Schaltung besteht nur aus zwei Bauteilen: einer Drossel (Spule) und einer (bidirektionalen) Suppressordiode, auch Transil (Markenname von ST Microelectronics), Transient Absorption Zener Diode (TAZ-Diode) oder Transient Voltage Suppressor Diode (TVS-Diode) genannt.

Die Diemensionierung der Bauteile ist so ausgelegt, daß die Schaltung folgende Kenndaten aufweist:
{| class="wikitable"
|-
| Betriebsspannung typisch || 0...23 V
|-
| maximale Ausgangsspannung || 15,2...16,8 V
|-
| Strombelastbarkeit || 1,2 A
|-
| Belastbarkeit max. || 15 W
|}

Bauteile:
{| class="wikitable"
|-
! Stück !! Bezeichner !! Dimension !! Typ
|-
| 1 || L1 || 47 µH, 1,2 A || TSL0808-470K1R2
|-
| 1 || D1 || TVS 16V || P6KE16CA
|-
| 3 || Flachstecker || 6,35 x 0,81 mm || Faston TAB
|}

=== Funktionsweise ===

Die Drossel filtert hohe Spannungen mit hoher Frequenz und verhindert so, daß diese an die nachgeschaltete Elektronik weitergeleitet werden. Die Suppressordiode wird bei Spannungen oberhalb ihrer Durchschlagspannung von 15,2 V leitend und schließt den Eingang mit Masse kurz, so daß auch längere Impulse mit zu hoher Spannung abgeleitet werden.

{| class="wikitable"
|-
! Da die Überspannungsschutzdiode einen Kurzschluß verursacht, ist es wichtig, daß vor der ganzen Schaltung eine passende Schmelzsicherung verbaut wird, die im Falle einer anhaltenden Überspannung und damit einhergehendem Stromfluß durch die Diode geopfert wird. Die Sicherung sollte eine maximale Belastbarkeit von 1 A besizten. Der Transientenschutz darf also nicht direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden.
|}

=== Aufbau ===
[[Datei:Kfz2.png|thumb|Platinenlayout (12,5 x 20,5 mm)]]
[[Datei:Kfz protect.svg|thumb|Installationsbeispiel]]
Die Bauteile finden auf einer kleinen einseitigen Platine Platz, welche anschließend ggf. noch in einem kleinen Plastikgehäuse vergossen werden kann. Durch die in der Kfz-Elektronik gängigen Flachsteckerkontakte mit 6,35 mm Breite, die auf der Unterseite eingelötet werden, kann eine einfache Verkabelung des Moduls mit der Bordelektronik erfolgen.

Das abgebildete Installationsbeispiel zeigt, wie das Modul in die Fahrzeugelektronik integriert werden kann. An der Ausgangsseite kann dann die zu betreibende und nun geschützte Last betrieben werden.

== Downloads ==
* [[Media:Kfzprotect.brd|Platinenlayout im EAGLE BRD-Format]]

== Kritik ==
* Löst die Sicherung aus, muss der Benutzer sie tauschen. Bis dahin funktioniert die Schaltung nicht mehr.
* Bei energiereichen Störungen wird die TVS-Diode (und evtl. die Schaltung dahinter) schneller zerstört als die Sicherung auslösen kann

Diskussionen mit Erklärungen und Tipps zu dem Thema sind unter anderem:
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/265428 Spannungsspitzen Auto TVS Diode]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/218160 Frage zu "load dump"]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/210621 Automotive Problem - Load Dump, Pulse 5]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/281681 5V-Netzteil fürs Auto]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Kfz Spannungsspitzenkiller / Transientenschutz

2013-02-21T08:36:04Z

F-s: + Wettbewerbsheader. Der soll ja wohl drin bleiben auch wenn der Artikel fertig ist

Bluetooth

2013-01-15T20:23:07Z

F-s: + BTM-222

== Bluetooth Module ==

{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="2" bgcolor="#EFEFEF" class="sortable" id="bluetoothmodule"
|-----
| '''NAME''' || '''HERSTELLER''' || '''KLASSE''' || '''MAX REICHWEITE [m]''' || '''DATENRATE [kbps]''' || '''PROFILE''' || '''ANTENNE INTEGRIERT''' || '''Vss [V]''' || '''PREIS [EUR]+VERSAND''' || '''DATASHEET'''
|-----
|[http://www.rayson.com/ BTM-220/BTM-222]|| Rayson || 1 || 100 || 921kBps || SPP
|| N || 3- 3,6 || 12,73 + 5,90 (TME) || [http://www.reimesch.de/download/arf32_mn.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.reimesch.de/arf32.html ARF32]|| Reimesch || 2 || 15 || 723kBps || GAP, SDAP, SPP Bluetooth-Standard V1.1
|| Y || 3- 3,6 || 55,00-77,35 || [http://www.tme.eu/de/Document/b90358c53cd65c9b10d2914f55812666/btm222_datasheet.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.reimesch.de/arf52.html ARF52]|| Reimesch || 1 || 150 || 723kBps /3 MBps(EDR) || GAP, SDAP, SPP Bluetooth-Standard V2.0
|| Y || 3 - 3,6 || 89,25 || [http://www.reimesch.de/download/arf52_mn.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.national.com/mpf/LM/LMX9838.html LMX9838]|| National || 2 || 15 || 704kBps || GAP, SDAP, SPP
|| Y || 1,8 - 3,6 || USD$ 32 (Digikey) || [http://www.national.com/profile/snip.cgi/openDS=LMX9838 datasheet]
|-----
|-----
|[http://www.ezurio.com/products/bism/ BISM II]|| EZURIO || 1 || 300 || 300 || GAP, SDAP, SPP Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || ?? || [http://www.ezurio.com/dl/?id=88 datasheet]
|-----
|[http://www.ezurio.com/products/bism/ BISM II PA]|| EZURIO || 1 || 300 || 300 || GAP, SDAP, SPP Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || ?? || [http://www.ezurio.com/dl/?id=88 datasheet]
|-----
|[http://www.amber-wireless.de/produkte/bluetooth/index.php BlueNiceCom 3]|| Amber || 2 || 10 || 921 || SPP Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || [http://www.spoerle.de/ 37,40] || [http://www.amber-wireless.de/pdf/OPC1601_HB.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.amber-wireless.de/produkte/bluetooth/index.php BlueNiceCom 4]|| Amber || 2 || 10 || 704kBps 921 || SPP,GAP,SDAP (DUN, FAX, FTP, HSP, HFP, OPP, SYNC, BIP, BPP) Bluetooth 2.0
|| Y || 3,3 || [http://www.spoerle.de/ 37,40] || [http://www.spoerle.com/binaries/1150190971661-16.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd.asp Parani-ESD100]|| SENA || 1 || 100 || 921 || SPP GAP| Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || 53,25$-62,95$ ||
[http://www.sena.com/download/datasheet/ds_parani_esd.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd.asp Parani-ESD200]|| SENA || 2 || 10 || 230? || SPP GAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || 52,95$-63,95$ || [http://www.lemosint.com/bluetooth_specs/Promi-ESD_manual.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.lemosint.com/scripts/bluetooth_promiesd_02.asp Parani-ESD-02]|| SENA || 2 || 30 || 230kB? || SPP GAP Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || ca. 50$ ||
[http://www.lemosint.com/bluetooth_specs/Promi-ESD-02_manual.pdf datasheet]
|-----
|[http://cgi.segor.de/user-cgi-bin/sidestep2.pl?foto=1&Q=WML&M=1 WML-C20]|| Mitsumi || 1 || 100 || 721 || kein SPP..+? Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || 78,00 || [http://www.mitsumi-components.com/Catalog/hifreq/commun/wml/c20/text01e.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.free2move.se/products.shtml F2M03C1]|| Free2Move || 1 || 100 || 721 || SPP..+? Bluetooth 1.1
|| [http://www.datasoft.se/documents/InfoBTOEMBoardC1-ver1.2.pdf N] || 3,3 || 41,00 || [http://www.datasoft.se/documents/DatasheetF2M03C1DSS4.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.free2move.se/products.shtml F2M03AC2]|| Free2Move || 2 || 20 || 721 || SPP..+? Bluetooth 1.1
|| Y || 3,3 || 41,00 || [http://www.datasoft.se/documents/DatasheetF2M03AC2DSS4_000.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.ecom.panasonic.de/index.cfm?UUID=20D65392D3924DFDAFDBAB3651BF30F5&and_uuid=83EFD98252104F74B01DFCDD23162396&obj_ID=102 PAN1540]|| Panasonic || 2 || 10 || 600 || SPP GAP SDAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || ? || [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102Datasheet.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.ecom.panasonic.de/index.cfm?UUID=20D65392D3924DFDAFDBAB3651BF30F5&and_uuid=83EFD98252104F74B01DFCDD23162396&obj_ID=102 PAN1550]|| Panasonic || 2 || 10 || 600 || SPP GAP SDAP Bluetooth 1.2
|| Y || 3,3 || ? || [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102Datasheet.pdf datasheet]
|-----
|BlueCore-2/3/4/5/6 || http://www.csrsupport.com || 2 || 10 || 721? || SPP ? || Y || 3,3 || eBay: Bluetooth Gamepad ab 13,00 || [http://www.csrsupport.com/download/83/BC212015-ds-001Pj%20BlueCore2-External%20Data%20Sheet%20AUG06.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.modulestek.com/BT-Module.php MB-C04 ((bas. auf BlueCore-04 Chip)]|| Modulestek / Vertrieb D: adelante-it || 2 || 10 || 9600bps || SPP Bluetooth 2.0
|| N || 3,3 || ca. 12€ ||
[http://www.modulestek.com/DOC/MB-C04.pdf datasheet] [http://www.adelante-it.de/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemid=45 Datenblatt deutsch]
|-----
|[http://www.modulestek.com/BT-Module.php MB-C041 ((bas. auf BlueCore-04 Chip)]|| Modulestek || 1 || 10 || 9600bps || SPP HCI Bluetooth 2.0
|| N || 3,3 || ? ||
[http://www.modulestek.com/DOC/MB-C04.pdf datasheet]
|-----
|[http://www.bluegiga.com/WT11_Class_1_Bluetooth_Module WT11] || Bluegiga || 1 || 100 || 115200 || SPP HCI Bluetooth 2.0
|| opt || 3,1-3-6 || ca. 35 € ||
[http://www.bluegiga.com/files/bluegiga/Pub%20files/WT11_datasheet.pdf datasheet]
|-----
|}

== Versionen ==

[http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth Quelle]

Eine Auswahl wichtiger Eigenschaften der bisherigen Bluetooth-Versionen sind:

* '''Bluetooth 1.0 und 1.0B'''
:: enthielt Sicherheitsprobleme durch ''Bluetooth Hardware Device Address Transmission (BD_ADDR)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 1.1'''
:: Indikator für die Signalstärke hinzugefügt ''Received Signal Strength Indicator (RSSI)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 1.2'''
:: weniger empfindlich gegen statische Störer (z. B. WLAN) durch ''Adaptive Frequency-Hopping spread spectrum (AFH)''
:: maximale Datenübertragungsrate von 723,2 kbit/s
* '''Bluetooth 2.0'''
:: etwa dreifache Datenübertragungsgeschwindigkeit durch ''Enhanced Data Rate (EDR)'' mit maximal 2,1 Mbit/s

== Bluetooth-Profile ==

[http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth Quelle]

Daten zwischen Bluetooth Geräten werden durch so genannte Profile ausgetauscht, die für bestimmte Anwendungsbereiche festgelegt sind. Wenn eine Bluetooth Verbindung aufgebaut wird, tauschen die Geräte ihre Profile aus und legen damit fest, welche Dienste sie für die jeweiligen anderen Partner zur Verfügung stellen können und welche Daten oder Befehle sie dazu benötigen. Ein Headset fordert beispielsweise von einem Bluetooth kompatiblen Mobiltelefon einen Audiokanal an und steuert über zusätzliche Datenkanäle die Lautstärkeregelung.

Unten eine Auswahl einiger Profile, die für Bluetooth implementiert sind. Es kommen ständig neue Profile hinzu, da Bluetooth somit sehr flexibel auf neue Geräteanforderungen reagieren kann.

{| border="0" cellpadding="3" cellspacing="1" bgcolor="#EFEFEF"
|-----
| '''ABKÜRZUNG''' || '''BEDEUTUNG''' || '''VERWENDET FÜR'''
|-----
| A2DP || Advanced Audio Distribution Profile || Übermittlung von Audiodaten
|-----
| AVRCP || Audio Video Remote Control Profile || Fernbedienung für Audio/Video
|-----
| BIP || Basic Imaging Profile || Übertragung von Bilddaten
|-----
| BPP || Basic Printing Profile || Drucken
|-----
| CIP || Common ISDN Access Profile || ISDN Verbindungen über CAPI
|-----
| CTP || Cordless Telephony Profile || Schnurlose Telefonie
|-----
| DUN || Dial-up Networking Profile || Internet-Einwahlverbindung
|-----
| ESDP || Extended Service Discovery Profile || Erweiterte Diensteerkennung
|-----
| FAXP || FAX Profile || Faxen
|-----
| FTP || File Transfer Profile || Dateiübertragung
|-----
| GAP || Generic Access Profile || Zugriffsregelung
|-----
| GAVDP || Generic AV Distribution Profile || Übertragung von Audio-/Videodaten
|-----
| GOEP || Generic Object Exchange Profile || Objektaustausch
|-----
| HCRP || Hardcopy Cable Replacement Profile || Druckanwendung
|-----
| HSP || Headset Profile || Sprachausgabe per Headset
|-----
| HFP || Hands Free Profile || Schnurlose Telefonie im Auto
|-----
| HID || Human Interface Device Profile || Eingabe
|-----
| INTP || Intercom Profile || Sprechfunk
|-----
| LAP || LAN Access Profile (nur Version < 1.2) || PPP Netzwerkverbindung
|-----
| OPP || Object Push Profile || Visitenkarten-/Terminaustausch
|-----
| PAN || Personal Area Networking Profile || Netzwerkverbindungen
|-----
| SAP || SIM Access Profile || Zugriff auf SIM-Karte
|-----
| SDAP || Service Discovery Application Profile || Geräteauffindung
|-----
| SPP || Serial Port Profile || Serielle Datenübertragung
|-----
| SYNCH || Synchronisation Profile || Datenabgleich
|-----
|}

== Links ==
* LMX9820 Bluetooth Designer Guide (nicht downloaden->speichern unter) [http://www.iis.ee.ethz.ch/~felber/DataSheets/Bluetooth/LMX9820_bluetooth_designer_guide.pdf LMX9820_bluetooth_designer_guide.pdf]
* Broschüre SmartModules [http://www.baracoda.com/oem/librairie-doc/SmartModules-Datasheet_7.pdf SmartModules ]
* ATMEGA128 Blue Board von Peter Zirngibl [http://clipswitch.de/progs/blue-trx.pdf blue-trx.pdf]
* LMX9820 Bluetooth Serial Port Module [http://www.reimesch.de/download/LMX9820.pdf LMX9820.pdf]
* LMX9820A Datenblat [http://cache.national.com/ds/LM/LMX9820A.pdf LMX9820A.pdf]
* LMX9820 Schaltung [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/383426/LMX9820A_REF_SCH.pdf LMX9820A_REF_SCH]
* C-Kode Schnipsel 1 [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/297268/LMX9820.C LMX9820.C]
* C-Kode Schnipsel 2 [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/331646/BNC+III+-+set+name.txt BNC III - set name.txt]
* BlueNiceComII Handbuch [http://www.amber-wireless.de/pdf/OPC1650_HB.pdf OPC1650_HB.pdf]
* Panasonic BlueRS SPP Manual [http://www.ecom.panasonic.de/pdf/102ext.pdf SPP Manual]
* Blue Nice Module Amber [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-274425.html#277468 Forum-Link]
* BlueNiceComIII + Ansteuerung [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-331309.html#331309 Forum-Link]

* Experimente mit Bluetooth, Lektüre, CD und Leiterplatte. Anwendung des BTM-112, BTM-222 und FB151 [http://www.b-redemann.de/produkte-bluetooth.shtml www.b-redemann.de]

[[Kategorie:Bauteile]]
[[Kategorie:Funk]]

Diskussion:Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2013-01-15T20:01:15Z

F-s: /* Grundlagen??? */

== Ähnliches Projekt gibt's schon ==

Hi, mit [[Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte]] gibt es bereits ein AVR-Projekt, das sich ziemlich genau an das gleiche Publikum richtet und auch ein möglichst "einfaches" AVR-Projekt für den Einstieg vorstellt. Wäre es da nicht sinnvoll, beide Artikel zu vereinen oder den anderen zu erweitern falls er Mängel hat? --[[Benutzer:Gjlayde|Gjlayde]] 18:05, 14. Jan. 2013 (UTC)

Das ist ein Wiki. Also kann jeder das ändern, was er will. Nur zu. Nur die Wettbewerbsbeiträge sollte man erst einmal in Ruhe lassen. Und ich finde den anderen Artikel [[Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte]] schlecht (und meinen gut :-) ). [[Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte]] greift auf lauter Techniken zu, ohne zu erklären, wie sie genutzt werden: Programmer, AVR Studio usw. Das gibt es massig und erfordert, daß ich mich als Einsteiger überall erst einmal einlesen muß, bis was läuft und es viele Fehlerquellen gibt. Bei [[Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega]] steht '''alles''' drin. IMHO.

== Grundlagen??? ==

Zudem finde ich die [[:Kategorie:Grundlagen|Kategorie:Grundlagen]] wird inzwischen inflationär verwendet... Dort werden Dinge erklärt wie man ein Datenblatt zu lesen hat, was ein Widerstand ist und was ein Linearregler macht. In Anbetracht dessen geht dieser Artikel weit über diese Grundlagen hinaus. Die Ansteuerung eins LCD etwa ich deutlich komplexer als eine LED blinken zu lassen, und avr-gcc und AVR Studio ist auch nicht gerade trivial! --[[Benutzer:Gjlayde|Gjlayde]] 18:05, 14. Jan. 2013 (UTC)

Und genau deshalb nutze ich das alles nicht bei [[Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega]]. [[Benutzer:F-s|F-s]] 20:01, 15. Jan. 2013 (UTC)

Diskussion:Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2013-01-15T19:59:36Z

F-s: /* Ähnliches Projekt gibt's schon */

Benutzer Diskussion:F-s

2013-01-14T14:58:49Z

F-s:

Soll Einstieg_in_die_Mikrocontrollertechnik_mit_AVR_ATmega am Wettbewerb teilnehmen oder nicht? Wenn ja würde ich schleunigst den entsprechenden Header wieder einbauen und cat:Wettbewerb wieder hinzufügen (wurde gerade entfernt). [[Spezial:Beiträge/0:0:0:FFFF:79:83:80:7|0:0:0:FFFF:79:83:80:7]] 21:34, 9. Jan. 2013 (UTC)

Danke. Habe ich auch gerade bemerkt. Wer auch immer das seine Finger im Spiel hatte. [[Benutzer:F-s|F-s]] 14:58, 14. Jan. 2013 (UTC)

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2013-01-14T14:55:43Z

F-s: Änderung 70741 von Gjlayde (Diskussion) wurde rückgängig gemacht. Unberechtigtes und unbegründetes Löschen der Kategorie Wettbewerb etc.!

Dieses Hands-On Schritt-für-Schritt Tutorial soll einen sehr einfachen Einstieg in die Nutzung und Programmierung von [[Mikrocontroller]]n (MC oder µC) liefern. Er erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder umfangreiche Erläuterung der Techniken. Der Nutzen soll vielmehr darin zu finden sein, daß es jedem Interessierten möglich ist, ein eigenes Mikrocontrollerprojekt aufzubauen und in Betrieb zu nehmen nur durch das Studium dieses einen Beitrages und ohne Recherche in anderen Beiträgen.

== Hintergrund und Entstehungsgeschichte ==

Dieser Beitrag entstand vor allem aus einem Grund: In zahlreichen Foren zum Thema findet man immer wieder die Frage, wie man einsteigen kann, was man braucht und wie sich ein spezielles Projekt verwirklichen läßt. Die Antworten sind immer wieder die gleichen: Meistens wird der Fragesteller mit einer Vielzahl an gut gemeinten, in meinen Augen aber zu ambitionierten, Tips überschüttet. Ich denke, der Einstieg sollte einfach gehalten werden. Anschließend kann man immer noch expandieren und dabei das bis dahin gelernte Wissen mitnehmen.

Geht es darum, daß ein unbedarfter fragt, wie er sein individuelles Projekt verwirklichen soll, liegt der Knackpunkt meistens da, daß der Fragesteller keine Ahnung von der Materie hat (was er auch zugibt und was nicht schlimm ist) und nun aber auf eine Antwort hofft, bei der entweder jemand anderes die Arbeit für ihn macht oder jemand in wenigen Sätzen seine Lösung komplett beschreibt. Zweites ist nur selten möglich, für erstes wird sich nur selten jemand finden. Es wird also darauf hinaus laufen, selbst zu lernen, wie es geht. Das ist oft mühsam und zeitaufwendig, wird aber mit einem Ergebnis honoriert, auf das man dann Stolz sein kann.

Diese Einführung ist bewußt einfach gehalten. Sie soll keine Kenntnisse im Bereich Elektronik oder Programmierung vermitteln. Dafür gibt es genügend Fachliteratur und Webseiten. Es geht auch nicht darum, den ultimativen Einstieg aufzuzeigen, der auch den Profi befriedigt und Sie zu einem Profi macht. Das Projekt soll dafür aber Narrensicher sein: Alles, wirklich alles, was Sie für Ihren ersten Aufbau benötigen, wird hier vorgestellt. Anschließend haben Sie Ihr erstes Erfolgserlebnis und wissen, ob Sie weiter machen wollen (und dann auch bereit sind, Ihre Ausstattung ggf. zu erweitern). Die Verweise zu anderen Seiten dieses Wiki dienen vor allem dazu, Ihnen das Auffinden zusätzlicher Informationen zu erleichtern, wenn Sie denn anschließend tiefer in die Materie einsteigen wollen - ein Studium dieser Texte ist vorerst nicht erforderlich.

Da der Text ursprünglich für die Publikation auf einer privaten Webseite geschrieben wurde, weicht er vor allem im Schreibstil von dem einer Enzyklopädie (oder einem Wiki) ab. Er ist eher etwas launisch gehalten und spiegelt teilweise auch die individuelle Meinung des Autors wieder. Da ich finde, daß ein Tutorial Spaß machen soll und nicht durch eine zu abstrakte und wissenschaftliche Darstellung abschrecken soll, wurde der Stil weitestgehend bei der Transkription beibehalten. Ich bitte dies zu respektieren und ggf. auf die [[Diskussion:Einstieg_in_die_Mikrocontrollertechnik_mit_AVR_ATmega|Diskussionsseite]] zu diesem Text auszuweichen.

== Material ==

Das einzige, was Sie vorerst an Equipment benötigen sind (ca. € 15,-):

* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=16975 Seitenschneider]
* ein [[Steckbrett]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67678 Steckboard])
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=79056 Set Steckbrücken/Drahtstücke] (kann auch aus Kupferdraht selbst hergestellt werden)
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=111182 Steckernetzteil] 9 V/100 mA

Zusätzlich empfiehlt sich folgende Ausstattung (ca. € 30,-):

* ein einfacher [[Lötkolben]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=90921 Lötkolben]) mit [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10997 Lötzinn]
* ein einfaches [[Multimeter]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67138 Multimeter])

Diese Ausstattung benötigen Sie immer. Auch wenn Sie sich später ausführlicher mit Mikrocontrollern befassen wollen oder sich anderen elektronischen Aufgaben widmen. Es handelt sich also um keine unnütze Ausgabe.

Im Text finden Sie immer wieder Weblinks zu Shops, wo Sie die genannten Artikel kaufen können. Dies ist keine Führsprache für einen bestimmten Anbieter. Vielleicht bekommen Sie den Artikel bei anderen [[Elektronikversender]]n auch (billiger). Es soll Ihnen einfach nur die Beschaffung vereinfachen. Oft werden die billigsten Artikel gelistet. Gerade bei Werkzeug etc. lohnt es sich aber oft, wenn man (teurere) Qualitätsmarkenprodukte kauft.

Für alle im folgenden benötigten Elektronikteile gibt es einen fertigen [https://secure.reichelt.de/index.html?;ACTION=20;LA=5011;AWKID=424063;PROVID=2084 Warenkorb], so daß Sie wirklich alle Teile zusammen haben, die Sie für einen Nachbau des gesamten Workshops benötigen. Zum Zeitpunkt des ersten Entwurfs dieses Workshops kosteten diese Teile zusammen lediglich € 6,46. Inzwischen ist der Preis auf € 8,05 angestiegen (Stand: Dez. 2012).

=== Fertige Experimentierboards mit µC ===

In diesem Workshop wird bewußt auf die Verwendung eines fertigen Experimentierboard verzichtet. Es gibt zahlreiche Vertreter. Bekannt sind vor allem das preiswerte [[Pollin ATMEL Evaluations-Board]], und der Klassiker wie das [[STK500]] von Atmel. Aber auch viele private User haben ähnliches entwickelt. Die Boards sind alle praktisch und bieten zahlreiche Funktionen, die hier im Workshop für die ersten Schritte aber nicht benötigt werden. Sobald es etwas mehr sein darf, würde ich das Evaluations-Board von Pollin empfehlen, da es unschlagbar günstig ist. Mit dem [http://www.elektor.de/jahrgang/2006/mai/mini-mega-board.64106.lynkx Mini-Mega-Board] von Elektor bekommt man ein kompaktes Board, welches sich auch gut für die ersten eigenen Projekte eignet, die man in ein Gehäuse einbauen will und wo nicht mehr möglichst viele Steckplätze für diverse Prozessortypen benötigt werden. Zudem ist hier der einfache Anschluß eines [[LCD]]s bereits vorgesehen. Will man nur einen allerersten Einstieg (und um den geht es hier), bieten die Boards aber immer zu viel nebensächliches und kosten mehr als die hier gezeigte Lösung.

== Die Spannungsversorgung ==
<gallery class="float-right">
Datei:7805.png|Schaltplan für einfache Spannungsstabilisierung mit 7805
Datei:7805 2.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebaute Spannungsstabilisierung
</gallery>

Es wird eine primitive, aber ausreichende [[:Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen|Spannungsversorgung]] auf dem Steckbrett aufgebaut. Die abgebildete Schaltung genügt vollends für die ersten Experimente.

Das Steckernetzteil stellt eine einfache, meist nur schlecht oder gar nicht geregelte Spannung bereit, die für einen MC zu ungenau ist. Deshalb wird die Spannung stabilisiert. Schneiden Sie ggf. vom Ausgangskabel des Steckernetzteils den Niedervoltstecker ab. An den beiden Adern liegt Plus und Minus (Masse/GND). Stellen Sie ggf. die Ausgangsspannung am Steckernetzteil auf 9 V.

Auf dem Steckboard platzieren Sie den 7805 und die weiteren Bauteile. Achten Sie auf die Polung der [[LED]]: kurzes Bein/abgeschrägte Gehäuseseite = Kathode (Minus).
Verbinden Sie den mittleren Pin des 7805 mit Masse vom Steckernetzteil und den linken Pin mit der Anodenseite der Diode (der Strich auf dem Diodengehäuse wird wie der Querstrich im Schaltbild ausgerichtet).

Die 5 V Ausgangsspannung des 7805 und Masse wird an die waagerecht durchgehenden Kontaktleisten am Rand des Experimentierboards gelegt. Achten Sie darauf, daß bei den meisten Boards diese Stege nicht durchgängig, sondern meistens auf der Hälfte der Boardlänge unterbrochen sind.
Wenn Sie jetzt die Ausgänge des Steckernetzteils mit dem Aufbau verbinden und das Steckernetzteil einstecken, muß die LED leuchten.

Diese Spannungsstabilisierung lassen Sie stets aufgebaut.

== Der Mikrocontroller ==

<gallery class="float-right">
Datei:Mc min.png|Schaltplan für die minimale Beschaltung eines Mikrocontrollers
Datei:MC-mini steck.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebauter ATmega 8
</gallery>

Zum Einsatz kommt ein [[AVR]] [[AVR Typen|ATmega8-16 DIP]] von Atmel. Das [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf Datenblatt] ist englischsprachig (wie bei fast allen Datenblättern, da müssen Sie einfach mit leben) und als PDF downoladbar. Die AVRs haben den Vorteil, daß sie einfach zu programmieren sind, zahlreiche Funktionen integriert haben, eine große Akzeptanz besitzen und preiswert sind. Der mega8 hat zudem den Vorteil, daß er Pinkompatibel zum ATmega168 ist. So können Sie von kleinen Projekten ganz bequem auf größere expandieren. Beachten Sie aber, daß Pinkompatibel niemals heißt, daß die µC auch Codekompatibel sind. Der Sourcecode muß für den jeweiligen Prozessor passend (minimal) angepaßt und neu übersetzt (compiliert) werden.

Der Aufbau ist relativ einfach: Es wird auf einen externen [[Schwingquarz|Quarz]] verzichtet und der interne Taktgenerator mit 1 MHz wird genutzt. Die Stiftleiste [[ISP]] dient der Programmierung des Prozessors. C3 ist ein [[Kondensator|Abblockkondensator]] und muß möglichst dicht an Pin 7 und 8 des ATmega platziert werden. Für die ersten einfachen Experimente steht ein Taster und eine LED zur Verfügung. Der Taster benötigt keinen Pull-Up [[Widerstand]], da der ATmega intern einen aktivieren kann.

== Der Programmieradapter ==

<gallery class="float-right">
Datei:Isp-adapter sch.png|Schaltplan minimalen ISP Programmieradapter für den Parallelport
Datei:Isp-parallel.jpg|Aufgebauter ISP Programmieradapter für den Parallelport
</gallery>

AVRs werden per In Sytem Programming (ISP) mit dem Programmcode beschrieben. Auf dem PC erzeugen Sie mit einem Compiler und einer Programmiersprache die Maschinenbefehle, die der µC dann abarbeiten kann. Vom PC müssen die Daten dann in den µC übertragen werden, wozu ein [[AVR In System Programmer|Programmieradapter]] benötigt wird. Hier wird der einfachste Adapter vorgestellt, der denkbar ist. Dieser ist wirklich nur für die ersten Schritte geeignet und sollte später durch eine hochwertigere Schaltung oder einen aktiven Brenner (bspw. mit [[JTAG]]) ersetzt werden.

Der Adapter besteht nur aus einem 25-poligen männlichen Sub-D Stecker, der über ein paar Widerstände und etwas Kabel mit einer fünfpoligen Buchsenleiste verbunden ist. Diese Buchsenleiste wird auf die ISP-Pfostenleiste am ATmega gesteckt (Polung beachten, so daß die einzelnen Datenleitungen zueinander passen), wobei der dort vorhandene Pin für +5 V unbenutzt bleibt.

Angeschlossen wird der Adapter dann an den parallelen Druckerport des PCs, wofür ggf. noch ein Verlängerungskabel sinnvoll ist.

Verfügt Ihr Rechner aus Geiz-ist-geil-Gründen nicht mehr über einen Parallelport, können Sie diesen preiswert nachrüsten: [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=80132 1x Parallel und 2x Seriell - PCI Karte]. Auch serielle Anschlüsse werden Sie sicherlich bei späteren Experimenten mit einem µC benötigen und hier handelt es sich um echte [[RS-232]] Ports - wesentlich zuverlässiger und streßfreier als jeder USB-Konverter.

== Die Software ==

[[Datei:Bascom.png|thumb|Notwendige Einstellungen in BASCOM AVR]]

Es artet in Glaubenskriegen aus, wenn man eine Empfehlung für eine bestimmte Programmiersprache gibt. Jeder hat seinen Favoriten. Hören Sie nicht auf die Assembler-Jünger, die meinen, daß man nur in [[Assembler]] einen MC ordentlich programmieren kann oder nur so wirklich lernen kann, wie ein MC intern tickt - das interessiert eigentlich keinen mehr heutzutage und auch ohne dieses Wissen kann man einen MC gescheit nutzen, programmieren und verstehen. Diese Einstellung zur Notwendigkeit von Assemblerkenntnissen ist antiquiert und würden die Anhänger nicht Ihr Gesicht vor sich und denen verlieren, denen sie so oft Assembler angepriesen haben, täten sie es sich auch eingestehen. Wer mit Assembler glücklich wird, soll es werden. Für Neueinsteiger ist das nichts - oder meinen Sie, nur wer einen Motor zerlegen und reparieren kann, ist fähig Auto zu fahren? Sie können einen MC in vielen Hochsprachen programmieren: [[C]], [[Basic]], Pascal usw. Es ist völlig egal, womit Sie anfangen, der Code wird auf dem Prozessor annähernd gleich schnell ausgeführt und erst wenn es um größere Projekte geht, treten die Unterschiede deutlicher hervor. Haben Sie erst einmal eine Sprache verstanden, können Sie später immer noch wechseln, denn das Grundprinzip beim Programmieren ändert sich nicht.

Weil es so einfach ist, wird hier [[Bascom AVR|BASCOM-AVR]] genutzt. Die Demoversion kann bis zu 4 KB Code generieren, also die Hälfte eines ATmega8 füllen. Das genügt für die ersten Schritte.

* Laden Sie das Demopaket von BASCOM-AVR herunter und installieren Sie es wie gewohnt.
* Laden Sie die zwei Demoanwendungen (s. u.) für diesen Einstiegsworkshop herunter und entpacken Sie die Dateien in einen neuen Unterordner des BASCOM-AVR Installationsordners.
* Starten Sie BASCOM-AVR
* Wählen Sie ''Options/Programmer'' und stellen Sie beim Listenfeld ''Programmer STK/200/STK300 Programmer'' ein. Dies ist nur einmalig notwendig. ''OK''.

== Der erste Test ==

<gallery class="float-right">
Datei:Bascom Demo1.png|Geöffnete Datei ''led1.bas'' in BASCOM AVR
Datei:Bascom ISP.png|Programmieransicht in BASCOM AVR mit erkanntem ATmega am ISP Anschluß
</gallery>

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau. Achten Sie darauf, daß die Ausrichtung der Pins übereinstimmt (GND and GND).
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''led1.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis der heruntergeladenen Demodateien.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Im neuen Fenster muß im Listenfeld ''Chip'' der Eintrag ''ATmega8'' stehen, wenn Ihr Aufbau korrekt erkannt wurde.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Die einfache ISP-Schaltung sorgt dafür, daß die Reset-Leitung permanent aktiv ist. Deshalb müssen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau abziehen, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC endlos blinkt. Sie ist jeweils eine halbe Sekunde aus und eine halbe Sekunde an.
* '''Herzlichen Glückwunsch!'''

== LED + Taster ==

Nun können Sie auch gleich das zweite Programm ausprobieren und so den Taster in die Bedienung einbinden:

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''taster.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Ziehen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau ab, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC jedesmal zehnmal blinkt, sobald Sie den Taster gedrückt haben. Mechanische Schalter [[Entprellung|prellen]] beim Ein- und Ausschalten, d.h sie schalten schnell aus und ein, verursacht durch mechanisches Vibrationen des Schaltkontaktes. Deshalb kann es sein, daß einzelne Tastendrücke nicht sauber erkannt werden.

== Abschluß ==

Hiermit endet der kleine Workshop. Sie haben nun erfolgreich einen Mikrocontroller aufgebaut und programmiert. Damit haben Sie einen Einblick bekommen, wie einfach das geht und hoffentlich haben Sie jetzt Appetit auf mehr. Auch mit diesem einfachen Aufbau können Sie noch eine Reihe weiterer Experimente starten. Vielleicht wollen Sie aber nun auch ein konkretes Projekt angehen. Dann hilft Ihnen vielleicht eins der bereits oben angesprochenen Experimentierboards. Ein typisches Anwendungsgebiet für MCs sind kleine Roboter. Wie wäre es mit dem [http://images.google.de/search?hl=de&q=asuro&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi&biw=1680&bih=927&sei=SynUUKT0BIbItAaC1oHYCg&tbm=isch Asuro]?

== Downloads ==

* [http://www.mcselec.com/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=139&Itemid=54 BASCOM-AVR Demoversion]
* [[Media:Bascom.zip|Demodateien für BASCOM]]

== Siehe auch ==

* [[Absolute Beginner]] Elektrotechnisches Basiswissen
* [[Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte]] Etwas abstraktere Einführung inkl. Ansteuerung eines LCDs.
* [[AVR-Tutorial]] Wissenssammlung Rund um AVRs
* [[AVR-Tutorial: Equipment]] Zusammenstellung von Hard- und Software für AVR-Projekte
* [[AVR-GCC-Tutorial]] Das ultimative Tutorial zur C-Programmierung mit AVR-GCC
* [[C-Control]] Beliebtes Steuerungsmodul der Fa. [[Elektronikversender#Conrad|Conrad Electronic]]
* Einführung in die Technik des [[Löten]]s
* Das [[Arduino|Arduino-Projekt]] umfaßt eine Reihe von Boards die erweitert und programmiert werden können. Vor allem dann geeignet, wenn man keine Elektronikkenntnisse besitzt und sich mehr mit der Programmierung befassen will.

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-24T22:08:02Z

F-s: wettbewerb marker entfernt. Artikel ist fertig

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-22T18:17:50Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

Dieses Hands-On Schritt-für-Schritt Tutorial soll einen sehr einfachen Einstieg in die Nutzung und Programmierung von [[Mikrocontroller]]n (MC oder µC) liefern. Er erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder umfangreiche Erläuterung der Techniken. Der Nutzen soll vielmehr darin zu finden sein, daß es jedem Interessierten möglich ist, ein eigenes Mikrocontrollerprojekt aufzubauen und in Betrieb zu nehmen nur durch das Studium dieses einen Beitrages und ohne Recherche in anderen Beiträgen.

== Hintergrund und Entstehungsgeschichte ==

Dieser Beitrag entstand vor allem aus einem Grund: In zahlreichen Foren zum Thema findet man immer wieder die Frage, wie man einsteigen kann, was man braucht und wie sich ein spezielles Projekt verwirklichen läßt. Die Antworten sind immer wieder die gleichen: Meistens wird der Fragesteller mit einer Vielzahl an gut gemeinten, in meinen Augen aber zu ambitionierten, Tips überschüttet. Ich denke, der Einstieg sollte einfach gehalten werden. Anschließend kann man immer noch expandieren und dabei das bis dahin gelernte Wissen mitnehmen.

Geht es darum, daß ein unbedarfter fragt, wie er sein individuelles Projekt verwirklichen soll, liegt der Knackpunkt meistens da, daß der Fragesteller keine Ahnung von der Materie hat (was er auch zugibt und was nicht schlimm ist) und nun aber auf eine Antwort hofft, bei der entweder jemand anderes die Arbeit für ihn macht oder jemand in wenigen Sätzen seine Lösung komplett beschreibt. Zweites ist nur selten möglich, für erstes wird sich nur selten jemand finden. Es wird also darauf hinaus laufen, selbst zu lernen, wie es geht. Das ist oft mühsam und zeitaufwendig, wird aber mit einem Ergebnis honoriert, auf das man dann Stolz sein kann.

Diese Einführung ist bewußt einfach gehalten. Sie soll keine Kenntnisse im Bereich Elektronik oder Programmierung vermitteln. Dafür gibt es genügend Fachliteratur und Webseiten. Es geht auch nicht darum, den ultimativen Einstieg aufzuzeigen, der auch den Profi befriedigt und Sie zu einem Profi macht. Das Projekt soll dafür aber Narrensicher sein: Alles, wirklich alles, was Sie für Ihren ersten Aufbau benötigen, wird hier vorgestellt. Anschließend haben Sie Ihr erstes Erfolgserlebnis und wissen, ob Sie weiter machen wollen (und dann auch bereit sind, Ihre Ausstattung ggf. zu erweitern). Die Verweise zu anderen Seiten dieses Wiki dienen vor allem dazu, Ihnen das Auffinden zusätzlicher Informationen zu erleichtern, wenn Sie denn anschließend tiefer in die Materie einsteigen wollen - ein Studium dieser Texte ist vorerst nicht erforderlich.

Da der Text ursprünglich für die Publikation auf einer privaten Webseite geschrieben wurde, weicht er vor allem im Schreibstil von dem einer Enzyklopädie (oder einem Wiki) ab. Er ist eher etwas launisch gehalten und spiegelt teilweise auch die individuelle Meinung des Autors wieder. Da ich finde, daß ein Tutorial Spaß machen soll und nicht durch eine zu abstrakte und wissenschaftliche Darstellung abschrecken soll, wurde der Stil weitestgehend bei der Transkription beibehalten. Ich bitte dies zu respektieren und ggf. auf die [[Diskussion:Einstieg_in_die_Mikrocontrollertechnik_mit_AVR_ATmega|Diskussionsseite]] zu diesem Text auszuweichen.

== Material ==

Das einzige, was Sie vorerst an Equipment benötigen sind (ca. € 15,-):

* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=16975 Seitenschneider]
* ein [[Steckbrett]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67678 Steckboard])
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=79056 Set Steckbrücken/Drahtstücke] (kann auch aus Kupferdraht selbst hergestellt werden)
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=111182 Steckernetzteil] 9 V/100 mA

Zusätzlich empfiehlt sich folgende Ausstattung (ca. € 30,-):

* ein einfacher [[Lötkolben]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=90921 Lötkolben]) mit [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10997 Lötzinn]
* ein einfaches [[Multimeter]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67138 Multimeter])

Diese Ausstattung benötigen Sie immer. Auch wenn Sie sich später ausführlicher mit Mikrocontrollern befassen wollen oder sich anderen elektronischen Aufgaben widmen. Es handelt sich also um keine unnütze Ausgabe.

Im Text finden Sie immer wieder Weblinks zu Shops, wo Sie die genannten Artikel kaufen können. Dies ist keine Führsprache für einen bestimmten Anbieter. Vielleicht bekommen Sie den Artikel bei anderen [[Elektronikversender]]n auch (billiger). Es soll Ihnen einfach nur die Beschaffung vereinfachen. Oft werden die billigsten Artikel gelistet. Gerade bei Werkzeug etc. lohnt es sich aber oft, wenn man (teurere) Qualitätsmarkenprodukte kauft.

Für alle im folgenden benötigten Elektronikteile gibt es einen fertigen [https://secure.reichelt.de/index.html?;ACTION=20;LA=5011;AWKID=424063;PROVID=2084 Warenkorb], so daß Sie wirklich alle Teile zusammen haben, die Sie für einen Nachbau des gesamten Workshops benötigen. Zum Zeitpunkt des ersten Entwurfs dieses Workshops kosteten diese Teile zusammen lediglich € 6,46. Inzwischen ist der Preis auf € 8,05 angestiegen (Stand: Dez. 2012).

=== Fertige Experimentierboards mit µC ===

In diesem Workshop wird bewußt auf die Verwendung eines fertigen Experimentierboard verzichtet. Es gibt zahlreiche Vertreter. Bekannt sind vor allem das preiswerte [[Pollin ATMEL Evaluations-Board]], und der Klassiker wie das [[STK500]] von Atmel. Aber auch viele private User haben ähnliches entwickelt. Die Boards sind alle praktisch und bieten zahlreiche Funktionen, die hier im Workshop für die ersten Schritte aber nicht benötigt werden. Sobald es etwas mehr sein darf, würde ich das Evaluations-Board von Pollin empfehlen, da es unschlagbar günstig ist. Mit dem [http://www.elektor.de/jahrgang/2006/mai/mini-mega-board.64106.lynkx Mini-Mega-Board] von Elektor bekommt man ein kompaktes Board, welches sich auch gut für die ersten eigenen Projekte eignet, die man in ein Gehäuse einbauen will und wo nicht mehr möglichst viele Steckplätze für diverse Prozessortypen benötigt werden. Zudem ist hier der einfache Anschluß eines [[LCD]]s bereits vorgesehen. Will man nur einen allerersten Einstieg (und um den geht es hier), bieten die Boards aber immer zu viel nebensächliches und kosten mehr als die hier gezeigte Lösung.

== Die Spannungsversorgung ==
<gallery class="float-right">
Datei:7805.png|Schaltplan für einfache Spannungsstabilisierung mit 7805
Datei:7805 2.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebaute Spannungsstabilisierung
</gallery>

Es wird eine primitive, aber ausreichende [[:Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen|Spannungsversorgung]] auf dem Steckbrett aufgebaut. Die abgebildete Schaltung genügt vollends für die ersten Experimente.

Das Steckernetzteil stellt eine einfache, meist nur schlecht oder gar nicht geregelte Spannung bereit, die für einen MC zu ungenau ist. Deshalb wird die Spannung stabilisiert. Schneiden Sie ggf. vom Ausgangskabel des Steckernetzteils den Niedervoltstecker ab. An den beiden Adern liegt Plus und Minus (Masse/GND). Stellen Sie ggf. die Ausgangsspannung am Steckernetzteil auf 9 V.

Auf dem Steckboard platzieren Sie den 7805 und die weiteren Bauteile. Achten Sie auf die Polung der [[LED]]: kurzes Bein/abgeschrägte Gehäuseseite = Kathode (Minus).
Verbinden Sie den mittleren Pin des 7805 mit Masse vom Steckernetzteil und den linken Pin mit der Anodenseite der Diode (der Strich auf dem Diodengehäuse wird wie der Querstrich im Schaltbild ausgerichtet).

Die 5 V Ausgangsspannung des 7805 und Masse wird an die waagerecht durchgehenden Kontaktleisten am Rand des Experimentierboards gelegt. Achten Sie darauf, daß bei den meisten Boards diese Stege nicht durchgängig, sondern meistens auf der Hälfte der Boardlänge unterbrochen sind.
Wenn Sie jetzt die Ausgänge des Steckernetzteils mit dem Aufbau verbinden und das Steckernetzteil einstecken, muß die LED leuchten.

Diese Spannungsstabilisierung lassen Sie stets aufgebaut.

== Der Mikrocontroller ==

<gallery class="float-right">
Datei:Mc min.png|Schaltplan für die minimale Beschaltung eines Mikrocontrollers
Datei:MC-mini steck.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebauter ATmega 8
</gallery>

Zum Einsatz kommt ein [[AVR]] [[AVR Typen|ATmega8-16 DIP]] von Atmel. Das [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf Datenblatt] ist englischsprachig (wie bei fast allen Datenblättern, da müssen Sie einfach mit leben) und als PDF downoladbar. Die AVRs haben den Vorteil, daß sie einfach zu programmieren sind, zahlreiche Funktionen integriert haben, eine große Akzeptanz besitzen und preiswert sind. Der mega8 hat zudem den Vorteil, daß er Pinkompatibel zum ATmega168 ist. So können Sie von kleinen Projekten ganz bequem auf größere expandieren. Beachten Sie aber, daß Pinkompatibel niemals heißt, daß die µC auch Codekompatibel sind. Der Sourcecode muß für den jeweiligen Prozessor passend (minimal) angepaßt und neu übersetzt (compiliert) werden.

Der Aufbau ist relativ einfach: Es wird auf einen externen [[Schwingquarz|Quarz]] verzichtet und der interne Taktgenerator mit 1 MHz wird genutzt. Die Stiftleiste [[ISP]] dient der Programmierung des Prozessors. C3 ist ein [[Kondensator|Abblockkondensator]] und muß möglichst dicht an Pin 7 und 8 des ATmega platziert werden. Für die ersten einfachen Experimente steht ein Taster und eine LED zur Verfügung. Der Taster benötigt keinen Pull-Up [[Widerstand]], da der ATmega intern einen aktivieren kann.

== Der Programmieradapter ==

<gallery class="float-right">
Datei:Isp-adapter sch.png|Schaltplan minimalen ISP Programmieradapter für den Parallelport
Datei:Isp-parallel.jpg|Aufgebauter ISP Programmieradapter für den Parallelport
</gallery>

AVRs werden per In Sytem Programming (ISP) mit dem Programmcode beschrieben. Auf dem PC erzeugen Sie mit einem Compiler und einer Programmiersprache die Maschinenbefehle, die der µC dann abarbeiten kann. Vom PC müssen die Daten dann in den µC übertragen werden, wozu ein [[AVR In System Programmer|Programmieradapter]] benötigt wird. Hier wird der einfachste Adapter vorgestellt, der denkbar ist. Dieser ist wirklich nur für die ersten Schritte geeignet und sollte später durch eine hochwertigere Schaltung oder einen aktiven Brenner (bspw. mit [[JTAG]]) ersetzt werden.

Der Adapter besteht nur aus einem 25-poligen männlichen Sub-D Stecker, der über ein paar Widerstände und etwas Kabel mit einer fünfpoligen Buchsenleiste verbunden ist. Diese Buchsenleiste wird auf die ISP-Pfostenleiste am ATmega gesteckt (Polung beachten, so daß die einzelnen Datenleitungen zueinander passen), wobei der dort vorhandene Pin für +5 V unbenutzt bleibt.

Angeschlossen wird der Adapter dann an den parallelen Druckerport des PCs, wofür ggf. noch ein Verlängerungskabel sinnvoll ist.

Verfügt Ihr Rechner aus Geiz-ist-geil-Gründen nicht mehr über einen Parallelport, können Sie diesen preiswert nachrüsten: [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=80132 1x Parallel und 2x Seriell - PCI Karte]. Auch serielle Anschlüsse werden Sie sicherlich bei späteren Experimenten mit einem µC benötigen und hier handelt es sich um echte [[RS-232]] Ports - wesentlich zuverlässiger und streßfreier als jeder USB-Konverter.

== Die Software ==

[[Datei:Bascom.png|thumb|Notwendige Einstellungen in BASCOM AVR]]

Es artet in Glaubenskriegen aus, wenn man eine Empfehlung für eine bestimmte Programmiersprache gibt. Jeder hat seinen Favoriten. Hören Sie nicht auf die Assembler-Jünger, die meinen, daß man nur in [[Assembler]] einen MC ordentlich programmieren kann oder nur so wirklich lernen kann, wie ein MC intern tickt - das interessiert eigentlich keinen mehr heutzutage und auch ohne dieses Wissen kann man einen MC gescheit nutzen, programmieren und verstehen. Diese Einstellung zur Notwendigkeit von Assemblerkenntnissen ist antiquiert und würden die Anhänger nicht Ihr Gesicht vor sich und denen verlieren, denen sie so oft Assembler angepriesen haben, täten sie es sich auch eingestehen. Wer mit Assembler glücklich wird, soll es werden. Für Neueinsteiger ist das nichts - oder meinen Sie, nur wer einen Motor zerlegen und reparieren kann, ist fähig Auto zu fahren? Sie können einen MC in vielen Hochsprachen programmieren: [[C]], [[Basic]], Pascal usw. Es ist völlig egal, womit Sie anfangen, der Code wird auf dem Prozessor annähernd gleich schnell ausgeführt und erst wenn es um größere Projekte geht, treten die Unterschiede deutlicher hervor. Haben Sie erst einmal eine Sprache verstanden, können Sie später immer noch wechseln, denn das Grundprinzip beim Programmieren ändert sich nicht.

Weil es so einfach ist, wird hier [[Bascom AVR|BASCOM-AVR]] genutzt. Die Demoversion kann bis zu 4 KB Code generieren, also die Hälfte eines ATmega8 füllen. Das genügt für die ersten Schritte.

* Laden Sie das Demopaket von BASCOM-AVR herunter und installieren Sie es wie gewohnt.
* Laden Sie die zwei Demoanwendungen (s. u.) für diesen Einstiegsworkshop herunter und entpacken Sie die Dateien in einen neuen Unterordner des BASCOM-AVR Installationsordners.
* Starten Sie BASCOM-AVR
* Wählen Sie ''Options/Programmer'' und stellen Sie beim Listenfeld ''Programmer STK/200/STK300 Programmer'' ein. Dies ist nur einmalig notwendig. ''OK''.

== Der erste Test ==

<gallery class="float-right">
Datei:Bascom Demo1.png|Geöffnete Datei ''led1.bas'' in BASCOM AVR
Datei:Bascom ISP.png|Programmieransicht in BASCOM AVR mit erkanntem ATmega am ISP Anschluß
</gallery>

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau. Achten Sie darauf, daß die Ausrichtung der Pins übereinstimmt (GND and GND).
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''led1.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis der heruntergeladenen Demodateien.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Im neuen Fenster muß im Listenfeld ''Chip'' der Eintrag ''ATmega8'' stehen, wenn Ihr Aufbau korrekt erkannt wurde.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Die einfache ISP-Schaltung sorgt dafür, daß die Reset-Leitung permanent aktiv ist. Deshalb müssen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau abziehen, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC endlos blinkt. Sie ist jeweils eine halbe Sekunde aus und eine halbe Sekunde an.
* '''Herzlichen Glückwunsch!'''

== LED + Taster ==

Nun können Sie auch gleich das zweite Programm ausprobieren und so den Taster in die Bedienung einbinden:

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''taster.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Ziehen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau ab, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC jedesmal zehnmal blinkt, sobald Sie den Taster gedrückt haben. Mechanische Schalter [[Entprellung|prellen]] beim Ein- und Ausschalten, d.h sie schalten schnell aus und ein, verursacht durch mechanisches Vibrationen des Schaltkontaktes. Deshalb kann es sein, daß einzelne Tastendrücke nicht sauber erkannt werden.

== Abschluß ==

Hiermit endet der kleine Workshop. Sie haben nun erfolgreich einen Mikrocontroller aufgebaut und programmiert. Damit haben Sie einen Einblick bekommen, wie einfach das geht und hoffentlich haben Sie jetzt Appetit auf mehr. Auch mit diesem einfachen Aufbau können Sie noch eine Reihe weiterer Experimente starten. Vielleicht wollen Sie aber nun auch ein konkretes Projekt angehen. Dann hilft Ihnen vielleicht eins der bereits oben angesprochenen Experimentierboards. Ein typisches Anwendungsgebiet für MCs sind kleine Roboter. Wie wäre es mit dem [http://images.google.de/search?hl=de&q=asuro&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi&biw=1680&bih=927&sei=SynUUKT0BIbItAaC1oHYCg&tbm=isch Asuro]?

== Downloads ==

* [http://www.mcselec.com/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=139&Itemid=54 BASCOM-AVR Demoversion]
* [[Media:Bascom.zip|Demodateien für BASCOM]]

== Siehe auch ==

* [[Absolute Beginner]] Elektrotechnisches Basiswissen
* [[Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte]] Etwas abstraktere Einführung inkl. Ansteuerung eines LCDs.
* [[AVR-Tutorial]] Wissenssammlung Rund um AVRs
* [[AVR-Tutorial: Equipment]] Zusammenstellung von Hard- und Software für AVR-Projekte
* [[AVR-GCC-Tutorial]] Das ultimative Tutorial zur C-Programmierung mit AVR-GCC
* [[C-Control]] Beliebtes Steuerungsmodul der Fa. [[Elektronikversender#Conrad|Conrad Electronic]]
* Einführung in die Technik des [[Löten]]s
* Das [[Arduino|Arduino-Projekt]] umfaßt eine Reihe von Boards die erweitert und programmiert werden können. Vor allem dann geeignet, wenn man keine Elektronikkenntnisse besitzt und sich mehr mit der Programmierung befassen will.

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-21T10:11:30Z

F-s: Erst mal Fertig

{{Wettbewerb Header}}

Dieses Hands-On Schritt-für-Schritt Tutorial soll einen sehr einfachen Einstieg in die Nutzung und Programmierung von [[Mikrocontroller]]n (MC oder µC) liefern. Er erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder umfangreiche Erläuterung der Techniken. Der Nutzen soll vielmehr darin zu finden sein, daß es jedem Interessierten möglich ist, ein eigenes Mikrocontrollerprojekt aufzubauen und in Betrieb zu nehmen nur durch das Studium dieses einen Beitrages und ohne Recherche in anderen Beiträgen.

== Hintergrund und Entstehungsgeschichte ==

Dieser Beitrag entstand vor allem aus einem Grund: In zahlreichen Foren zum Thema findet man immer wieder die Frage, wie man einsteigen kann, was man braucht und wie sich ein spezielles Projekt verwirklichen läßt. Die Antworten sind immer wieder die gleichen: Meistens wird der Fragesteller mit einer Vielzahl an gut gemeinten, in meinen Augen aber zu ambitionierten, Tips überschüttet. Ich denke, der Einstieg sollte einfach gehalten werden. Anschließend kann man immer noch expandieren und dabei das bis dahin gelernte Wissen mitnehmen.

Geht es darum, daß ein unbedarfter fragt, wie er sein individuelles Projekt verwirklichen soll, liegt der Knackpunkt meistens da, daß der Fragesteller keine Ahnung von der Materie hat (was er auch zugibt und was nicht schlimm ist) und nun aber auf eine Antwort hofft, bei der entweder jemand anderes die Arbeit für ihn macht oder jemand in wenigen Sätzen seine Lösung komplett beschreibt. Zweites ist nur selten möglich, für erstes wird sich nur selten jemand finden. Es wird also darauf hinaus laufen, selbst zu lernen, wie es geht. Das ist oft mühsam und zeitaufwendig, wird aber mit einem Ergebnis honoriert, auf das man dann Stolz sein kann.

Diese Einführung ist bewußt einfach gehalten. Sie soll keine Kenntnisse im Bereich Elektronik oder Programmierung vermitteln. Dafür gibt es genügend Fachliteratur und Webseiten. Es geht auch nicht darum, den ultimativen Einstieg aufzuzeigen, der auch den Profi befriedigt und Sie zu einem Profi macht. Das Projekt soll dafür aber Narrensicher sein: Alles, wirklich alles, was Sie für Ihren ersten Aufbau benötigen, wird hier vorgestellt. Anschließend haben Sie Ihr erstes Erfolgserlebnis und wissen, ob Sie weiter machen wollen (und dann auch bereit sind, Ihre Ausstattung ggf. zu erweitern). Die Verweise zu anderen Seiten dieses Wiki dienen vor allem dazu, Ihnen das Auffinden zusätzlicher Informationen zu erleichtern, wenn Sie denn anschließend tiefer in die Materie einsteigen wollen - ein Studium dieser Texte ist vorerst nicht erforderlich.

Da der Text ursprünglich für die Publikation auf einer privaten Webseite geschrieben wurde, weicht er vor allem im Schreibstil von dem einer Enzyklopädie (oder einem Wiki) ab. Er ist eher etwas launisch gehalten und spiegelt teilweise auch die individuelle Meinung des Autors wieder. Da ich finde, daß ein Tutorial Spaß machen soll und nicht durch eine zu abstrakte und wissenschaftliche Darstellung abschrecken soll, wurde der Stil weitestgehend bei der Transkription beibehalten. Ich bitte dies zu respektieren und ggf. auf die [[Diskussion:Einstieg_in_die_Mikrocontrollertechnik_mit_AVR_ATmega|Diskussionsseite]] zu diesem Text auszuweichen.

== Material ==

Das einzige, was Sie vorerst an Equipment benötigen sind (ca. € 15,-):

* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=16975 Seitenschneider]
* ein [[Steckbrett]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67678 Steckboard])
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=79056 Set Steckbrücken/Drahtstücke] (kann auch aus Kupferdraht selbst hergestellt werden)
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=111182 Steckernetzteil] 9 V/100 mA

Zusätzlich empfiehlt sich folgende Ausstattung (ca. € 30,-):

* ein einfacher [[Lötkolben]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=90921 Lötkolben]) mit [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10997 Lötzinn]
* ein einfaches [[Multimeter]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67138 Multimeter])

Diese Ausstattung benötigen Sie immer. Auch wenn Sie sich später ausführlicher mit Mikrocontrollern befassen wollen oder sich anderen elektronischen Aufgaben widmen. Es handelt sich also um keine unnütze Ausgabe.

Im Text finden Sie immer wieder Weblinks zu Shops, wo Sie die genannten Artikel kaufen können. Dies ist keine Führsprache für einen bestimmten Anbieter. Vielleicht bekommen Sie den Artikel bei anderen [[Elektronikversender]]n auch (billiger). Es soll Ihnen einfach nur die Beschaffung vereinfachen. Oft werden die billigsten Artikel gelistet. Gerade bei Werkzeug etc. lohnt es sich aber oft, wenn man (teurere) Qualitätsmarkenprodukte kauft.

Für alle im folgenden benötigten Elektronikteile gibt es einen fertigen [https://secure.reichelt.de/index.html?;ACTION=20;LA=5011;AWKID=424063;PROVID=2084 Warenkorb], so daß Sie wirklich alle Teile zusammen haben, die Sie für einen Nachbau des gesamten Workshops benötigen. Zum Zeitpunkt des ersten Entwurfs dieses Workshops kosteten diese Teile zusammen lediglich € 6,46. Inzwischen ist der Preis auf € 8,05 angestiegen (Stand: Dez. 2012).

=== Fertige Experimentierboards mit µC ===

In diesem Workshop wird bewußt auf die Verwendung eines fertigen Experimentierboard verzichtet. Es gibt zahlreiche Vertreter. Bekannt sind vor allem das preiswerte [[Pollin ATMEL Evaluations-Board]], und der Klassiker wie das [[STK500]] von Atmel. Aber auch viele private User haben ähnliches entwickelt. Die Boards sind alle praktisch und bieten zahlreiche Funktionen, die hier im Workshop für die ersten Schritte aber nicht benötigt werden. Sobald es etwas mehr sein darf, würde ich das Evaluations-Board von Pollin empfehlen, da es unschlagbar günstig ist. Mit dem [http://www.elektor.de/jahrgang/2006/mai/mini-mega-board.64106.lynkx Mini-Mega-Board] von Elektor bekommt man ein kompaktes Board, welches sich auch gut für die ersten eigenen Projekte eignet, die man in ein Gehäuse einbauen will und wo nicht mehr möglichst viele Steckplätze für diverse Prozessortypen benötigt werden. Zudem ist hier der einfache Anschluß eines [[LCD]]s bereits vorgesehen. Will man nur einen allerersten Einstieg (und um den geht es hier), bieten die Boards aber immer zu viel nebensächliches und kosten mehr als die hier gezeigte Lösung.

== Die Spannungsversorgung ==
<gallery class="float-right">
Datei:7805.png|Schaltplan für einfache Spannungsstabilisierung mit 7805
Datei:7805 2.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebaute Spannungsstabilisierung
</gallery>

Es wird eine primitive, aber ausreichende [[:Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen|Spannungsversorgung]] auf dem Steckbrett aufgebaut. Die abgebildete Schaltung genügt vollends für die ersten Experimente.

Das Steckernetzteil stellt eine einfache, meist nur schlecht oder gar nicht geregelte Spannung bereit, die für einen MC zu ungenau ist. Deshalb wird die Spannung stabilisiert. Schneiden Sie ggf. vom Ausgangskabel des Steckernetzteils den Niedervoltstecker ab. An den beiden Adern liegt Plus und Minus (Masse/GND). Stellen Sie ggf. die Ausgangsspannung am Steckernetzteil auf 9 V.

Auf dem Steckboard platzieren Sie den 7805 und die weiteren Bauteile. Achten Sie auf die Polung der [[LED]]: kurzes Bein/abgeschrägte Gehäuseseite = Kathode (Minus).
Verbinden Sie den mittleren Pin des 7805 mit Masse vom Steckernetzteil und den linken Pin mit der Anodenseite der Diode (der Strich auf dem Diodengehäuse wird wie der Querstrich im Schaltbild ausgerichtet).

Die 5 V Ausgangsspannung des 7805 und Masse wird an die waagerecht durchgehenden Kontaktleisten am Rand des Experimentierboards gelegt. Achten Sie darauf, daß bei den meisten Boards diese Stege nicht durchgängig, sondern meistens auf der Hälfte der Boardlänge unterbrochen sind.
Wenn Sie jetzt die Ausgänge des Steckernetzteils mit dem Aufbau verbinden und das Steckernetzteil einstecken, muß die LED leuchten.

Diese Spannungsstabilisierung lassen Sie stets aufgebaut.

== Der Mikrocontroller ==

<gallery class="float-right">
Datei:Mc min.png|Schaltplan für die minimale Beschaltung eines Mikrocontrollers
Datei:MC-mini steck.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebauter ATmega 8
</gallery>

Zum Einsatz kommt ein [[AVR]] [[AVR Typen|ATmega8-16 DIP]] von Atmel. Das [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf Datenblatt] ist englischsprachig (wie bei fast allen Datenblättern, da müssen Sie einfach mit leben) und als PDF downoladbar. Die AVRs haben den Vorteil, daß sie einfach zu programmieren sind, zahlreiche Funktionen integriert haben, eine große Akzeptanz besitzen und preiswert sind. Der mega8 hat zudem den Vorteil, daß er Pinkompatibel zum ATmega168 ist. So können Sie von kleinen Projekten ganz bequem auf größere expandieren. Beachten Sie aber, daß Pinkompatibel niemals heißt, daß die µC auch Codekompatibel sind. Der Sourcecode muß für den jeweiligen Prozessor passend (minimal) angepaßt und neu übersetzt (compiliert) werden.

Der Aufbau ist relativ einfach: Es wird auf einen externen [[Schwingquarz|Quarz]] verzichtet und der interne Taktgenerator mit 1 MHz wird genutzt. Die Stiftleiste [[ISP]] dient der Programmierung des Prozessors. C3 ist ein [[Kondensator|Abblockkondensator]] und muß möglichst dicht an Pin 7 und 8 des ATmega platziert werden. Für die ersten einfachen Experimente steht ein Taster und eine LED zur Verfügung. Der Taster benötigt keinen Pull-Up Widerstand, da der ATmega intern einen aktivieren kann.

== Der Programmieradapter ==

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Datei:Isp-adapter sch.png|Schaltplan minimalen ISP Programmieradapter für den Parallelport
Datei:Isp-parallel.jpg|Aufgebauter ISP Programmieradapter für den Parallelport
</gallery>

AVRs werden per In Sytem Programming (ISP) mit dem Programmcode beschrieben. Auf dem PC erzeugen Sie mit einem Compiler und einer Programmiersprache die Maschinenbefehle, die der µC dann abarbeiten kann. Vom PC müssen die Daten dann in den µC übertragen werden, wozu ein [[AVR In System Programmer|Programmieradapter]] benötigt wird. Hier wird der einfachste Adapter vorgestellt, der denkbar ist. Dieser ist wirklich nur für die ersten Schritte geeignet und sollte später durch eine hochwertigere Schaltung oder einen aktiven Brenner (bspw. mit [[JTAG]]) ersetzt werden.

Der Adapter besteht nur aus einem 25-poligen männlichen Sub-D Stecker, der über ein paar Widerstände und etwas Kabel mit einer fünfpoligen Buchsenleiste verbunden ist. Diese Buchsenleiste wird auf die ISP-Pfostenleiste am ATmega gesteckt (Polung beachten, so daß die einzelnen Datenleitungen zueinander passen), wobei der dort vorhandene Pin für +5 V unbenutzt bleibt.

Angeschlossen wird der Adapter dann an den parallelen Druckerport des PCs, wofür ggf. noch ein Verlängerungskabel sinnvoll ist.

Verfügt Ihr Rechner aus Geiz-ist-geil-Gründen nicht mehr über einen Parallelport, können Sie diesen preiswert nachrüsten: [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=80132 1x Parallel und 2x Seriell - PCI Karte]. Auch serielle Anschlüsse werden Sie sicherlich bei späteren Experimenten mit einem µC benötigen und hier handelt es sich um echte [[RS-232]] Ports - wesentlich zuverlässiger und streßfreier als jeder USB-Konverter.

== Die Software ==

[[Datei:Bascom.png|thumb|Notwendige Einstellungen in BASCOM AVR]]

Es artet in Glaubenskriegen aus, wenn man eine Empfehlung für eine bestimmte Programmiersprache gibt. Jeder hat seinen Favoriten. Hören Sie nicht auf die Assembler-Jünger, die meinen, daß man nur in [[Assembler]] einen MC ordentlich programmieren kann oder nur so wirklich lernen kann, wie ein MC intern tickt - das interessiert eigentlich keinen mehr heutzutage und auch ohne dieses Wissen kann man einen MC gescheit nutzen, programmieren und verstehen. Diese Einstellung zur Notwendigkeit von Assemblerkenntnissen ist antiquiert und würden die Anhänger nicht Ihr Gesicht vor sich und denen verlieren, denen sie so oft Assembler angepriesen haben, täten sie es sich auch eingestehen. Wer mit Assembler glücklich wird, soll es werden. Für Neueinsteiger ist das nichts - oder meinen Sie, nur wer einen Motor zerlegen und reparieren kann, ist fähig Auto zu fahren? Sie können einen MC in vielen Hochsprachen programmieren: [[C]], [[Basic]], Pascal usw. Es ist völlig egal, womit Sie anfangen, der Code wird auf dem Prozessor annähernd gleich schnell ausgeführt und erst wenn es um größere Projekte geht, treten die Unterschiede deutlicher hervor. Haben Sie erst einmal eine Sprache verstanden, können Sie später immer noch wechseln, denn das Grundprinzip beim Programmieren ändert sich nicht.

Weil es so einfach ist, wird hier [[Bascom AVR|BASCOM-AVR]] genutzt. Die Demoversion kann bis zu 4 KB Code generieren, also die Hälfte eines ATmega8 füllen. Das genügt für die ersten Schritte.

* Laden Sie das Demopaket von BASCOM-AVR herunter und installieren Sie es wie gewohnt.
* Laden Sie die zwei Demoanwendungen (s. u.) für diesen Einstiegsworkshop herunter und entpacken Sie die Dateien in einen neuen Unterordner des BASCOM-AVR Installationsordners.
* Starten Sie BASCOM-AVR
* Wählen Sie ''Options/Programmer'' und stellen Sie beim Listenfeld ''Programmer STK/200/STK300 Programmer'' ein. Dies ist nur einmalig notwendig. ''OK''.

== Der erste Test ==

<gallery class="float-right">
Datei:Bascom Demo1.png|Geöffnete Datei ''led1.bas'' in BASCOM AVR
Datei:Bascom ISP.png|Programmieransicht in BASCOM AVR mit erkanntem ATmega am ISP Anschluß
</gallery>

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau. Achten Sie darauf, daß die Ausrichtung der Pins übereinstimmt (GND and GND).
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''led1.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis der heruntergeladenen Demodateien.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Im neuen Fenster muß im Listenfeld ''Chip'' der Eintrag ''ATmega8'' stehen, wenn Ihr Aufbau korrekt erkannt wurde.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Die einfache ISP-Schaltung sorgt dafür, daß die Reset-Leitung permanent aktiv ist. Deshalb müssen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau abziehen, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC endlos blinkt. Sie ist jeweils eine halbe Sekunde aus und eine halbe Sekunde an.
* '''Herzlichen Glückwunsch!'''

== LED + Taster ==

Nun können Sie auch gleich das zweite Programm ausprobieren und so den Taster in die Bedienung einbinden:

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''taster.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Ziehen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau ab, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC jedesmal zehnmal blinkt, sobald Sie den Taster gedrückt haben. Mechanische Schalter [[Entprellung|prellen]] beim Ein- und Ausschalten, d.h sie schalten schnell aus und ein, verursacht durch mechanisches Vibrationen des Schaltkontaktes. Deshalb kann es sein, daß einzelne Tastendrücke nicht sauber erkannt werden.

== Abschluß ==

Hiermit endet der kleine Workshop. Sie haben nun erfolgreich einen Mikrocontroller aufgebaut und programmiert. Damit haben Sie einen Einblick bekommen, wie einfach das geht und hoffentlich haben Sie jetzt Appetit auf mehr. Auch mit diesem einfachen Aufbau können Sie noch eine Reihe weiterer Experimente starten. Vielleicht wollen Sie aber nun auch ein konkretes Projekt angehen. Dann hilft Ihnen vielleicht eins der bereits oben angesprochenen Experimentierboards. Ein typisches Anwendungsgebiet für MCs sind kleine Roboter. Wie wäre es mit dem [http://images.google.de/search?hl=de&q=asuro&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi&biw=1680&bih=927&sei=SynUUKT0BIbItAaC1oHYCg&tbm=isch Asuro]?

== Downloads ==

* [http://www.mcselec.com/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=139&Itemid=54 BASCOM-AVR Demoversion]
* [[Media:Bascom.zip|Demodateien für BASCOM]]

== Siehe auch ==

* [[Absolute Beginner]] Elektrotechnisches Basiswissen
* [[Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte]] Etwas abstraktere Einführung inkl. Ansteuerung eines LCDs.
* [[AVR-Tutorial]] Wissenssammlung Rund um AVRs
* [[AVR-Tutorial: Equipment]] Zusammenstellung von Hard- und Software für AVR-Projekte
* [[AVR-GCC-Tutorial]] Das ultimative Tutorial zur C-Programmierung mit AVR-GCC
* [[C-Control]] Beliebtes Steuerungsmodul der Fa. [[Elektronikversender#Conrad|Conrad Electronic]]
* Einführung in die Technik des [[Löten]]s
* Das [[Arduino|Arduino-Projekt]] umfaßt eine Reihe von Boards die erweitert und programmiert werden können. Vor allem dann geeignet, wenn man keine Elektronikkenntnisse besitzt und sich mehr mit der Programmierung befassen will.

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-21T09:53:43Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

Dieses Hands-On Schritt-für-Schritt Tutorial soll einen sehr einfachen Einstieg in die Nutzung und Programmierung von [[Mikrocontroller]]n (MC oder µC) liefern. Er erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder umfangreiche Erläuterung der Techniken. Der Nutzen soll vielmehr darin zu finden sein, daß es jedem Interessierten möglich ist, ein eigenes Mikrocontrollerprojekt aufzubauen und in Betrieb zu nehmen nur durch das Studium dieses einen Beitrages und ohne Recherche in anderen Beiträgen.

== Hintergrund und Entstehungsgeschichte ==

Dieser Beitrag entstand vor allem aus einem Grund: In zahlreichen Foren zum Thema findet man immer wieder die Frage, wie man einsteigen kann, was man braucht und wie sich ein spezielles Projekt verwirklichen läßt. Die Antworten sind immer wieder die gleichen: Meistens wird der Fragesteller mit einer Vielzahl an gut gemeinten, in meinen Augen aber zu ambitionierten, Tips überschüttet. Ich denke, der Einstieg sollte einfach gehalten werden. Anschließend kann man immer noch expandieren und dabei das bis dahin gelernte Wissen mitnehmen.

Geht es darum, daß ein unbedarfter fragt, wie er sein individuelles Projekt verwirklichen soll, liegt der Knackpunkt meistens da, daß der Fragesteller keine Ahnung von der Materie hat (was er auch zugibt und was nicht schlimm ist) und nun aber auf eine Antwort hofft, bei der entweder jemand anderes die Arbeit für ihn macht oder jemand in wenigen Sätzen seine Lösung komplett beschreibt. Zweites ist nur selten möglich, für erstes wird sich nur selten jemand finden. Es wird also darauf hinaus laufen, selbst zu lernen, wie es geht. Das ist oft mühsam und zeitaufwendig, wird aber mit einem Ergebnis honoriert, auf das man dann Stolz sein kann.

Diese Einführung ist bewußt einfach gehalten. Sie soll keine Kenntnisse im Bereich Elektronik oder Programmierung vermitteln. Dafür gibt es genügend Fachliteratur und Webseiten. Es geht auch nicht darum, den ultimativen Einstieg aufzuzeigen, der auch den Profi befriedigt und Sie zu einem Profi macht. Das Projekt soll dafür aber Narrensicher sein: Alles, wirklich alles, was Sie für Ihren ersten MC benötigen, wird hier vorgestellt. Anschließend haben Sie Ihr erstes Erfolgserlebnis und wissen, ob Sie weiter machen wollen (und dann Ihre Ausstattung ggf. auch bereit sind zu erweitern).

Da der Text ursprünglich für die Publikation auf einer privaten Webseite geschrieben wurde, weicht er vor allem im Schreibstil von dem einer Enzyklopädie (oder einem Wiki) ab. Er ist eher etwas launisch gehalten und spiegelt teilweise auch die individuelle Meinung des Autors wieder. Da ich finde, daß ein Tutorial Spaß machen soll und nicht durch eine zu abstrakte und wissenschaftliche Darstellung abschrecken soll, wurde der Stil weitestgehend bei der Transkription beibehalten. Ich bitte dies zu respektieren und ggf. auf die [[Diskussion:Einstieg_in_die_Mikrocontrollertechnik_mit_AVR_ATmega|Diskussionsseite]] zu diesem Text auszuweichen.

== Material ==

Das einzige, was Sie vorerst an Equipment benötigen sind (ca. € 15,-):

* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=16975 Seitenschneider]
* ein [[Steckbrett]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67678 Steckboard])
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=79056 Set Steckbrücken/Drahtstücke] (kann auch aus Kupferdraht selbst hergestellt werden)
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=111182 Steckernetzteil] 9 V/100 mA

Zusätzlich empfiehlt sich folgende Ausstattung (ca. € 30,-):

* ein einfacher [[Lötkolben]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=90921 Lötkolben]) mit [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10997 Lötzinn]
* ein einfaches [[Multimeter]] ([http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67138 Multimeter])

Diese Ausstattung benötigen Sie immer. Auch wenn Sie sich später ausführlicher mit Mikrocontrollern befassen wollen oder sich anderen elektronischen Aufgaben widmen. Es handelt sich also um keine unnütze Ausgabe.

Im Text finden Sie immer wieder Weblinks zu Shops, wo Sie die genannten Artikel kaufen können. Dies ist keine Führsprache für einen bestimmten Anbieter. Vielleicht bekommen Sie den Artikel bei anderen [[Elektronikversender]]n auch (billiger). Es soll Ihnen einfach nur die Beschaffung vereinfachen. Oft werden die billigsten Artikel gelistet. Gerade bei Werkzeug etc. lohnt es sich aber oft, wenn man (teurere) Qualitätsmarkenprodukte kauft.

Für alle im folgenden benötigten Elektronikteile gibt es einen fertigen [https://secure.reichelt.de/index.html?;ACTION=20;LA=5011;AWKID=424063;PROVID=2084 Warenkorb], so daß Sie wirklich alle Teile zusammen haben, die Sie für einen Nachbau des gesamten Workshops benötigen. Zum Zeitpunkt des ersten Entwurfs dieses Workshops kosteten diese Teile zusammen lediglich € 6,46. Inzwischen ist der Preis auf € 8,05 angestiegen (Stand: Dez. 2012).

=== Fertige Experimentierboards mit µC ===

In diesem Workshop wird bewußt auf die Verwendung eines fertigen Experimentierboard verzichtet. Es gibt zahlreiche Vertreter. Bekannt sind vor allem das preiswerte [[Pollin ATMEL Evaluations-Board]], und der Klassiker wie das [[STK500]] von Atmel. Aber auch viele private User haben ähnliches entwickelt. Die Boards sind alle praktisch und bieten zahlreiche Funktionen, die hier im Workshop für die ersten Schritte aber nicht benötigt werden. Sobald es etwas mehr sein darf, würde ich das Evaluations-Board von Pollin empfehlen, da es unschlagbar günstig ist. Mit dem [http://www.elektor.de/jahrgang/2006/mai/mini-mega-board.64106.lynkx Mini-Mega-Board] von Elektor bekommt man ein kompaktes Board, welches sich auch gut für die ersten eigenen Projekte eignet, die man in ein Gehäuse einbauen will und wo nicht mehr möglichst viele Steckplätze für diverse Prozessortypen benötigt werden. Zudem ist hier der einfache Anschluß eines [[LCD]]s bereits vorgesehen. Will man nur einen allerersten Einstieg (und um den geht es hier), bieten die Boards aber immer zu viel nebensächliches und kosten mehr als die hier gezeigte Lösung.

== Die Spannungsversorgung ==
<gallery class="float-right">
Datei:7805.png|Schaltplan für einfache Spannungsstabilisierung mit 7805
Datei:7805 2.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebaute Spannungsstabilisierung
</gallery>

Es wird eine primitive, aber ausreichende [[:Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen|Spannungsversorgung]] auf dem Steckbrett aufgebaut. Die abgebildete Schaltung genügt vollends für die ersten Experimente.

Das Steckernetzteil stellt eine einfache, meist nur schlecht oder gar nicht geregelte Spannung bereit, die für einen MC zu ungenau ist. Deshalb wird die Spannung stabilisiert. Schneiden Sie ggf. vom Ausgangskabel des Steckernetzteils den Niedervoltstecker ab. An den beiden Adern liegt Plus und Minus (Masse/GND). Stellen Sie ggf. die Ausgangsspannung am Steckernetzteil auf 9 V.

Auf dem Steckboard platzieren Sie den 7805 und die weiteren Bauteile. Achten Sie auf die Polung der [[LED]]: kurzes Bein/abgeschrägte Gehäuseseite = Kathode (Minus).
Verbinden Sie den mittleren Pin des 7805 mit Masse vom Steckernetzteil und den linken Pin mit der Anodenseite der Diode (der Strich auf dem Diodengehäuse wird wie der Querstrich im Schaltbild ausgerichtet).

Die 5 V Ausgangsspannung des 7805 und Masse wird an die waagerecht durchgehenden Kontaktleisten am Rand des Experimentierboards gelegt. Achten Sie darauf, daß bei den meisten Boards diese Stege nicht durchgängig, sondern meistens auf der Hälfte der Boardlänge unterbrochen sind.
Wenn Sie jetzt die Ausgänge des Steckernetzteils mit dem Aufbau verbinden und das Steckernetzteil einstecken, muß die LED leuchten.

Diese Spannungsstabilisierung lassen Sie stets aufgebaut.

== Der Mikrocontroller ==

<gallery class="float-right">
Datei:Mc min.png|Schaltplan für die minimale Beschaltung eines Mikrocontrollers
Datei:MC-mini steck.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebauter ATmega 8
</gallery>

Zum Einsatz kommt ein [[AVR]] [[AVR Typen|ATmega8-16 DIP]] von Atmel. Das [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf Datenblatt] ist englischsprachig (wie bei fast allen Datenblättern, da müssen Sie einfach mit leben) und als PDF downoladbar. Die AVRs haben den Vorteil, daß sie einfach zu programmieren sind, zahlreiche Funktionen integriert haben, eine große Akzeptanz besitzen und preiswert sind. Der mega8 hat zudem den Vorteil, daß er Pinkompatibel zum ATmega168 ist. So können Sie von kleinen Projekten ganz bequem auf größere expandieren. Beachten Sie aber, daß Pinkompatibel niemals heißt, daß die µC auch Codekompatibel sind. Der Sourcecode muß für den jeweiligen Prozessor passend (minimal) angepaßt und neu übersetzt (compiliert) werden.

Der Aufbau ist relativ einfach: Es wird auf einen externen [[Schwingquarz|Quarz]] verzichtet und der interne Taktgenerator mit 1 MHz wird genutzt. Die Stiftleiste [[ISP]] dient der Programmierung des Prozessors. C3 ist ein [[Kondensator|Abblockkondensator]] und muß möglichst dicht an Pin 7 und 8 des ATmega platziert werden. Für die ersten einfachen Experimente steht ein Taster und eine LED zur Verfügung. Der Taster benötigt keinen Pull-Up Widerstand, da der ATmega intern einen aktivieren kann.

== Der Programmieradapter ==

<gallery class="float-right">
Datei:Isp-adapter sch.png|Schaltplan minimalen ISP Programmieradapter für den Parallelport
Datei:Isp-parallel.jpg|Aufgebauter ISP Programmieradapter für den Parallelport
</gallery>

AVRs werden per In Sytem Programming (ISP) mit dem Programmcode beschrieben. Auf dem PC erzeugen Sie mit einem Compiler und einer Programmiersprache die Maschinenbefehle, die der µC dann abarbeiten kann. Vom PC müssen die Daten dann in den µC übertragen werden, wozu ein Adapter benötigt wird. Hier wird der einfachste Adapter vorgestellt, der denkbar ist. Dieser ist wirklich nur für die ersten Schritte geeignet und sollte später durch eine hochwertigere Schaltung oder einen aktiven Brenner (bspw. mit JTAG) ersetzt werden.

Der Adapter besteht nur aus einem 25-poligen männlichen Sub-D Stecker, der über ein paar Widerstände und etwas Kabel mit einer fünfpoligen Buchsenleiste verbunden ist. Diese Buchsenleiste wird auf die ISP-Pfostenleiste am ATmega gesteckt (Polung beachten, so daß die einzelnen Datenleitungen zueinander passen), wobei der dort vorhandene Pin für +5 V unbenutzt bleibt.

Angeschlossen wird der Adapter dann an den parallelen Druckerport des PCs, wofür ggf. noch ein Verlängerungskabel sinnvoll ist.

Verfügt Ihr Rechner aus Geiz-ist-geil-Gründen nicht mehr über einen Parallelport, können Sie diesen preiswert nachrüsten: [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=80132 1x Parallel und 2x Seriell - PCI Karte]. Auch serielle Anschlüsse werden Sie sicherlich bei späteren Experimenten mit einem µC benötigen und hier handelt es sich um echte [[RS-232]] Ports - wesentlich zuverlässiger und streßfreier als jeder USB-Konverter.

== Die Software ==

[[Datei:Bascom.png|thumb|Notwendige Einstellungen in BASCOM AVR]]

Es artet in Glaubenskriegen aus, wenn man eine Empfehlung für eine bestimmte Programmiersprache gibt. Jeder hat seinen Favoriten. Hören Sie nicht auf die Assembler-Jünger, die meinen, daß man nur in [[Assembler]] einen MC ordentlich programmieren kann oder nur so wirklich lernen kann, wie ein MC intern tickt - das interessiert eigentlich keinen mehr heutzutage und auch ohne dieses Wissen kann man einen MC gescheit nutzen, programmieren und verstehen. Diese Einstellung zur Notwendigkeit von Assemblerkenntnissen ist antiquiert und würden die Anhänger nicht Ihr Gesicht vor sich und denen verlieren, denen sie so oft Assembler angepriesen haben, täten sie es sich auch eingestehen. Wer mit Assembler glücklich wird, soll es werden. Für Neueinsteiger ist das nichts - oder meinen Sie, nur wer einen Motor zerlegen und reparieren kann, ist fähig Auto zu fahren? Sie können einen MC in vielen Hochsprachen programmieren: [[C]], [[Basic]], Pascal usw. Es ist völlig egal, womit Sie anfangen, der Code wird auf dem Prozessor annähernd gleich schnell ausgeführt und erst wenn es um größere Projekte geht, treten die Unterschiede deutlicher hervor. Haben Sie erst einmal eine Sprache verstanden, können Sie später immer noch wechseln, denn das Grundprinzip beim Programmieren ändert sich nicht.

Weil es so einfach ist, wird hier [[Bascom AVR|BASCOM-AVR]] genutzt. Die Demoversion kann bis zu 4 KB Code generieren, also die Hälfte eines ATmega8 füllen. Das genügt für die ersten Schritte.

* Laden Sie das Demopaket von BASCOM-AVR herunter und installieren Sie es wie gewohnt.
* Laden Sie die zwei Demoanwendungen (s. u.) für diesen Einstiegsworkshop herunter und entpacken Sie die Dateien in einen neuen Unterordner des BASCOM-AVR Installationsordners.
* Starten Sie BASCOM-AVR
* Wählen Sie ''Options/Programmer'' und stellen Sie beim Listenfeld ''Programmer STK/200/STK300 Programmer'' ein. Dies ist nur einmalig notwendig. ''OK''.

== Der erste Test ==

<gallery class="float-right">
Datei:Bascom Demo1.png|Geöffnete Datei ''led1.bas'' in BASCOM AVR
Datei:Bascom ISP.png|Programmieransicht in BASCOM AVR mit erkanntem ATmega am ISP Anschluß
</gallery>

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau. Achten Sie darauf, daß die Ausrichtung der Pins übereinstimmt (GND and GND).
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''led1.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis der heruntergeladenen Demodateien.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Im neuen Fenster muß im Listenfeld ''Chip'' der Eintrag ''ATmega8'' stehen, wenn Ihr Aufbau korrekt erkannt wurde.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Die einfache ISP-Schaltung sorgt dafür, daß die Reset-Leitung permanent aktiv ist. Deshalb müssen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau abziehen, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC endlos blinkt. Sie ist jeweils eine halbe Sekunde aus und eine halbe Sekunde an.
* '''Herzlichen Glückwunsch!'''

== LED + Taster ==

Nun können Sie auch gleich das zweite Programm ausprobieren und so den Taster in die Bedienung einbinden:

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''taster.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Ziehen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau ab, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC jedesmal zehnmal blinkt, sobald Sie den Taster gedrückt haben. Mechanische Schalter [[Entprellung|prellen]] beim Ein- und Ausschalten, d.h sie schalten schnell aus und ein, verursacht durch mechanisches Vibrationen des Schaltkontaktes. Deshalb kann es sein, daß einzelne Tastendrücke nicht sauber erkannt werden.

== Abschluß ==

Hiermit endet der kleine Workshop. Sie haben nun erfolgreich einen Mikrocontroller aufgebaut und programmiert. Damit haben Sie einen Einblick bekommen, wie einfach das geht und hoffentlich haben Sie jetzt Appetit auf mehr. Auch mit diesem einfachen Aufbau können Sie noch eine Reihe weiterer Experimente starten. Vielleicht wollen Sie aber nun auch ein konkretes Projekt angehen. Dann hilft Ihnen vielleicht mein einfaches I/O-Board oder eins der bereits oben angesprochenen Experimentierboards. Ein typisches Anwendungsgebiet für MCs sind kleine Roboter. Wie wäre es mit dem [http://images.google.de/search?hl=de&q=asuro&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi&biw=1680&bih=927&sei=SynUUKT0BIbItAaC1oHYCg&tbm=isch Asuro]?

== Downloads ==

* [http://www.mcselec.com/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=139&Itemid=54 BASCOM-AVR Demoversion]
* [[Media:Bascom.zip|Demodateien für BASCOM]]

== Siehe auch ==

* [[Absolute Beginner]] Elektrotechnisches Basiswissen
* [[Absolute Beginner-AVR Steckbrettprojekte]] Etwas abstraktere Einführung inkl. Ansteuerung eines LCDs.
* [[AVR-Tutorial]] Wissenssammlung Rund um AVRs
* [[AVR-Tutorial: Equipment]] Zusammenstellung von Hard- und Software für AVR-Projekte
* [[AVR-GCC-Tutorial]] Das ultimative Tutorial zur C-Programmierung mit AVR-GCC
* [[C-Control]] Beliebtes Steuerungsmodul der Fa. [[Elektronikversender#Conrad|Conrad Electronic]]
* Einführung in die Technik des [[Löten]]s

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-21T09:10:23Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

Dieses Hands-On Schritt-für-Schritt Tutorial soll einen sehr einfachen Einstieg in die Nutzung und Programmierung von Mikrocontrollern (MC oder µC) liefern. Er erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder umfangreiche Erläuterung der Techniken. Der Nutzen soll vielmehr darin zu finden sein, daß es jedem Interessierten möglich ist, ein eigenes Mikrocontrollerprojekt aufzubauen und in Betrieb zu nehmen nur durch das Studium dieses einen Beitrages und ohne Recherche in anderen Beiträgen.

== Hintergrund und Entstehungsgeschichte ==

Dieser Beitrag entstand vor allem aus einem Grund: In zahlreichen Foren zum Thema findet man immer wieder die Frage, wie man einsteigen kann, was man braucht und wie sich ein spezielles Projekt verwirklichen läßt. Die Antworten sind immer wieder die gleichen: Meistens wird der Fragesteller mit einer Vielzahl an gut gemeinten, in meinen Augen aber zu ambitionierten, Tips überschüttet. Ich denke, der Einstieg sollte einfach gehalten werden. Anschließend kann man immer noch expandieren und dabei das bis dahin gelernte Wissen mitnehmen.

Geht es darum, daß ein unbedarfter fragt, wie er sein individuelles Projekt verwirklichen soll, liegt der Knackpunkt meistens da, daß der Fragesteller keine Ahnung von der Materie hat (was er auch zugibt und was nicht schlimm ist) und nun aber auf eine Antwort hofft, bei der entweder jemand anderes die Arbeit für ihn macht oder jemand in wenigen Sätzen seine Lösung komplett beschreibt. Zweites ist nur selten möglich, für erstes wird sich nur selten jemand finden. Es wird also darauf hinaus laufen, selbst zu lernen, wie es geht. Das ist oft mühsam und zeitaufwendig, wird aber mit einem Ergebnis honoriert, auf das man dann Stolz sein kann.

Diese Einführung ist bewußt einfach gehalten. Sie soll keine Kenntnisse im Bereich Elektronik oder Programmierung vermitteln. Dafür gibt es genügend Fachliteratur und Webseiten. Es geht auch nicht darum, den ultimativen Einstieg aufzuzeigen, der auch den Profi befriedigt und Sie zu einem Profi macht. Das Projekt soll dafür aber Narrensicher sein: Alles, wirklich alles, was Sie für Ihren ersten MC benötigen, wird hier vorgestellt. Anschließend haben Sie Ihr erstes Erfolgserlebnis und wissen, ob Sie weiter machen wollen (und dann Ihre Ausstattung ggf. auch bereit sind zu erweitern).

Da der Text ursprünglich für die Publikation auf einer privaten Webseite geschrieben wurde, weicht er vor allem im Schreibstil von dem einer Enzyklopädie (oder einem Wiki) ab. Er ist eher etwas launisch gehalten und spiegelt teilweise auch die individuelle Meinung des Autors wieder. Da ich finde, daß ein Tutorial Spaß machen soll und nicht durch eine zu abstrakte und wissenschaftliche Darstellung abschrecken soll, wurde der Stil weitestgehend bei der Transkription beibehalten. Ich bitte dies zu respektieren und ggf. auf die [[Diskussion:Einstieg_in_die_Mikrocontrollertechnik_mit_AVR_ATmega|Diskussionsseite]] zu diesem Text auszuweichen.

== Material ==

Das einzige, was Sie vorerst an Equipment benötigen sind (ca. € 15,-):

* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=16975 Seitenschneider]
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67678 Steckboard]
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=79056 Set Steckbrücken/Drahtstücke] (kann auch aus Kupferdraht selbst hergestellt werden)
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=111182 Steckernetzteil] 9 V/100 mA

Zusätzlich empfiehlt sich folgende Ausstattung (ca. € 30,-):

* ein einfacher [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=90921 Lötkolben] mit [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10997 Lötzinn]
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67138 Multimeter]

Diese Ausstattung benötigen Sie immer. Auch wenn Sie sich später ausführlicher mit Mikrocontrollern befassen wollen oder sich anderen elektronischen Aufgaben widmen. Es handelt sich also um keine unnütze Ausgabe.

Im Text finden Sie immer wieder Weblinks zu Shops, wo Sie die genannten Artikel kaufen können. Dies ist keine Führsprache für einen bestimmten Anbieter. Vielleicht bekommen Sie den Artikel woanders auch (billiger). Es soll Ihnen einfach nur die Beschaffung vereinfachen. Oft werden die billigsten Artikel gelistet. Gerade bei Werkzeug etc. lohnt es sich aber oft, wenn man (teurere) Qualitätsmarkenprodukte kauft.

Für alle im folgenden benötigten Elektronikteile gibt es einen fertigen [https://secure.reichelt.de/index.html?;ACTION=20;LA=5011;AWKID=424063;PROVID=2084 Warenkorb], so daß Sie wirklich alle Teile zusammen haben, die Sie für einen Nachbau des gesamten Workshops benötigen. Zum Zeitpunkt des ersten Entwurfs dieses Workshops kosteten diese Teile zusammen lediglich € 6,46. Inzwischen ist der Preis auf € 8,05 angestiegen (Stand: Dez. 2012).

=== Fertige Experimentierboards mit µC ===

In diesem Workshop wird bewußt auf die Verwendung eines fertigen Experimentierboard verzichtet. Es gibt zahlreiche Vertreter. Bekannt sind vor allem das preiswerte von [http://www.pollin.de/shop/dt/MTY5OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/ATMEL_Evaluations_Board_Version_2_0_1_Bausatz.html Pollin], und der Klassiker wie das [http://www.atmel.com/tools/STK500.aspx STK500] von Atmel. Aber auch viele private User haben ähnliches entwickelt. Die Boards sind alle praktisch und bieten zahlreiche Funktionen, die hier im Workshop für die ersten Schritte aber nicht benötigt werden. Sobald es etwas mehr sein darf, würde ich das Evaluations-Board von Pollin empfehlen, da es unschlagbar günstig ist. Mit dem [http://www.elektor.de/jahrgang/2006/mai/mini-mega-board.64106.lynkx Mini-Mega-Board] von Elektor bekommt man ein kompaktes Board, welches sich auch gut für die ersten eigenen Projekte eignet, die man in ein Gehäuse einbauen will und wo nicht mehr möglichst viele Steckplätze für diverse Prozessortypen benötigt werden. Zudem ist hier der einfache Anschluß eines LCDs bereits vorgesehen. Will man nur einen allerersten Einstieg (und um den geht es hier), bieten die Boards aber immer zu viel nebensächliches und kosten mehr als die hier gezeigte Lösung.

== Die Spannungsversorgung ==
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Datei:7805.png|Schaltplan für einfache Spannungsstabilisierung mit 7805
Datei:7805 2.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebaute Spannungsstabilisierung
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Es wird eine primitive, aber ausreichende Spannungsversorgung auf dem Steckbrett aufgebaut. Die abgebildete Schaltung genügt vollends für die ersten Experimente.

Das Steckernetzteil stellt eine einfache, meist nur schlecht oder gar nicht geregelte Spannung bereit, die für einen MC zu ungenau ist. Deshalb wird die Spannung stabilisiert. Schneiden Sie ggf. vom Ausgangskabel des Steckernetzteils den Niedervoltstecker ab. An den beiden Adern liegt Plus und Minus (Masse/GND). Stellen Sie ggf. die Ausgangsspannung am Steckernetzteil auf 9 V.

Auf dem Steckboard platzieren Sie den 7805 und die weiteren Bauteile. Achten Sie auf die Polung der LED: kurzes Bein/abgeschrägte Gehäuseseite = Kathode (Minus).
Verbinden Sie den mittleren Pin des 7805 mit Masse vom Steckernetzteil und den linken Pin mit der Anodenseite der Diode (der Strich auf dem Diodengehäuse wird wie der Querstrich im Schaltbild ausgerichtet).

Die 5 V Ausgangsspannung des 7805 und Masse wird an die waagerecht durchgehenden Kontaktleisten am Rand des Experimentierboards gelegt. Achten Sie darauf, daß bei den meisten Boards diese Stege nicht durchgängig, sondern meistens auf der Hälfte der Boardlänge unterbrochen sind.
Wenn Sie jetzt die Ausgänge des Steckernetzteils mit dem Aufbau verbinden und das Steckernetzteil einstecken, muß die LED leuchten.

Diese Spannungsstabilisierung lassen Sie stets aufgebaut.

== Der Mikrocontroller ==

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Datei:Mc min.png|Schaltplan für die minimale Beschaltung eines Mikrocontrollers
Datei:MC-mini steck.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebauter ATmega 8
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Zum Einsatz kommt ein ATmega8-16 DIP von Atmel. Das [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf Datenblatt] ist englischsprachig (wie bei fast allen Datenblättern, da müssen Sie einfach mit leben) und als PDF downoladbar. Die AVRs haben den Vorteil, daß sie einfach zu programmieren sind, zahlreiche Funktionen integriert haben, eine große Akzeptanz besitzen und preiswert sind. Der mega8 hat zudem den Vorteil, daß er Pinkompatibel zum ATmega168 ist. So können Sie von kleinen Projekten ganz bequem auf größere expandieren. Beachten Sie aber, daß Pinkompatibel niemals heißt, daß die µC auch Codekompatibel sind. Der Sourcecode muß für den jeweiligen Prozessor passend (minimal) angepaßt und neu übersetzt (compiliert) werden.

Der Aufbau ist relativ einfach: Es wird auf einen externen Quarz verzichtet und der interne Taktgenerator mit 1 MHz wird genutzt. Die Stiftleiste ISP dient der Programmierung des Prozessors. C3 ist ein Abblockkondensator und muß möglichst dicht an Pin 7 und 8 des ATmega platziert werden. Für die ersten einfachen Experimente steht ein Taster und eine LED zur Verfügung. Der Taster benötigt keinen Pull-Up Widerstand, da der ATmega intern einen aktivieren kann.

== Der Programmieradapter ==

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Datei:Isp-adapter sch.png|Schaltplan minimalen ISP Programmieradapter für den Parallelport
Datei:Isp-parallel.jpg|Aufgebauter ISP Programmieradapter für den Parallelport
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AVRs werden per In Sytem Programming (ISP) mit dem Programmcode beschrieben. Auf dem PC erzeugen Sie mit einem Compiler und einer Programmiersprache die Maschinenbefehle, die der µC dann abarbeiten kann. Vom PC müssen die Daten dann in den µC übertragen werden, wozu ein Adapter benötigt wird. Hier wird der einfachste Adapter vorgestellt, der denkbar ist. Dieser ist wirklich nur für die ersten Schritte geeignet und sollte später durch eine hochwertigere Schaltung oder einen aktiven Brenner (bspw. mit JTAG) ersetzt werden.

Der Adapter besteht nur aus einem 25-poligen männlichen Sub-D Stecker, der über ein paar Widerstände und etwas Kabel mit einer fünfpoligen Buchsenleiste verbunden ist. Diese Buchsenleiste wird auf die ISP-Pfostenleiste am ATmega gesteckt (Polung beachten, so daß die einzelnen Datenleitungen zueinander passen), wobei der dort vorhandene Pin für +5 V unbenutzt bleibt.

Angeschlossen wird der Adapter dann an den parallelen Druckerport des PCs, wofür ggf. noch ein Verlängerungskabel sinnvoll ist.

Verfügt Ihr Rechner aus Geiz-ist-geil-Gründen nicht mehr über einen Parallelport, können Sie diesen preiswert nachrüsten: [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=80132 1x Parallel und 2x Seriell - PCI Karte]. Auch serielle Anschlüsse werden Sie sicherlich bei späteren Experimenten mit einem µC benötigen und hier handelt es sich um echte RS232 Ports - wesentlich zuverlässiger und streßfreier als jeder USB-Konverter.

== Die Software ==

[[Datei:Bascom.png|thumb|Notwendige Einstellungen in BASCOM AVR]]

Es artet in Glaubenskriegen aus, wenn man eine Empfehlung für eine bestimmte Programmiersprache gibt. Jeder hat seinen Favoriten. Ich bevorzuge C. Das gibt's kostenlos und ist elegant. Hören Sie nicht auf die Assembler-Jünger, die meinen, daß man nur in Assembler einen MC ordentlich programmieren kann oder nur so wirklich lernen kann, wie ein MC intern tickt - das interessiert eigentlich keinen mehr heutzutage und auch ohne dieses Wissen kann man einen MC gescheit nutzen, programmieren und verstehen. Diese Einstellung zur Notwendigkeit von Assemblerkenntnissen ist antiquiert und würden die Anhänger nicht Ihr Gesicht vor sich und denen verlieren, denen sie so oft Assembler angepriesen haben, täten sie es sich auch eingestehen. Wer mit Assembler glücklich wird, soll es werden. Für Neueinsteiger ist das nichts - oder meinen Sie, nur wer einen Motor zerlegen und reparieren kann, ist fähig Auto zu fahren? Sie können einen MC in vielen Hochsprachen programmieren: C, Basic, Pascal usw. Es ist völlig egal, womit Sie anfangen, der Code wird auf dem Prozessor annähernd gleich schnell ausgeführt und erst wenn es um größere Projekte geht, treten die Unterschiede deutlicher hervor. Haben Sie erst einmal eine Sprache verstanden, können Sie später immer noch wechseln, denn das Grundprinzip beim Programmieren ändert sich nicht.

Weil es so einfach ist, wird hier [http://www.mcselec.com/index.php?option=com_content&task=view&id=14&Itemid=41 BASCOM-AVR] genutzt. Die Demoversion kann bis zu 4 KB Code generieren, also die Hälfte eines ATmega8 füllen. Das genügt für die ersten Schritte.

* Laden Sie das Demopaket von BASCOM-AVR herunter und installieren Sie es wie gewohnt.
* Laden Sie die zwei Demoanwendungen (s. u.) für diesen Einstiegsworkshop herunter und entpacken Sie die Dateien in einen neuen Unterordner des BASCOM-AVR Installationsordners.
* Starten Sie BASCOM-AVR
* Wählen Sie ''Options/Programmer'' und stellen Sie beim Listenfeld ''Programmer STK/200/STK300 Programmer'' ein. Dies ist nur einmalig notwendig. ''OK''.

== Der erste Test ==

<gallery class="float-right">
Datei:Bascom Demo1.png|Geöffnete Datei ''led1.bas'' in BASCOM AVR
Datei:Bascom ISP.png|Programmieransicht in BASCOM AVR mit erkanntem ATmega am ISP Anschluß
</gallery>

* Verbinden Sie die Spannungsversorgung mit dem Mikrocontrolleraufbau.
* Verbinden Sie den PC über den ISP-Adapter mit dem ISP Anschluß am Mikrocontrolleraufbau. Achten Sie darauf, daß die Ausrichtung der Pins übereinstimmt (GND and GND).
* Starten Sie ggf. BASCOM-AVR.
* Wählen Sie ''File/Open'' und öffnen Sie die Datei ''led1.bas'' aus dem gleichnamigen Verzeichnis der heruntergeladenen Demodateien.
* Wählen Sie ''Program/Compile''. Der Compiler sollte fehlerfrei durchlaufen. Fehlerausgaben werden ansonsten am unteren Fensterrand aufgelistet.
* Wählen Sie ''Program/Send to chip/Program''.
* Im neuen Fenster muß im Listenfeld ''Chip'' der Eintrag ''ATmega8'' stehen, wenn Ihr Aufbau korrekt erkannt wurde.
* Rufen Sie im Programmierfenster den Menüpunkt ''Chip/Autoprogram'' auf. Das Programm wird nun in den Controller übertragen.
* Die einfache ISP-Schaltung sorgt dafür, daß die Reset-Leitung permanent aktiv ist. Deshalb müssen Sie den ISP-Adapter vom Mikrocontrolleraufbau abziehen, damit das Programm ausgeführt wird.
* Das Programm sorgt dafür, daß die LED am µC endlos blinkt. Sie ist jeweils eine halbe Sekunde aus und eine halbe Sekunde an.
* '''Herzlichen Glückwunsch!'''

== Downloads ==

* [http://www.mcselec.com/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=139&Itemid=54 BASCOM-AVR Demoversion]
* [[Media:Bascom.zip|Demodateien für BASCOM]]

== Siehe auch ==

* [[Bebilderung|Bebilderung von Artikeln]]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/123456789 Forum: Diskussion zu diesem Projekt]
* [[Audio-Projekt|Link zu anderem Projekt]]

Am Ende des Artikels erfolgt eine Einsortierung in Artikel-Schublade(n), auch Kategorie(n) genannt. Damit ist Dein Artikel leichter auffindbar.

Such aus den vorhandenen [[Spezial:Kategorien|Kategorien]] diejenige(n) aus, die am besten auf den Artikel passen.



[[Kategorie:Wettbewerb]]

Datei:Bascom ISP.png

2012-12-21T09:07:46Z

F-s: Bascom ISP Ansicht

Bascom ISP Ansicht

Datei:Bascom Demo1.png

2012-12-21T09:06:39Z

F-s: led1.bas

led1.bas

Datei:Bascom.zip

2012-12-21T09:03:23Z

F-s: Demoanwendung für erste Schritte mit MC und Bascom

Demoanwendung für erste Schritte mit MC und Bascom

Datei:Bascom.png

2012-12-21T08:58:20Z

F-s: Einstellungen in Bascom AVR

Einstellungen in Bascom AVR

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-21T08:54:17Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

Dieser Artikel soll einen sehr einfachen Einstieg in die Nutzung und Programmierung von Mikrocontrollern (MC oder µC) liefern. Er erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder umfangreiche Erläuterung der Techniken. Der Nutzen soll vielmehr darin zu finden sein, daß es jedem Interessierten möglich ist, ein eigenes Mikrocontrollerprojekt aufzubauen und in Betrieb zu nehmen nur durch das Studium dieses einen Beitrages und ohne Recherche in anderen Beiträgen.

== Hintergrund und Entstehungsgeschichte ==

Dieser Beitrag entstand vor allem aus einem Grund: In zahlreichen Foren zum Thema findet man immer wieder die Frage, wie man einsteigen kann, was man braucht und wie sich ein spezielles Projekt verwirklichen läßt. Die Antworten sind immer wieder die gleichen: Meistens wird der Fragesteller mit einer Vielzahl an gut gemeinten, in meinen Augen aber zu ambitionierten, Tips überschüttet. Ich denke, der Einstieg sollte einfach gehalten werden. Anschließend kann man immer noch expandieren und dabei das bis dahin gelernte Wissen mitnehmen.

Geht es darum, daß ein unbedarfter fragt, wie er sein individuelles Projekt verwirklichen soll, liegt der Knackpunkt meistens da, daß der Fragesteller keine Ahnung von der Materie hat (was er auch zugibt und was nicht schlimm ist) und nun aber auf eine Antwort hofft, bei der entweder jemand anderes die Arbeit für ihn macht oder jemand in wenigen Sätzen seine Lösung komplett beschreibt. Zweites ist nur selten möglich, für erstes wird sich nur selten jemand finden. Es wird also darauf hinaus laufen, selbst zu lernen, wie es geht. Das ist oft mühsam und zeitaufwendig, wird aber mit einem Ergebnis honoriert, auf das man dann Stolz sein kann.

Diese Einführung ist bewußt einfach gehalten. Sie soll keine Kenntnisse im Bereich Elektronik oder Programmierung vermitteln. Dafür gibt es genügend Fachliteratur und Webseiten. Es geht auch nicht darum, den ultimativen Einstieg aufzuzeigen, der auch den Profi befriedigt und Sie zu einem Profi macht. Das Projekt soll dafür aber Narrensicher sein: Alles, wirklich alles, was Sie für Ihren ersten MC benötigen, wird hier vorgestellt. Anschließend haben Sie Ihr erstes Erfolgserlebnis und wissen, ob Sie weiter machen wollen (und dann Ihre Ausstattung ggf. auch bereit sind zu erweitern).

Da der Text ursprünglich für die Publikation auf einer privaten Webseite geschrieben wurde, weicht er vor allem im Schreibstil von dem einer Enzyklopädie (oder einem Wiki) ab. Er ist eher etwas launisch gehalten und spiegelt teilweise auch die individuelle Meinung des Autors wieder. Da ich finde, daß ein Tutorial Spaß machen soll und nicht durch eine zu abstrakte und wissenschaftliche Darstellung abschrecken soll, wurde der Stil weitestgehend bei der Transkription beibehalten. Ich bitte dies zu respektieren und ggf. auf die [[Diskussion:Einstieg_in_die_Mikrocontrollertechnik_mit_AVR_ATmega|Diskussionsseite]] zu diesem Text auszuweichen.

== Material ==

Das einzige, was Sie vorerst an Equipment benötigen sind (ca. € 15,-):

* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=16975 Seitenschneider]
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67678 Steckboard]
* ein [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=79056 Set Steckbrücken/Drahtstücke] (kann auch aus Kupferdraht selbst hergestellt werden)
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=111182 Steckernetzteil] 9 V/100 mA

Zusätzlich empfiehlt sich folgende Ausstattung (ca. € 30,-):

* ein einfacher [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=90921 Lötkolben] mit [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=10997 Lötzinn]
* ein einfaches [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=67138 Multimeter]

Diese Ausstattung benötigen Sie immer. Auch wenn Sie sich später ausführlicher mit Mikrocontrollern befassen wollen oder sich anderen elektronischen Aufgaben widmen. Es handelt sich also um keine unnütze Ausgabe.

Im Text finden Sie immer wieder Weblinks zu Shops, wo Sie die genannten Artikel kaufen können. Dies ist keine Führsprache für einen bestimmten Anbieter. Vielleicht bekommen Sie den Artikel woanders auch (billiger). Es soll Ihnen einfach nur die Beschaffung vereinfachen. Oft werden die billigsten Artikel gelistet. Gerade bei Werkzeug etc. lohnt es sich aber oft, wenn man (teurere) Qualitätsmarkenprodukte kauft.

Für alle im folgenden benötigten Elektronikteile gibt es einen fertigen [https://secure.reichelt.de/index.html?;ACTION=20;LA=5011;AWKID=424063;PROVID=2084 Warenkorb], so daß Sie wirklich alle Teile zusammen haben, die Sie für einen Nachbau des gesamten Workshops benötigen. Zum Zeitpunkt des ersten Entwurfs dieses Workshops kosteten diese Teile zusammen lediglich € 6,46. Inzwischen ist der Preis auf € 8,05 angestiegen (Stand: Dez. 2012).

=== Fertige Experimentierboards mit µC ===

In diesem Workshop wird bewußt auf die Verwendung eines fertigen Experimentierboard verzichtet. Es gibt zahlreiche Vertreter. Bekannt sind vor allem das preiswerte von [http://www.pollin.de/shop/dt/MTY5OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/ATMEL_Evaluations_Board_Version_2_0_1_Bausatz.html Pollin], und der Klassiker wie das [http://www.atmel.com/tools/STK500.aspx STK500] von Atmel. Aber auch viele private User haben ähnliches entwickelt. Die Boards sind alle praktisch und bieten zahlreiche Funktionen, die hier im Workshop für die ersten Schritte aber nicht benötigt werden. Sobald es etwas mehr sein darf, würde ich das Evaluations-Board von Pollin empfehlen, da es unschlagbar günstig ist. Mit dem [http://www.elektor.de/jahrgang/2006/mai/mini-mega-board.64106.lynkx Mini-Mega-Board] von Elektor bekommt man ein kompaktes Board, welches sich auch gut für die ersten eigenen Projekte eignet, die man in ein Gehäuse einbauen will und wo nicht mehr möglichst viele Steckplätze für diverse Prozessortypen benötigt werden. Zudem ist hier der einfache Anschluß eines LCDs bereits vorgesehen. Will man nur einen allerersten Einstieg (und um den geht es hier), bieten die Boards aber immer zu viel nebensächliches und kosten mehr als die hier gezeigte Lösung.

== Die Spannungsversorgung ==
<gallery class="float-right">
Datei:7805.png|Schaltplan für einfache Spannungsstabilisierung mit 7805
Datei:7805 2.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebaute Spannungsstabilisierung
</gallery>

Es wird eine primitive, aber ausreichende Spannungsversorgung auf dem Steckbrett aufgebaut. Die abgebildete Schaltung genügt vollends für die ersten Experimente.

Das Steckernetzteil stellt eine einfache, meist nur schlecht oder gar nicht geregelte Spannung bereit, die für einen MC zu ungenau ist. Deshalb wird die Spannung stabilisiert. Schneiden Sie ggf. vom Ausgangskabel des Steckernetzteils den Niedervoltstecker ab. An den beiden Adern liegt Plus und Minus (Masse/GND). Stellen Sie ggf. die Ausgangsspannung am Steckernetzteil auf 9 V.

Auf dem Steckboard platzieren Sie den 7805 und die weiteren Bauteile. Achten Sie auf die Polung der LED: kurzes Bein/abgeschrägte Gehäuseseite = Kathode (Minus).
Verbinden Sie den mittleren Pin des 7805 mit Masse vom Steckernetzteil und den linken Pin mit der Anodenseite der Diode (der Strich auf dem Diodengehäuse wird wie der Querstrich im Schaltbild ausgerichtet).

Die 5 V Ausgangsspannung des 7805 und Masse wird an die waagerecht durchgehenden Kontaktleisten am Rand des Experimentierboards gelegt. Achten Sie darauf, daß bei den meisten Boards diese Stege nicht durchgängig, sondern meistens auf der Hälfte der Boardlänge unterbrochen sind.
Wenn Sie jetzt die Ausgänge des Steckernetzteils mit dem Aufbau verbinden und das Steckernetzteil einstecken, muß die LED leuchten.

Diese Spannungsstabilisierung lassen Sie stets aufgebaut.

== Der Mikrocontroller ==

<gallery class="float-right">
Datei:Mc min.png|Schaltplan für die minimale Beschaltung eines Mikrocontrollers
Datei:MC-mini steck.jpg|Auf dem Steckbrett aufgebauter ATmega 8
</gallery>

Zum Einsatz kommt ein ATmega8-16 DIP von Atmel. Das [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf Datenblatt] ist englischsprachig (wie bei fast allen Datenblättern, da müssen Sie einfach mit leben) und als PDF downoladbar. Die AVRs haben den Vorteil, daß sie einfach zu programmieren sind, zahlreiche Funktionen integriert haben, eine große Akzeptanz besitzen und preiswert sind. Der mega8 hat zudem den Vorteil, daß er Pinkompatibel zum ATmega168 ist. So können Sie von kleinen Projekten ganz bequem auf größere expandieren. Beachten Sie aber, daß Pinkompatibel niemals heißt, daß die µC auch Codekompatibel sind. Der Sourcecode muß für den jeweiligen Prozessor passend (minimal) angepaßt und neu übersetzt (compiliert) werden.

Der Aufbau ist relativ einfach: Es wird auf einen externen Quarz verzichtet und der interne Taktgenerator mit 1 MHz wird genutzt. Die Stiftleiste ISP dient der Programmierung des Prozessors. C3 ist ein Abblockkondensator und muß möglichst dicht an Pin 7 und 8 des ATmega platziert werden. Für die ersten einfachen Experimente steht ein Taster und eine LED zur Verfügung. Der Taster benötigt keinen Pull-Up Widerstand, da der ATmega intern einen aktivieren kann.

== Der Programmieradapter ==

<gallery class="float-right">
Datei:Isp-adapter sch.png|Schaltplan minimalen ISP Programmieradapter für den Parallelport
Datei:Isp-parallel.jpg|Aufgebauter ISP Programmieradapter für den Parallelport
</gallery>

AVRs werden per In Sytem Programming (ISP) mit dem Programmcode beschrieben. Auf dem PC erzeugen Sie mit einem Compiler und einer Programmiersprache die Maschinenbefehle, die der µC dann abarbeiten kann. Vom PC müssen die Daten dann in den µC übertragen werden, wozu ein Adapter benötigt wird. Hier wird der einfachste Adapter vorgestellt, der denkbar ist. Dieser ist wirklich nur für die ersten Schritte geeignet und sollte später durch eine hochwertigere Schaltung oder einen aktiven Brenner (bspw. mit JTAG) ersetzt werden.

Der Adapter besteht nur aus einem 25-poligen männlichen Sub-D Stecker, der über ein paar Widerstände und etwas Kabel mit einer fünfpoligen Buchsenleiste verbunden ist. Diese Buchsenleiste wird auf die ISP-Pfostenleiste am ATmega gesteckt (Polung beachten, so daß die einzelnen Datenleitungen zueinander passen), wobei der dort vorhandene Pin für +5 V unbenutzt bleibt.

Angeschlossen wird der Adapter dann an den parallelen Druckerport des PCs, wofür ggf. noch ein Verlängerungskabel sinnvoll ist.

Verfügt Ihr Rechner aus Geiz-ist-geil-Gründen nicht mehr über einen Parallelport, können Sie diesen preiswert nachrüsten: [http://www.reichelt.de/?ARTICLE=80132 1x Parallel und 2x Seriell - PCI Karte]. Auch serielle Anschlüsse werden Sie sicherlich bei späteren Experimenten mit einem µC benötigen und hier handelt es sich um echte RS232 Ports - wesentlich zuverlässiger und streßfreier als jeder USB-Konverter.

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== Downloads ==

* [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/123/Sourcecode.zip Sourcecode]
* [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/1234/Schaltplan.pdf Schaltplan]

== Siehe auch ==

* [[Bebilderung|Bebilderung von Artikeln]]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/123456789 Forum: Diskussion zu diesem Projekt]
* [[Audio-Projekt|Link zu anderem Projekt]]

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[[Kategorie:Wettbewerb]]

Datei:Isp-parallel.jpg

2012-12-21T08:53:31Z

F-s: ISP Adapter für Paralellport

ISP Adapter für Paralellport

Datei:Isp-adapter sch.png

2012-12-21T08:52:17Z

F-s: Schaltplan ISP Adapter

Schaltplan ISP Adapter

Datei:MC-mini steck.jpg

2012-12-21T08:48:23Z

F-s: Steckboard mit MC

Steckboard mit MC

Datei:Mc min.png

2012-12-21T08:47:18Z

F-s: Minimale Beschaltung eines MC

Minimale Beschaltung eines MC

Datei:7805 2.jpg

2012-12-21T08:39:17Z

F-s: Aufgebaute Spannungsversorgung

Aufgebaute Spannungsversorgung

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-21T08:37:32Z

F-s:

Datei:7805.png

2012-12-21T08:36:35Z

F-s: Einfache Spannungsversorgung mit 7805

Einfache Spannungsversorgung mit 7805

Einstieg in die Mikrocontrollertechnik mit AVR ATmega

2012-12-21T08:04:01Z

F-s: Angelegt

{{Wettbewerb Header}}

Dieser Artikel soll einen sehr einfachen Einstieg in die Nutzung und Programmierung von Mikrocontrollern (µC) liefern. Er erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder umfangreiche Erläuterung der Techniken. Der Nutzen soll vielmehr darin zu finden sein, daß es jedem Interessierten möglich ist, ein eigenes Mikrocontrollerprojekt aufzubauen und in Betrieb zu nehmen nur durch das Studium dieses einen Beitrages und ohne Recherche in anderen Beiträgen.

== Lorem ipsum ==

Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam erat, sed diam voluptua. At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. Stet clita kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum dolor sit amet. Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam erat, sed diam voluptua. At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. Stet clita kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum dolor sit amet.

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== Downloads ==

* [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/123/Sourcecode.zip Sourcecode]
* [http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/1234/Schaltplan.pdf Schaltplan]

== Siehe auch ==

* [[Bebilderung|Bebilderung von Artikeln]]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/123456789 Forum: Diskussion zu diesem Projekt]
* [[Audio-Projekt|Link zu anderem Projekt]]

Am Ende des Artikels erfolgt eine Einsortierung in Artikel-Schublade(n), auch Kategorie(n) genannt. Damit ist Dein Artikel leichter auffindbar.

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[[Kategorie:Wettbewerb]]

Kfz Spannungsspitzenkiller / Transientenschutz

2012-12-21T07:39:41Z

F-s: wettbewerb marker entfernt. Artikel ist fertig

[[Datei:Transientenschutz.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung]]
Elektronische Schaltungen, die am Spannungsnetz eines Kraftfahrzeuges betrieben werden, müssen vor Beschädigungen durch zu hohe Spannungsspitzen (auch als Transienten bezeichnet) geschützt werden. Diese einfache Schaltung übernimmt eine solche Schutzfunktion.

== Ausgangssituation ==

In [[KFZ|Kraftfahrzeugen]] (Pkw und Lkw) aber auch bei anderen Fahrzeugen, können kurzzeitig hohe Spannungen auftreten. An der Starterbatterie treten im Regelbetrieb (durch die Arbeit der Lichtmaschine) Spannungsschwankungen zwischen ca. 8 und 14,4 Volt auf. Hinzu kommen aber sehr kurze Transienten, die weitaus größer sein können. Zum Beispiel durch das Schalten eines Relais oder einen Wackelkontakt.<ref>[http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 ''de.sci.electronics-FAQ'']. FAQ der Newsgruppe de.sci.electronics.</ref>

=== Klemmenbezeichnungen ===

In Kraftfahrzeugen sind die Klemmenbezeichnungen für bestimmte Signale oder Pole teilweise genormt oder üblich. Die Klemmenbezeichnungen für Kraftfahrzeuge sind in Deutschland in der DIN 72552 genormt. Aber auch abweichende, herstellerspezifische Bezeichnungen sind möglich.
Zu den wichtigen Klemmen im Fahrzeug im Rahmen dieses Artikels gehören:
{| class="wikitable"
|-
! Klemme Nr. !! Bedeutung !! Farbe (nicht genormt aber üblich)
|-
| 15 || geschaltetes Plus vom Zündstartschalter (wird geschaltet sobald der Zündschalter in die erste oder weitere Stellung gedreht wird) || Schwarz
|-
| 30 || Plusleitung direkt von der (Starter-) Batterie || Rot
|-
| 31 || Masse Batterie/Karosserie || Braun
|}

=== Selbstentwickelte Elektronik ===

Soll eine Schaltung im Fahrzeug verwendet werden, sollte schon bei der Entwicklung darauf geachtet werden, daß die Elektronik gegenüber derartigen Störungen geschützt wird. Die nachfolgend gezeigte Schutzschaltung sollte deshalb gleich mit in das Gerät integriert werden.

=== Problem mit billigen Elektronikgeräten im Fahrzeug ===

Die meisten (billigen) Zubehörteile, die ihre Spannung aus dem Kfz-Bordnetz beziehen (üblicherweise über den Zigarettenanzünder bzw. die Bordspannungssteckdose), weisen keinen geeigneten Schutz vor den zerstörerischen Überspannungen auf. Zu solchen Geräten gehören u. a. Ladeadapter für Mobiltelefone, Audiowiedergabegeräte, USB Kfz-Adapter aber auch Navigationsgeräte oder die zunehmend beliebten Tagfahrleuchten auf LED-Basis. Solche Geräte weisen oft einen Hinweis darauf auf, daß sie nicht bei laufendem Motor betrieben werden dürfen.

Gerade LED Tagfahrleuchten werden häufig durch sehr kurze Transienten mit hoher Frequenz beschädigt, da die ggf. einfachen integrierten Schutzschaltungen den verbauten Spannungsregler nicht ausreichend vor einer kritischen Überspannung (meistens ab 40 Volt) schützen.

== Schutzschaltung ==
[[Datei:Kfz1.png|thumb|Schaltplan]]
Die gezeigte Schaltung besteht nur aus zwei Bauteilen: einer Drossel (Spule) und einer (bidirektionalen) Suppressordiode, auch Transil (Markenname von ST Microelectronics), Transient Absorption Zener Diode (TAZ-Diode) oder Transient Voltage Suppressor Diode (TVS-Diode) genannt.

Die Diemensionierung der Bauteile ist so ausgelegt, daß die Schaltung folgende Kenndaten aufweist:
{| class="wikitable"
|-
| Betriebsspannung typisch || 0...23 V
|-
| maximale Ausgangsspannung || 15,2...16,8 V
|-
| Strombelastbarkeit || 1,2 A
|-
| Belastbarkeit max. || 15 W
|}

Bauteile:
{| class="wikitable"
|-
! Stück !! Bezeichner !! Dimension !! Typ
|-
| 1 || L1 || 47 µH, 1,2 A || TSL0808-470K1R2
|-
| 1 || D1 || TVS 16V || P6KE16CA
|-
| 3 || Flachstecker || 6,35 x 0,81 mm || Faston TAB
|}

=== Funktionsweise ===

Die Drossel filtert hohe Spannungen mit hoher Frequenz und verhindert so, daß diese an die nachgeschaltete Elektronik weitergeleitet werden. Die Suppressordiode wird bei Spannungen oberhalb ihrer Durchschlagspannung von 15,2 V leitend und schließt den Eingang mit Masse kurz, so daß auch längere Impulse mit zu hoher Spannung abgeleitet werden.

{| class="wikitable"
|-
! Da die Überspannungsschutzdiode einen Kurzschluß verursacht, ist es wichtig, daß vor der ganzen Schaltung eine passende Schmelzsicherung verbaut wird, die im Falle einer anhaltenden Überspannung und damit einhergehendem Stromfluß durch die Diode geopfert wird. Die Sicherung sollte eine maximale Belastbarkeit von 1 A besizten. Der Transientenschutz darf also nicht direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden.
|}

=== Aufbau ===
[[Datei:Kfz2.png|thumb|Platinenlayout (12,5 x 20,5 mm)]]
[[Datei:Kfz protect.svg|thumb|Installationsbeispiel]]
Die Bauteile finden auf einer kleinen einseitigen Platine Platz, welche anschließend ggf. noch in einem kleinen Plastikgehäuse vergossen werden kann. Durch die in der Kfz-Elektronik gängigen Flachsteckerkontakte mit 6,35 mm Breite, die auf der Unterseite eingelötet werden, kann eine einfache Verkabelung des Moduls mit der Bordelektronik erfolgen.

Das abgebildete Installationsbeispiel zeigt, wie das Modul in die Fahrzeugelektronik integriert werden kann. An der Ausgangsseite kann dann die zu betreibende und nun geschützte Last betrieben werden.

== Downloads ==
* [[Media:Kfzprotect.brd|Platinenlayout im EAGLE BRD-Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Kfz Spannungsspitzenkiller / Transientenschutz

2012-12-17T18:22:40Z

F-s: erst einmal fertig

{{Wettbewerb Header}}
[[Datei:Transientenschutz.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung]]
Elektronische Schaltungen, die am Spannungsnetz eines Kraftfahrzeuges betrieben werden, müssen vor Beschädigungen durch zu hohe Spannungsspitzen (auch als Transienten bezeichnet) geschützt werden. Diese einfache Schaltung übernimmt eine solche Schutzfunktion.

== Ausgangssituation ==

In [[KFZ|Kraftfahrzeugen]] (Pkw und Lkw) aber auch bei anderen Fahrzeugen, können kurzzeitig hohe Spannungen auftreten. An der Starterbatterie treten im Regelbetrieb (durch die Arbeit der Lichtmaschine) Spannungsschwankungen zwischen ca. 8 und 14,4 Volt auf. Hinzu kommen aber sehr kurze Transienten, die weitaus größer sein können. Zum Beispiel durch das Schalten eines Relais oder einen Wackelkontakt.<ref>[http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 ''de.sci.electronics-FAQ'']. FAQ der Newsgruppe de.sci.electronics.</ref>

=== Klemmenbezeichnungen ===

In Kraftfahrzeugen sind die Klemmenbezeichnungen für bestimmte Signale oder Pole teilweise genormt oder üblich. Die Klemmenbezeichnungen für Kraftfahrzeuge sind in Deutschland in der DIN 72552 genormt. Aber auch abweichende, herstellerspezifische Bezeichnungen sind möglich.
Zu den wichtigen Klemmen im Fahrzeug im Rahmen dieses Artikels gehören:
{| class="wikitable"
|-
! Klemme Nr. !! Bedeutung !! Farbe (nicht genormt aber üblich)
|-
| 15 || geschaltetes Plus vom Zündstartschalter (wird geschaltet sobald der Zündschalter in die erste oder weitere Stellung gedreht wird) || Schwarz
|-
| 30 || Plusleitung direkt von der (Starter-) Batterie || Rot
|-
| 31 || Masse Batterie/Karosserie || Braun
|}

=== Selbstentwickelte Elektronik ===

Soll eine Schaltung im Fahrzeug verwendet werden, sollte schon bei der Entwicklung darauf geachtet werden, daß die Elektronik gegenüber derartigen Störungen geschützt wird. Die nachfolgend gezeigte Schutzschaltung sollte deshalb gleich mit in das Gerät integriert werden.

=== Problem mit billigen Elektronikgeräten im Fahrzeug ===

Die meisten (billigen) Zubehörteile, die ihre Spannung aus dem Kfz-Bordnetz beziehen (üblicherweise über den Zigarettenanzünder bzw. die Bordspannungssteckdose), weisen keinen geeigneten Schutz vor den zerstörerischen Überspannungen auf. Zu solchen Geräten gehören u. a. Ladeadapter für Mobiltelefone, Audiowiedergabegeräte, USB Kfz-Adapter aber auch Navigationsgeräte oder die zunehmend beliebten Tagfahrleuchten auf LED-Basis. Solche Geräte weisen oft einen Hinweis darauf auf, daß sie nicht bei laufendem Motor betrieben werden dürfen.

Gerade LED Tagfahrleuchten werden häufig durch sehr kurze Transienten mit hoher Frequenz beschädigt, da die ggf. einfachen integrierten Schutzschaltungen den verbauten Spannungsregler nicht ausreichend vor einer kritischen Überspannung (meistens ab 40 Volt) schützen.

== Schutzschaltung ==
[[Datei:Kfz1.png|thumb|Schaltplan]]
Die gezeigte Schaltung besteht nur aus zwei Bauteilen: einer Drossel (Spule) und einer (bidirektionalen) Suppressordiode, auch Transil (Markenname von ST Microelectronics), Transient Absorption Zener Diode (TAZ-Diode) oder Transient Voltage Suppressor Diode (TVS-Diode) genannt.

Die Diemensionierung der Bauteile ist so ausgelegt, daß die Schaltung folgende Kenndaten aufweist:
{| class="wikitable"
|-
| Betriebsspannung typisch || 0...23 V
|-
| maximale Ausgangsspannung || 15,2...16,8 V
|-
| Strombelastbarkeit || 1,2 A
|-
| Belastbarkeit max. || 15 W
|}

Bauteile:
{| class="wikitable"
|-
! Stück !! Bezeichner !! Dimension !! Typ
|-
| 1 || L1 || 47 µH, 1,2 A || TSL0808-470K1R2
|-
| 1 || D1 || TVS 16V || P6KE16CA
|-
| 3 || Flachstecker || 6,35 x 0,81 mm || Faston TAB
|}

=== Funktionsweise ===

Die Drossel filtert hohe Spannungen mit hoher Frequenz und verhindert so, daß diese an die nachgeschaltete Elektronik weitergeleitet werden. Die Suppressordiode wird bei Spannungen oberhalb ihrer Durchschlagspannung von 15,2 V leitend und schließt den Eingang mit Masse kurz, so daß auch längere Impulse mit zu hoher Spannung abgeleitet werden.

{| class="wikitable"
|-
! Da die Überspannungsschutzdiode einen Kurzschluß verursacht, ist es wichtig, daß vor der ganzen Schaltung eine passende Schmelzsicherung verbaut wird, die im Falle einer anhaltenden Überspannung und damit einhergehendem Stromfluß durch die Diode geopfert wird. Die Sicherung sollte eine maximale Belastbarkeit von 1 A besizten. Der Transientenschutz darf also nicht direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden.
|}

=== Aufbau ===
[[Datei:Kfz2.png|thumb|Platinenlayout (12,5 x 20,5 mm)]]
[[Datei:Kfz protect.svg|thumb|Installationsbeispiel]]
Die Bauteile finden auf einer kleinen einseitigen Platine Platz, welche anschließend ggf. noch in einem kleinen Plastikgehäuse vergossen werden kann. Durch die in der Kfz-Elektronik gängigen Flachsteckerkontakte mit 6,35 mm Breite, die auf der Unterseite eingelötet werden, kann eine einfache Verkabelung des Moduls mit der Bordelektronik erfolgen.

Das abgebildete Installationsbeispiel zeigt, wie das Modul in die Fahrzeugelektronik integriert werden kann. An der Ausgangsseite kann dann die zu betreibende und nun geschützte Last betrieben werden.

== Downloads ==
* [[Media:Kfzprotect.brd|Platinenlayout im EAGLE BRD-Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Datei:Kfz protect.svg

2012-12-17T18:17:07Z

F-s: Anwendung

Anwendung

Kfz Spannungsspitzenkiller / Transientenschutz

2012-12-17T17:58:33Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}
[[Datei:Transientenschutz.jpg|thumb|Aufgebaute Schaltung]]
Elektronische Schaltungen, die am Spannungsnetz eines Kraftfahrzeuges betrieben werden, müssen vor Beschädigungen durch zu hohe Spannungsspitzen (auch als Transienten bezeichnet) geschützt werden. Diese einfache Schaltung übernimmt diese Schutzfunktion.

== Ausgangssituation ==

In [[KFZ|Kraftfahrzeugen]] (Pkw und Lkw) aber auch bei anderen Fahrzeugen, können kurzzeitig hohe Spannungen auftreten. An der Starterbatterie treten im Regelbetrieb (durch die Arbeit der Lichtmaschine) Spannungsschwankungen zwischen ca. 8 und 14,4 Volt auf. Hinzu kommen aber sehr kurze Transienten, die weitaus größer sein können. Zum Beispiel durch das Schalten eines Relais oder einen Wackelkontakt.<ref>[http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 ''de.sci.electronics-FAQ'']. FAQ der Newsgruppe de.sci.electronics.</ref>

=== Klemmenbezeichnungen ===

In Kraftfahrzeugen sind die Klemmenbezeichnungen für bestimmte Signale oder Pole teilweise genormt oder üblich. Die Klemmenbezeichnungen für Kraftfahrzeuge sind in Deutschland in der DIN 72552 genormt. Aber auch abweichende, herstellerspezifische Bezeichnungen sind möglich.
Zu den wichtigen Klemmen im Fahrzeug im Rahmen dieses Artikels gehören:
{| class="wikitable"
|-
! Klemme Nr. !! Bedeutung !! Farbe (nicht genormt aber üblich)
|-
| 15 || geschaltetes Plus vom Zündstartschalter (wird geschaltet sobald der Zündschalter in die erste oder weitere Stellung gedreht wird) || Schwarz
|-
| 30 || Plusleitung direkt von der (Starter-) Batterie || Rot
|-
| 31 || Masse Batterie/Karosserie || Braun
|}

=== Selbstentwickelte Elektronik ===

Soll eine Schaltung im Fahrzeug verwendet werden, sollte schon bei der Entwicklung darauf geachtet werden, daß die Elektronik gegenüber derartigen Störungen geschützt wird. Die nachfolgend gezeigte Schutzschaltung sollte deshalb gleich mit in das Gerät integriert werden.

=== Problem mit billigen Elektronikgeräten im Fahrzeug ===

Die meisten (billigen) Zubehörteile, die ihre Spannung aus dem Kfz-Bordnetz (meistens über den Zigarettenanzünder bzw. die Bordspannungssteckdose) beziehen, weisen keinen geeigneten Schutz vor den zerstörerischen Überspannungen auf. Zu solchen Geräten gehören u. a. Ladeadapter für Mobiltelefone, Audiowiedergabegeräte, USB Kfz-Adapter aber auch Navigationsgeräte oder die zunehmend beliebten Tagfahrleuchten auf LED-Basis. Solche Geräte weisen oft einen Hinweis darauf auf, daß sie nicht bei laufendem Motor betrieben werden dürfen.

Gerade LED Tagfahrleuchten werden häufig durch sehr kurze Transienten mit hoher Frequenz beschädigt, da die ggf. einfachen integrierten Schutzschaltungen den verbauten Spannungsregler nicht ausreichend vor einer gefährlichen Überspannung (meistens ab 40 Volt) schützen.

== Schutzschaltung ==
[[Datei:Kfz1.png|rechts|gerahmt|Schaltplan]]
Die gezeigte Schaltung besteht nur aus zwei Bauteilen: einer Drossel (Spule) und einer (bidirektionalen) Suppressordiode, auch Transil (Markenname von ST Microelectronics), Transient Absorption Zener Diode (TAZ-Diode) oder Transient Voltage Suppressor Diode (TVS-Diode) genannt.

Die Diemensionierung der Bauteile ist so ausgelegt, daß die Schaltung folgende Kenndaten aufweist:
{| class="wikitable"
|-
| Betriebsspannung typisch || 0...23 V
|-
| maximale Ausgangsspannung || 15,2...16,8 V
|-
| Strombelastbarkeit || 1,2 A
|-
| Belastbarkeit max. || 15 W
|}

Bauteile:
{| class="wikitable"
|-
! Stück !! Bezeichner !! Dimension !! Typ
|-
| 1 || L1 || 47 µH, 1,2 A || TSL0808-470K1R2
|-
| 1 || D1 || TVS 16V || P6KE16CA
|-
| 3 || Flachstecker || 6,35 x 0,81 mm || Faston TAB
|}

=== Funktionsweise ===

Die Drossel filtert hohe Spannungen mit hoher Frequenz hinaus und verhindert so, daß diese an die nachgeschaltete Elektronik weitergeleitet werden. Die Suppressordiode wird bei Spannungen oberhalb ihrer Durchschlagspannung von 15,2 V leitend und schließt den Eingang mit Masse kurz, so daß auch längere Impulse mit zu hoher Spannung abgeleitet werden.

{| class="wikitable"
|-
! Da die Überspannungsschutzdiode einen Kurzschluß verursacht, ist es wichtig, daß vor der ganzen Schaltung eine passende Schmelzsicherung verbaut wird, die im Falle einer anhaltenden Überspannung und damit einhergehendem Stromfluß durch die Diode geopfert wird. Die Sicherung sollte eine maximale Belastbarkeit von 1 A besizten. Der Transientenschutz darf also nicht direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden.
|}

=== Aufbau ===
[[Datei:Kfz2.png|rechts|gerahmt|Platinenlayout (12,5 x 20,5 mm)]]

Die Bauteile finden auf einer kleinen Platine Platz. Durch die in der Kfz-Elektronik gängigen Flachsteckerkontakte mit 6,35 mm Breite, kann eine einfache Verkabelung des Moduls mit der Bordelektronik erfolgen.

== Downloads ==
* [[Media:Kfzprotect.brd|Platinenlayout im EAGLE BRD-Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Datei:Transientenschutz.jpg

2012-12-17T17:50:35Z

F-s: Aufgebaute Schaltung

Aufgebaute Schaltung

Kfz Spannungsspitzenkiller / Transientenschutz

2012-12-17T17:36:10Z

F-s:

{{Wettbewerb Header}}

Elektronische Schaltungen, die am Spannungsnetz eines Kraftfahrzeuges betrieben werden, müssen vor Beschädigungen durch zu hohe Spannungsspitzen (auch als Transienten bezeichnet) geschützt werden. Diese einfache Schaltung übernimmt diese Schutzfunktion.

== Ausgangssituation ==

In [[KFZ|Kraftfahrzeugen]] (Pkw und Lkw) aber auch bei anderen Fahrzeugen, können kurzzeitig hohe Spannungen auftreten. An der Starterbatterie treten im Regelbetrieb (durch die Arbeit der Lichtmaschine) Spannungsschwankungen zwischen ca. 8 und 14,4 Volt auf. Hinzu kommen aber sehr kurze Transienten, die weitaus größer sein können. Zum Beispiel durch das Schalten eines Relais oder einen Wackelkontakt.<ref>[http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 ''de.sci.electronics-FAQ'']. FAQ der Newsgruppe de.sci.electronics.</ref>

=== Klemmenbezeichnungen ===

In Kraftfahrzeugen sind die Klemmenbezeichnungen für bestimmte Signale oder Pole teilweise genormt oder üblich. Die Klemmenbezeichnungen für Kraftfahrzeuge sind in Deutschland in der DIN 72552 genormt. Aber auch abweichende, herstellerspezifische Bezeichnungen sind möglich.
Zu den wichtigen Klemmen im Fahrzeug im Rahmen dieses Artikels gehören:
{| class="wikitable"
|-
! Klemme Nr. !! Bedeutung !! Farbe (nicht genormt aber üblich)
|-
| 15 || geschaltetes Plus vom Zündstartschalter (wird geschaltet sobald der Zündschalter in die erste oder weitere Stellung gedreht wird) || Schwarz
|-
| 30 || Plusleitung direkt von der (Starter-) Batterie || Rot
|-
| 31 || Masse Batterie/Karosserie || Braun
|}

=== Selbstentwickelte Elektronik ===

Soll eine Schaltung im Fahrzeug verwendet werden, sollte schon bei der Entwicklung darauf geachtet werden, daß die Elektronik gegenüber derartigen Störungen geschützt wird. Die nachfolgend gezeigte Schutzschaltung sollte deshalb gleich mit in das Gerät integriert werden.

=== Problem mit billigen Elektronikgeräten im Fahrzeug ===

Die meisten (billigen) Zubehörteile, die ihre Spannung aus dem Kfz-Bordnetz (meistens über den Zigarettenanzünder bzw. die Bordspannungssteckdose) beziehen, weisen keinen geeigneten Schutz vor den zerstörerischen Überspannungen auf. Zu solchen Geräten gehören u. a. Ladeadapter für Mobiltelefone, Audiowiedergabegeräte, USB Kfz-Adapter aber auch Navigationsgeräte oder die zunehmend beliebten Tagfahrleuchten auf LED-Basis. Solche Geräte weisen oft einen Hinweis darauf auf, daß sie nicht bei laufendem Motor betrieben werden dürfen.

Gerade LED Tagfahrleuchten werden häufig durch sehr kurze Transienten mit hoher Frequenz beschädigt, da die ggf. einfachen integrierten Schutzschaltungen den verbauten Spannungsregler nicht ausreichend vor einer gefährlichen Überspannung (meistens ab 40 Volt) schützen.

== Schutzschaltung ==
[[Datei:Kfz1.png|rechts|gerahmt|Schaltplan]]
Die gezeigte Schaltung besteht nur aus zwei Bauteilen: einer Drossel (Spule) und einer (bidirektionalen) Suppressordiode, auch Transil (Markenname von ST Microelectronics), Transient Absorption Zener Diode (TAZ-Diode) oder Transient Voltage Suppressor Diode (TVS-Diode) genannt.

Die Diemensionierung der Bauteile ist so ausgelegt, daß die Schaltung folgende Kenndaten aufweist:
{| class="wikitable"
|-
| Betriebsspannung typisch || 0...23 V
|-
| maximale Ausgangsspannung || 15,2...16,8 V
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| Strombelastbarkeit || 1,2 A
|-
| Belastbarkeit max. || 15 W
|}

Bauteile:
{| class="wikitable"
|-
! Stück !! Bezeichner !! Dimension !! Typ
|-
| 1 || L1 || 47 µH, 1,2 A || TSL0808-470K1R2
|-
| 1 || D1 || TVS 16V || P6KE16CA
|-
| 3 || Flachstecker || 6,35 x 0,81 mm || Faston TAB
|}

=== Funktionsweise ===

Die Drossel filtert hohe Spannungen mit hoher Frequenz hinaus und verhindert so, daß diese an die nachgeschaltete Elektronik weitergeleitet werden. Die Suppressordiode wird bei Spannungen oberhalb ihrer Durchschlagspannung von 15,2 V leitend und schließt den Eingang mit Masse kurz, so daß längere Impulse mit zu hoher Spannung abgeleitet werden.

{| class="wikitable"
|-
! Da die Überspannungsschutzdiode einen Kurzschluß verursacht, ist es wichtig, daß vor der ganzen Schaltung eine passende Schmelzsicherung verbaut wird, die im Falle einer anhaltenden Überspannung und damit einhergehendem Stromfluß durch die Diode geopfert wird. Die Sicherung sollte eine maximale Belastbarkeit von 1 A besizten. Der Transientenschutz darf also nicht direkt an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden.
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=== Aufbau ===
[[Datei:Kfz2.png|rechts|gerahmt|Platinenlayout (12,5 x 20,5 mm)]]

Die Bauteile finden auf einer kleinen Platine platz. Durch die in der Kfz-Elektronik gängigen Flachsteckerkontakte mit 6,35 mm Breite, kann eine einfache Verkabelung des Moduls mit der Bordelektronik erfolgen.

== Downloads ==
* [[Media:Kfzprotect.brd|Platinenlayout im EAGLE BRD-Format]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung und Energiequellen]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

Datei:Kfzprotect.brd

2012-12-17T17:30:13Z

F-s: PCB in EAGLE Format

PCB in EAGLE Format