2012-12-23T18:04:43Z

Odiwan: /* Schaltung */

''von Michael Odenwald''

{{Wettbewerb Header}}

'''Ein Mini Temperatur Messmodul mit USB Anschluss zur Kommunikation via Windows System eigener HiD Treiber.'''

== Einleitung ==

Die USB Schnittstelle gehört sicherlich zu den anspruchsvolleren Schnittstellen an einem typischen PC System.

Die Entwicklung von Prototypen Schaltungen und auch die Anwendungssoftware ist dabei im laufe der Jahre durch die Unterstützung der Hersteller / OpenSource Community immer leichter geworden.

Einzig und allein die Treiber für die Ansteuerung der USB Geräte stellen nach wie vor eine Hürde da, die es bei der Entwicklung zu überwinden gilt.

Ein Klasse von Geräten die bei typischen Hobby Projekten bisher nicht sehr oft betrachtet wurde ist die der HID Geräte [1].

Typischer weise denkt man hier in der Regel sofort an eine PC-Maus und Tastatur aber der USB Standard sieht auch „Sonstige“ Geräte vor [2].

== Ziel ==

Dieses Projekt hat zum Ziel den Bau einen relativ genauen Temperatur Moduls das sehr leicht durch die Verwendung als HID Gerät an typische PC Systeme angeschlossen werden kann. Dazu gehört auch der Wunsch das Gerät explizit mit Windows x64 Systeme zu betreiben und die Anwendungssoftware in c# erstellen zu können.

== Schaltung ==

Die Schaltung bestehet wie aus dem Schaltplan ersichtlich ist nur aus einer Handvoll Bauteilen deren wichtigste Komponente der Mikrocontroller vom Typ Atmel Tiny85-20 ist. Als Temperatursensor wird ein Dallas DS18B20 verwendet.

Die Realisierung der USB Schnittstelle geschieht hier mir der vielfach bewährten Software V-USB aus [3] die für die relativ langsame und nur wenige Bytes umfassende Informationen ausgezeichnet passt.

Der Schaltplan zeigt den Anschluss der USB Verbindung samt Schutzwiderstände (R1 und R3) die beiden 3,6V Zehnerdioden begrenzen die Spannung auf den USB Datenleitungen auf die durch die Norm festgelegten Pegel. Für die USB Enumeration sorgt (R2) der dem USB Host ein USB Low Speed Device mit max. 1,5 MBit/s Datenübertragung Geschwindigkeit signalisiert [4].

Der Dalles DS18B20 Temperatur Sensor wird im Parasität Power Modus [5] betrieben um die Eigenerwärmung möglichst gering zu halten.

Der Atmel Prozessor vom Typ Tiny85-20 läuft mit 16,5 MHz und 5V Versorgungsspannung die direkt aus der USB Anbindung bezogen werden.

Die Taktfrequenz von 16,5 MHz wird dabei mit Hilfe der internen PLL erzeugt. Dies spart ein externes Quarz und vereinfacht den Aufbau, gleichzeitig aber ist er schnell genug um die USB Kommunikation einwandfrei zu gewährleisten.

Die beiden Kondensatoren C1 und C2 sorgen für eine Glättung und Filterung der 5V USB Spannung.

Die LED1 signalisiert wenn sie aktiv ist, einen gerade stattfindenden Messzyklus der bei einem DS18B20 typ. 750ms dauert [5].

Die Abfrage des Temperatursensors und die Übermittlung der Daten an den PC geschieht immer unabhängig voneinander. Der DS18B20 ist dabei langsamer, als die maximale Wartezeit des USB Protokolls. Auf diese Weise werden USB Timeout Meldungen vermieden.

Anstelle des Dallas DS18B20 können auch Dallas DS18S20 oder Dallas DS1820 verwendet werden. Die Sensor Software ermittelt automatisch den richtigen Typ und liest die maximale gültigen Stellen des Sensors aus.

'''Schaltplan für das HiDTemp Gerät'''

[[Datei:HiDTemp-Schaltplan.png|1000px]]

== Firmware ==

Die Firmware benutzt für die Abfrage des Temperatur Sensors die Library Funktionen aus [6].

Der USB Stack wird mit V-USB realisiert nun. Der entschiedenen Punkt ist nun die Definition des USB HID Descriptor [7].
Der Desciptor sagt der USB Hostsoftware welche Endpoints es gibt und wie mit diesen kommuniziert werden kann.

Der USB HID Descriptor HiDTemp Gerätes sieht dabei wie folgt aus:

<c>
/* --------------------------------------------------------------------- */
/* --------------------------- USB interface --------------------------- */
/* --------------------------------------------------------------------- */

PROGMEM char usbHidReportDescriptor[51] = /* USB report descriptor */
{
0x06, 0x00, 0xff, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
0x09, 0x01, // USAGE (Vendor Usage 1)
0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)
0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)
0x26, 0xff, 0x00, // LOGICAL_MAXIMUM (255)
0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)
0x85, 0x01, // REPORT_ID (1)
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Ary,Abs,Buf)
0x85, 0x02, // REPORT_ID (2)
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Var,Abs,Buf)
0x85, 0x03, // REPORT_ID (3)
0x95, 0x0a, // REPORT_COUNT (10)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Var,Abs,Buf)
0x85, 0x04, // REPORT_ID (4)
0x95, 0x04, // REPORT_COUNT (4)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Var,Abs,Buf)
0xc0 // END_COLLECTION
};
</c>

Man erkennt vier RequestIDs, die als Feature Report an das Gerät realisiert sind.
Ein Feature Report sind grundsätzlich zum schreiben und lesen von Daten konzipiert da er Einstellungen (Features) vornehmen soll.

Mit den ReportIDs 1 und 2 können zwei Ausgänge des Mikrocontrollern ein und ausgeschaltet werden. Diese Funktionen spielen derzeit aber keine weitere Rolle und ist für zukünftige Erweiterungen vorgesehen. (z.B. Schaltausgänge bei über oder unterschreiten einer bestimmten Temperatur)

Mit der ReportID 3 kann ein HiDTemp Geräte Ident String ausgelesen werden, zusätzlich zu den Standard USB Informationen.

Die ReportID 4 übermitteln die während des letzten Messzyklus gemessene und zwischengespeicherten letzte Temperatur des Sensors.

'''Zusammenfassung:'''

{| class="wikitable"
|+ '''HiDTemp Feature-Request IDs'''
|-
! RequestID || Aktion
|-
| 1 || I/O Pin setzen/abfragen (zukünftige Erweiterung)
|-
| 2 || I/O Pin setzen/abfragen (zukünftige Erweiterung)
|-
| 3 || Version abfragen Output 10 Byte Format: 'yyyy-mm-tt'
|-
| 4 || Temperatur abfragen Output 4 Byte Format: xxxx
|-
|}

Ein Messzyklus wird mit Hilfe einer State Maschine in 10s durchlaufen. Die State Maschine läuft unabhängig von der USB Aktivität und speichert den letzten ermittelten Temperatur Wert in einer internen Variable.

Bei einer USB Anfrage mit der ReportID 4 kann nun die USB Software die letzten gültigen Daten abfragen, ohne den Messvorgang selber einleiten zu müssen oder auf das Ergebnis danach warten zu müssen.

Die Informationen des letzten Messzyklus werden umgehen an den USB Host übertragen. Es spielt dabei auch keine Rolle ob die Abfrage vom USB Host System direkt wiederholt wird oder nicht, der nächste Messzyklus wird immer asynchron alle 10s durchgeführt.

Dieses Vorgehen gibt dem Sensor auf der einen Seite Zeit sich zu erholen um nicht durch zu häufige Abfragen selber zu erhitzen und so das Messergebnis zu verfälschen.

Auf der anderen Seite ist die USB Kommunikation zeitlich völlig frei wann sie eine Abfrage startet, da sie synchron immer eine Antwort bekommt.

== Aufbau ==

Der Aufbau der Schaltung ist unkritisch und auf einem Steckbrett oder wie hier auf einer kleinen Lochraster Platine schnell erledigt.

Da es sich um einen einmaligen Prototyp handelt, ist kein Platinen Layout entworfen worden.

'''von oben:'''
[[Datei:HiD-Temp-oben-klein.jpg|400px]]

'''von unten:'''
[[Datei:HiDTemp-unten-klein.jpg|400px]]

== Treiber ==

Da das HiDTemp Gerät als HiD Device erkannt wird, installiert Windows seine eigenen HID System Treiber automatisch.

Ein Windows System installiert Treiber automatisch einmalig beim ersten Kontakt mit der fertig aufgebauten und mit der Firmware programmierten Schaltung.

Dabei ist es egal, ob es sich um ein Windows x32 oder Windows x64 System handelt.

Der Microsoft HID System Treiber ist immer vorhanden und auch immer signiert. Er wird deshalb auch automatisch ohne jede Nachfrage installiert.

'''HiDTemp als vollwertiges USB HID Device gekoppelt an den Windows eigenem Treiber'''

[[Datei:HiDTemp-USBDview-klein.jpg]]

== Anwendung ==

Die Anwendungssoftware ist in c# geschrieben und lässt sich problemlos auch mit der kostenlosen Visual Studio 2010 Express Version [8] übersetzen, da keine speziellen Anforderungen benötigt werden.

'''Windows HiDTemp Anwendungsprogramm'''

[[Datei:HiDTemp-Programm.jpg]]

Kern der Software ist die usbGenericHIDDevice Komponente aus [9].

Abgeleitet von einer Basisklasse, wird eine eigene USB Device Klasse erstellt die dem realen Gerät entspricht und alle seine möglichen Eigenschaften abbildet.

Die entscheidende Klasse für das HiDTemp Gerät sieht so aus:

<c>
//-----------------------------------------------------------------------------
//
// usbDevice.cs
//
// The implementation of the real USB HiD Device with his functions.
//
//-----------------------------------------------------------------------------
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using usbGenericHidCommunications;
using System.Diagnostics;

namespace hidApp_2
{
/// <summary>
/// It also serves as a demonstration of how to use the class
/// library to perform different types of read and write
/// operations.
/// </summary>
class usbDevice : usbGenericHidCommunication
{
private int tval;

private string ByteArrayToString(byte[] arr)
{
System.Text.ASCIIEncoding enc = new System.Text.ASCIIEncoding();
return enc.GetString(arr);
}

/// <summary>
/// Class constructor - place any initialisation here
/// </summary>
/// <param name="vid"></param>
/// <param name="pid"></param>
public usbDevice(int vid, int pid)
: base(vid, pid)
{
}

/// <summary>
/// USB HiD User Function GetTemeratur
/// </summary>
public int GetTemperatur()
{
// Declare a input buffer
Byte[] inputBuffer = new Byte[5]; // we expect 5 byte; 1 x ReportID and 4 Byte temperatur

inputBuffer[0] = 4; // ReportID 4 abfragen

// Perform the read command
bool success;
success = getFeatureReport(inputBuffer);

if (success == false)
{
Debug.WriteLine("Error during getFeatureReport");
return tval; // Error during USB HiD_GetFeature Request so return the old value
}

tval = inputBuffer[1] << 24;
tval |= inputBuffer[2] << 16;
tval |= inputBuffer[3] << 8;
tval |= inputBuffer[4];

return tval; // Return the new value
}
}
}
</c>

HiDTemp wird mit den beiden Parametern VID = 0x16c0 und PID = 0x05df initialisiert. Diese beiden Werte ergeben sich aus der Dokumentation in [3] und sollten nur geändert werden wenn man sich absolut sicher ist, dass keine anderen Hersteller und Geräte davon beeinträchtigt werden.

Die eigentliche Abfrage der Sensor Temperatur geschieht mit der Methode GetTemperatur()

Die Temperatur wird dabei als Vorzeichen behaftete ganze Zahl übertragen. Der Wert kann also bequem in 4 Byte übertragen werden und muss auf dem Zielsystem nur noch durch 10000 geteilt werden um die aktuelle Temperatur zu erhalten.

An dieser Stelle der Hinweis das Auflösung und Genauigkeit nichts miteinander zu tun haben. Der Sensor hat laut Datenblatt eine Grundgenauigkeit von +/- 0,5 °C , die Auflösung entspricht bei einem DS18B20 12 Bit also 0.0625 oder 1/16 °C.

== Fazit ==

Die Schaltung des HiDTemp Gerätes arbeitet zusammen mit der c# Software auf einen Windows 7 x64 System seit Wochen zur vollsten Zufriedenheit.

Das System eignet sich prima zum experimentieren und bietet dem Leser Platz eigenen Erfahrungen mit der kleinen Schaltung zu sammeln.

Die Schaltung ist so einfach aufgebaut, dass sie sehr einfach nachgebaut werden kann und dazu auch noch sehr preiswert ist.

Dieses Projekt wäre ohne dem Gedanken der OpenSource Community sicher nicht so schnell, ausgereift und produktiv umsetzbar gewesen.

Aus diesem Grund stelle ich meine eigenen Sources auch unter GPL V3, alle anderen Bestandteile sind wie ihr ursprünglicher Autor es vorsieht.

== Referenzen ==

* (1) http://de.wikipedia.org/wiki/Human_Interface_Device
* (2) http://www.usb.org/developers/hidpage/
* (3) http://www.obdev.at/products/vusb/index-de.html
* (4) http://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus
* (5) http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf
* (6) http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/tempsensor/index.html
* (7) http://www.sprut.de/electronic/interfaces/usb/deskriptor.htm
* (8) http://www.microsoft.com/germany/express/products/windows.aspx
* (9) http://www.waitingforfriday.com/index.php/Open_Source_Framework_for_USB_Generic_HID_devices_based_on_the_PIC18F_and_Windows

* [[Media:HiDTemp.pdf|Schaltplan als PDF Datei]]
* [[Media:HiDTemp-20121223.zip|Source Code Archiv]]



[[Kategorie:AVR-Projekte]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]

HiDTemp

2012-12-23T18:03:38Z

Odiwan: /* Schaltung */

''von Michael Odenwald''

{{Wettbewerb Header}}

'''Ein Mini Temperatur Messmodul mit USB Anschluss zur Kommunikation via Windows System eigener HiD Treiber.'''

== Einleitung ==

Die USB Schnittstelle gehört sicherlich zu den anspruchsvolleren Schnittstellen an einem typischen PC System.

Die Entwicklung von Prototypen Schaltungen und auch die Anwendungssoftware ist dabei im laufe der Jahre durch die Unterstützung der Hersteller / OpenSource Community immer leichter geworden.

Einzig und allein die Treiber für die Ansteuerung der USB Geräte stellen nach wie vor eine Hürde da, die es bei der Entwicklung zu überwinden gilt.

Ein Klasse von Geräten die bei typischen Hobby Projekten bisher nicht sehr oft betrachtet wurde ist die der HID Geräte [1].

Typischer weise denkt man hier in der Regel sofort an eine PC-Maus und Tastatur aber der USB Standard sieht auch „Sonstige“ Geräte vor [2].

== Ziel ==

Dieses Projekt hat zum Ziel den Bau einen relativ genauen Temperatur Moduls das sehr leicht durch die Verwendung als HID Gerät an typische PC Systeme angeschlossen werden kann. Dazu gehört auch der Wunsch das Gerät explizit mit Windows x64 Systeme zu betreiben und die Anwendungssoftware in c# erstellen zu können.

== Schaltung ==

Die Schaltung bestehet wie aus dem Schaltplan ersichtlich ist nur aus einer Handvoll Bauteilen deren wichtigste Komponente der Mikrocontroller vom Typ Atmel Tiny85-20 ist. Als Temperatursensor wird ein Dallas DS18B20 verwendet.

Die Realisierung der USB Schnittstelle geschieht hier mir der vielfach bewährten Software V-USB aus [3] die für die relativ langsame und nur wenige Bytes umfassende Informationen ausgezeichnet passt.

Der Schaltplan zeigt den Anschluss der USB Verbindung samt Schutzwiderstände (R1 und R3) die beiden 3,6V Zehnerdioden begrenzen die Spannung auf den USB Datenleitungen auf die durch die Norm festgelegten Pegel. Für die USB Enumeration sorgt (R2) der dem USB Host ein USB Low Speed Device mit max. 1,5 MBit/s Datenübertragung Geschwindigkeit signalisiert [4].

Der Dalles DS18B20 Temperatur Sensor wird im Parasität Power Modus [5] betrieben um die Eigenerwärmung möglichst gering zu halten.

Der Atmel Prozessor vom Typ Tiny85-20 läuft mit 16,5 MHz und 5V Versorgungsspannung die direkt aus der USB Anbindung bezogen werden.

Die Taktfrequenz von 16,5 MHz wird dabei mit Hilfe der internen PLL erzeugt. Dies spart ein externes Quarz und vereinfacht den Aufbau, gleichzeitig aber ist er schnell genug um die USB Kommunikation einwandfrei zu gewährleisten.

Die beiden Kondensatoren C1 und C2 sorgen für eine Glättung und Filterung der 5V USB Spannung.

Die LED1 signalisiert wenn sie aktiv ist, einen gerade stattfindenden Messzyklus der bei einem DS18B20 typ. 750ms dauert [5].

Die Abfrage des Temperatursensors und die Übermittlung der Daten an den PC geschieht immer unabhängig voneinander. Der DS18B20 ist dabei langsamer, als die maximale Wartezeit des USB Protokolls. Auf diese Weise werden USB Timeout Meldungen vermieden.

Anstelle des Dallas DS18B20 können auch Dallas DS18S20 oder Dallas DS1820 verwendet werden. Die Sensor Software ermittelt automatisch den richtigen Typ und liest die maximale gültigen Stellen des Sensors aus.

'''Schaltplan für das HiDTemp Gerät'''

[[Datei:HiDTemp-Schaltplan.png|1000px]]

== Firmware ==

Die Firmware benutzt für die Abfrage des Temperatur Sensors die Library Funktionen aus [6].

Der USB Stack wird mit V-USB realisiert nun. Der entschiedenen Punkt ist nun die Definition des USB HID Descriptor [7].
Der Desciptor sagt der USB Hostsoftware welche Endpoints es gibt und wie mit diesen kommuniziert werden kann.

Der USB HID Descriptor HiDTemp Gerätes sieht dabei wie folgt aus:

<c>
/* --------------------------------------------------------------------- */
/* --------------------------- USB interface --------------------------- */
/* --------------------------------------------------------------------- */

PROGMEM char usbHidReportDescriptor[51] = /* USB report descriptor */
{
0x06, 0x00, 0xff, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
0x09, 0x01, // USAGE (Vendor Usage 1)
0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)
0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)
0x26, 0xff, 0x00, // LOGICAL_MAXIMUM (255)
0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)
0x85, 0x01, // REPORT_ID (1)
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Ary,Abs,Buf)
0x85, 0x02, // REPORT_ID (2)
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Var,Abs,Buf)
0x85, 0x03, // REPORT_ID (3)
0x95, 0x0a, // REPORT_COUNT (10)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Var,Abs,Buf)
0x85, 0x04, // REPORT_ID (4)
0x95, 0x04, // REPORT_COUNT (4)
0x09, 0x00, // USAGE (Undefined)
0xb2, 0x02, 0x01, // FEATURE (Data,Var,Abs,Buf)
0xc0 // END_COLLECTION
};
</c>

Man erkennt vier RequestIDs, die als Feature Report an das Gerät realisiert sind.
Ein Feature Report sind grundsätzlich zum schreiben und lesen von Daten konzipiert da er Einstellungen (Features) vornehmen soll.

Mit den ReportIDs 1 und 2 können zwei Ausgänge des Mikrocontrollern ein und ausgeschaltet werden. Diese Funktionen spielen derzeit aber keine weitere Rolle und ist für zukünftige Erweiterungen vorgesehen. (z.B. Schaltausgänge bei über oder unterschreiten einer bestimmten Temperatur)

Mit der ReportID 3 kann ein HiDTemp Geräte Ident String ausgelesen werden, zusätzlich zu den Standard USB Informationen.

Die ReportID 4 übermitteln die während des letzten Messzyklus gemessene und zwischengespeicherten letzte Temperatur des Sensors.

'''Zusammenfassung:'''

{| class="wikitable"
|+ '''HiDTemp Feature-Request IDs'''
|-
! RequestID || Aktion
|-
| 1 || I/O Pin setzen/abfragen (zukünftige Erweiterung)
|-
| 2 || I/O Pin setzen/abfragen (zukünftige Erweiterung)
|-
| 3 || Version abfragen Output 10 Byte Format: 'yyyy-mm-tt'
|-
| 4 || Temperatur abfragen Output 4 Byte Format: xxxx
|-
|}

Ein Messzyklus wird mit Hilfe einer State Maschine in 10s durchlaufen. Die State Maschine läuft unabhängig von der USB Aktivität und speichert den letzten ermittelten Temperatur Wert in einer internen Variable.

Bei einer USB Anfrage mit der ReportID 4 kann nun die USB Software die letzten gültigen Daten abfragen, ohne den Messvorgang selber einleiten zu müssen oder auf das Ergebnis danach warten zu müssen.

Die Informationen des letzten Messzyklus werden umgehen an den USB Host übertragen. Es spielt dabei auch keine Rolle ob die Abfrage vom USB Host System direkt wiederholt wird oder nicht, der nächste Messzyklus wird immer asynchron alle 10s durchgeführt.

Dieses Vorgehen gibt dem Sensor auf der einen Seite Zeit sich zu erholen um nicht durch zu häufige Abfragen selber zu erhitzen und so das Messergebnis zu verfälschen.

Auf der anderen Seite ist die USB Kommunikation zeitlich völlig frei wann sie eine Abfrage startet, da sie synchron immer eine Antwort bekommt.

== Aufbau ==

Der Aufbau der Schaltung ist unkritisch und auf einem Steckbrett oder wie hier auf einer kleinen Lochraster Platine schnell erledigt.

Da es sich um einen einmaligen Prototyp handelt, ist kein Platinen Layout entworfen worden.

'''von oben:'''
[[Datei:HiD-Temp-oben-klein.jpg|400px]]

'''von unten:'''
[[Datei:HiDTemp-unten-klein.jpg|400px]]

== Treiber ==

Da das HiDTemp Gerät als HiD Device erkannt wird, installiert Windows seine eigenen HID System Treiber automatisch.

Ein Windows System installiert Treiber automatisch einmalig beim ersten Kontakt mit der fertig aufgebauten und mit der Firmware programmierten Schaltung.

Dabei ist es egal, ob es sich um ein Windows x32 oder Windows x64 System handelt.

Der Microsoft HID System Treiber ist immer vorhanden und auch immer signiert. Er wird deshalb auch automatisch ohne jede Nachfrage installiert.

'''HiDTemp als vollwertiges USB HID Device gekoppelt an den Windows eigenem Treiber'''

[[Datei:HiDTemp-USBDview-klein.jpg]]

== Anwendung ==

Die Anwendungssoftware ist in c# geschrieben und lässt sich problemlos auch mit der kostenlosen Visual Studio 2010 Express Version [8] übersetzen, da keine speziellen Anforderungen benötigt werden.

'''Windows HiDTemp Anwendungsprogramm'''

[[Datei:HiDTemp-Programm.jpg]]

Kern der Software ist die usbGenericHIDDevice Komponente aus [9].

Abgeleitet von einer Basisklasse, wird eine eigene USB Device Klasse erstellt die dem realen Gerät entspricht und alle seine möglichen Eigenschaften abbildet.

Die entscheidende Klasse für das HiDTemp Gerät sieht so aus:

<c>
//-----------------------------------------------------------------------------
//
// usbDevice.cs
//
// The implementation of the real USB HiD Device with his functions.
//
//-----------------------------------------------------------------------------
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using usbGenericHidCommunications;
using System.Diagnostics;

namespace hidApp_2
{
/// <summary>
/// It also serves as a demonstration of how to use the class
/// library to perform different types of read and write
/// operations.
/// </summary>
class usbDevice : usbGenericHidCommunication
{
private int tval;

private string ByteArrayToString(byte[] arr)
{
System.Text.ASCIIEncoding enc = new System.Text.ASCIIEncoding();
return enc.GetString(arr);
}

/// <summary>
/// Class constructor - place any initialisation here
/// </summary>
/// <param name="vid"></param>
/// <param name="pid"></param>
public usbDevice(int vid, int pid)
: base(vid, pid)
{
}

/// <summary>
/// USB HiD User Function GetTemeratur
/// </summary>
public int GetTemperatur()
{
// Declare a input buffer
Byte[] inputBuffer = new Byte[5]; // we expect 5 byte; 1 x ReportID and 4 Byte temperatur

inputBuffer[0] = 4; // ReportID 4 abfragen

// Perform the read command
bool success;
success = getFeatureReport(inputBuffer);

if (success == false)
{
Debug.WriteLine("Error during getFeatureReport");
return tval; // Error during USB HiD_GetFeature Request so return the old value
}

tval = inputBuffer[1] << 24;
tval |= inputBuffer[2] << 16;
tval |= inputBuffer[3] << 8;
tval |= inputBuffer[4];

return tval; // Return the new value
}
}
}
</c>

HiDTemp wird mit den beiden Parametern VID = 0x16c0 und PID = 0x05df initialisiert. Diese beiden Werte ergeben sich aus der Dokumentation in [3] und sollten nur geändert werden wenn man sich absolut sicher ist, dass keine anderen Hersteller und Geräte davon beeinträchtigt werden.

Die eigentliche Abfrage der Sensor Temperatur geschieht mit der Methode GetTemperatur()

Die Temperatur wird dabei als Vorzeichen behaftete ganze Zahl übertragen. Der Wert kann also bequem in 4 Byte übertragen werden und muss auf dem Zielsystem nur noch durch 10000 geteilt werden um die aktuelle Temperatur zu erhalten.

An dieser Stelle der Hinweis das Auflösung und Genauigkeit nichts miteinander zu tun haben. Der Sensor hat laut Datenblatt eine Grundgenauigkeit von +/- 0,5 °C , die Auflösung entspricht bei einem DS18B20 12 Bit also 0.0625 oder 1/16 °C.

== Fazit ==

Die Schaltung des HiDTemp Gerätes arbeitet zusammen mit der c# Software auf einen Windows 7 x64 System seit Wochen zur vollsten Zufriedenheit.

Das System eignet sich prima zum experimentieren und bietet dem Leser Platz eigenen Erfahrungen mit der kleinen Schaltung zu sammeln.

Die Schaltung ist so einfach aufgebaut, dass sie sehr einfach nachgebaut werden kann und dazu auch noch sehr preiswert ist.

Dieses Projekt wäre ohne dem Gedanken der OpenSource Community sicher nicht so schnell, ausgereift und produktiv umsetzbar gewesen.

Aus diesem Grund stelle ich meine eigenen Sources auch unter GPL V3, alle anderen Bestandteile sind wie ihr ursprünglicher Autor es vorsieht.

== Referenzen ==

* (1) http://de.wikipedia.org/wiki/Human_Interface_Device
* (2) http://www.usb.org/developers/hidpage/
* (3) http://www.obdev.at/products/vusb/index-de.html
* (4) http://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus
* (5) http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf
* (6) http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/tempsensor/index.html
* (7) http://www.sprut.de/electronic/interfaces/usb/deskriptor.htm
* (8) http://www.microsoft.com/germany/express/products/windows.aspx
* (9) http://www.waitingforfriday.com/index.php/Open_Source_Framework_for_USB_Generic_HID_devices_based_on_the_PIC18F_and_Windows

* [[Media:HiDTemp.pdf|Schaltplan als PDF Datei]]
* [[Media:HiDTemp-20121223.zip|Source Code Archiv]]



[[Kategorie:AVR-Projekte]]
[[Kategorie:Wettbewerb]]