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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Einsteigerfrage mit Randbedingungen


Autor: Mike (Gast)
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Erstmal einen schönen Abend an alle hier im Forum.
Ich bin ursprünglich aus der Softwareentwicklung und habe bereits aus 
dem Studium Grundkenntnisse im Bereich Microcontroller. Da dies schon 
etwas her ist, benötige ich für einen NeuEinstieg ein paar Hinweise und 
Tips. Folgende Aufgabe soll gelöst werden:
Ich benötige einen Microcontroller, der Daten von analogen und digitalen 
Quellen aufnimmt und via Funk (WLan wäre optimal) an einen PC sendet und 
von dort auch Daten empfangen kann. Sollte es keine preisgünstige Lösung 
via WLan geben, will ich auf ein feigegebenes Funkband (866MHz/2,4GHz) 
ausweichen und als Server einen weiteren Microcontroller einsetzen, der 
dann ankommenden Daten via LAN weitergeben kann bzw. Befehle sendet oder 
zumindest Daten zwischenspeichert und für den Abruf vom PC via LAN 
bereit hält.
einfache Beispiele:
Temperaturmessung, Regelung Heizungsthermostat, Türsicherung, 
Beleuchtung
Hintergrund:
Die Daten sollen in einem zentralen PC automatisch archiviert werden. 
Der PC übernimmt eine zentrale Rolle im Haus. Eine eigene WebOberfläche 
stellt mir alle Informationen und vieles mehr bereit.
Klingt nach typischer HomeAutomation, soll aber nicht in einem eigenen 
HomeAutomation-Gerät passieren und viel mehr können als übliche 
HomeAutomation-Lösungen.

Und jetzt die Frage: Welchen Microcontroller sollte man dafür einsetzen, 
bei kleinem Geldbeutel, energiearmen Betrieb (Akku) und geringer 
Baugröße ?

Bevorzugte Programmierung wäre C oder Basic.

Herzlichen Dank, Mike

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Mike wrote:
> Ich bin ursprünglich aus der Softwareentwicklung

Heißt das, Du hast schon viel mit LAN/WLAN gemacht?

Ich denke mal, WLAN/Bluetooth ist so die Königsklasse (schön viel 
Verwaltungsaufwand, Treibergerödel usw.).

Zum Basteln einfacher ist RFM12 (billig, aber alles muß man selber 
machen) oder teuer: ZigBee (Atmel Raven).
Mal danach googlen.

Einfach ist Funk aber nicht und auch nicht sonderlich zuverlässig.


Generell sind MC-Anfänger gut beraten, wenn sie erstmal klein anfangen 
(LED blinken, Timerinterrupt, Entprellen, UART, Text-LCD).


Peter

Autor: ?? (Gast)
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>energiearmen Betrieb (Akku)

Gibts keine Steckdosen in deinem Haus?
Akkubetrieb im Haus, was für ein Unsinn.

Autor: Aha (Gast)
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WLAN ? Vielzu teuer, weshalb dich mit mikrowellen bestrahlen ? Geh auf 
Kabel. Und ein Einsteigerprojekt ist das nicht.

Autor: Mike (Gast)
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Klein anfangen ist schon richtig, aber dann mit einem System, dass auch 
am Ende benutzt werden kann; also ohne Umstieg auf andere 
Controller-Typen.

Autor: Mike (Gast)
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Akku: Es gibt halt Stellen, wo nicht unbedingt Strom in der Nähe ist.

Also WLAN pack ich dann erstmal in die Schublade. Bleibt also der 
RFxx-Weg.

vermutlicher Weg:
RF_xx + ATmega_yy = Funkboard auf Sensor/Aktor-Seite (I2C) = Clients
RF_xx + ATmega_ZZ = Funkboard auf Server-Seite mit Anschluß an PC 
(RS232)

Wie kann ich dann mehrere Clients mit nur einem Server zusammen bringen 
?

Autor: Matthias D. (marvin42)
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Hallo Mike,

ich selbst arbeite mit ARM-Controllern die ein direktes LAN Interface 
haben: der CC7U bzw CC9U von Digi. Vorteil: man kann diese direkt unter 
µCLinux betreiben, das macht einiges leichter. Digitale Ports sind 
vorhanden, analoge kann man per I2C anbinden, oder einen "Hilfs-AVR" 
dazunehmen. Allerdings liegen die Module jeweils bei 50-100 Euro (plus 
ggf. Entwicklungskit).

Welche Bandbreiten benötigt dein Projekt denn ?

matthias

Autor: Matthias D. (marvin42)
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...ich habe mal eben aus Neugier bei Schuricht nachgesehen: was ist von 
den Bausteinen von "Nordic" zu halten nRF24Z1 und nRF905 - kennt die 
jemand ? damit könnte man doch eine Funklösung aufbauen...

Autor: Mike (Gast)
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Wow, die ARM-Module sind wirklich ziemlich teuer. Eher nichts für viele 
kleine Sensörchen und den privaten Haushalt. Auf LAN könnt ich ja gut 
verzichten. Es soll/muss halt Funk-basierend sein. Die Client-Seite (ich 
nenn es mal SensorClient) ist ja mit RF12+ATmega relativ preiswert 
hinzubekommen. Sofern man viele davon mit einem Server-Modul bedienen 
kann.
Das ist die Quizzfrage.

Mike

Autor: Matthias D. (marvin42)
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was deine Frage nach mehreren Sendern angeht: es scheint wohl keine 
Kommunikationsprotokolle (Layer 3++) für die einfachen Funkmodule zu 
geben, daher würde ich etwas vorschlagen, wa aus dem Feldbusbereich 
kommt (und eigentlich leicht zu implementieren ist) - dazu müsstest du 
aber überall Transceiver-Module verwenden (also Senden UND Empfangen):

1. der zentrale Sender pollt die Clients der Reihe nach, damit kann auch 
ein einzelner Ausfall eines Clients leicht festgestellt werden, und du 
stellst sicher, dass immer nur einer sendet.

2. Token-Passing: jeder Sender erhält eine ID und sendet zunächst seine 
Daten, dann sendet er das Token an den nächsten Client. Dazu müssten 
sich aber zumindest benachbarte Clients funktechnisch erreichen können.

matthias

Autor: Mike (Gast)
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Polling !!! ... die Lösung !
Es ist sowieso nicht gedacht, dass die SensorClients sich 
'verselbständigen'. Diese sollen nur Meßwerte und Status ermitteln und 
zwischenspeichern. Mit dem Server frage ich dann Step by Step alle 
SensorClients ab. ... Aber wie kann ich nur einen bestimmten 
SensorClient ansprechen.
z.Bsp. ClientX - Sende mir die Temperatur vom Gewächshaus ?

meine Gdanken freier Lauf:
Gut anhand einer zu definierenden Zuordnung ID = ClientX. Dann müßten 
die Clients den Empfang auswerten und mit Ihrer ID vergleichen und 
sofern identisch dann die Antwort senden.

Autor: Stefan (Gast)
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Polling setzt aber voraus, dass die Funkmodule der Clients ständig den 
Empfänger aktiviert haben, was viel Strom (Batterie!) braucht.
Kurz ein schneller Vorschlag aus dem Bauch raus:

Client-Modul:
ATMega8
RFM12 Funkmodul
Einige IOs herausführen (GIO, I2C)
Lithium Bat oder 1/2 x Mignon mit Stepup Regler
Jedem Modul wird beim flashen eine eindeutige ID mit eingebrannt. Anhand 
der ID wird u.a. ein Zufallsgenerator gesäht. Das Modul ist 
grundsätzlich in einer "standby" Betriebsart mit abgeschaltetem 
Funkmodul. Wenn eine bestimmte Zeitspanne, z.B. 60 s (mit einem 
Zufallswert addiert), vergangen ist, versucht das Modul seine Daten zu 
senden (listen before talk) bis es eine Bestätigung vom Master bekommt. 
Weitere Sendeversuche werden z.B. nach einigen Sekunden (+ Zufall) 
gemacht.

Der Master kann z.B. ebenfalls aus einem Mega8 + Funkmodul bestehen, der 
die Daten via serieller Schnittstelle an einen PC weitergibt und/oder 
auf einer SD-Karte speichert.
Oder einen SC12, einen ARM oder einen größeren AT Mega nehmen um einen 
LAN-Anschluss zu haben, dann hat man das ganze gleich im Netz, oder, 
oder, oder...

Stefan

Autor: marvin42 (Gast)
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Stefans Idee halte ich für ziemlich gut, das entpricht ziemlicn genau 
dem Mechanismus den auch ein TCP/IP etc verwendet um kollisionsfrei 
senden zu können, wenn das Medium gerade "belegt ist" (auch wenn wir 
heutzutage alle Switches verwenden, im Prinzip ist Ethernet nach wie vor 
CSMA/CD-behaftet).

Und die IDs würde ich auch genauso im EEPROM als "Geräteadresse" 
hinterlegen, irgendwie musst du doch ohnehin deine Messstellen 
auseinander halten können.

matthias

Autor: Sven Stefan (stepp64) Benutzerseite
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Schau dir doch mal das Modul von Florian Scherb an (Beitrag: 
Nachbaubares Funkmodul auf Basis des RFM12). Dieses Modul nutzt das 
RFM12 und kann bis zu 128 Clients verwalten. Eventuell verrät er dir ja 
auch nach welchen Protokoll er die Clients verwaltet.

Sven

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