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Forum: FPGA, VHDL & Co. Gutes FPGA Starter-Kit?


Autor: Hello (Gast)
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Guten Abend alle zusammen,

kennt jemand von euch eine günstige Möglichkeit, um in das Thema FPGAs 
einzusteigen? Welche Hardware könntet Ihr einem Anfänger empfehlen?

Danke im Voraus.

LG

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Autor: Chris J. (Firma: privat) (chris_urbex)
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Hallo,

ich hatte das damals. Da sind wenigstens LEDs und ein bisschen 
"Sichtbares" drauf, um den Aha Effekt zu haben. Bei den großen Boards 
sieht man meist gar nichts (RAM Interface etc) oder die Anwendung ist 
sehr kompliziert, wie zb Grafik oder Telekommunikationsanwendungen, so 
dass du ohne zusätzliche Geräte nicht weiter kommst. Die FPGA 
Entwicklung findet sowieso fast nur in der Umgebung statt mit Logic 
Analyzer Diagrammen, erst ganz zum Schluss lädst du den Bitstream ins 
Board.

Die Software (WebPack) konte man frei herunter laden bei Xlinx und einen 
Programmer gibt es auch für schmales geld. Heute ist das aber glaube ich 
alles "Cloud" basiert.

https://www.indiamart.com/proddetail/xilinx-sparta...

Im Hobbybereich sind die Anwendungen allerdings sehr begrenzt, ein FPGA 
kann (fast) nichts, was ein Prozessor nicht mit Software auch kann, nur 
kann es das sehr, sehr viel schneller.

: Bearbeitet durch User
Autor: Hello (Gast)
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Hi,

danke für dein Tipp. Du hast mit dem etwas "Sichtbarem" recht. Da müsste 
ich ein geeignetes Projekt finden, damit das ganze sinnvoll wird. Mir 
geht es zunächst darum, die Grundlagen zu verstehen. Ich habe ein Board 
gefunden. Ist dieses hier brauchbar?

https://www.exp-tech.de/plattformen/fpga/6737/mini...

MfG

Autor: Chris J. (Firma: privat) (chris_urbex)
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Hi,

finde ich zu teuer. Auch musst du dich entscheiden welche Familie du 
haben willst, Spartan oder Mach oder, oder oder. Es gibt die Hersteller 
Xilinx, Lattice, Altera, QuickLogic, Microsemi wobei Xilinx schon immer 
Nr. 1 war.
Meine Kenntnisse sind ca 10 Jahre alt.

VHDL kannst Du mit einem Buch lernen aber die ganze Sache findet rein am 
PC statt. Du brauchst eigentlich gar kein Board. Wenn die Logic 
Zeitdiagramme das zeigen was Du willst, Deine Constraints richtig 
gewählt sind und die Synthese und das Place&Route ok sind, ist es 
richtig. Dann prüfst du deine Lösung  in einem Testbench, stimulierst 
also deine Entwicklung mit externen Signalen. Damals gab es noch 
Schematic Entry aber ich weiss nicht ob das noch aktuell ist. Da hat man 
die Pläne gezeichnet, grafisch.

FPGA und CPLD sind datenverarbeitende Bausteine, sie arbeiten als 
Encoder oder Decoder, sie verändern Signale, erzeugen Grafikeffekte und 
das mit einer enormen Geschwindigkeit. Wenn du das nicht beruflich 
brauchtst... also ich hätte keine Anwendung dafür und ich habe nach 
einer 7-Segment Anzeige das Ding auch in die Ecke gelegt wo es dann nach 
einigen Umzügen verschwunden ist.

Was Du aber machst kannst ist, in dem FPGA zb einen freien CPU Softcore 
hinein zu laden und dir eine Peripherie dazu zu erzeugen, Timer, 
Interfaces usw. Das ist allerdings nicht ganz trivial und erfordert 
einiges an Erfahrug.

https://www.mikrocontroller.net/articles/FPGA_Soft_Core

: Bearbeitet durch User
Autor: Andreas S. (igel1)
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Hello schrieb:
> kennt jemand von euch eine günstige Möglichkeit, um in das Thema FPGAs
> einzusteigen? Welche Hardware könntet Ihr einem Anfänger empfehlen?

Ich habe mich aus Interesse vor 4 Jahren ein wenig in FPGA eingelesen.
Ich bin zwar weit vom Profi-Niveau entfernt geblieben, hatte die 
Grundlagen aber gut verstanden und auch einige kleinere Lern-Anwendungen 
programmiert.

Dabei hat mich mein Xilinx Spartan 3E Board enorm unterstützt. Dort ist 
alles dran und drauf, was Du als Anfänger brauchst und es gibt im 
Internet tolle, lehrreiche Beispiele für dieses Board (weil es einmal 
"DAS" Lehrboard war).
Auch sind Beispiele mehrerer Bücher auf diesem Board entwickelt worden.

Wenn Du kein absolutes Genie bist, so kannst Du mehrere Monate mit dem 
Board programmieren und es wird Dir noch immer genügen.

Wenn Du Glück hast, ist dieses seeeehr günstige, gebrauchte Spartan 3E 
Board, welches vor ein paar Tagen hier im Marktforum stand, noch immer 
zu haben:
Beitrag "(V)erkaufe XILINX Spartan 3E Started Kit"

Good luck!

Igel1

Autor: Lothar (Gast)
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Chris J. schrieb:
> ein FPGA kann (fast) nichts, was ein Prozessor nicht mit Software
> auch kann, nur kann es das sehr, sehr viel schneller

Das ist nicht mehr unbedingt so: ein FPGA das bei FIR Filter einen Pi 3 
Quadcore in ARM Assembler NEON programmiert schlägt, ist schon ohne 
alles 3x so teuer:

http://store.digilentinc.com/cmod-a7-breadboardabl...

Autor: Chris J. (Firma: privat) (chris_urbex)
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Andreas S. schrieb:
> Dabei hat mich mein Xilinx Spartan 3E Board enorm unterstützt. Dort ist
> alles dran und drauf, was Du als Anfänger brauchst und es gibt im
> Internet tolle, lehrreiche Beispiele für dieses Board

Kann ich voll unterschreiben, bis du damit alles gemacht hast ist ein 
Jahr um. Der Spartan 3E ist nicht das Neueste und Beste aber es ist eine 
solide Basis mit genug Zellen, um kleine bis mittlere Projekte zu 
realisieren.

"Arduino style", Baukasten für große Jungs :-)

https://www.amazon.de/XC3S500E-Spartan-3E-Developm...

Und eine Liste von Eval Boards, die kein Ende nimmt:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Liste_von...

: Bearbeitet durch User
Autor: Hello (Gast)
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Hallo,

danke für die bisherigen Antworten. Ich werde zunächst dann wohl 
versuchen die Theorie zu verstehen, bevor ich mir die Hardware 
beschaffe. Das scheint doch nicht wie Arduino-like zu sein.

Wo werden FPGAs in der Industrie eingesetzt? Im Augenblick fällt mit die 
Bildverarbeitung ein. Und sonst hatte ich mal irgendwo gelesen, dass 
jemand damit ein neuronales Netz implementieren wollte, da die 
Parallelstruktur der FPGAs dafür hilfreich sein soll.

MfG

Autor: Lothar (Gast)
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Hello schrieb:
> Wo werden FPGAs in der Industrie eingesetzt?

Wir setzen keine FPGAs mehr ein.

> Bildverarbeitung
> neuronales Netz

GPU oder Spezial-CPU:

https://developer.nvidia.com/cudnn
https://www.nvidia.com/en-us/self-driving-cars/drive-px/

Intel war bei der Namensgebung wieder mal kreativer als Apple

https://de.wikipedia.org/wiki/Apple_A11_Bionic
https://www.intelnervana.com/intel-nervana-hardware/

Autor: chris (Gast)
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Also ich habe jetzt mit folgenden Boards angefangen:
MachX02
http://www.mouser.de/new/Lattice-Semiconductor/lat...
DE0-Nano
https://www.terasic.com.tw/cgi-bin/page/archive.pl...
MAX1000
https://shop.trenz-electronic.de/de/TEI0001-02-08-...

Eigentlich benutzte ich aber im Moment nur das MACHX02 weil die 
Entwicklungsumgebung "Diamond" einen VHDL-Syntax Checker drinnen hat und 
man beim Speichern sofort seine Fehler angezeigt bekommt. Das ist gerade 
am Anfang, bei dem man den Syntax noch nicht so kennt, sehr nützlich.
Die Entwicklungsumgebung "Quartus" für die anderen Boards von 
Intel/Altera ist dagegen "schnarchlangsam".

Das MAX1000 Board wäre aber gut für Breadboard aufbauten, weil es eine 
schön kleine Form hat.

Den ganzen Peripherie-Schnickschnack den teurere Boards haben, braucht 
man glaube ich zum Üben nicht. Man kann beim MACHX02 Breakout Board sehr 
schön Jumperkabel stecken und sie zu einem daneben liegenden Breadboard 
mit Experimentierelektronik verbinden.

Autor: chris (Gast)
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>Das scheint doch nicht wie Arduino-like zu sein.

Definitv nicht.

Was in der Arduino-Umgebung 10 Minuten braucht, ist beim 
FPGA-programmieren in VHDL ein Aufwand von mehreren Wochen.
Während das compilieren und flashen des "Blinky" in der Arduino-IDE 3 
Klicks benötigt, werden in den FPGA-Entwicklungsumgebungen geschätzte 15 
Klicks gebraucht.

Der Aufwand ist dabei exponentiell, also
Fehlermöglichkeit = Anzahl Menupunkte ^ Anzahl der Klicks

und damit die Erfolgswahrscheinlichkeit
 Erfolg = 1 / Fehlermöglichkeit 

Mikrocontroller zu programmieren war allerdings vor Entstehung der 
"Arduino-Vereinfachung" ähnlich kompliziert.

Wer weiß, vielleicht wird sich das programmieren von FPGAs auch 
irgendwann leichter, erste Ansätze gibt es schon:

http://www.ni.com/fpga/d/

Autor: Sigi (Gast)
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Bei jedem Hersteller muss dir klar sein, dass neben
einem DevBoard evtl. auch ein Programmer erforderlich
ist (oft OnBoard, aber nicht immer), und dieser ist
idR sehr teuer. Die billigste Variante ist da ein Klon,
die zu Altera sind da unschlagbar günstig.

Such mal in der Bucht nach "altera EP2C5T144", dann
findest du schon Board plus Programmer ab 15 Euro.
Die sind zwar "nakt", für den Anfang reicht es aber.
(Als Quartus-Version empfehle ich dir da 11.0, die
ist wesentlich kleiner und unterstützt noch denn
EP2)

Autor: chris (Gast)
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Bei meinen Boards oben ist überall ein Programmer drauf.

Autor: C. A. Rotwang (Gast)
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chris schrieb:

> Der Aufwand ist dabei exponentiell, also
>
>
Fehlermöglichkeit = Anzahl Menupunkte ^ Anzahl der Klicks
>
> und damit die Erfolgswahrscheinlichkeit
>
>
 Erfolg = 1 / Fehlermöglichkeit 

Super, mit der Methode lässt sich locker beweisen das längerer Texte 
(mehr clicks) deutlich mehr Fehler enthallten und damit die 
Erfolgswahrscheinlichkeit sinkt -> da geb ich als Diplomarbeit nur ein 
Blatt ab und das mach ich noch mit Voice Regocnition ;-)

> Wer weiß, vielleicht wird sich das programmieren von FPGAs auch
> irgendwann leichter, erste Ansätze gibt es schon:
>
> http://www.ni.com/fpga/d/

FPGA von National Instruments gibt es seit 10 Jahren, wird aussernalb 
von HiL etc nicht eingesetzt. Und schon viel länger gibt es den 
schematic entry also das FPGA-Design als Schaltplan einzugeben. Ist für 
komplexeres Design viel zu langwierig. Das Problem ist ohnehin nicht die 
Eingabe sondern das Verständniss für Schaltungsdesign/-verifikation, das 
ist halt mehr als Zusammengefrickle standardisierter Blöcke.

Autor: Ale (Gast)
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> Mikrocontroller zu programmieren war allerdings vor Entstehung der
> "Arduino-Vereinfachung" ähnlich kompliziert.

hahahahaha... ahhh warte mir tuen die Seiten weh vom Lachen

Nein.

Nein,

 warte habe ich schon nein gesagt ?

Es gab und gibt viele kombinationen von uC und ihre Umgebungen wo alles 
so gemacht ist daß man endlich die Platine mit dem uC am PC anschlißt 
und schon kann man entwickeln und programmieren, und debuggen.

Wenn du denkst daß das nur mit dem Arduino zu haben war...

Der Parallax Propeller, z.B. von 2006 ! ist es genauso einfach zu 
programmieren und mehrfach so leistunsstark wie ein ATMegaIrgendwas, und 
hat mehr pins !.

Guck dir was z.B. den PSoC kann, 10 € Dev Board und die Umgebung...

******

Und die "Libraries" die irgendjemand geschrieben haben sind genauso gut 
geignet für andere uC/Umgebungen wenn die Pertabel geschriben wurden, 
genauso wie früher.

Die "Webeaktion" die mit Arduino gemacht wurde, hätten NXP oder Cypress 
oder irgendjemand anders machen konnten, haben nicht.

*****

Kauf dir eine 20-30 € Platine und mit Xilinx oder Altera, es ist egal, 
beide Umgebungen brauchen meherere GBytes auf der Platte.
Eine Platine mit einem MachXO2 wie die Breackout board ist auch ganz 
nutzlich, hat jede I/O auf 2.54 raster rausgebracht. Kaum zu toppen wenn 
man nicht viel mehr Geld ausgibt.

Und wie Chris gesagt hat, der Diamond macht Syntax check beim Speichern 
der Datei !.
Ich nutze persönlich ghdl+gtkview oder iverilog+gtkview weil simulieren 
ist, meine Meinung "Der Weg" :)
Diamond finde ich ganz bequem und für kleine Designs schon schneller als 
Quartus.

Viel Spaß !

Autor: chris (Gast)
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C. A. Rotwang (Gast)
>Super, mit der Methode lässt sich locker beweisen das längerer Texte
>(mehr clicks) deutlich mehr Fehler enthallten
1. richtig
>und damit die Erfolgswahrscheinlichkeit sinkt
> da geb ich als Diplomarbeit nur ein Blatt ab und das
> mach ich noch mit Voice Regocnition ;-)
2.falsch, bzw. falscher Zusammenhang.
Die Diplomarbeit kann man trotz vieler Fehler verstehen und die 
Ergebnisse nutzen.

Dagegen blinkt beim FPGA nichts, wenn man irgendwo im Ablauf einen 
Fehler macht.
Da man nirgends in der IDE-Entwicklungskette einen Fehler machen darf, 
müssen die Einzelwahrscheinlichkeiten für die richtigen "Klicks" 
multipliziert werden um die Erfolgswahrscheinlichkeit zu berechnen.

Deshalb gilt:

>> Der Aufwand ist dabei exponentiell, also
>Fehlermöglichkeit = Anzahl Menupunkte ^ Anzahl der Klicks
>> und damit die Erfolgswahrscheinlichkeit
> Erfolg = 1 / Fehlermöglichkeit

Autor: chris (Gast)
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Hi Ale,
>Die "Webeaktion" die mit Arduino gemacht wurde, hätten NXP oder Cypress
>oder irgendjemand anders machen konnten, haben nicht.

Die Wahl des Mikrocontrollers war eher Zufall, sonst hätte ja Atmel die 
Aktion machen müssen.
Nimm Dir mal die Zeit, diesen Artikel durchzulesen, der ist wirklich 
interessant um die Entwicklungsgeschichte zu verstehen:

https://arduinohistory.github.io/

Autor: C. A. Rotwang (Gast)
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chris schrieb:

> Da man nirgends in der IDE-Entwicklungskette einen Fehler machen darf,
> müssen die Einzelwahrscheinlichkeiten für die richtigen "Klicks"
> multipliziert werden um die Erfolgswahrscheinlichkeit zu berechnen.
>
> Deshalb gilt:
>
>>> Der Aufwand ist dabei exponentiell, also
>>Fehlermöglichkeit = Anzahl Menupunkte ^ Anzahl der Klicks
>>> und damit die Erfolgswahrscheinlichkeit
>> Erfolg = 1 / Fehlermöglichkeit


Und wie macht das dieses schlau anmutende Gehergeschwafel Dich oder 
irgendjemand anderen zu einer besseren oder wenigstens minimal 
befähigten FPGA-Entwickler?
Falls Du probleme mit den clicks einer IDE hasst, warum schaust du dich 
nicht nach Alternativen um? bspw. tcl-scripts, makefile
https://www.altera.co.jp/ja_JP/pdfs/literature/an/an309.pdf

Autor: chris (Gast)
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>Und wie macht das dieses schlau anmutende Gehergeschwafel Dich oder
>irgendjemand anderen zu einer besseren oder wenigstens minimal
>befähigten FPGA-Entwickler?

Langsam wirst Du mir hier zu frech.

Autor: chris (Gast)
Datum:

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Ale:
>Die "Webeaktion" die mit Arduino gemacht wurde, hätten NXP oder Cypress
>oder irgendjemand anders machen konnten, haben nicht.
>Der Parallax Propeller, z.B. von 2006 ! ist es genauso einfach zu
>programmieren und mehrfach so leistunsstark wie ein ATMegaIrgendwas, und
>hat mehr pins !.
chris:
>>https://arduinohistory.github.io/

Das habe ich gerade im Artikel entdeckt:
"The first prototype for Wiring used the Parallax Javelin Stamp 
microcontroller."

So wie es aussieht, hätte beim Arduino fast Parallax das Rennen gemacht 
;-)

Autor: Carlo (Gast)
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chris schrieb:
> So wie es aussieht, hätte beim Arduino fast Parallax das Rennen gemacht

Ja, erstaunlich, dass die nicht ein wenig weiter sind. Die Firma ist 
nach meiner Einschätzung zu wenig agil. Ich habe schon vor 20 Jahren mit 
Parallax PICs gearbeitet und feststellen müssen, dass die was in den 
Markt werfen und es den OEMs überlassen, was draus zu machen.

Wilkes BASIC-Tiger war so ein Projekt, mit dem wir damals gearbeitet 
haben. War in BASIC programmierbar. Das Ganze mit einer guten IDE und 
wir hätten schon in den 2000ern einen Paraduino gehabt! ETH-CAN-chips 
gab es von Beck und auch eine bluetooth-Modul hatten wir im Gebrauch. 
Man musste alles noch manuell zusammenbauen.

Heute bekommt man das sicher alles in einen FPGA hinein, um zum Thema 
überzuleiten.

Autor: Thomas Winkler (Firma: privat) (diddl)
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Also ich hab jetzt mehrere gängige Starter Kits da und hab sie 
verglichen:

Bei Spartan 6:
- Mojo v3 um 27€ für ganz einfache Sachen
- das beste Kit ist klar der Mimas v2 um 50€

Bei Spartan 3e:
- Das Open3S500e kit von Waveshare um 65€ ist unschlagbar

Wenn man was moderneres will:
- das Digilent Arty A7 um 99€

Autor: bitwurschtler (Gast)
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Thomas W. schrieb:
> Wenn man was moderneres will:
> - das Digilent Arty A7 um 99€

Das ist teure Scheisse, das kostet in Deutschland 116€ und dann zahlste 
noch für ein paar Pmods Xtra nur um ne 7segmentanzeige zum leuchten zu 
bringen:
https://shop.trenz-electronic.de/de/26958-Arty-Art...

Dann schon lieber ein gebrauchtes Spartan3AN bei ebay wie dieses:
Ebay-Artikel Nr. 310620854594

das kostet deutlich weniger und die Peripherie wie VGA-Port, LCD, Audio, 
Drehencoder ist schon ohne PMod-kauf dabei:
https://www.xilinx.com/support/documentation/board...

Die billigen boards heute, die ausser SDRAM und Lochreihen nix 
mitbringen lohnen sich IMHO nur für Selberlöter. Wenn man sich Module 
wie die Pmods dazu kaufen muß, Zahlt man schnell das board mehrmals: 
https://shop.trenz-electronic.de/de/Produkte/Digil...

wenn man ein Minimalistenboard sucht dann sollte man auch dieses an 
schauen (27€):
https://shop.trenz-electronic.de/de/TEI0001-02-08-...

Autor: Andreas S. (igel1)
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Thomas W. schrieb:

>
> Bei Spartan 3e:
> - Das Open3S500e kit von Waveshare um 65€ ist unschlagbar
>

Ich hab's im Thema FPGA zwar niemals über einen selbstgeschriebenen
Rotationsencoder hinaus gebracht (und auch dafür habe ich einige
Wochen Einarbeitung neben Job und Familie benötigt), aber das
Spartan-3E FPGA Starter Kit Board fand ich für die Einarbeitung nahezu 
ideal.

Insbesondere auch deshalb, weil es dafür so tolle Beispiele und 
Anleitungen im Netz gibt.

Außerdem ist hinreichend viel Peripherie an Board, um sehr viele
unterschiedliche Dinge ausprobieren zu können (siehe Angaben unter dem 
Spiegelstrich unten).

Inzwischen wird das Board gebraucht für um die 50,- - 80,- EUR 
gehandelt.
Meiner Meinung nach ein echter Schnapper.

Ich würde es dem Open3S500e vorziehen, weil - bei gleichem FPGA-Chip - 
wesentlich mehr "Hühnerfutter" auf dem Board steckt.

Ich muss aber zugeben, dass ich seit ca. 2-3 Jahren nichts mehr mit
dem Board gemacht habe und meine Tipps hier evtl. veraltet sein könnten.

Aber im Rückblick: die VHDL-Einarbeitung mit diesem Board hat seinerzeit
riesigen Spaß gemacht.

Viele Grüße

Igel1



--------------------------------------------



Key Components and Features
The key features of the Spartan-3E Starter Kit board are:
• Xilinx XC3S500E Spartan-3E FPGA
• Up to 232 user-I/O pins
• 320-pin FBGA package
• Over 10,000 logic cells
• Xilinx 4 Mbit Platform Flash configuration PROM
• Xilinx 64-macrocell XC2C64A CoolRunner™ CPLD
• 64 MByte (512 Mbit) of DDR SDRAM, x16 data interface, 100+ MHz
• 16 MByte (128 Mbit) of parallel NOR Flash (Intel StrataFlash)
• FPGA configuration storage
• MicroBlaze code storage/shadowing
• 16 Mbits of SPI serial Flash (STMicro)
• FPGA configuration storage
• MicroBlaze code shadowing
• 2-line, 16-character LCD screen
• PS/2 mouse or keyboard port
• VGA display port
• 10/100 Ethernet PHY (requires Ethernet MAC in FPGA)
• Two 9-pin RS-232 ports (DTE- and DCE-style)
• On-board USB-based FPGA/CPLD download/debug interface
• 50 MHz clock oscillator
• SHA-1 1-wire serial EEPROM for bitstream copy protection
• Hirose FX2 expansion connector
• Three Digilent 6-pin expansion connectors
• Four-output, SPI-based Digital-to-Analog Converter (DAC)
• Two-input, SPI-based Analog-to-Digital Converter (ADC) with 
programmable-gain pre-amplifier
• ChipScope™ SoftTouch debugging port
• Rotary-encoder with push-button shaft
• Eight discrete LEDs
• Four slide switches
• Four push-button switches
• SMA clock input
• 8-pin DIP socket for auxiliary clock oscillator

: Bearbeitet durch User
Autor: Andreas H. (ahz)
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Andreas S. schrieb:

> Ich muss aber zugeben, dass ich seit ca. 2-3 Jahren nichts mehr mit
> dem Board gemacht habe und meine Tipps hier evtl. veraltet sein könnten.

Ich habs hier auch rumliegen (allerdings die 1600er Variante) und es 
wird immer wieder mal gebraucht für schnelle Testaufbauten.

Veraltet? Teilweise natürlich schon. Aber als Anfängerboard absolut 
super.

Später kann man dann z.B. bei Trenz et. al. Boards mit komplexen Steinen 
kaufen die deutlich weniger Krims drauf haben aber für dezidierte Apps 
günstiger sind.

Ich denke, mit dem Board kann man nix falsch machen.

/regards

Autor: Peter (Gast)
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Ich habe das folgende, baue einen Distanzsensor auf und bin damit sehr 
zufrieden.
Ebay-Artikel Nr. 112520275228
Es ist alles drauf um anzufangen (Beeper, LEDs und Schalter) aber auch 
um weiterzumachen (AD-Wandler, SDRAM, Flash, USB-Seriell-Wandler, 
VGA-Port, IR-Empfänger, ...)
Preislich macht man damit nichts verkehrt.

Ich denke eine Spezialisierung kommt so wie so erst später. Dann weiß 
man aber genau was man möchte und kann sich ein entsprechendes Board 
aussuchen.

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  • [vhdl]VHDL-Code[/vhdl]
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