Sport-Anzeigetafel über USB

[wkrug]

...aber warum versteifst du (wkrug) dich so auf die Rückmeldung einer "Empfangsbestätigung" zum PC?

Weils ziemlich einfach zu realisieren ist und von der Hardware her wenig Aufwand macht und die Daten trotzdem nur im Bedarfsfall ( Neue Daten, oder Fehler ) gesendet werden müssen.
Eine Rückmeldung von jedem Empfänger würde, wie Du richtig bemerkt hast, eine Kollisionserkennung erfordern, oder ein Protokoll mit Zeitfenstern.
Zudem könnte der Master, also der PC nicht mehr zu jedem Zeitpunkt senden, solange noch Quittierungen fehlen.
Eine zeitmässig abgestufte Antwort der einzelnen Knoten ( Uhren ) würde wiederum eine Adressierung oder Priorisierung erfordern.

Die Methode mit den schnell aufeinander folgenden Nachrichten, wie bei DMX 512 würde einen zusätzlichen Controller mit eigens entwickelter Software nötig machen.

Zur Zeit würde ich deshalb den passiven Schleifenstecker als Lösung favorisieren.
Damit ist zumindest sichergestellt, das an allen Uhren die korrekte Nachricht anlag.
Der PC kann einen Fehler sofort erkennen und an den User weitergeben.

Ein Protokoll bei dem mehrere Slaves senden dürfen ist da immer aufwändiger. Entweder von der Hardware her, oder von der Softwareseite.

Zudem kann man so eine Konfiguration mit jedem beliebigen Terminalprogramm debuggen, weil die nötige Nachrichtenschleife ja vorhanden ist. Es handelt sich ja um eine Eigenentwicklung und da auf Anhieb ein fehlerfreies Programm hinzukriegen halte ich für nicht möglich.
Zudem ist die Anzahl der Busteilnehmer nur durch die Bustreiber begrenzt. Baut man einen Repeater ein kann man das Signal fast an beliebig viele Slaves ( Uhren ) versenden. Und jede Uhr kann mit der gleichen Software ohne zusätzliche Addressierung angebunden werden. Auch das vertauschen von 2 Uhren miteinander hat keinen Einfluss auf diesen Bus.

Eine weitere Möglichkeit wäre, das jede angeschlossene Uhr ihre empfangenen Daten einfach wieder an einer Ausgangsbuchse zur nächsten Uhr weitergibt.
Somit würde jede Uhr als Repeater fungieren. Am Ende der Kette könnte Dann wieder der Schleifenstecker zum Einsatz kommen.
Somit wären alle Uhren in der Kette auf ihre korrekte Funktion überwacht. Denn wenn ein Knoten keine oder falsche Daten weitergibt, kommt die korrekte Datensatz nicht mehr beim PC an.
Allerdings weisst Du dann noch nicht bei welchem Knoten das Problem liegt.
Eine Uhr ohne Strom würde aber dann den Ausfall aller folgenden Uhren bewirken.

Ich schrieb ja schon - Eine Alternative wäre CAN. Da ist bereits eine Kollisionserkennung mit eingebaut und das Protokoll wäre für diese Anwendung praktisch Ideal, weil ja praktisch jeder Knoten die gleichen Informationen braucht. Ausserdem überwacht jeder Knoten die CAN Busleitung auf Fehler. Die Reichweite wäre bei niedrigen Baudraten auch ausreichend und man würde nur eine Doppelader benötigen.
Aber wenn Du Dir mal das Datenblatt vom MCP2515 oder einem anderen CAN Controller anschaust wirst Du Deine Meinung über das vermeintlich einfache Protokoll schnell revidieren. Da sind dann schon mal 10 bis 15 Register mit den "richtigen" Daten zu versorgen bis so ein Chip vernünftig läuft.

Das mit dem Rückkanal bei DMX 512 war mir schon bekannt, wird aber faktisch so gut wie nicht genutzt und macht da auch nicht wirkich Sinn. Ausserdem benutzen sehr viele günstige DMX Geräte 3polige Buchsen, obwohl das natürlich nicht Normgerecht ist. Und spätestens da kannst Du dann den Rückkanal vergessen.

So wie im Anhang wäre ein bidirektionaler full Duplex Knoten aufgebaut. Also so wie er auf der PC Seite nach dem FT232 zum Einsatz kommen könnte.

[wkrug]

@ijjiij
Sorry ich hab gerade erst Deinen Dateianhang in Antwort #8 entdeckt.
Im Prinzip wär das so richtig, nur das es von der ersten Uhr zur zweiten und dann von der zweiten zur dritten Uhr gehen soll.
Das mit dem Schieberegister stimmt so. In jede Uhr kommt somit ein Controller, der die Schieberegister nur für diese Uhr bearbeitet.
Übrigens würde ich für eine Stelle 8 Bit verbraten. Zum einen Hat so eine Anzeige eventuell einen Dezimalpunkt und es passt auch besser in die 8Bit Struktur eines solchen Controllers. Da auch die Hardware SPI immer 8 Bits sendet.
Das bei den Zahlen die richtigen Segmente angesteuert werden lässt sich am geschicktesten über eine indizierte Tabelle erreichen.

unsigned char uc_disptable[10] {0b01100000,0b11011010,0b11110010,0b...... usw.}
Das indiz ist dann die Zahl die angezeigt werden soll, in der Tabelle verstecken sich die anzusteuernden Segmente.
Die Ziffer 0 würde dann den ersten Speicherplatz ansprechen also uc_dispplatz[0]=uc_displtable[0];
Die Dezimalpunktansteuerung würde ich nach dem Auswählen der Ziffer erst machen also uc_displplatz[0]|=0b00000001;
Sind alle Segmentinformationen beisammen wird alles in die Display Schieberegister geschoben.

for(uc_i=0;uc_i<10;uc_i++)
{
while(ssr&0b10000000==0){} //Warten bis die SPI frei ist Programmbeispiel im ATMEL Datasheet beachten!
{
sdr=uc_displplatz[uc_i]; //Zu übertragende Daten in das Datenregister der SPI übergeben
}
}
LATCH = 1; // Nachdem alle Daten zu den Schieberegistern übertragen wurden Latch Impuls generieren
#asm("nop");
LATCH = 0;

Ist jetzt natürlich nur ein pseudo Code. Die Registernamen der SPI hab ich jetzt nicht im Datenblatt nachgeguckt.

[ijjiij]

@ijjiij
Sorry ich hab gerade erst Deinen Dateianhang in Antwort #8 entdeckt.
Im Prinzip wär das so richtig, nur das es von der ersten Uhr zur zweiten und dann von der zweiten zur dritten Uhr gehen soll.

MUSS das Signal von Uhr zu Uhr gehen? Ja oder? Da gibts keine wirkliche Alternative dazu?
Beim Aufbau von 3 Displays (was meiner Meinung nach auf jeden Fall bald passieren wird...), würde es sonst in unserem Fall zu einer etwas ungünstigen Kabelverlegng kommen weil der Aufbau hier (räumlich gesehen) so aussehen würde:

kleineres Display -------- Großes Display + Laptop (Datenquelle) -------- kleineres Display

Dann würde die Kabelführung wohl vom Laptop zum 1. kleinen Display laufen, dann zurück zur großen Anzeige und rüber zum 2. kleinen Display. (Und dann wieder zurück zum Laptop? Oder kann das über die gleichen Leitungen wieder zurück geschehen?)
Dann hätte also jedes Display 2 Buchsen, eine für eingehendes Signal, eine für die Weiterführung des Signals zum nächsten Display. Richtig verstanden?

(Die Programmierung ist wie gesagt nicht so direkt meine Sorge, dafür hab ich Informatiker)

[wkrug]

MUSS das Signal von Uhr zu Uhr gehen? Ja oder? Da gibts keine wirkliche Alternative dazu?

Es gibt immer Alternativen!
Was Du nicht machen darfst ist, diesen Bus sternförmig aufbauen. Denn sonst kommst Du mit der Terminierung in ein ganz tiefes Tal und der Bus macht Probleme.
Das bedeutet, das in jedem Zweig am Anfang ein Bustreiber sein muß.
Auch die Sache mit der Quittierung wird dann nicht mehr so einfach möglich sein.

Das würde bedeuten, das Du beim PC je einen Bustreiber pro Linie einsetzen musst.
Dann würde ich aber das von "homedom" vorgeschlagene Konzept verwenden und auf der PC Seite einen eigenen Controller vorsehen, der die aktuellen Nachrichten ständig auf dem Bus wiederholt. Eine Refreshrate von 100 bis 200ms dürfte schnell genug sein. Ne Prüfsumme wäre dann auch nicht schlecht um Fehler bei der Übertragung zu erkennen.
Ein Display das einen Fehler erkennt könnte dann z.B. eine Anzeige FF FF machen und der Fehlerort wäre sofort optisch erkennbar.

Dann hätte also jedes Display 2 Buchsen, eine für eingehendes Signal, eine für die Weiterführung des Signals zum nächsten Display. Richtig verstanden?

Das hast Du völlig richtig verstanden!
Unabhängig davon kann man ja beim PC mehrere von diesen Bussen aufmachen. Die TTL Eingänge der Bustreiber SN75176 werden dann einfach parallel geschaltet. Und trotzdem kannst Du dann von einer Uhr zur anderen weitergehen, wenn das Verkabelungsmässig besser passt.
Jeder Bus muß allerdings an seinem Ende terminiert werden. Die Lösung mit den Terminator Stecker ( Widerstand in einem Stecker verbaut ) erscheint mir hier am Einfachsten.

Was Du nicht vergessen darfst ist, das so ein Bustreiber einen Widerstand von 60Ohm treiben muß und deshalb ~85mA Strom ziehen wird. Bei 3 Bustreibern sind das dann schon 255mA. Da musst Du gucken, ob das noch über die USB Leitung des PC geht, oder ein eigenes Netzteil auf der PC Seite her muß.

Als Steckverbinder wär eventuell so was geeignet:http://www.reichelt.de/XLR-Stecker/X...f10d1ed6ae21cb
Ist auch das Stecksystem, das bei einfachen DMX 512 Geräten verwendet wird.

Hab noch mal kurz nach den Chips geguckt: Der 74HC595 wäre ein geeignetes Schieberegister mit Latch.
Jo, dann wären ja fast alle Chips beisammen:
Uhr: ATMEGA 16, 74HC595, SN75176, ULN2803.
PC: ATMEGA 8, FT232RL, SN75176.

Ich versuch Dich mal per SKYPE zu kontaktieren!

[ijjiij]

So, nochmal vielen Dank für unser Skype Gespräch!

Ich hab jetzt angefangen den Schaltplan für die Controller-Einheit zu entwerfen, bin dabei noch auf 3 Fragen gestoßen:

1.) Beim SN75176, ist das richtig, das ich den BUS nur als "Driver" verwenden, und daher die Anschlüsse R und RE nicht verbinden muss?
Der Anschluss D wird dann ja mit dem TxD vom AtMega verbunden, richtig? aber was mach ich mit dem DE-Anschluss?

2.) Der VCC bzw. der GND vom SN75176, kann ich, bzw. muss ich die mit VCC und GND vom Controller zusammenschließen? Oder sind die da was ganz war eigenes? (Die Frage klingt vl total bescheuert, will aber lieber auf Nummer sicher gehen...)

3.) Über USB wird ja auch Strom (5V?) übertragen. Kann ich damit die komplette Controller-Einheit, also den Atmega und die SN75176 über USB mit Strom versorgen? Dann würden ja in weiterer Folge auch die Controller in den Displays über den Laptop (bzw. den USB Anschluss) den Strom ziehen, das wird doch recht viel mit der Zeit, oder? Wäre es da dann sinnvoller, die Controller auf den Displays auch über ein extra Netzteil zu versorgen? Das brauchen die Displays ja, aufgrund des Stromverbrauchs der 7-Segment-Anzeigen sowieso...

LG
ijjiij

[wkrug]

Beim SN75176, ist das richtig, das ich den BUS nur als "Driver" verwenden, und daher die Anschlüsse R und RE nicht verbinden muss?
Der Anschluss D wird dann ja mit dem TxD vom AtMega verbunden, richtig? aber was mach ich mit dem DE-Anschluss?

Auf der PC Seite wird der Chip nur als Ausgang verwendet.
DE und !RE werden miteinander verbunden und auf +5V gelegt. Dadurch ist der Empfänger deaktiviert und der Sender aktiv.
Das zu sendende Datensignal wird dann an D angeschlossen. Also TxD des Controllers am PC kommt auf D. R bleibt hier offen.

Bei den Uhren Controllern wird auch DE und !RE zusammen geschlossen, aber hier auf GND gelegt.
Dann wird R mit RxD des Controllers verbunden. Hier bleibt D offen.

Der VCC bzw. der GND vom SN75176, kann ich, bzw. muss ich die mit VCC und GND vom Controller zusammenschließen? Oder sind die da was ganz war eigenes?

Da Du in jeder Anzeige ein eigenes Netzteil hast und die einzelnen Massen der Anzeigen keine verbindung haben, kannst Du die 5V Stromversorgung des Controllers auch für den SN75176 verwenden.
Manchmal wird da auch eine galvanische Trennung mittels Optokoppler und DC/DC Wandler mit eingebaut. Zwingend erforderlich ist das aber nicht.

Über USB wird ja auch Strom (5V?) übertragen. Kann ich damit die komplette Controller-Einheit, also den Atmega und die SN75176 über USB mit Strom versorgen? Dann würden ja in weiterer Folge auch die Controller in den Displays über den Laptop (bzw. den USB Anschluss) den Strom ziehen, das wird doch recht viel mit der Zeit, oder? Wäre es da dann sinnvoller, die Controller auf den Displays auch über ein extra Netzteil zu versorgen? Das brauchen die Displays ja, aufgrund des Stromverbrauchs der 7-Segment-Anzeigen sowieso...

Das war auch meine Frage 2 Antworten höher.
Da Du auf der PC Seite ja 3 Treiber einbauen willst können da von der USB Buchse bis zu 300mA Strom gefordert werden.
Wenn da ein USB HUB verwendet wird, kann die USB Buchse unter Umständen aber nur 100mA liefern.
Deshalb würde ich die FT232 Platine von Elektor verwenden und den FT232 mit der USB Spannung versorgen.
Den Rest der Schaltung würde ich über ein kleines Steckernetzteil versorgen.
Der GND ist dabei durchverbunden die Supply Anschlüsse wären getrennt. Das Steckernetzteil sollte >8V liefern, die Spannung für den Controller und die SN75176 würde ich mit nem 7805 generieren. Bei diesen Strömen muß dieser aber auf einen kleinen Kühlkörper kommen!
Die Controller in den Uhren werden nicht! von der USB des Rechners versorgt.
Die Controller müssen alle eine Quarz oder zumindest einen Keramikresonator als Taktquelle erhalten, sonst wird die Datenübertragung temperaturabhängig. Die internen Oszillatoren der Chips sind nicht besonders genau.

Bei den Uhren kannst Du die Spannung für den Controller, die Schieberegister und die SN75176 aus der Stromversorgung für die LED's gewinnen.
Auch hier sollte ein 7805 für die 5V Versorgung dieser Komponenten verwendet werden.
Die ULN2803 brauchen im Prinzip keine Stromversorgung. Der Pin 10 wird mit der Spannungsversorgung der Displays verbunden - Sind ja die Anschlüsse für die Freilaufdioden. Der ULN kann maximal 500mA pro Ausgang schalten die Verlustleistung darf aber in Summe 1,47W beim DIL Gehäuse nicht überschreiten.
Die Spannung für die LED's hängt von den verwendeten Anzeigen ab und wird vermutlich zwischen 12 und 15V liegen.
Die von Dir erwähnten 200mm großen Anzeigen konnte ich bei Reichelt nicht finden.

[ijjiij]

Da Du auf der PC Seite ja 3 Treiber einbauen willst können da von der USB Buchse bis zu 300mA Strom gefordert werden.
Wenn da ein USB HUB verwendet wird, kann die USB Buchse unter Umständen aber nur 100mA liefern.

Heißt das jetzt also, wenn ich garantiert keinen HUB auf der Laptop-Seite verwende, spare ich mir hier das Netzteil, weil der Laptop dann die nötigen 300mA liefern kann?
Könnte man da nicht eventuell (über eine Diode, einen Jumper, einen Kippschalter etc.) eine Sicherheit vorsehen, das die Controller-Einheit vom Laptop betrieben werden kann wenn dieser genug Strom liefert, man aber ebenso ein Netzteil anschließen kann? so wie das externe Festplatten über USB manchmal haben?
Nur so ein Gedanke jetzt...

Ansonsten hab ich den Schaltplan für die Controller-Einheit soweit fertig denk ich, kann ich die hier online stellen zur Durchsicht auf Fehler?
Oder kann ich dir den Schaltplan per mail/skype schicken @ wkrug?

LG
ijjiij

[wkrug]

Heißt das jetzt also, wenn ich garantiert keinen HUB auf der Laptop-Seite verwende, spare ich mir hier das Netzteil, weil der Laptop dann die nötigen 300mA liefern kann?

Im Prinzip ja. Da Du aber nicht weisst wie die USB Buchsen innerhalb des PC angeschlossen sind würd ich mich nicht darauf verlassen. Ein externes Netzteil kostet nicht viel und ist im worst Case Fall ( Kurzschluß oder Überlast ) einfacher auszutauschen als ein USB Port im Laptop.
Allein schon aus Sicherheitaspekten würde ich deshalb ein externes Steckernetzteil bevorzugen.
Es ist aber Deine Entscheidung!

Ansonsten hab ich den Schaltplan für die Controller-Einheit soweit fertig denk ich, kann ich die hier online stellen zur Durchsicht auf Fehler?

Ich würde es an Deiner Stelle hier Veröffentlichen, da dann wesentlich mehr Leute einen Fehler erkennen können, als wenn nur ich Zugriff auf die Schaltpläne hätte.
Zudem handelt es sich ja um eine "Standardschaltung" und nicht um streng geheime Pläne.
Ich denk mal, das wenn das Teil fertig ist, Du mit Sicherheit einige Anfragen zu der Schaltung bekommen wirst.
So eine Sport Anzeige für bezahlbares Geld suchen sicher einige Sportvereine - ( auch unserer ).
Zudem ist das Teil ja Durch die Verwendung der Schieberegister modular.
Das bedeutet, wenn man es mal um 1 oder 2 Stellen erweiten möchte ist das relativ einfach zu machen.
Dann wär das auch eine Super Anzeige für einen Fussballverein.

Wenn Du einen Interupt Port freilässt und auf eine Stiftleiste legst ( GND, Signal, +5V ). Wäre jederzeit die Nachrüstung einer DCF 77 Uhr möglich.
Ist dann nur eine Frage der Software.

[ijjiij]

Gut, also ich hoffe man erkennt es soweit.
Der angefügte Schaltplan soll das Controller-Board darstellen.
Bitte um Nachsicht, es ist meine erste Arbeit in Eagle (oder überhaupt der erste Schaltplan den ich komplett selbst erstellt habe...)



Könntet ihr euch den vielleicht durchsehen, ob das so eh soweit funktionieren würde alles?

Außerdem noch eine Frage am Rande:
wkrug, du hast ja das USB Board von Elektor empfohlen. Gibt es dazu eventuell eine Alternative (in Sachen Leistung und Preis)?
Bei Elektor bekomme ich ja z.B. auch die Schaltpläne nur für extra "Elektor-Credits" zumindest laut Auskunft vom Support. Was ich jetzt ehrlich gesagt nicht ganz einsehe, wenn ich schon ein Produkt von denen kaufe, das ich dann nochmal extra dafür bezahlen soll, nur damit ich weiß welcher Anschluss was ist. Ich wollte einfach nur die Pin-Belegung von dem Board wissen, damit ich es in meinen Eagle-Schaltplan einzeichnen kann.

[wkrug]

Ui Ui Ui, da fehlt ja so einiges.
Zum Ersten kann man auf dem Schaltbild fast nichts erkennen.
Stells doch bitte in einer größeren Auflösung ein.
Zum ersten gehören bei jedem IC 100nF Abblockkondensatoren zwischen +5V und GND.
Ein 5V Stromversorgung kann ich gar nicht erkennen.
Der FT232 kann von der USB Buchse versorgt werden, der Controller und die Treiber IC's sollten eine eigene Stromversorgung kriegen.
Standard ist da ein 7505 Spannungsregler mit den dazugehörigen Kondensatoren und Kühlkörper.
Beim Controller müssen alle VCC, AVCC, GND, AGND Anschlüsse mit den entsprechenden Potentialen versorgt werden.
An den AREF Anschluß würde noch ein Kondensator mit 100nF gegen Masse gehören. Er wäre zwar eigentlich nur für die interne Referez nötig, stört aber auch nicht.
Die ISP Buchse gehört bei einer solchen Entwicklung mit auf die Platine drauf! Du möchtest ja den Controller in SMD Bauweise nehmen und dafür gibts keine Sockel! Und den Chip für jeden Programmiervorgang auszulöten mach schon gar keinen Sinn.
Der Quarz am Controller und die nötigen Bürden Kondensatoren am Controller fehlen auch.

Du kansst den FT232RL auch direkt in dein Layout mit einbauen, wenn Du ohnehin eine eigene Platine entwerfen willst, das spart Dir dann etwa 10...12€.
Guck Dir aber das Datenblatt an, welche Bauteile da zusätzlich mit reingehören.

Der FT232RL bietet auch die Möglichkeit eine TxD RxD Status LED. Ich würde an die beiden Anschlüsse ein kleine Low Current LED mit den entsprechenden Vorwiderständen reinmachen.

Übrigends, Du hast PN!