RP6 - Programmierung: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 5. Februar 2023, 19:03 Uhr

Allgemein

In diesem Artikel geht es um die Programmierung des RP6, des RP6v2 und ihrer Erweiterungsplatinen RP6 CONTROL M32 und RP6 CCPRO M128.

Zu den Grundlagen des RP6 und des RP6v2 gibt es jeweils eigene Seiten.

RP6Loader

Der RP6Loader und der USB Interface Treiber sind hier zu finden. Der RP6Loader ist ein JAVA-Programm, das den RP6 oder die M32 über deren serielle Schnittstelle mit einem PC verbindet.

Das Programm verfügt über folgende Funktionen:

• Statusfenster mit RP6-Akku Spannungsanzeige
• Flash Loader (Programme hochladen und starten, Programmspeicher löschen)
• HexViewer (Inhalt der HEX-Datei ansehen)
• Terminal (Zeichen über die serielle Schnittstelle senden/empfangen)
• Displays (Grafische Hilfen zur Encoder-Einstellung)
• Log (Protokoll-Datei zur Fehlereingrenzung)

Der RP6Loader kann alle seine Funktionen nur mit dem Bootloader-Programm in der RP6 Base und M32 ausspielen. Entscheidet man sich für die ISP-Programmierung mit Löschen des Bootloaders, bleibt vom Funktionsumfang eigentlich nur das Terminal übrig.

Loader Versionen

Hier eine Tabelle der (mir) bekannten RP6Loader Versionen für die RP6 Base und M32:

Hinweis: Neuere Versionen des RobotLoaders ab Version 2.0 findet ihr hier.

Geeignete Terminals

Der RP6Loader enthält u.a. eine Terminal-Funktion. Stattdessen kann man auch andere Terminals mit besserem Funktionsumfang einsetzen.

HTerm

Dieses Terminal-Programm HTerm wurde von SlyD empfohlen. Die Konfiguration zeigt dieses Bild.

ZOC

radbruch hat hier darauf hingewiesen, dass es ein schönes, sogar farbiges Terminal-Programm ZOC gibt, das man gut anstelle des Terminals im RP6Loader einsetzen kann.

Projekte

• Protokoll der Datenübertragung zwischen RP6 und Computer:
  • C# Kommunikation zwischen RP6 und Computer
  • RP6Loader für .Net oder CLR Schreiben
• RP6FlashWriter: Der Opensource RP6 Loader
• rpyutils 0.1 Loader und Term in Python für Linux
• EEPROM-Daten per Compiler-Option flashen:
  • 1KB EEPROM im Prozessor
• ...

RP6 Base und CONTROL M32

Der RP6 (191524), sein Nachfolger RP6v2 (191584) und die RP6 CONTROL M32 Erweiterungsplatine (191550) können frei in C programmiert werden. Dies wird durch die umfangreiche Funktionsbibliothek und die detailliert beschriebene Anleitung auch Anfängern sehr leicht gemacht. Die Software, die zur Programmierung verwendet wird (WinAVR), ist ausschließlich Freeware und kann entweder der CD entnommen oder aus dem Internet heruntergeladen werden.

Dokumentation

Die Dokumentation (Anleitungen, avr-libc Reference Manual, Schaltpläne und Datenblätter) befindet sich hier.

Manuals

Schematics

Datasheets

Demo-Programme

Die RP6 Base und M32 Demo Programme sind hier zu finden.

RP6 Base

Ein Programm für die RP6 Base kann zum Beispiel so aussehen:

#include "RP6RobotBaseLib.h"	

int main(void)
{
	initRobotBase(); // Mikrocontroller initialisieren

	powerON(); // Encoder und Motorstromsensoren anschalten (WICHTIG!!!)

	setLEDs(0b111111); // Alle LEDs anschalten

	moveAtSpeed(100,100); // Beide Motoren fahren mit Geschwindigkeit 100

	while(true)
	{
		task_motionControl(); // Geschwindigkeit einstellen
		task_ADC(); // Wird wegen der Motorstromsensoren aufgerufen
	}
	return 0; 

}

In dem Programm würde der RP6 als erstes alle LEDs anschalten und dann endlos mit Geschwindigkeit 100 geradeaus fahren, ohne Hindernisse zu berücksichtigen.

CONTROL M32

Noch ein Beispiel für die M32:

// Includes:

#include "RP6ControlLib.h" 		// IMMER einbinden!!!


int main(void)
{
	initRP6Control(); // IMMER als ERSTES aufrufen!!!
	initLCD(); // Das LCD starten. Muss IMMER aufgerufen werden, BEVOR das LCD verwendet wird!
	setLEDs(0b1111); // Alle LEDs ein
	mSleep(500); // Eine halbe Sekunde warten
	setLEDs(0b0000); // Alle LEDs aus
	sound(180,80,25); // 2 mal Piepsen
	sound(220,80,0);
	showScreenLCD("################", "################"); // Etwas auf dem Display zeigen
	mSleep(1500); // Warten
	showScreenLCD("<<RP6  Control>>", "<<LC - DISPLAY>>"); //
	mSleep(2500); // Warten
	showScreenLCD("Hello World", "Example Program");
	mSleep(2500); //Warten
	clearLCD(); // Das LCD löschen
		
	while(true) 
	{
	     mSleep(1500); // Ewig warten...
	}
	return 0;
}

Library

Die Library für die RP6 Base und CONTROL M32 besteht aus folgenden 13 Dateien:

Versionen

Hier eine Tabelle der (mir) bekannten Library Versionen der RP6 Base und M32:

Zu *: Ab der Version 1.7 sind auch die Libraries und Examples der RP6 M256 WiFi Platine enthalten! Siehe hier!

Zu ²: Die Datei heißt RP6Examples_20120725f.zip. Mir ist nicht bekannt, ob ein Unterschied zur RP6Examples_20120725.zip besteht.

Zu ³: Von JM3 Engineering modifizierte Version auf der "RP6 Robot System Xtra Modules CD-ROM" zum RP6 Sensor Board und zu den Xtra Modulen. Neue Funktion: I2CTWI_readWordRegisters().

In der 1. Spalte findet ihr das Datum der RP6Examples.zip Datei, in der die Library enthalten ist. Die 2. Spalte nennt die Version, die im Dateinamen der VERSION_x.x.txt Datei als x.x vorkommt. In der 3. und 4. Spalte steht die Versionsangabe der RP6Library und RP6ControlLibrary laut Angabe in der VERSION_x.x.txt Datei.

In der 5. Spalte gebe ich den Wert der Konstante RP6LIB_VERSION an. Es gibt sie erst ab den Examples vom 16.10.2007. In den Spalten 6 bis 11 führe ich nacheinander die Versionsnummern und ggf. das in der Datei genannte Datum der Header-Datei/Library an: RP6Config.h, BaseLib, ControlLib, UartLib, MasterTWI, SlaveTWI.

Die jeweils aktuelle Library ist in den Demo-Programmen auf der AREXX Homepage enthalten. Link siehe oben! Die RP6Control Library in der Version 1.32beta vom 19.07.2012 könnt ihr hier finden.

RP6RobotBase

Die RP6 Base Library existiert inzwischen in der Version 1.8 von 2012. Gegenüber der Version 1.4 vom 29.04.2008 wurden diese Verbesserungen vorgenommen:

• Stopwatch Fehler (10% zu langsam) berichtigt
• Optionen CHANGE_DIRECTION_FAST, MEDIUM und SLOW eingeführt

Von Maximilian Voss wurde hier eine eigene Version der RP6 Base Library veröffentlicht mit folgenden Änderungen:

• Compiler Optionen (UART-, Antriebs-, Bumper- und LED-Funktionen können einzeln de-/aktiviert werden)
• Core Funktionen (Konfiguration, Timer)

Die Library ist unvollständig und scheint nicht weiter entwickelt zu werden.

Von radbruch wurde hier eine minimale RP6 Base Library veröffentlicht mit folgenden Änderungen:

• Maximale Kürzung der Library
• Reduktion aller Funktionen auf ein Minimum

Bug-Report

Konfiguration

Die wesentlichen Hardware-Konfigurationen des RP6 sind in der "RP6Config.h" zu finden. Sie enthält Festlegungen zu:

• Encoder-Auflösung
• Rotations-Faktor
• Geschwindigkeits-Messintervall
• Power On Warnung
• ACS

Diese Header-Datei wird standardmäßig auch in die RP6RobotBase Library eingebunden.

Port-Verwendung

Die Verwendung der Ports des RP6 Microcontrollers wird festgelegt in der Header-Datei "RP6RobotBase.h". In dieser Datei wird auch noch Folgendes aufgeführt:

• Quarzfrequenz (F_CPU)
• True/false Definition
• Verschiedene Macros
• Baudrate der seriellen Schnittstelle

Hier eine Tabelle mit den Port-Definitionen für die RP6 Base:

Erklärung der Spalten:
Port        -> Atmel Portpin Bezeichnung
Name        -> Atmel Funktionsbezeichnung
In/Out      -> Eingang (In) oder Ausgang (Out)
Pullup      -> Falls Eingang: Pullup ein- (1) oder ausgeschaltet (0)
Wert        -> Falls Ausgang: Logikpegel high (1) oder low (0)
Funktion    -> Schnittstellenfunktion
Bezeichnung -> Portpin Bezeichnung der Library
Stecker     -> Portpin verfügbar an STECKER: Pin
Anmerkungen -> Kommentare (ADC_xxxxx: ADC-Kanal Bezeichnung)

Zeichen:
*   Standard-Belegung! Über Jumper/Lötbrücke änderbar.
**  Power On für Radencoder, IR-Empfänger *, Stromsensoren *, PWRON-LED *
*** Zusätzlicher Anschluß von Bumpern oder Tastern möglich!
²   I2C-Master: Out, Slave: In

Timer-Nutzung

Die Nutzung der Timer wird in der RP6Base Library in der Funktion initRobotBase() am Ende der Datei RP6RobotBaseLib.c festgelegt.

Timer 0

Timer 0 arbeitet in der RP6Base Library im CTC-Modus (Mode 2) mit einem Vorteiler von 8 und nutzt als TOP-Wert OCR0. Bei einem Wert von 99 für OCR0 errechnet sich ein Zyklus von 100 us bei einer Quarzfrequenz von 8 MHz.

Der Zyklus von 100 us wird genutzt für:

• Verzögerungen (sleep, mSleep)
• Stopwatches
• RC5 Empfang
• Timer Variable
• Geschwindigkeits-Messung
• Weiche PWM-Anpassung und automatische PWM-Abschaltung
• ACS Timing
• Blinken der Power On LED
• Überstrom Zeitmessung
• Bumper Check Intervall Zeitmessung
• Selbsttest: Duty cycle Messung

Timer 1

Timer 1 arbeitet im phasenrichtigen (phase correct) PWM-Modus (Mode 10) mit einem Vorteiler von 1 (kein Vorteiler!) und nutzt als TOP-Wert ICR1. Bei einem Maximalwert von 210 für ICR1 errechnet sich eine PWM-Frequenz von ca. 19048 Hz.

Die PWM wird genutzt für:

• Geschwindigkeitsregelung der Motoren

Timer 2

Der Timer 2 arbeitet im CTC-Modus (Mode 2) mit einem Vorteiler von 1 (kein Vorteiler!) und nutzt als TOP-Wert OCR2. Bei einem Wert von 110 (= 0x6E) für OCR2 errechnet sich eine Frequenz von ca. 72072 Hz.

Die 72 kHz Frequenz wird genutzt für:

• ACS

RP6Control

Die RP6Control Library gibt es inzwischen in der Version 1.3 vom 24.02.2012. Gegenüber der Version 1.1 (ab 2007) wurde diese Verbesserung vorgenommen:

• Stopwatch Fehler (10% zu langsam) berichtigt

Von Dirk wurde hier eine Version 1.3beta veröffentlicht mit folgenden Verbesserungen:

• Neue Task ADC
• Funktionen für die freien I/O-Portpins
• Tonfrequenz-Konstanten für den Beeper

Die neueste Version 1.32beta der RP6Control Library vom 19.07.2012 ist kompatibel zur offiziellen Version 1.3.

Von RolfD wurde hier eine neue Version der RP6Control Library veröffentlicht mit folgenden Änderungen:

• Ursprüngliche Ein-/Ausgabefunktionen durch <stdio> Treiberfunktionen ersetzt
• "Mantelfunktionen" zur Sicherung der Abwärtskompatibilität
• ASCII- und Binär-Betriebsart
• Neue Funktion lcd_generatechar (eigene Zeichen für das LCD definieren)
• LCD-Ausgabefunktionen der RP6ControlLib_2 (writeLongLCD, writeLongLengthLCD, writeDoubleLCD, writeDoubleExpLCD) hinzugefügt

Die vorgeschlagenen Änderungen der RP6Control Library müssen noch in eine der beiden letzten Versionen der RP6ControlLib (1.32beta oder 1.3) eingefügt werden. Eine Anleitung dazu befindet sich in dem verlinkten Thread.

Bug-Report

Konfiguration

Die wesentlichen Hardware-Konfigurationen des RP6 sind in der "RP6Config.h" zu finden. Sie enthält Festlegungen zu:

• Encoder-Auflösung
• Rotations-Faktor
• Geschwindigkeits-Messintervall
• Power On Warnung
• ACS

Diese Header-Datei wird standardmäßig auch in die RP6Control Library eingebunden.

Port-Verwendung

Die Verwendung der Ports des RP6 CONTROL M32 Microcontrollers wird festgelegt in der Header-Datei "RP6Control.h". In dieser Datei wird auch noch Folgendes aufgeführt:

• Quarzfrequenz (F_CPU)
• True/false Definition
• Baudrate der seriellen Schnittstelle

Hier eine Tabelle mit den Port-Definitionen der M32:

Erklärung der Spalten:
Port        -> Atmel Portpin Bezeichnung
Name        -> Atmel Funktionsbezeichnung
In/Out      -> Eingang (In) oder Ausgang (Out)
Pullup      -> Falls Eingang: Pullup ein- (1) oder ausgeschaltet (0)
Wert        -> Falls Ausgang: Logikpegel high (1) oder low (0)
Funktion    -> Schnittstellenfunktion
Bezeichnung -> Portpin Bezeichnung der Library
Stecker     -> Portpin verfügbar an STECKER: Pin
Anmerkungen -> Kommentare (ADC_xxxxx: ADC-Kanal Bezeichnung)

Zeichen:
*   Standard-Belegung! Über Jumper/Lötbrücke änderbar.
**  Frei nutzbar. wenn kein 2. EEPROM (IC5) eingesetzt ist!
²   I2C-Master: Out, Slave: In

Timer-Nutzung

Die Nutzung der Timer wird in der CONTROL M32 Library in der Funktion initRP6Control() am Ende der Datei RP6ControlLib.c festgelegt.

Timer 0

Timer 0 arbeitet in der M32 Library im CTC-Modus (Mode 2) mit einem Vorteiler von 8 und nutzt als TOP-Wert OCR0. Bei einem Wert von 199 für OCR0 errechnet sich ein Zyklus von 100 us bei einer Quarzfrequenz von 16 MHz.

Der Zyklus von 100 us wird genutzt für:

• Verzögerungen (sleep, mSleep)
• Stopwatches
• Timer Variable
• Sound timing

Timer 1

Timer 1 ist in der M32 Library nicht genutzt und kann beliebig in eigenen Programmen eingesetzt werden.

Timer 2

Der Timer 2 arbeitet im Normal-Modus (Mode 0). Der Wert von OCR2 bestimmt die Frequenz.

Die von Timer 2 erzeugte Frequenz wird genutzt für:

• Beeper

RP6uart

Diese Library stellt Funktionen für die serielle Kommunikation zur Verfügung. Sie kann auf der RP6 Base und M32 eingesetzt werden. Die aktuelle Version ist seit dem 16.07.2012 die Version 1.2. Gegenüber der Version 1.1 vom 10.09.2007 gibt es folgende Verbesserung:

• Fehler in der Funktion readChars berichtigt

Die RP6uart Library ist standardmäßig in die RP6Base und CONTROL M32 Library eingebunden.

In diesem Thread entwickelt RolfD die RP6uart Library weiter:

• Nicht blockierende Sendefunktion mit eigenem Sendepuffer
• Zeichen 0x00 kann übertragen werden
• Neue Funktionen serial_sendc() und serial_getc()
• <stdio> Treiberfunktionen
• "Mantelfunktionen" zur Sicherung der Abwärtskompatibilität
• ASCII- und Binär-Betriebsart
• ASCII Edit mode
• Xon/Xoff Modus
• ...

RP6I2Cmaster/slaveTWI

Diese Library (bestehend aus einer Master- und einer Slave-Library) stellt Funktionen für die I2C-Kommunikation zur Verfügung. Die Library, die es in der Version 1.0 unverändert bereits seit dem 16.05.2007 gibt, läßt sich sowohl auf der RP6Base, als auch auf der M32 nutzen. Beide Plattformen können I2C-Master oder -Slave sein.

Eine erweiterte Master-Library (Version 1.1) gibt es mit Datum vom 04.09.2012, veröffentlicht ab Februar 2014 von JM3 Engineering für das RP6 Sensor Board und die Xtra Module. Sie ist abwärts-kompatibel zur Master-Library in der Version 1.0 vom 16.05.2007 und bietet lediglich folgende Erweiterung:

• Neue Funktion I2CTWI_readWordRegisters() zum Lesen von 16 Bit Registern

Eine neue Master-Library, die die TWI-Funktionen von Peter Fleury's I2C Master Library anstelle der Interrupt-basierten Funktionen der Original-Library von SlyD nutzt, wurde hier veröffentlicht. Sie basiert auf der o.g. erweiterten Master-Library (Version 1.1).

Bug-Report

Dieser interessante Thread von RolfD dreht sich um eventuelle Fehler in dieser Lib und deren Fix.

Ergänzung

Hier findet sich eine (evtl. noch nicht fehlerfreie) Veränderung der RP6I2Cmaster Library, um mit ihr den berührungslosen Temperatursensor MLX90614 anzusteuern. Die Änderungen ermöglichen einen Repeated Start zwischen dem Senden der I2C- und RAM-Adresse und dem Lesen der Sensor-Werte. Die Original-Library sendet an dieser Stelle ein Stop.

RP6 I2C-Adressen

Definierte I2C-Adressen des RP6-Systems:

Zu *) Adresse nicht festgelegt. Empfehlung!

Zu **) Hardware nicht im RP6-System vorhanden.

Zu ²) Adress-Konflikt möglich!

WinAVR

Die neueste Version von WinAVR kann man hier oder hier herunterladen. WinAVR ist eine fertige Windows-Einrichtung eines Editors (Programmer's Notepad 2) und eines C-Compilers für Atmel AVR-Microcontroller (AVR-GCC).

Zu empfehlen ist ein Blick in folgende Anleitungen, die in der WinAVR-Installation enthalten sind:

• WinAVR-user-manual.html (Benutzer-Handbuch im Stammverzeichnis)
• pn2.chm (PN2 Hilfe-Datei im Unterverzeichnis \pn\help)

Programmer's Notepad 2

Programmer's Notepad 2 (PN2) ist der Editor von WinAVR, mit dem man Programme schreibt.

GCC

GCC ist eine Sammlung von Compilern, die auch eine C-Variante enthält (AVR-GCC), die für die Programmierung von AVR-Microcontrollern eingesetzt wird. In AVR-GCC wird auch der RP6 programmiert. In seiner Anleitung gibt es einen "C - Crashkurs" (Kapitel 4.4.).

Zusätzlich ist u.a. in der WinAVR-Installation folgende Referenz zu allen Definitionen und Funktionen der AVR-GCC-Libraries enthalten:

• avr-libc-user-manual.pdf (Handbuch im Unterverzeichnis \doc\avr-libc)

Es gibt gute Tutorials, um die Sprache zu lernen:

• Avr-gcc
• C-Tutorial
• Das C Tutorial (deutsch)
• Einiges zu ANSI-C

Darüber hinaus gibt es natürlich auch Bücher:

• Suche C-Buch für Einstieg

Projekte

Ohne Anspruch auf Vollständigkeit habe ich hier Links zu wichtigen Software-Projekten für die RP6Base und die M32 aufgelistet. Wichtig war mir dabei, dass es sich um direkt nutzbare und vollständige Programme oder Libraries handelt.

... kann gern ergänzt werden ...

RP6 Base

• Library:
  • Minimale Lib für den RP6
  • RP6uart_2 Lib
  • RP6uart Lib mit ISR
  • Peter Fleury's I2C Master Library für RP6
  • Library für acht 100µs Stopwatches
• LCD Ansteuerung (Demo, Library):
  • LCD an RP6 Base
• Servoansteuerung (Grundlagen, Demos, Library):
  • RP6 Servo Ansteuerung
  • Domino Day für den RP6
  • Minimallösung Servo-Sensor
  • Libverträgliche Servo-ISR
  • RP6Base Library für 8 Servos
• LEDs als Helligkeitssensor (Demo):
  • LED-Sensor am RP6
• Ansteuerung externer I2C-Hardware (Demo):
  • RP6 Beispiel RTC PCF8583
  • RP6 Beispiel Devantech CMPS03
• Ansteuerung des RP6 durch Lego NXT über I2C (Demo):
  • howto: RP6 und Lego NXT koppeln
• Kamera Minimallösung (Demo):
  • Minimallösung Kamera für den RP6
• Kamera-Projekt (Demo):
  • RP6Base Video Grabber 1
• Clock (Library):
  • RP6 Einfache Clock Library
• DCF77-Decoder/Clock (Library):
  • RP6 DCF77 Library
• Linienfolger (Demo):
  • RP6 Linienfolger
• PC-Verbindung über Bluetooth (Grundlagen):
  • RP6 Uart Adapter für BTM222
• PC-Fernsteuerung (Demo):
  • RP6 über Joystick steuern (in VB2008)
  • RP6 und Funk
  • RP6 Remotrol 1.3
  • Gemeinschaftsprojekt RP6 Remotrol 2.0
  • RP6 mit Raspberry Pi verbinden
• RC-Fernsteuerung (Demo):
  • RP6 und RC
  • Fernsteuerung für den RP6
• IR-Fernsteuerung (Demo):
  • RP6_TV_ Remote
  • Servos mittels TV-Remote steuern
• IR-Kommunikation (Demo):
  • Einfache IR Kommunikation für den RP6
• RP6 und BASCOM (Demo):
  • RP6 mit BASCOM (kleiner Anfang)
  • RP6 mit BASCOM und Fernbedienung RC5
• RP6 und LabView (Demo):
  • Der Robby und LabView
• Morse-Code senden/empfangen (Demo, Library):
  • RP6 - Morse-Code
• RP6 mit MetaController (C++ Projekt):
  • RP6 mit MetaController
• FreeRTos auf RP6 (Projekt):
  • FreeRTos auf RP6?
  • Projekt: FreeRTos auf RP6
• Verschiedenes:
  • Maussensor an RP6
  • Feuerwehrbot Roboterwettbewerb
  • Projekt RP6 mit Snake Vision
  • RP6 und M32 Simulator
  • ...