Version vom 29. Mai 2012, 16:14 Uhr

RP6v2 I2C-Portexpander: Hardware

In diesem Projekt soll eine "Exp" (RP6#Experimentierplatine, CONRAD 191537) für den RP6v2 (natürlich auch für den RP6) "gebaut" werden, auf der zuerst mit dem IC PCF8574 ein I2C-Portexpander realisiert werden soll. Mit den 8 neu gewonnenen I/O-Ports kann z.B. ein LC-Display betrieben werden. Für die Teile, die man für das ganze Projekt braucht, werden Bestell-Nummern vom großen C angegeben. Natürlich gibt es auch andere Versender, bei denen es evtl. günstiger wird.

Das Projekt wird in 2 Abschnitten ("Phasen") vorgestellt. Wer mitbauen will, kann auch schon nach der ersten Phase aussteigen, weil sie ohne die 2. Phase funktioniert.

So werden die 2 (3?) Phasen aussehen:

• Phase 1 -> Aufbau des PCF8574 (8 I/O-Ports) mit Wannenstecker für ein LCD
• Phase 2 -> Aufbau des PCF8591 (4 AD- und 1 DA-Wandler) mit Wannenstecker für die AD-/DA-Ports
• (Phase 3 -> Ich weiß nicht, ob es sie gibt. Aber: Ich hätte evtl. noch eine Idee dafür!)

Was braucht man allgemein für den Aufbau einer Schaltung auf der Exp:

• Seitenschneider, Schere, Zange
• Lötkolben 25..30 Watt, Lötzinn
• Plastik 70 Schutzlack (CONRAD 813621)
• Isolierter Schaltdraht YV 0,20 mm² (CONRAD 606065)
• Versilberter CU-Draht 0,6 mm (CONRAD 605581)

Mit dem versilberten CU-Draht stellt man auf der Unterseite (= Lötseite) der Exp Verbindungen zwischen den Bauteilen her; mit dem isolierten Schaltdraht werden Drahtbrücken auf der Oberseite (= Bestückungsseite) der Exp eingesetzt. Die Lage der Verbindungen zeige ich im Bestückungsplan jeder Phase. Man muss sich nicht an die genaue Lage der Verbindungen halten.

Wenn man die Drähte und Bauteile an anderen Positionen einlötet, kann es aber sein, dass man die nächste Phase nicht mehr so aufbauen kann, wie ich das hier zeige! Möglicherweise sind die weiteren Teile dann nur noch mit einer "wilden" Freiverdrahtung machbar!

Phase 1

In der Phase 1 wird das PHILIPS Portexpander-IC PCF8574AP oder PCF8574P mit seinen Verbindungen zu einem 14-poligen Wannenstecker als Anschluß für ein LCD aufgebaut. Alle RP6#Displays können hier direkt angeschlossen werden.

Man braucht folgende Bauteile (Bestell-Nummern CONRAD) für die 1. Phase:

Hier erst einmal der Schaltplan:

Und dann der Bestückungsplan:

Ich habe die Drahtbrücken aus isoliertem Schaltdraht (es sind 17) rot eingezeichnet. Sie werden auf der Oberseite der Experimentierplatine bestückt!

Viel Erfolg beim Aufbau!

Testen, ob die Schaltung grundsätzlich funktioniert, kann man mit der Demo "RP6Base_I2CMaster_01.c" aus den RP6v2 Examples. Die Demo zeigt ein Lauflicht, wenn man 8 LEDs an die Ausgangs-Ports des PCF8574 anschließt. Man sollte dazu low-current LEDs (z.B. rot 145998, grün 145971, gelb 145980) mit Vorwiderstand jeweils 1,5 kOhm (403270) an die Ausgänge anschließen,- Kathode an den Ausgang und Anode über Vorwiderstand an VDD. Die Ausgänge des PCF8574 sind zu finden an den Pins 4 (P4), 6 (P7), 11..14 (P0..P3) des LCD-Wannensteckers und an der 2-poligen Stiftleiste neben dem IC, beschriftet mit P5 P6. Auf die Jumper JP1..3 werden 3 Codierbrücken so aufgesteckt, dass die Adresseingänge des PCF8574 (A0..A2) mit GND verbunden sind (Position zum oberen Platinenrand). JP4 wird nicht aufgesteckt (INT nicht genutzt). Wenn der PCF8574AP eingesetzt wird, kann die I2C-Adresse im Demoprogramm "RP6Base_I2CMaster_01.c" unverändert bleiben. Wird jedoch der Typ PCF8574P verwendet, muss die I2C-Adresse geändert werden:

#define PCF8574_8LEDS_ADR  0x40

Später soll natürlich auch ein LCD angesteuert werden! Geduld ...

Phase 2

In der Phase 2 wird das PHILIPS Portexpander-IC PCF8591P mit seinen Verbindungen zu einem 10-poligen Wannenstecker als Anschluß für die AD- und DA-Ports aufgebaut.

Man braucht folgende Bauteile (Bestell-Nummern CONRAD) zusätzlich für die 2. Phase:

Hier erst einmal der Schaltplan:

Und dann der Bestückungsplan:

<--- In Arbeit!!!

Ich habe die Drahtbrücken aus isoliertem Schaltdraht (es sind ?) rot eingezeichnet. Sie werden auf der Oberseite der Experimentierplatine bestückt!

Viel Erfolg beim Aufbau!

Testen, ob die Schaltung grundsätzlich funktioniert, kann man mit der Demo "RP6Base_I2CMaster_02.c" aus den RP6v2 Examples. Die Demo zeigt das schon aus Phase 1 bekannte Lauflicht (mit dem PCF8574) und die 4 AD-Wandler Werte des PCF8591. Die angezeigten Werte werden zufällig sein, wenn an die analogen Eingangs-Ports des PCF8591 (AIN0..3) keine Schaltung angeschlossen ist. Man kann z.B. 4 LDRs zur Helligkeitsmessung verwenden. Als Vorbild kann man die Schaltung der Helligkeits-Sensoren des RP6v2 nehmen (Schaltplan RP6v2_SENSORS.pdf): Dort sind LDRs des Typs A9060 (145475) mit Widerständen 68 kOhm (403474) in Reihe geschaltet. Der ADC-Eingang liegt dann zwischen LDR und Widerstand. Die 4 Eingangs-Ports des PCF8591 findet man an den Pins 2, 1, 3, 5 (AIN0..3) des ADC/DAC-Wannensteckers. Auf die Jumper JP6, JP7 werden 2 Codierbrücken so aufgesteckt, dass die Adresseingänge des PCF8591 (A1..A2) mit GND verbunden sind (Position JP6 zum unteren, JP7 zum rechten Platinenrand). Auf JP5 wird ebenfalls eine Codierbrücke aufgesteckt (AGND = GND).

Der PCF8591 verfügt zusätzlich zu den 4 ADCs noch über einen DAC (Digital-Analog-Wandler). Dieser Ausgang (AOUT) ist verfügbar an Pin 9 des ADC/DAC-Wannensteckers. Nutzt man diese Funktion, kann man eine Spannung von 0..5 V an AOUT messen (JP5 aufgesteckt!).

Allgemeine Daten und Tabellen

Stecker

LCD

ADC/DAC

Jumper

Zeichenerklärung:

• Zweipolige Jumper:
  • Stellung ON = Jumper aufgesteckt (Kontakt geschlossen)
  • Stellung OFF = Jumper abgezogen (Kontakt offen)
• Dreipolige Jumper:
  • Stellung O = Jumper oben * aufgesteckt
  • Stellung U = Jumper unten * aufgesteckt
  • Stellung L = Jumper links * aufgesteckt
  • Stellung R = Jumper rechts * aufgesteckt

Zu *) Platine so gesehen, wie im Bestückungsplan!

Zu (S) Standard-Stellung der Jumper!

I2C-Adressen

Zu *) Da A0 = 0 festgelegt!

RP6v2 I2C-Portexpander: Software

Phase 1

Library

Header

Datei RP6I2ClcdTWI.h:

/* ****************************************************************************
 *                           _______________________
 *                           \| RP6  ROBOT SYSTEM |/
 *                            \_-_-_-_-_-_-_-_-_-_/         		 >>> COMMON
 * ----------------------------------------------------------------------------
 * ------------------------ [c]2012 - Dirk ------------------------------------
 * ****************************************************************************
 * File: RP6I2ClcdTWI.h
 * Version: 1.0
 * Target: RP6 Base & Processor Expansion - ATMEGA32 @8.00 or 16.00MHz
 * Author(s): Dirk
 * ****************************************************************************
 * Description:
 * This is the RP6I2ClcdTWI header file.
 * You have to include this file, if you want to use the library
 * RP6I2ClcdTWI.c in your own projects.
 *
 * ****************************************************************************
 * THE CHANGELOG CAN BE FOUND AT THE END OF THIS FILE!
 * ****************************************************************************
 */

#ifndef RP6I2CLCDTWI_H
#define RP6I2CLCDTWI_H

/*****************************************************************************/
// Includes:

#include "RP6I2ClcdTWIConfig.h"		// Configure the target system

// Select includes depending on RP6I2ClcdTWIConfig.h:
#ifdef RP6BASE
	#include "RP6RobotBaseLib.h"	// The RP6 Robot Base Library.
#else
#ifdef RP6CONTROL
	#include "RP6ControlLib.h"		// The RP6 Control M32 Library.
#else
	#error DEFINE "RP6BASE" OR "RP6CONTROL" AS TARGET IN RP6I2ClcdTWIConfig.h
#endif
#endif
#include "RP6I2CmasterTWI.h"		// Include the I2C-Bus Master Library

/*****************************************************************************/
// Defines:

#ifndef HEX
	#define HEX 16
#endif
#ifndef DEC 
	#define DEC 10
#endif
#ifndef OCT
	#define OCT 8
#endif
#ifndef BIN
	#define BIN 2
#endif

// Max. precision of the dtostre/dtostrf conversion:
#ifndef PRECISION
	#define PRECISION			6
#endif
// dtostre flags:
#ifndef DTOSTR_ALWAYS_SIGN
	#define DTOSTR_ALWAYS_SIGN	0x01	// ' ' for positive numbers
#endif
#ifndef DTOSTR_PLUS_SIGN 
	#define DTOSTR_PLUS_SIGN	0x02	// '+' instead of ' '
#endif
#ifndef DTOSTR_UPPERCASE
	#define DTOSTR_UPPERCASE	0x04	// 'E' instead of 'e' for the exponent
#endif

/*****************************************************************************/
// I2C-LCD functions:

// A shadow register that simplifies the I2C to LCD communication:
typedef union {
	uint8_t byte;
	struct {
		unsigned LCDD : 4;
		unsigned RS   : 1;
		unsigned P5   : 1;
		unsigned P6   : 1;
		unsigned EN   : 1;
	};
} i2clcdPort_t;
extern i2clcdPort_t i2clcdPort;

void setI2CLCDD(uint8_t lcdd);
void write4BitI2CLCDData(uint8_t data);
void writeI2CLCDCommand(uint8_t cmd);
void initI2CLCD(void);

void clearI2CLCD(void);
void clearPosI2CLCD(uint8_t line, uint8_t pos, uint8_t length);

void writeCharI2CLCD(uint8_t ch);
void writeNStringI2CLCD_P(const char *pstring);
#define writeStringI2CLCD_P(__pstr) writeNStringI2CLCD_P((PSTR(__pstr)))
void writeStringI2CLCD(char *string);
void writeStringLengthI2CLCD(char *string, uint8_t length, uint8_t offset);

void _showScreenI2CLCD_P(const char *line1, const char *line2);
#define showScreenI2CLCD(__line1,__line2); ({_showScreenI2CLCD_P((PSTR(__line1)),(PSTR(__line2)));})

void writeIntegerI2CLCD(int16_t number, uint8_t base);
void writeIntegerLengthI2CLCD(int16_t number, uint8_t base, uint8_t length);
void writeLongI2CLCD(int32_t number, uint8_t base);
void writeLongLengthI2CLCD(int32_t number, uint8_t base, uint8_t length);
void writeDoubleI2CLCD(double number, uint8_t width, uint8_t prec);
void writeDoubleExpI2CLCD(double number, uint8_t prec, uint8_t flags);

void setCursorPosI2CLCD(uint8_t line, uint8_t pos);

#endif

/******************************************************************************
 * Additional info
 * ****************************************************************************
 * Changelog:
 * 
 *  ---> changes are documented in the file "RP6I2ClcdTWI.c"
 *
 * ****************************************************************************
 */

/*****************************************************************************/
// EOF

Library

Demos

RP6v2 Base

RP6 CONTROL M32

Phase 2

Siehe auch

• RP6
• RP6 - Programmierung
• RP6v2
• RP6_Kamera_-_Mitmach-Projekt
• CCRP5
• Yeti
• Asuro
• C't-Bot

Quellen

• PCF8574 Datasheet
• PCF8591 Datasheet

Autoren

--Dirk 20:13, 26. Mai 2012 (CET)