RP6 – RN-Wissen.de

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Was bisher geschah:

Fre, 08. Jun 2007 - Ankündigung des RP6 und der RP6 CONTROL M32
Mon, 02. Jul 2007 23:00 - Benachrichtigung der Tester
Die, 03. Jul 2007 15:00 - Bereitstellung der Dokumentation
Don, 05. Jul 2007 14:30 - Bereitstellung der Schaltungsunterlagen
Son, 08. Jul 2007 16:00 - Nachricht über den Versand der RP6
Mon, 09. Jul 2007 00:15 - Bereitstellung der Library und der Beispielprogramme
Die, 10. Jul 2007 - Eintreffen der RP6 bei den Testern
Mon, 16. Jul 2007 - Auslieferungsbeginn des RP6
Fre, 24. Apr 2009 - Ankündigung der RP6 CCPRO M128 (Auslieferung schon ab Mitte April 2009)
Mon, 27. Feb 2012 - Ankündigung des RP6v2
Don, 08. Mär 2012 - Auslieferungsbeginn des RP6v2
Sam, 17. Mär 2012 - Ankündigung der RP6v2 M256 WiFi

==Allgemein==

RP6 mit Erweiterungsboard

RP6 im Lieferumfang

Der von Arexx entwickelte RP6 ist ein autonomes Raupenfahrzeug, das nicht nur für Schüler und Studenten zum Einstieg in das Gebiet Robotik sondern auch für Fortgeschrittene Elektroniker und Bastler sehr gut geeignet ist, da das System für selbstentworfene Erweiterungen ausgelegt ist. Der RP6 wird von einem, unter Roboterentwicklern beliebten, AVR Microcontroller von Atmel gesteuert und hat Lichtsensoren in Form von zwei LDRs, 2 Bumper an der Stoßstange, 6 Status LEDs, Sensoren zur Überwachung der Akkuspannung, Drehgeber mit 625 CPR, ein Infrarot Sensor zur Hinderniserkennung und Kommunikation und Motorstromsensoren zur Verfügung. Zudem liegt dem Roboter eine umfangreiche Anleitung, inklusive einem kleinen C-Crashkurs, ein USB-Interface zum Anschluss an den PC und ein USB Kabel bei.

In diesem Artikel geht es um die Grundlagen des RP6. Zur Programmierung des RP6 gibt es eine eigene Seite: RP6 - Programmierung

Inhaltsverzeichnis

1 Technische Daten
2 Mechanik
3 Elektromechanik
- 3.1 Beschreibung
- 3.2 Odometrie
4 Elektronik
5 Umbau-Optionen
6 Erweiterungen
7 Erweiterungs-Module
8 Zubehör und Ersatzteile
9 Programmierung
10 RP6v2
11 Erfahrungsberichte
12 Siehe auch
13 Weblinks
14 Autoren

Technische Daten

Mikrocontroller:	AVR ATmega32
Speicher:	32 kB Flash-Speicher, davon 1 kB bereits vom Bootloader belegt 2 kB RAM 1 kB EEPROM
Programmierung:	Über AVR-Bootloader, belegt ca. 1 kB des Flash-Speichers
Vorhandene Sensoren:	2 Lichtsensoren (LDR) 1 Infrarot (ACS - Anti Collision System) 2 Bumper 2 Drehgeber (Encoder)
Vorhandene Aktoren:	2 Motoren 6 Status-LEDs 1 IR-Sender
Abmessungen:	(L × B × H) 172 × 128 × 50 mm
Ausführung:	Fertig aufgebauter Roboter
Stromversorgung:	6 AA NiMH Akkus
Hersteller:	Arexx Niederlande

Mechanik

Beschreibung

Sensoren

Encoder

Die Drehgeber sind an den Getrieben der Motoren zur Drehzahlmessung angebracht. Es handelt sich dabei um Reflexlichtschranken, die auf Codierscheiben mit je 18 weissen und 18 schwarzen Segmenten ausgerichtet sind, also insgesamt 36 Segmente. Diese Codierscheiben sind wiederum an je eines der Zahnräder der beiden Getriebe geklebt worden. Wenn es sich dreht, wandern die einzelnen Segmente an der Reflexlichtschranke vorbei. Die weissen Segmente reflektieren das Infrarotlicht, die schwarzen Segmente nur wenig. Jedes der zwei mittleren Stufenzahnräder des Getriebes hat 50 Zähne auf dem großen, und 12 auf dem kleineren Zahnrad. Die Codierscheiben befinden sich auf dem Zahnrad neben dem Motor, also rechnet man: 50/12 * 50/12 =17.13/36; 17.13/36 * 36=625 Daher haben die Encoderscheiben auch Ihre 36 Segmente, denn das gibt eine schöne runde Zahl ohne gebrochenen Anteil. Die Drehgeber erzeugen also 625 Flanken pro Radumdrehung wobei jede Flanke einem Segment entspricht. Bei einem Raddurchmesser von ca. 50mm inkl. Raupenkette, ergibt sich rein rechnerisch ein Radumfang von ca. 157mm was 0.2512mm pro Zählschritt der Drehgeber entspricht. Da sich die Raupenketten aber fast immer etwas in den Untergrund eindrücken (bzw. auch selbst eingedrückt werden) kann man aber von 0.25mm pro Zählschritt ausgehen – meist ist es sogar etwas weniger, z.B. nur 0.24 oder 0.23mm. Das muss man durch abfahren von Teststrecken ermitteln, wie es im Anhang grob beschrieben ist. Sehr genau ist das allerdings durch Radschlupf (bzw. hier müssten wir eigentlich von „Kettenschlupf“ sprechen) und ähnlichen Dingen nicht - vor allem beim Rotieren auf der Stelle. Beim normalen Geradeausfahren ist dieser Fehler klein, aber beim Rotieren kann er schnell sehr große Werte annehmen! Abweichungen muss man evtl. durch weitere Tests ermitteln und mit einkalkulieren. Das ist bei Raupenantrieben leider so – auch bei viel teureren und hochwertigeren Robotern. Dafür hat man aber den Vorteil, dass der Roboter mit Raupenantrieb recht geländegängig ist im Vergleich zu Robotern mit normalem Differentialantrieb mit zwei Antriebsrädern und Stützrad. Kleinere Hindernisse und Rampen kann er meist problemlos überwinden. Dabei sind die Encoder sehr nützlich, denn man kann die Geschwindigkeit gut einregeln, egal wie der Untergrund und die Motorbelastung gerade aussieht. Bei gemessenen 50 Segmenten pro Sekunde liegt die Geschwindigkeit bei 1.25 cm/s, sofern wir von 0.25mm pro Zählschritt ausgehen. Etwa 50 Segmente pro Sekunde ist auch die geringste gerade noch regelbare Geschwindigkeit (das variiert aber etwas von Roboter zu Roboter). Bei 1200 Segmenten pro Sekunde wären es die maximal möglichen 30 cm/s (bei 0.25mm Auflösung, bei 0.23 sind es 27.6 cm/s). Standardmäßig begrenzt die Funktionsbibliothek das aber auf 1000 Flanken pro Sekunde. Die maximale Geschwindigkeit ist vom Ladezustand der Akkus abhängig – daher wären 30cm/s nicht besonders lange haltbar. Außerdem erhöht sich die Lebensdauer der Getriebe und Motoren je langsamer man fährt! Wenn der Roboter 4000 Segmente gezählt hat, ist er übrigens etwa einen Meter weit gefahren. Aber wie schon gesagt, gilt das natürlich nur für genau 0.25mm Auflösung. Ohne Kalibrierung hat man hier immer mehr oder weniger starke Abweichungen. Wem es nicht auf jeden mm ankommt, braucht nichts zu kalibrieren und kann einfach von 0.25mm oder besser 0.24mm ausgehen!

Stoßstangensensoren

Lichtsensoren

Anti Collision System

Der aus Softwaresicht komplexeste Sensor des RP6 ist das ACS - das „Anti Collision System“ (engl. für Anti Kollisions System)! Es besteht aus einem IR Empfänger (s. Abb.) und zwei vorne auf der Sensorplatine links und rechts angebrachten IR LEDs. Da es je eine IR LED links und rechts gibt, kann das ACS grob unterscheiden ob sich das Objekt links, rechts oder mittig vor dem Roboter befindet. Man kann zusätzlich noch die Stromstärke mit der die beiden IR LEDs gepulst werden in drei Stufen einstellen. Das ACS funktioniert aber auch in der höchsten Stufe nicht mit allen Objekten immer zuverlässig, denn es kommt auf die Beschaffenheit der Oberfläche des jeweiligen Objekts an! Ein schwarzes Objekt reflektiert das IR Licht natürlich viel schlechter als ein weisses Objekt und ein kantiges und spiegelndes Objekt könnte das IR Licht hauptsächlich in eine bestimme Richtung reflektieren. Die Reichweite ist also immer vom jeweiligen Objekt abhängig! Das ist eine prinzipielle Schwäche von so gut wie allen IR Sensoren (jedenfalls in dieser Preisklasse). Trotzdem werden die meisten Hindernisse zuverlässig erkannt und können umfahren werden. Falls das mal nicht klappt, gibt es noch die Stoßstange mit den Tastsensoren und falls auch die nicht richtig getroffen werden, kann der Roboter noch mit den Motorstromsensoren oder den Encodern erkennen, ob die Motoren blockieren (s.u.)! Wem das nicht reicht, der könnte zusätzlich z.B. noch Ultraschallsensoren anbringen...

Erweiterungssystem

Auf dem Mainboard sind 22 freie 3,2mm Löcher vorhanden (im Chassis weitere 16), auf denen die Erweiterungsmodule symmetrisch vorne und hinten gestapelt werden können. Weil der Stromverbrauch durch mehr Module steigt, ist es sinnvoll nur insgesamt 6-8 Module auf dem Roboter zu stapeln. Auf dem Mainboard selbst sind noch 6 kleine Erweiterungsflächen verfügbar (plus 2 sehr kleine auf der Bumperplatine).

Antrieb

Die 7,2 VDC Motoren sind im Chassis eingebaut und werden mithilfe der H-Brücken gesteuert. Die maximale Geschwindigkeit liegt bei 25cm/s, das kann je nach Akkuspannung aber variieren. Ohne Softwarebegrenzung sind sogar 30cm/s möglich, dadurch verringert sich aber die Lebensdauer der Motoren. Die maximale Steigung, die der RP6 bewältigen kann, ist 30%, ohne Bumperplatine 40%, das hängt aber auch vom Untergrund ab. Kleine Hindernisse wie Bücher und Stifte kann der RP6 problemlos überqueren. Die Achsen der Räder sind in selbstschmierenden Sinterlagern mit 4mm Durchmesser gelagert.

Elektromechanik

Beschreibung

Odometrie

Elektronik

Blockdiagramm

Beschreibung

Sensoren (SENSORS)

Die meisten Sensoren über die der Roboter verfügt, haben wir ja schon in anderen Abschnitten kurz genannt, wollen diese nun aber etwas detaillierter betrachten. In dem Blockdiagramm sind einige der Sensoren nicht in dem blauen Bereich "Sensors" zu sehen, weil sie besser in andere Bereiche passen. Trotzdem zählen natürlich auch die Drehgeber (= “Encoder“), Motorstromsensoren und der Batteriespannungssensor zu den Sensoren und werden darum in diesem Abschnitt beschrieben!

Batteriespannungs-Sensor (Voltage Sensor)

Dieser "Sensor" ist eigentlich nur ein einfacher Spannungsteiler aus zwei Widerständen. Wir gehen davon aus, dass die Batterien insgesamt maximal 10V liefern können. 6 NiMH Akkus werden immer unterhalb davon bleiben. Die Referenzspannung des ADC, also die Spannung mit der er die gemessene Spannung vergleicht, beträgt 5V. Da auch die Betriebsspannung 5V beträgt, darf diese nicht überschritten werden. Also müssen wir die zu messende Spannung um die Hälfte herabsetzen! Dies geschieht über einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen, der die Spannung an den Messbereich des ADCs anpasst. Der ADC löst mit 10 Bit auf (Wertebereich 0 bis 1023), was eine Auflösung von 10V/1024=9.765625mV ergibt. Ein Messwert von 512 entspricht hier also 5V und 1023 wären ungefähr 10V! Diese Grenzwerte sollten aber normalerweise nie erreicht werden! Das ist nicht besonders genau, da die Widerstände keineswegs Präzisionswiderstände sind. Abweichungen von einigen Prozent nach oben und unten sind möglich. Auch die Referenzspannung von 5V ist nicht ganz genau und kann bei normaler Belastung etwas variieren. Das stört hier nicht, denn wir brauchen ohnehin nur einen ungefähren Wert um festzustellen ob die Batterien sich langsam dem Ende nähern. Wer die Spannung genau messen will, braucht ein Multimeter um den Messfehler zu ermitteln und diesen dann in Software auszugleichen. Wenn man mit Fehlern leben kann, kann man die Spannung dank des günstigen Umrechnungsverhältnisses sogar direkt aus den ADC Werten ungefähr abschätzen: 720 entsprechen dann grob 7.2V, 700 etwa 7V und 650 wären etwa 6.5V. Bei einem konstanten Wert unter 560 kann man davon ausgehen, dass die Akkus fast leer sind.

Motorstrom

Es befinden sich zwei Leistungswiderstände in den beiden Motorstromkreisen. Aus dem Ohm'schen Gesetz U=RxI folgt, dass sich die Spannung die an einem bestimmten Widerstand abfällt, proportional zum Strom verhält, der diesen durchfließt! Damit die Spannungsabfälle an den Widerständen nicht zu groß werden, müssen die Widerstände klein gewählt werden. In unserem Fall haben Sie einen Wert von 0.1 Ohm Die abfallende Spannung ist also nur sehr klein (0.1V bei einem Strom von 1A) und muss verstärkt werden bevor sie mit dem ADC gemessen werden kann. Das erledigt jeweils ein sog. Operationsverstärker (OPV). In der Schaltung des RP6 wird je Motorkanal ein OPV verwendet. Der Messbereich geht etwa bis 1.8A. Bei 1.8A fallen etwa 0.18V am Widerstand ab und es ergibt sich am Ausgang des OPV eine Spannung von etwa 4V. Mehr kann der verwendete OPV bei 5V Betriebsspannung nicht ausgeben:

I = U / ((1 + (100k / 4,7k)) * 0,1)

Die Leistungswiderstände haben eine Toleranz von 10%, die Widerstände am OPV 5%, also ist das alles nur sehr ungenau (Ungenauigkeiten im Bereich von etwa 270mA sind möglich wenn man die Sensoren nicht kalibriert!). Wir brauchen allerdings auch nur den ungefähren Wert um festzustellen ob die Motoren stark oder wenig belastet werden. So kann der Roboter gut blockierte oder gar defekte Motoren bzw. Drehgeber erkennen! Die DC-Motoren benötigen mehr Strom je stärker sie belastet werden (Drehmoment) und somit steigt der Strom sehr stark an wenn die Motoren blockiert sind. Das wird von der Robotersoftware zur Notabschaltung verwendet: wenn die Motoren dauerhaft mit hohem Strom betrieben würden, könnten diese sehr heiß werden und dadurch Schaden nehmen! Und wenn die Encoder mal ausfallen sollten – aus welchem Grund auch immer – kann auch das damit erkannt werden. Man würde dann eine Drehzahl von 0 messen. Lässt man die Motoren aber auf voller Kraft laufen und der Strom bleibt trotzdem klein (also sind die Ketten nicht blockiert!), kann man genau daraus schließen, dass entweder die Encoder, oder die Motoren ausgefallen sind (oder Encoder und Motorstromsensoren nicht funktionieren... das passiert z.B. wenn man vergessen hat diese vorher per Software einzuschalten).

Encoder

Ganz anders als die letztgenannten Sensoren funktionieren die Drehgeber, die an den Getrieben der Motoren zur Drehzahlmessung angebracht sind. Es handelt sich dabei um Reflexlichtschranken, die auf Codierscheiben mit je 18 weissen und 18 schwarzen Segmenten ausgerichtet sind, also insgesamt 36 Segmente (s. Abb). Diese Codierscheiben sind wiederum an je eines der Zahnräder der beiden Getriebe geklebt worden. Wenn es sich dreht, wandern die einzelnen Segmente an der Reflexlichtschranke vorbei. Die weissen Segmente reflektieren das Infrarotlicht, die schwarzen Segmente nur wenig. Die Drehgeber erzeugen so zwar auch wie die anderen Sensoren ein analoges Signal, aber es wird digital interpretiert. Zunächst wird das Signal verstärkt und anschließend über einen sog. Schmitt Trigger in ein Rechtecksignal umgewandelt. Die Flanken dieses Signals, also die Wechsel von 5 auf 0V und umgekehrt, lösen jeweils ein Interrupt Ereignis aus und diese werden dann von der Software gezählt. So kann die zurückgelegte Wegstrecke gemessen und zusammen mit einem Timer zur Zeitmessung die Drehzahl und damit auch die Geschwindigkeit ermittelt werden. Die Ermittlung der Drehzahl ist auch Hauptanwendung der Encoder – nur mit den Encodern kann man die Drehzahl auf den gewünschten Sollwert einregeln. Ohne Regelung wäre die Drehzahl nämlich von der Akkuspannung, Belastung der Motoren usw. abhängig. Die hohe Auflösung ermöglicht es dabei, auch niedrige Geschwindigkeiten noch relativ genau einzuregeln. Jedes der zwei mittleren Stufenzahnräder des Getriebes hat 50 Zähne auf dem großen, und 12 auf dem kleineren Zahnrad (s. Abb). Die Codierscheiben befinden sich auf dem Zahnrad neben dem Motor, also rechnet man:

50/12 * 50/12 =17.13/36; 17.13/36 * 36=625

Daher haben die Encoderscheiben auch Ihre 36 Segmente, denn das gibt eine schöne runde Zahl ohne gebrochenen Anteil. Die Drehgeber erzeugen also 625 Flanken pro Radumdrehung wobei jede Flanke einem Segment entspricht. Bei einem Raddurchmesser von ca. 50mm inkl. Raupenkette, ergibt sich rein rechnerisch ein Radumfang von ca. 157mm was 0.2512mm pro Zählschritt der Drehgeber entspricht. Da sich die Raupenketten aber fast immer etwas in den Untergrund eindrücken (bzw. auch selbst eingedrückt werden) kann man aber von 0.25mm pro Zählschritt ausgehen – meist ist es sogar etwas weniger, z.B. nur 0.24 oder 0.23mm. Das muss man durch abfahren von Teststrecken ermitteln, wie es im Anhang grob beschrieben ist. Sehr genau ist das allerdings durch Radschlupf (bzw. hier müssten wir eigentlich von „Kettenschlupf“ sprechen) und ähnlichen Dingen nicht - vor allem beim Rotieren auf der Stelle. Beim normalen Geradeausfahren ist dieser Fehler klein, aber beim Rotieren kann er schnell sehr große Werte annehmen! Abweichungen muss man evtl. durch weitere Tests ermitteln und mit einkalkulieren. Das ist bei Raupenantrieben leider so – auch bei viel teureren und hochwertigeren Robotern. Dafür hat man aber den Vorteil, dass der Roboter mit Raupenantrieb recht geländegängig ist im Vergleich zu Robotern mit normalem Differentialantrieb mit zwei Antriebsrädern und Stützrad. Kleinere Hindernisse und Rampen kann er meist problemlos überwinden. Dabei sind die Encoder sehr nützlich, denn man kann die Geschwindigkeit gut einregeln, egal wie der Untergrund und die Motorbelastung gerade aussieht. Bei gemessenen 50 Segmenten pro Sekunde liegt die Geschwindigkeit bei 1.25 cm/s, sofern wir von 0.25mm pro Zählschritt ausgehen. Etwa 50 Segmente pro Sekunde ist auch die geringste gerade noch regelbare Geschwindigkeit (das variiert aber etwas von Roboter zu Roboter). Bei 1200 Segmenten pro Sekunde wären es die maximal möglichen 30 cm/s (bei 0.25mm Auflösung, bei 0.23 sind es 27.6 cm/s). Standardmäßig begrenzt die Funktionsbibliothek das aber auf 1000 Flanken pro Sekunde. Die maximale Geschwindigkeit ist vom Ladezustand der Akkus abhängig – daher wären 30cm/s nicht besonders lange haltbar. Außerdem erhöht sich die Lebensdauer der Getriebe und Motoren je langsamer man fährt!

Encoder justieren

Damit der RP6 die Signale der Drehgeber richtig auswerten kann, muss man evtl. die Drehgeber einmalig justieren. Dies kann auch schon bei einem neu gekauften RP6 notwendig sein. Eine genaue Anleitung dazu findet man hier. Es gibt auch ein Video, das die Drehgeber-Justierung zeigt.

Encoder kalibrieren

Wenn der Roboter 4000 Segmente gezählt hat, ist er etwa einen Meter weit gefahren. Aber wie schon gesagt, gilt das natürlich nur für genau 0.25mm Auflösung. Ohne Kalibrierung hat man hier immer mehr oder weniger starke Abweichungen. Wem es nicht auf jeden mm ankommt, braucht nichts zu kalibrieren und kann einfach von 0.25mm oder besser 0.24mm ausgehen! Optimal ist es, wenn man sich für Weg- und Winkelmessungen nicht auf die Encoder Daten stützen muss, sondern externe Systeme wie Infrarotbaken oder einen genauen elektronischen Kompass dazu zur Verfügung hat.

Will man die Drehgeber des RP6 dennoch kalibrieren, kann man ihn z.B. mit diesem Testprogramm:

#include "RP6RobotBaseLib.h"

int main(void)
{
	initRobotBase();
	powerON();

	// Test: Go ahead 1m and stop!
	move (80, FWD, DIST_MM(1000), true);
	writeString_P("LEFT RIGHT");
 	writeString_P("\n");
 	writeInteger(mleft_dist, DEC);
	writeChar(' ');
 	writeInteger(mright_dist, DEC);
	writeString_P("\n");

	powerOFF();

	return 0;
}

... 1m weit fahren lassen und dann messen, wie weit er tatsächlich gefahren ist. Das Programm gibt auf dem Terminal den Stand der Drehgeber aus. Teilt man dann die gemessene Fahrstrecke in mm durch den Wert der Drehgeber, erhält man die Auflösung. Diesen Wert kann man dann der Konstanten ENCODER_RESOLUTION in der RP6Config.h zuweisen. Nach "Make Clean", einer Neukompilierung und erneuter Ausführung des Testprogramms müßte der RP6 jetzt genau 1m weit fahren. Das gilt zumindest für den Untergrund, auf dem die Kalibrierung durchgeführt wurde.

Stoßstangensensoren (Bumper)

Vorn am Roboter sind zwei Mikroschalter mit langem Schalthebel auf einer separaten Platine untergebracht, die etwas vor der anderen Sensorplatine liegt. Dadurch werden die IR LEDs auf der Sensorplatine geschützt und können nicht so leicht verbiegen wenn der Roboter mal gegen ein Hindernis fährt. Mit den zwei Schaltern kann der Mikrocontroller einen solchen Aufprall registrieren und dann beispielsweise zurücksetzen, sich etwas drehen und weiterfahren. Die Schalter sind an zwei der Ports die schon mit den LEDs verbunden sind angeschlossen und blockieren so keine anderen Ports des Mikrocontrollers. Daher leuchten die LEDs auch immer wenn man einen der Schalter drückt! Da dies normalerweise relativ selten passiert, stört das aber nicht weiter. Die Stoßstange kann man auch abmontieren und z.B. gegen eine Schuss- oder Sammelvorrichtung für Bälle o.ä. ersetzen wenn man möchte.

Lichtsensoren (LDRs)

Vorne auf der kleinen Sensorplatine des Roboters sind zwei sog. LDRs (="Light Dependant Resistors" also lichtabhängige Widerstände) platziert und nach links bzw. rechts ausgerichtet. Zwischen den beiden Sensoren ist noch eine kleine schwarze „Trennwand“ damit das Licht aus einer Richtung möglichst nur einen der Sensoren erreicht. Sie bilden zusammen mit je einem normalen Widerstand wie beim Batteriesensor einen Spannungsteiler – hier allerdings um das Umgebungslicht zu messen. Die 5V Betriebsspannung wird auch geteilt, aber hier ist einer der Widerstände variabel! Es wird also das Teilungsverhältnis je nach Intensität des Lichteinfalls verändert und somit eine vom Lichteinfall abhängige Spannung an einen der A/D Wandler Kanäle geleitet! Über den Spannungsunterschied zwischen den beiden Sensoren kann man ermitteln in welcher Richtung sich eine bzw. die hellste Lichtquelle vor dem Roboter befindet: Links, Rechts oder in der Mitte. Mit einem entsprechenden Programm, kann man so z.B. eine starke Taschenlampe in einem abgedunkelten Zimmer verfolgen, oder den Roboter die hellste Stelle in einem Raum suchen lassen! Klappt z.B. sehr gut mit einem stärkeren Hand-Halogenscheinwerfer: Wenn man damit auf den Boden leuchtet, kann der Roboter dem Lichtfleck auf dem Boden folgen. Das geht natürlich auch umgekehrt: Der Roboter könnte z.B. auch versuchen sich vor hellem Licht zu verstecken... Wenn man noch ein oder zwei LDRs hinten am Roboter anbringen würde, könnte man das noch verfeinern und die Richtung in der sich Lichtquellen befinden besser bestimmen. Der Roboter kann sonst nämlich oft nur schwer unterscheiden ob die Lichtquelle vor oder hinter ihm liegt. Zwei der A/D Wandler Kanäle sind noch frei...

Anti Collision System (ACS)

Das ACS

Der aus Softwaresicht komplexeste Sensor des RP6 ist das ACS - das „Anti Collision System“ (engl. für Anti Kollisions System)! Es besteht aus einem IR Empfänger (s. Abb.) und zwei vorne auf der Sensorplatine links und rechts angebrachten IR LEDs. Die IR LEDs werden direkt vom Mikrocontroller angesteuert. Die Ansteuerungsroutinen können beliebig verändert und verbessert werden! Beim Vorgängermodell war dafür noch ein eigener Controller nötig, dessen Programm aber nicht vom Anwender geändert werden konnte... Mit den IR LEDs werden kurze, mit 36kHz modulierte Infrarot Impulse ausgesandt, auf die der darauf ausgelegte IR Empfänger reagiert. Werden die IR Impulse an einem Gegenstand vor dem Roboter reflektiert und vom IR Empfänger detektiert, kann der Mikrocontroller darauf reagieren und z.B. ein Ausweichmanöver einleiten. Damit das ACS nicht zu empfindlich bzw. auf eventuelle Störungen reagiert, wartet die Software bis eine bestimmte Anzahl von Impulsen in einer bestimmten Zeit empfangen worden ist. Es wird auch eine Synchronisation mit dem RC5 Empfang durchgeführt und auf die RC5 Signale von TV/Hifi Fernbedienungen wird so nicht reagiert. Bei anderen Codes kann das aber nicht garantiert werden und das ACS könnte dann Hindernisse erkennen, wo gar keine sind! Da es je eine IR LED links und rechts gibt, kann das ACS grob unterscheiden ob sich das Objekt links, rechts oder mittig vor dem Roboter befindet. Man kann zusätzlich noch die Stromstärke mit der die beiden IR LEDs gepulst werden in drei Stufen einstellen. Das ACS funktioniert aber auch in der höchsten Stufe nicht mit allen Objekten immer zuverlässig, denn es kommt auf die Beschaffenheit der Oberfläche des jeweiligen Objekts an! Ein schwarzes Objekt reflektiert das IR Licht natürlich viel schlechter als ein weisses Objekt und ein kantiges und spiegelndes Objekt könnte das IR Licht hauptsächlich in eine bestimme Richtung reflektieren. Die Reichweite ist also immer vom jeweiligen Objekt abhängig! Das ist eine prinzipielle Schwäche von so gut wie allen IR Sensoren (jedenfalls in dieser Preisklasse). Trotzdem werden die meisten Hindernisse zuverlässig erkannt und können umfahren werden. Falls das mal nicht klappt, gibt es noch die Stoßstange mit den Tastsensoren und falls auch die nicht richtig getroffen werden, kann der Roboter noch mit den Motorstromsensoren oder den Encodern erkennen, ob die Motoren blockieren (s.u.)! Wem das nicht reicht, der könnte zusätzlich z.B. noch Ultraschallsensoren anbringen...

IR-Kommunikation (IRCOMM)

Der RP6 kann über die IR-LEDs links und rechts über der Bumper-Platine Daten zu anderen IR-Empfängern senden. Es ist z.B. möglich, dass mehrere Roboter ihre Sensorwerte untereinander vergleichen.

6 Status-LEDs

Die Status-LEDs sind vorne links und rechts über den Lichtsensoren auf der Hauptplatine angebracht.

Über die Status-LEDs können Sensorzustände, z.B. des ACS, der Bumper oder der Lichtsensoren, dargestellt werden.

IR-Sender

Über den IR-Sender können Daten zu anderen Geräten übertragen werden.

Erweiterungssystem (EXPANSION SYSTEM)

Eines der nützlichsten Features des RP6 ist das Erweiterungssystem. Man kann den RP6 damit genau so weit ausbauen, wie man es benötigt. Aus Kostengründen bietet das Basissystem schließlich nur relativ wenig Sensoren. Es sind zwar schon mehr als bei vielen anderen Robotern in dieser Preisklasse, aber erst mit weiteren Sensoren macht ein Roboter so richtig Spaß. Das ACS kann beispielsweise nur grob erkennen ob sich ein Hindernis vor dem Roboter befindet. Mit Ultraschallsensoren oder besseren zusätzlichen IR Sensoren, könnte man aber die Distanz ermitteln und so beispielsweise bessere Ausweichmanöver fahren!

Neben Sensoren macht es auch sehr viel Sinn, zusätzliche Controller einzubauen um die anfallenden Aufgaben aufteilen zu können. Beispielsweise die RP6 CONTROL M32 Platine mit einem weiteren MEGA32 Mikrocontroller oder die CCPRO M128.

Das Erweiterungssystem muss natürlich in der Lage sein, viele Erweiterungsmodule miteinander zu verbinden, dabei mit wenigen Signalleitungen auskommen und eine ausreichend hohe Geschwindigkeit bieten.

Siehe I2C

Steuerung (CONTROL SYSTEM)

Hauptprozessor (ATMEGA32)

Der MEGA32

Der Hauptprozessor ist der ATMEGA32 vom Atmel. Er hat 32KB Flash ROM und 2KB RAM. Der ATMEGA ist mit 8Mhz getaktet, kann also bis zu 8 Millionen Befehle pro Sekunde ausführen. Es sind 32 I/O-Pins am Controller verfügbar. Die I/O-Pins gehören zu I/O-Ports mit jeweils 8 Pins. Davon gibt es 4: PORTA, PORTB, PORTC und PORTD. Der Controller kann die Ports entweder ein oder ausschalten (Output), oder erkennen, ob Spannung angelegt wurde oder nicht (Input). Es gibt mehrere Module, die verschiedene Aufgaben übernehmen:

3 Timer, einer davon erzeugt die PWM-Signale für die Motoren
Die serielle Schnittstelle (UART)
Das TWI (Two Wire Interface, also Zweidraht Schnittstelle)
Ein ADC (Analog to Digital Converter) mit 8 Eingangskanälen, welche mit 10bit (0-1023) auflösen
Drei externe Interrupt Eingänge

Auserdem befindet sich im Microcontroller ein sog. Bootloader, welcher mit dem RP6 Loader kommuniziert und neue Programme in den Speicher lädt.

Antrieb (DRIVE SYSTEM)

Die H-Brücke

Der Antrieb des RP6 besteht aus zwei Gleichstrom Motoren mit nachgeschaltetem Getriebe, über das die beiden Raupenketten angetrieben werden. Die Motoren genehmigen sich je nach Belastung einen recht hohen Strom und können natürlich nicht direkt vom Mikrocontroller angesteuert werden. Dazu braucht man Leistungstreiber in Form von je einer H-Brücke pro Motor. Das grundlegende Prinzip ist in der nebenstehenden Abbildung dargestellt. Eine H-Brücke besteht aus vier "Schaltern", die in Form eines H's um einen Motor angeordnet sind. Nehmen wir mal an, zunächst seien alle Schalter aus. Schaltet man dann S1 und S4 (Rot) an, liegt eine Spannung am Motor an und er dreht sich z.B. nach rechts. Schalten wir nun S1 und S4 wieder aus und danach S2 und S3 (Grün) an, wird die am Motor anliegende Spannung umgepolt und er dreht sich in die entgegen gesetzte Richtung, also nach links! Man muss darauf achten, nicht gleichzeitig S1 und S2, oder S3 und S4 einzuschalten, sonst entstünde ein Kurzschluss und dadurch könnten die "Schalter" zerstört werden! Natürlich verwenden wir auf dem RP6 keine mechanischen Schalter, sondern sog. MOSFETs. Diese schalten beim Anlegen einer genügend hohen Spannung am Eingang durch. Die Schaltvorgänge können sehr schnell erfolgen, mehrere Kilohertz sind bei unserer Anwendung möglich. So kann man also schon mal die Drehrichtung einstellen. Und wie bekommt man den Motor nun schneller bzw. langsamer? Ein Elektromotor dreht umso schneller, je höher die angelegte Spannung ist. Die Drehzahl kann also über die Spannung eingestellt werden - und genau dazu können wir die H-Brücke auch verwenden! Die Abbildung verdeutlicht das Prinzip nach dem wir vorgehen können. Wir erzeugen ein Rechtecksignal fester Frequenz, bei dem wir das sog. Tastverhältnis verändern. Mit "Tastverhältnis" ist das Verhältnis von der eingeschalteten zur ausgeschalteten Zeit des Signals gemeint. Am Motor liegt dann effektiv eine niedrigere, mittlere Gleichspannung an, die dem Tastverhältnis entspricht. In der Grafik ist dies durch eine rote Linie (Ug) und die roten Flächen verdeutlicht. Wenn z.B. eine Spannung von 7 Volt von den Akkus an den Motortreibern anliegt, und diese mit einem Tastverhältnis von 50% angesteuert werden, würde die mittlere Spannung in etwa bei der Hälfte, also 3.5V liegen! Das stimmt real nicht ganz, aber so kann man es sich schon gut und einfach vorstellen. Das Antriebssystem ist dank der hohen Untersetzung (~ 1:72) relativ stark und so kann der RP6 viel schwerere Lasten tragen als es z.B. der kleine Roboter ASURO könnte. Allerdings steigt mit zunehmendem Gewicht natürlich auch der Energiebedarf und die Akkus werden schneller leer sein ... Im Vergleich mit einem ferngesteuerten Rennwagen o.ä. könnte man denken der RP6 sei langsam - stimmt auch - das ist jedoch absichtlich so! Der Roboter wird von einem Mikrocontroller gesteuert und wenn der Programmierer einen Fehler bei der Programmierung gemacht hat, wäre es ungünstig mit 10km/h vor die Wand zu prallen! Bei dem eher gemächlichen Tempo des RP6 passiert aber nicht so schnell etwas und nebenbei haben die Sensoren mehr Zeit die Umgebung auf Hindernisse zu untersuchen. Und da wäre natürlich noch der Vorteil der höheren Belastbarkeit und der viel genaueren Geschwindigkeitsregelung!

Stromversorgung (POWER SUPPLY)

Natürlich benötigt ein Roboter Energie. Diese trägt der RP6 gespeichert in 6 Akkus mit sich herum. Die Laufzeit ist durch die Kapazität der Akkus eingeschränkt, denn auch wenn die Elektronik verhältnismäßig wenig Energie benötigt, schlucken die Motoren je nach Belastung doch ziemlich viel.

Damit die Akkus möglichst lange halten und der Roboter nicht ständig Pause machen muss, sollte man ihm daher etwas größere Energiespeicher mit etwa 2500mAh gönnen. Kleinere mit 2000mAh oder mehr funktionieren aber auch. Mit guten Akkus kann man 3 bis 6 Stunden oder mehr Laufzeit erreichen, abhängig von der Betriebszeit der Motoren, deren Belastung und Qualität der Akkus. Die 6 Akkus die notwendig sind, haben insgesamt eine Nennspannung von 6x 1.2V = 7.2V. Im Blockdiagramm ist dies mit "UB" (= "U-Battery", U ist der Formelbuchstabe für Spannung) bezeichnet. „Nennspannung", weil sich die Spannung mit der Zeit stark verändert. Voll aufgeladen können die Akkus im Leerlauf insgesamt bis zu 8.5V liefern! Diese Spannung sinkt während der Entladung ab und schwankt auch je nach Belastung (Motoren an oder aus, schnell langsam etc. - wie stark die Spannung schwankt, hängt auch von der Qualität der verwendeten Akkus ab. Der Innenwiderstand ist hier die kritische Größe). Das ist für Messungen von Sensorwerten und ähnlichem natürlich nicht ohne weiteres brauchbar. Noch wichtiger ist jedoch, dass viele der verwendeten Komponenten wie z.B. der Mikrocontroller nur auf 5V oder weniger Betriebsspannung ausgelegt sind und bei so hohen Spannungen zerstört würden. Die Akku Spannung muss also auf einen definierten Wert heruntergeregelt und stabilisiert werden! Das übernimmt ein 5V Spannungsregler, der einen Strom von maximal 1.5A liefern kann (s. Abb.). Bei 1.5A würde er jedoch ziemlich viel Wärme abgeben. Es gibt daher eine große Kühlfläche auf der Platine an die der Regler festgeschraubt ist. Über 1A sollte der Regler trotz Kühlung besser nur kurzzeitig (also wenige Sekunden) belastet werden, wenn man nicht noch einen zusätzlichen großen Kühlköper draufschraubt.

Es wird empfohlen, 800mA Dauerlast nicht zu überschreiten! Bei so einer Belastung und zusammen mit den Motoren wären die Akkus auch recht schnell leer. Im normalen Betrieb ohne ein Erweiterungsboard nimmt der Roboter übrigens nicht mehr als 40mA auf (ausser wenn das IRCOMM sendet), also überhaupt kein Problem für den Regler und man hat noch genug Reserven für die Erweiterungsmodule, die meistens auch nicht mehr als 50mA aufnehmen sofern keine Motoren, große LEDs o.ä. daran angeschlossen sind.

Umbau-Optionen

Hier soll beschrieben werden, welche Umbau-Optionen es für die RP6 Base gibt. Im Text gibt es Verweise auf den Schaltplan des RP6 (RP6_MAINBOARD.PDF) in der Form: (SP2 B1: Bauteil). Dies bedeutet, dass man das Bauteil auf Blatt 2 des RP6-Schaltplans im Feld B1 finden kann. Beispielhaft sind im folgenden Text Bestell-Nummern der Firma CONRAD genannt. Natürlich kann man die Teile auch bei anderen Versendern beziehen.

Bei den Materialangaben ist öfter die Rede von "Steckbuchsen mit Litze". Diese Steckbuchsen mit angelöteter Litze können auf die ein- oder zweireihigen Stiftleisten aufgesteckt werden. Leider gibt es sie nicht (mehr) fertig konfektioniert bei CONRAD. Die einreihigen Steckbuchsen (RM 2,54mm) kann man aber z.B. bei ELV bekommen: 2-polig (68-016635), 3-polig (68-022503) und 5-polig (68-023073). An sie muss man dann noch Litzen in der entsprechenden Länge selbst anlöten.

===Elko für den IR-Empfänger===

RP6 C29 TSOP

Zur Spannungsstabilisierung kann ein Elko (C29; SP2 E1: C29*) am TSOP 34836 eingelötet werden.

Normalerweise ist dieser Elko nicht erforderlich.

Man braucht dazu:

Einen Elektrolyt-Kondensator stehend 10 uF / 16V (C29); RM 2,5mm (445631)

Der Elko kann auch eine geringere Kapazität als 10 uF haben (1 uF bis 4,7 uF reichen auch). Man lötet den Elko auf seinen Platz. Bitte auf die Polung achten: Der Minuspol zeigt nach vorn (in Fahrtrichtung des RP6).

Anschlüsse

Hier wird aufgelistet, wo man auf dem RP6 Mainboard Anschlüsse nutzen kann, um sie z.B. zu weiteren Sensoren, zum USRBUS oder (weniger empfehlenswert!) direkt zu EPs oder Erweiterungsplatinen (M32, CCPRO M128) zu führen.

====Analoge Sensoren an ADC0/1====

RP6 ADC0/1

Wenn man bis zu zwei analoge Sensoren (z.B. IR-Distanz-Mess-Sensoren Sharp GP2Y0A02YK 185364) direkt an den RP6 anschließen möchte, dann gibt es da zwei 3-polige Kontakte, beschriftet mit VDD/GND/ADCx (x = 0..1). Hier kann man 3-polige Stiftleisten auflöten, an die dann die Sensoren angeschlossen werden.

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Zwei Keramik-Vielschicht-Kondensatoren 100nF (C27, C28); RM 2,54mm (453099)
ENTWEDER einen Elektrolyt-Kondensator stehend 220 uF / 16V (C26); RM 3,5mm (445903)
ODER einen Elektrolyt-Kondensator stehend 470 uF / 16V (C26); RM 3,5mm (446211)
Zwei 3-polige Steckbuchsen mit Litze zum Anschluß der Sensoren

Man trennt nun von der 1-reihigen Stiftleiste zweimal 3 Kontakte ab und lötet sie auf die weiß umrahmten Kontakte (VDD/GND/ADCx; SP2 B1: ADC0, ADC1), anschließend C27, C28 (SP2 A1: C27*, C28*) auf ihre Plätze und zum Schluß den Elko 220 uF oder 470 uF (C26; SP2 A1: C26*). Der Elko ist nur bei Sensoren mit hohem Strombedarf notwendig, siehe dazu auch Anleitung des RP6, Seite 136! Beim Elko auf die Polung achten: Er muss so sitzen, dass er mit seinem Pluspol in Fahrtrichtung des RP6 (nach vorn) schaut.

Die Sensoren lötet man an die Litzen der 3-poligen Steckbuchsen und steckt diese auf die neuen Kontakte.

Da manche Sensoren einen höheren Stromverbrauch haben, kann man die Stromversorgung an den VDD-Pins der ADC0/1-Stecker abschaltbar machen oder eine separate +5V-Spannung einspeisen. Siehe dazu den Abschnitt "Trennstellen - Getrennte Stromversorgung für ADC0/1" weiter unten!

ISP (In System Programming)

Der ATMEGA32 des RP6 wird standardmäßig über den PROG/UART Stecker programmiert. Dazu befindet sich im Prozessor ein Bootloader-Programm. Wenn man stattdessen oder zusätzlich die ISP-Programmierung mit einem dafür geeigneten ISP-Programmier-Adapter nutzen will, kann man den Adapter an einen (noch einzulötenden) Wannenstecker auf dem RP6 anschließen. Vorher sind aber ein paar "Umbauarbeiten" erforderlich.

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Wannenstecker 2x5-polig gerade RM 2,54mm (z.B. Reichelt WSL 10G)
Eine SMD-Diode LL 4148 (140902)
Eine Codierbrücke (z.B. aus Set 742902)

Zwischen dem XBUS-Stecker und C13 befinden sich 10 Lötpunkte für den ISP-Anschluß, auf die der Wannenstecker gelötet wird, und drei Lötpunkte (beschriftet mit ISP* - BOOTLOAD; SP2 A3: YR1..3), auf die eine 3-polige Stiftleiste gelötet werden muss.

Vorher muss eine kurze Leiterbahn zwischen den Lötpunkten BOOTLOAD aufgetrennt werden. Die Leiterbahn befindet sich auf der Lötseite der Platine und muss mit einem scharfen Messer oder einem speziellen Leiterbahn-Unterbrecher zwischen den beiden Lötpunkten unterbrochen werden. Man sollte anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät nachmessen: Es sollte keine Verbindung mehr zwischen den Lötpunkten bestehen. Man trennt dann von der 1-reihigen Stiftleiste 3 Kontakte ab und lötet sie auf die beschriebenen drei Lötpunkte.

Zum Schluss lötet man noch die Diode LL 4148 (SP2 B3: D11*) auf ihre Lötflächen zwischen R3 und C6. Die Kathode (Strich) der Diode kommt nach vorn (in Fahrtrichtung RP6, bzw. liegt rechts von R3). Wenn man jetzt eine Codierbrücke auf die mit "BOOTLOAD" beschrifteten Pins steckt, bleibt alles unverändert: Die Programmierung erfolgt weiter über den PROG/UART-Stecker mithilfe des Bootloaders im Prozessor. Wird die Codierbrücke in Stellung "ISP*" umgesteckt, kann der Prozessor mit ISP programmiert werden.

Vorsicht: Das Bootloader-Programm kann dabei zerstört werden! Es müssen zusätzlich Fusebits des ATMEGA32 verändert werden. Dabei kann der Prozessor im schlimmsten Fall nicht mehr ansprechbar sein. Man sollte diesen Umbau und die ISP-Programmierung nur machen, wenn man genau weiß, was man macht!

Eine Kopie des Bootloaders und eine Kurzanleitung zum Einstellen der Fusebits gibt es hier: RP6_BOOTLOADER

====IO1..IO4====

RP6 IO1..IO4

Die Anschlüsse IO1 bis IO4 (SP2 E3: IO1..4) steuern bereits die Status-LEDs 1, 2, 4 und 5 an. Trotzdem kann man sie auch noch mit leichten Einschränkungen als I/O-Pins benutzen. Dazu lötet man zweimal 2 Pins einer 1-reihigen Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478) auf die IO1/2 und IO3/4 Lötpunkte. Hier eine Tabelle, die die Port-Pins zeigt, die IO1..IO4 zugeordnet sind:

IO	Status-LED	Port-Pin
1	SL1	PC4
2	SL2	PC5
3	SL4	PB7
4	SL5	PB1

Wie können nun IO1..IO4 genutzt werden?

Als ...

Eingang, z.B. für zusätzliche Tastschalter/Bumper
Ausgang, z.B. zur Ansteuerung von Treiberstufen, low-current LEDs, ...

Wird ein Anschluß IOx als Eingang verwendet, muss ein Widerstand von 470 Ohm in Reihe mit dem Taster an VDD eingebaut werden, zusätzlich ein Pulldown-Widerstand 100 kOhm. Diese Beschaltung zeigen z.B. an SL6 die Widerstände R43 und R46 (SP2 E4: R43, R46).

Als Ausgang geschaltet sollte an IOx kein hoher Strom entnommen werden: 10mA sind max. zu empfehlen!

USRBUS

Die 14 Kontakte der beiden USRBUS-Stecker sind auf dem RP6 nirgendwo angeschlossen, sondern können über die Lötpunkte Y1..Y14 mit beliebigen Punkten auf dem Mainboard verbunden werden.

RP6 USRBUS

Ich würde auf Y1..Y14 eine Stiftleiste löten, damit die USRBUS-Belegung geändert werden kann.

Man braucht dazu:

2-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 2x36-polig 742007)
Einige Steckbuchsen mit Litze

Man trennt von der 2-reihigen Stiftleiste 2x7 Kontakte ab und lötet sie auf die Punkte Y1..Y14 (SP4 E34: Y1..14, Y1'..Y14') neben den beiden Wannensteckern USRBUS1 (vorn) und USRBUS2 (hinten). Wird der RP6 über Flachkabel mit einem USRBUS-Stecker auf einer RP6 Experimentierplatine (EP) und/oder mit einer Erweiterungsplatine (M32, CCPRO M128) verbunden, dann hat man mit allen mit dem USRBUS verbundenen Platinen eine direkte 14-polige Verbindung,- eben den "User Bus". Den kann man dann nutzen, wie man will. Auf dem RP6 kann man mit Steckbuchsen die Pins Y1..Y14 mit anderen Pins verbinden.

Beispiel: Verbindet man den Pin "ADC0" mit Y1 des USRBUS1, dann steht der Eingang ADC0 auf allen an den USRBUS1 angeschlossenen Platinen auf dem vorderen Platinenstapel an Y1 zur Verfügung. Man braucht also diesen Eingang nicht über ein eigenes Kabel auf eine EP zu führen, sondern kann dazu den USRBUS nehmen. Dadurch bleibt der Gesamtaufbau auf dem RP6 übersichtlich und komplett trennbar (man braucht nur die Stecker XBUS und USRBUS abzuziehen!).

Wichtig:

Man sollte gut dokumentieren, wie man den USRBUS am RP6 (vorn und hinten getrennt!), auf EPs und der M32/M128 benutzt! Sonst kann es bei einer anderen Anordnung von EPs zu USRBUS Konflikten/Kurzschlüssen kommen.
Der USRBUS1- und der USRBUS2-Stecker sind auf dem RP6 NICHT miteinander verbunden.

Einen Vorschlag für die Belegung des USRBUS1 (vorn) gibt es z.B. hier oder da.

====Start/Stop Button====

RP6 ST

Am mittleren Lochrasterfeld links finden sich zwei Lötpunkte ST1, ST2 (SP2 D2: ST1, ST2), an die weitere Start/Stop Taster (NO, normal offen) parallel zum Taster auf dem RP6 Mainboard angeschlossen werden können.

Zum Anschluß kann man auch Stiftleisten auflöten. ST1, ST2 könnte man auch mit dem USRBUS1 verbinden, wenn man den RP6 z.B. von einer EP aus zurücksetzen möchte.

====Serielle Schnittstelle====

RP6 RST

Neben dem USRBUS1 Stecker befinden sich 5 Lötpunkte mit den Signalen RST, TX, RX, GND, VDD (SP4 AB5: YRX, YTX, YMRESET, YVDD). Hier kann z.B. eine 5-polige Stiftleiste aufgelötet werden, um einen Anschluß an die serielle Schnittstelle zu ermöglichen.

Von diesen 5 Lötpunkten könnte z.B. auch so eine Verbindung zum benachbarten USRBUS1 hergestellt werden, um die serielle Schnittstelle des RP6 auf EPs zu führen.

====I2C-Schnittstelle====

RP6 I2C

Neben dem XBUS2 Stecker finden sich 5 Lötpunkte mit den Signalen der I2C-Schnittstelle (SP4 D12: Stecker I2C). Dies sind: VDD (Pin 1), GND, SDA, SCL, INT1 (Pin 5). Hier kann z.B. eine 5-polige Stiftleiste aufgelötet werden, um einen Anschluß an die I2C-Schnittstelle zu ermöglichen.

Von diesen 5 Lötpunkten könnte z.B. auch eine Verbindung zum USRBUS1 oder USRBUS2 hergestellt werden, um die I2C-Schnittstelle des RP6 auf EPs zu führen, allerdings hat man SCL, SDA, INT1 ja auch schon am XBUS zur Verfügung.

====Interrupt-Leitungen====

RP6 INTx

Die Interrupt-Leitungen INTU, INT1..3, MRESET (SP4 D34: MRESET, INT1..3, INTU) sind an 5 Lötpunkten neben dem XBUS1 Stecker zu kontaktieren. Hier kann natürlich auch eine 5-polige Stiftleiste aufgelötet werden. In der Regel wird man diese Anschlüsse nicht brauchen, weil sie schon auf dem XBUS zur Verfügung stehen.

====VDD/GND/+UB Anschluß====

RP6 VDD GND +UB

In der Nähe von C4 im hinteren Bereich des Mainboards finden sich Lötpunkte (SP4 E12: YVDDx, YGNDx; SP4 D2 YUBx), an denen man VDD, GND und +UB finden kann.

Wenn man höhere Ströme an VDD (z.B. für Servos) oder +UB (z.B. für einen anderen IRCOMM-Sender oder einen DC-Motor) entnehmen möchte, empfehlen sich diese Lötpunkte, auf die man auch Stiftleisten löten kann.

====EXT Anschluß====

RP6 EXT Anschluß

Am hinteren Rand der RP6 Hauptplatine gibt es eine Reihe von 8 Lötpunkten. Dies ist der EXT Anschluß (SP1 C23: Stecker EXT):

Pin	Name	Beschreibung
1	GND	RP6 und Akku Minuspol (GND)
2	CHRG	Anschluß (+) für ext. Ladegerät, identisch mit Pluspol der Ladebuchse (CHARGER, Pin 1). Ladung nur möglich, wenn S1 AUS ist!
3	CHRG	wie Pin 2!
4	+BAT	Akku Pluspol über Sicherung F1
5	+BAT	wie Pin 4!
6	+UB	RP6 +UB (+7,2V=, Bereich min. +5,5 bis max. +10V=)
7	+UB	wie Pin 6!
8	GND	wie Pin 1!

Man kann hier eine 1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478), von der man 8 Pins abtrennt, auflöten.

Wozu kann man diesen Anschluß nutzen?

Der wesentliche Sinn des EXT Anschlusses besteht darin, andere Arten der Stromversorgung und der Akkuladung zu ermöglichen. Normalerweise schaltet man den RP6 mit S1 an und aus. In Stellung AUS kann der Akku geladen werden, indem man ein Ladegerät an die CHARGER Buchse anschließt. Alternativ kann man das Ladegerät mit seinem Pluspol auch an CHRG (Pins 2, 3) anschließen. Siehe auch den Abschnitt "Trennstellen - EXT Anschluß: Andere Stromversorgung" weiter unten!

An +BAT (Pins 4, 5) kann man direkt (ohne Unterbrechung durch S1) Strom aus dem Akku entnehmen. Die Grenze des Stroms bestimmt die Sicherung F1 (2,5A). Eine weitere Möglichkeit besteht darin, über diesen Anschluß den Akku auch mit einem geeigneten Ladegerät zu LADEN. Hierbei muss man aber darauf achten, dass S1 AUSgeschaltet ist, weil sonst der RP6 über +UB eine unzulässig hohe Spannung bekommen könnte. Wenn man den Akku mit 6 Mignonzellen im RP6 nicht nutzen will (der Akku-Halter bleibt leer!), sondern nur einen externen Akku, wäre der auch mit seinem Pluspol an +BAT über eine eigene Sicherung (2,5A träge) anzuschließen.

+UB (+7,2V) ist die Versorgungsspannung des RP6 (kommt vom Akku-Pluspol über die Sicherung F1 und Schalter S1!). Mit +UB werden die H-Brücken (Motoransteuerung) direkt und die RP6 "Elektronik" über den 5V-Spannungswandler (IC1; SP1 D3: IC1) versorgt (= VDD). An +UB könnte man den RP6 direkt mit einer Spannung von +7,2V versorgen (Absicherung nicht vergessen!), dazu muss S1 AUSgeschaltet sein, damit es keine Konflikte mit dem eingebauten Akku gibt.

Den EXT Anschluß kann man damit nutzen für:

Externes Ladegerät
Externen Akku
Externe Stromversorgung ohne Akku
Direkte Stromentnahme aus dem Akku
Ergänzungsladung mit Solarzelle
Autonome Akkuladung (Ladestation mit Kontakten, Induktionsladung ...)
...

Man sollte gewisse Elektronik-Kenntnisse haben, wenn man die Spannungsversorgung des RP6 verändert. VOR irgendwelchen Veränderungen seht euch auch zuerst den Schaltplan des RP6 (SP1) genau an!

Mess-/Kontaktpunkte

Hier geht es um Kontaktpunkte, an denen man z.B. den Logik-Pegel (High/Low) oder eine analoge Spannung messen kann. Natürlich kann man die Signale auch zur Weiterleitung auf eine EP kontaktieren, dies wird man aber normalerweise nicht brauchen.

====UBAT====

RP6 UBAT

In der Mitte des Mainboards befindet sich ein Kontaktpunkt UBAT (SP1 E1: YUBAT). Dies ist ADC7 des RP6 Microcontrollers.

Man kann hier die analoge Spannung (gegen GND) messen, die vom +UB-Spannungssensor geliefert wird.

Die Spannung ist:

UBAT = +UB / 2

Da der Spannungsteiler (SP1 D12: R1, R2) des +UB-Spannungssensors nicht aus Präzisionswiderständen besteht, kann man für den eigenen RP6 einen Korrekturfaktor berechnen, wenn UBAT deutlich von +UB / 2 (+ UB z.B. gemessen am EXT Stecker, Pins 6 u. 7) abweicht. Damit kann man +UB sehr viel genauer bestimmen.

====ACS====

RP6 ACS TSOP

Hinter dem TSOP (IC3) befindet sich der Kontaktpunkt ACS (SP2 E1: ACS).

Dies ist der Ausgang des TSOP bzw. Eingang PB2 des RP6 Microcontrollers. Man kann hier das Ausgangssignal des IR-Empfängers abnehmen, z.B. um es mit einem Oszilloskop sichtbar zu machen.

Rechts neben dem TSOP kann man noch die 3 Kontaktpunkte ACS_R, ACS_P und ACS_L (SP2 E2: ACS_P, ACS_R, ACS_L) des ACS-IR-Senders finden.

Folgende Tabelle zeigt die Verbindungen:

Kontakt	Microcontroller-Portpin	SP-Verbindung	ACS-IR-Sendediode
ACS_P	über R8: ACS_PWRH (PB3), über R9: ACS_PWR (PD6)	SP2: 3	Anoden D1, D2
ACS_R	ACS_R (PC7)	SP2: 2	Kathode D1
ACS_L	ACS_L/MISO (PB6)	SP1: 5	Kathode D2

====IRC====

RP6 IRC

RP6 IRC3

Im der Nähe von C13 befinden sich die Lötpunkte IRC, IRC+, IRC- und IRC3 (SP2 D2: YIRC; SP2 CD2: IRC+/-; SP2 C2: IRC3). Zusammen mit der Trennstelle IRC (siehe Abschnitt "Trennstellen - IRC" weiter unten!) kann man diese Kontaktstellen im Umfeld des IRCOMM-Sendedioden Treibers IRLML2502PBF (SP2 CD12: Q5) finden. Am Kontaktpunkt IRC findet sich der Eingang des Treibers bzw. Ausgang PD7 des RP6 Microcontrollers. IRC+, IRC- sind die Kontaktpunkte, an denen die IRCOMM-Sendedioden D3, D4 in Reihe auf der Sensorplatine angeschlossen sind (IRC+ = Anode). IRC3 ist verbunden mit dem Trennstellen-Lötpunkt IRC1 und liegt bei geschlossener Trennstelle IRC an +UB.

Was läßt sich mit diesen Kontaktpunkten machen:

Der IRCOMM-Sender ist der zweitgrößte Stromverbraucher des RP6 (nach dem Antrieb). An IRC3 kann daher eine eigene Stromversorgung für die IRCOMM-Sendedioden angeschlossen werden. Dazu muss die Trennstelle IRC zwischen ihren Lötpunkten IRC1, IRC2 aufgetrennt werden.
An IRC+, IRC- könnten andere/weitere IRCOMM-Sendedioden angeschlossen werden (Anode an IRC+). Wenn der Vorwiderstand R6 (SP2 C2: R6) der Sendedioden dann nicht mehr paßt (bezügl. Leistung und/oder Widerstandswert), können neue leistungsfähigere IRCOMM-Sendedioden zwischen IRC3 und IRC- (Anode an IRC3) mit einem dafür geeigneten Vorwiderstand angebracht werden.

====LS====

RP6 LS

Die beiden Lötpunkte LS_L und LS_R (SP2 B12: LS_L, LS_R) neben R7 vorn auf dem Mainboard sind die Ausgänge der Helligkeitssensoren (links und rechts) bzw. die ADC-Eingänge ADC3 und ADC2 des RP6 Microcontrollers.

Hier kann man die Spannungen messen, die den Helligkeitswerten entsprechen.

====BP, S====

RP6 BP S

Die Messpunkte BPL, BPR und der Kontaktpunkt S (SP2 E2: S; SP2 E3: BPR; SP2 E4: BPL) befinden sich am vorderen Platinenrand. BPL und BPR sind die Kontakte der Bumper. S ist eine nicht genutzte Verbindung zwischen dem Mainboard und der Sensorplatine, die über die Verbindung SP1, Pin 3, geführt wird (siehe folgende Tabelle!).

Hier eine Tabelle mit der Belegung der 90°-Winkelverbindung SP1, SP2 zwischen dem RP6 Mainboard und der Sensorplatine:

Pin	SP1	SP2
1	LS_L --- Light Sensor Left	IRC- --- IRCOMM-
2	BPL --- Bumper Left	ACS_R --- ACS Right
3	S --- Free for all	ACS_P --- ACS Power
4	GND	VDD
5	ACS_L --- ACS Left	BPR --- Bumper Right
6	IRC+ --- IRCOMM+	LS_R --- Light Sensor Right

====ENC====

RP6 ENC

Die beiden Messpunkte ENCL, ENCR (SP4 B12: ENCL, ENCR) sind die Ausgänge der Radencoder. ENCL ist verbunden mit PD2 (INT0), ENCR mit PD3 (INT1) des RP6 Microcontrollers.

Trennstellen

An diesen Stellen können Leiterbahnen unterbrochen werden, um Funktionen zu deaktivieren oder anders zu nutzen.

Getrennte Stromversorgung für ADC0/1

Wenn man für die analogen Sensoren an ADC0/1 (siehe Abschnitt "Anschlüsse - Analoge Sensoren an ADC0/1" weiter oben!) eine GETRENNTE Stromversorgung vorsehen will und/oder mit Codierbrücke (oder MOSFET) die Stromversorgung abschaltbar machen möchte, muss man erst Vorarbeit leisten.

RP6 SV

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Evtl.: Eine Codierbrücke (z.B. aus Set 742902)
Evtl.: Eine 1-polige Steckbuchse mit Litze zur ext. Stromversorgung

Es muss eine kurze Leiterbahn zwischen den Punkten "SV1" und "SV2" (SP2 A1: SV1, SV2; zwischen dem PROG/UART- und dem USRBUS1-Stecker) aufgetrennt werden. Die Leiterbahn befindet sich auf der Lötseite der Platine und muss mit einem scharfen Messer oder einem speziellen Leiterbahn-Unterbrecher zwischen den beiden Lötpunkten unterbrochen werden. Man sollte anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät zwischen SV1 und SV2 nachmessen: Es sollte keine Verbindung mehr bestehen. Jetzt trennt man von der 1-reihigen Stiftleiste 2 Kontakte ab und lötet sie auf die Punkte SV1/SV2.

Man kann hier zunächst eine Codierbrücke aufstecken. Damit versorgt der RP6 Akku die Sensoren mit 5V an den Pins VDD. Möchte man später eine getrennte 5V-Spannung anlegen, zieht man einfach die Codierbrücke ab und speist die externe 5V-Spannung (mit einer 1-poligen Steckbuchse) am Pin SV2 ein. Achtung: An Pin SV1 wird dann nichts angeschlossen!

Anstelle der Codierbrücke kann man natürlich auch einen MOSFET anschließen, um die Sensoren per Software abschalten zu können.

====ACS====

RP6 ACS JP

Die Trennstelle ACS (SP2 E1: YIR1, YIR2; SP2 F1: YIR3) befindet sich neben C29*. Sie besteht aus 3 Lötpunkten, von denen die linken beiden (IRC1, IRC2) verbunden sind. Trennt man die Leiterbahn zwischen diesen Lötpunkten auf und verbindet stattdessen die rechten beiden Lötpunkte (IRC2, IRC3) mit etwas Lötzinn oder mit einem SMD Null Ohm Widerstand, dann ist der IR-Empfänger (TSOP, IC3) dauerhaft EINgeschaltet und kann nicht mehr über das Signal PWRON (PB4) geschaltet werden.

====IRC====

RP6 IRC JP

Die Trennstelle IRC (SP2 C1: IRC1..2) ist eng verknüpft mit den Mess- und Kontaktpunkten des IRCOMM-Senders (siehe Abschnitt "Mess-/Kontaktpunkte - IRC" weiter oben!). Wenn man sie auftrennt, kann man den IRCOMM-Sender mit einer getrennten Stromversorgung anstelle von +UB des RP6 versehen. Dies ist sehr sinnvoll, wenn man diese Funktion häufig verwendet oder sogar noch leistungsfähigere IR-Sendedioden einbaut, denn der IRCOMM-Sender ist der zweitgrößte Stromfresser (nach dem Antrieb) auf dem RP6 (von Erweiterungsplatinen und EPs Marke Eigenbau einmal abgesehen!). Man kann hier natürlich auch eine 2-polige Stiftleiste einlöten, um die Verbindung zu +UB mit einer Codierbrücke trennbar zu machen. Eine getrennte Stromversorgung +7,2V (Bereich: +5,5 .. +10V) kann man an IRC1 einspeisen. IRC1 dieser Trennstelle ist mit dem Kontaktpunkt IRC3 (siehe Abschnitt "Mess-/Kontaktpunkte - IRC" weiter oben!) verbunden.

RP6 Antrieb

Mit den folgenden Trennstellen kann man den RP6 Antrieb (H-Brücken und Motoren) fast komplett vom Rest des RP6 Mainboards abtrennen (es bleibt nur die 5V-Versorgung (VDD) von IC4, T1, T2 bestehen!). Damit ist es möglich, mit dem RP6 Mainboard einen ganz anderen Antrieb (also z.B. ein anderes Roboter-Chassis mit eigenen Motoren und H-Brücken) zu steuern. Umgekehrt könnte man den RP6 Antrieb auch deshalb abtrennen, um ihn durch ein anderes Prozessorsystem (z.B. auch eine M32!) anzusteuern. It's up to you!

=====+UB Power=====

RP6 HB Power

Der RP6 Antrieb wird direkt aus dem Akku (über S1 und F1) mit 7,2V (+UB) versorgt. Diese Stromversorgung kann man komplett abtrennen. Die Trennstelle (SP3 E34: X) liegt unter der Sicherung F1 (siehe Abb. RP6 HB Power). Zwischen den beiden doppelten Lötflächen befinden sich auf der Lötseite (Unterseite) des Mainboards vier parallele Leiterbahnen, die aufgetrennt werden müssen. Der Pluspol einer externen Spannung zur Versorgung des RP6 Antriebs kann dann mit einer Kabelverbindung an den doppelten Lötflächen (mit einem "+" gekennzeichnet) direkt neben dem Leistungswiderstand (R27) angeschlossen werden. Eine Absicherung dieser Stromversorgung sollte man unbedingt vorsehen (2,5A träge)!

=====Stromsensoren=====

RP6 CS

Um den Motorstrom der beiden Motoren des RP6 zu messen, wird ein Dual-Operationsverstärker (IC5 = 27M2C; SP3 B23/D23: IC5B/A) eingesetzt. Dieses IC wird über PWRON (PB4) mit Strom versorgt. Die Stromsensoren funktionieren also nicht, wenn PWRON Low-Pegel führt (Befehl powerOFF() der RP6 Library!). Auf dem RP6 Mainboard gibt es eine Trennstelle mit drei Lötflächen (SP3 E34: CS1, CS2, CS3). Sie befindet sich auf dem Mainboard neben C23. Möchte man IC5 nicht mehr über PWRON mit Strom versorgen, sondern über VDD (+5V), dann trennt man die Leiterbahn zwischen den linken beiden Lötpunkten (CS1, CS2) auf und verbindet die rechten beiden Lötpunkte (CS2, CS3) mit etwas Lötzinn oder einem SMD Null Ohm Widerstand. Danach sind die Stromsensoren immer eingeschaltet und können über PWRON nicht mehr geschaltet werden. Alternativ kann man an CS2 auch eine externe Versorgungsspannung (+5V) für IC5 einspeisen.

=====DR/MR/ML/DL=====

RP6 DR MR ML DL

An diesen Trennstellen können die Eingänge der H-Brücke für die Geschwindigkeit (PWM) und Drehrichtung der Motoren von den Portpins des Microcontrollers abgetrennt werden. Für den rechten Motor sind dies die Trennstellen MR1/2 und DR1/2 (SP3 A23: MR1/2, DR1/2), für den linken Motor ML1/2 und DL1/2 (SP3 F23: ML1/2, DL1/2).

Trennstelle	Portpin	Funktion H-Brücke
MR1/2	PD5 (OC1A)	PWM Motor rechts
DR1/2	PC3 (TMS)	Fahrtrichtung rechts
ML1/2	PD4 (OC1B)	PWM Motor links
DL1/2	PC2 (TCK)	Fahrtrichtung links

Trennt man die Leiterbahn (auf der Lötseite des RP6 Mainboards) zwischen den Lötpunkten der Trennstellen auf, kann man die Eingänge der H-Brücke (Mx1, Dx1) z.B. mit einem anderen Microcontroller verbinden. Die Ausgänge (Portpins) des RP6 Microcontrollers (Mx2, Dx2) können dann anders genutzt werden. Natürlich kann man auf die Lötpunkte dieser Trennstellen auch Stiftleisten löten, um den Anschluß steckbar zu machen.

=====MCR/MCL=====

RP6 MCR MCL

An diesen Trennstellen können die Motorstromsensoren von den ADC-Eingängen des Microcontrollers abgetrennt werden.

Für den rechten Sensor ist dies die Trennstelle MCR1/2 (SP3 A1: MCR1, MCR2), für den linken Sensor MCL1/2 (SP3 E1: MCL1, MCL2).

Trennstelle	Portpin	Funktion H-Brücke
MCR1/2	PA5 (ADC5)	Motorstrom rechts
MCL1/2	PA6 (ADC6)	Motorstrom links

Trennt man die Leiterbahn (auf der Lötseite des RP6 Mainboards) zwischen den Lötpunkten der Trennstellen auf, kann man die ADC-Eingänge (Portpins) des RP6 Microcontrollers (MCx1) anders nutzen und die Ausgänge der Motorstromsensoren (MCx2) z.B. mit ADC-Eingängen eines anderen Microcontrollers verbinden. Natürlich kann man auf die Lötpunkte dieser Trennstellen auch Stiftleisten löten, um den Anschluß steckbar zu machen.

====PWRON-LED====

RP6 PWRON L

Auf dem RP6 Mainboard gibt es eine gelbe LED, die anzeigt, ob PWRON High-Pegel hat. Mit einer Trennstelle neben dieser LED (SP2 D4: YL1, YL2) kann diese LED deaktiviert werden (z.B. um Strom zu sparen).

Dazu trennt man die Leiterbahn zwischen den Lötpunkten auf. Soll die LED wieder aktiviert werden, verbindet man die Lötpunkte wieder mit etwas Lötzinn oder einem SMD Null Ohm Widerstand.

====+UB Sensor====

RP6 UB

Die Versorgungsspannung +UB des RP6 wird mit dem +UB-Spannungssensor an PA7 (ADC7) gemessen. Will man diesen Spannungssensor mit seinem Eingangsspannungsteiler R1, R2 (SP1 D12: R1, R2) von +UB abtrennen (z.B. um ihn anders zu verwenden), gibt es eine Trennstelle UB1/2 (SP1 D2: UB1, UB2). Trennt man die Leiterbahn auf der Lötseite des RP6 Mainboards zwischen den Lötpunkten auf, kann +UB nicht mehr gemessen werden. Man kann dann den Lötpunkt UB2 mit einem anderen Messpunkt (z.B. mit +BAT) verbinden und dort die Spannung (0..10V) messen. Natürlich kann man auf die Lötpunkte dieser Trennstellen auch Stiftleisten löten, um den Anschluß steckbar zu machen.

====EXT Anschluß: Andere Stromversorgung====

RP6 S1 CHRG

Wenn man für den RP6 eine andere Stromversorgung oder Ladeschaltung anschließen will, geht dies gut am EXT Anschluß (SP1 C23: Stecker EXT). Siehe auch den Abschnitt "Anschlüsse - EXT Anschluß" weiter oben! Dann muss der Schalter S1 dauerhaft AUSgeschaltet bleiben und die Verbindung zwischen S1 und CHRG des EXT Anschlusses (SP1 C3: X) unterbrochen werden. Diese Trennstelle befindet sich auf der Lötseite (Unterseite) des RP6 Mainboards etwas versteckt zwischen S1 (Pin 3) und der benachbarten Leiterbahn, die CHRG des EXT Anschlusses mit der Ladebuchse CHARGER (Pin 1 +) verbindet. Dort sind fünf kurze, parallele Leiterbahnen zu unterbrechen (siehe gelbe Markierung in der Abb. RP6 S1 CHRG!). Will man das nicht machen, darf man die Ladebuchse CHARGER auf jeden Fall nicht mehr nutzen!

Lochraster-Felder

Auf diesen Feldern kann man eigene kleine Schaltungen aufbauen. An jedem der sechs Felder stehen VDD (+5V) und GND zur Verfügung (SP4 E12: YVDDx, YGNDx).

Bitte beachten: Die Lochreihen oder -spalten, die mit einer eckigen Klammer "[" markiert sind, liegen auf der Lötseite (Unterseite) direkt auf dem Rahmen des Chassis! Hier können also keine Drähte von unten verlötet werden.

Vorn links

Das kleine Lochrasterfeld vorn links kann z.B. für Beleuchtung (Blinker, Scheinwerfer links) oder auch für einen zusätzlichen Sensor genutzt werden. Zur Verfügung steht eine 2-adrige Verbindung zum mittleren Lochrasterfeld links.

In der Nähe dieses Lochrasterfeldes gibt es auch:

IO3, IO4 (SP2 E3: IO3, IO4)
ADC0 (SP2 B1: ADC0)

====Mitte links====

RP6 Lochrasterfeld Mitte links

Das größere Lochrasterfeld Mitte links kann z.B. für eine kleinere Schaltung zur Ansteuerung der Beleuchtung/Sensoren auf den Lochrasterfeldern vorn und hinten links oder für andere Zwecke genutzt werden.

Es stehen hier folgende Anschlüsse zur Verfügung:

2-adrige Verbindung zum Lochrasterfeld vorn links
2-adrige Verbindung zum Lochrasterfeld hinten links
ST1/ST2 zum Anschluß weiterer Start/Stop Taster (SP2 D2: ST1/2)
PWR (SP2 D2: YPWR1)
I2C-Bus (SCL, SDA; SP4 C1: YSCL1, YSDA1)
+UB (SP4 D2: YUB1)

In der Nähe dieses Lochrasterfeldes gibt es auch:

Serielle Schnittstelle (RST, TX, RX; SP4 AB5: YRX, YTX, YMRESET, YVDD)
USRBUS1 (vorn; SP4 E34: Y1'..Y14')

Schaltungsvorschläge

Wie kann z.B. eine Schaltung für Beleuchtungseffekte oder Sensoren aussehen?

Man könnte 8 zusätzliche Schaltkanäle mit dem I2C-Portexpander-IC PCF8574(A)P gewinnen. Dieses IC passt mit wenigen Zusatzteilen auf die mittlere Lochrasterfläche. Angesteuert wird es über den I2C-Bus. Mit den 8 Ausgängen lassen sich einige Beleuchtungseffekte erreichen, die dann über Software schaltbar sind.

Alternativ kann man auch das IC PCF8591P z.B. für den Anschluß von analogen Sensoren verwenden. Auch dieser Baustein wird über I2C angesteuert. Beide ICs sind bei Reichelt erhältlich.

Will man nicht den I2C-Bus benutzen, kann man als I/O-Ports IO1..IO4 oder als analoge Eingänge ADC0 und ADC1 verwenden. Auch SCL und SDA stehen als I/O-Ports zur Verfügung, wenn der I2C-Bus im ganzen System nicht verwendet werden soll.

Wichtig für Zusatzschaltungen, die fest auf dem RP6 verlötet werden, sind zwei Aspekte:

Wenn sie die Stromversorgung belasten, sollten sie (z.B. über einen Transistor oder MOSFET) abschaltbar sein. Dazu kann man auch das Signal PWR heranziehen, das auf beiden mittleren Lochrasterflächen zur Verfügung steht. Dann kann man mit dem Befehl "powerOFF()" der RP6 Library die Stromversorgung per Software abschalten.
Wenn man auch anderweitig genutzte Portpins (SDA, SCL, IO1..IO4, ADC0/1) für die eigene Schaltung einsetzt, sollte man die Verbindung zu den Portpins mit einer abziehbaren Codierbrücke trennbar machen.

Hinten links

Das kleine Lochrasterfeld hinten links kann z.B. für Beleuchtung (Blinker, Rücklicht links) oder auch für einen zusätzlichen Sensor genutzt werden. Zur Verfügung steht eine 2-adrige Verbindung zum mittleren Lochrasterfeld links.

In der Nähe dieses Lochrasterfeldes gibt es auch:

EXT Anschluß (SP1 C23: Stecker EXT)

Vorn rechts

Das kleine Lochrasterfeld vorn rechts kann z.B. für Beleuchtung (Blinker, Scheinwerfer rechts) oder auch für einen zusätzlichen Sensor genutzt werden. Zur Verfügung steht eine 2-adrige Verbindung zum mittleren Lochrasterfeld rechts.

In der Nähe dieses Lochrasterfeldes gibt es auch:

IO1, IO2 (SP2 E3: IO1, IO2)
ADC1 (SP2 B1: ADC1)

Mitte rechts

Das größere Lochrasterfeld Mitte rechts kann z.B. für eine kleinere Schaltung zur Ansteuerung der Beleuchtung/Sensoren auf den Lochrasterfeldern vorn und hinten rechts oder für andere Zwecke genutzt werden.

Es stehen hier folgende Anschlüsse zur Verfügung:

2-adrige Verbindung zum Lochrasterfeld vorn rechts
2-adrige Verbindung zum Lochrasterfeld hinten rechts
PWR (SP2 D2: YPWR2)
I2C-Bus (SCL, SDA; SP4 C1: YSCL2, YSDA2)
+UB (SP4 D2: YUB2)

In der Nähe dieses Lochrasterfeldes gibt es auch:

Interrupt-Anschluß (INTU, INT1..3, MRESET; SP4 D34: MRESET, INT1..3, INTU)
USRBUS2 (hinten; SP4 E34: Y1..Y14)

Hinten rechts

Das kleine Lochrasterfeld hinten rechts kann z.B. für Beleuchtung (Blinker, Rücklicht rechts) oder auch für einen zusätzlichen Sensor genutzt werden. Zur Verfügung steht eine 2-adrige Verbindung zum mittleren Lochrasterfeld rechts.

In der Nähe dieses Lochrasterfeldes gibt es auch:

EXT Anschluß (SP1 C23: Stecker EXT)
Akku-Anschluß (SP1 B3: BATTERY)

Erweiterungen

Auf / An den RP6 könnte man z.B. noch folgendes anbauen / erweitern:

Einen Greifarm
Einen Ultraschallsensor
Zwei Lichtsensoren hinten, um die hellste / dunkelste Stelle im Raum besser zu finden
Einen digitalen Kompass
uvm.

Erweiterungs-Module

Es sind von Arexx schon drei Erweiterungsmöglichkeiten auf dem Markt. Zum Ersten die Experimentierplatinen (191537), die zum Erstellen von eigenen Schaltungen und Sensoren gedacht sind, und von denen eine schon im Lieferumfang enthalten ist, das Erweiterungsboard RP6 CONTROL M32 (191550) und die RP6 CCPRO M128 (191563).

Die Boards kann man dann über den I2C Bus mit dem Mainboard kommunizieren lassen. Es ist sehr sinnvoll, die Module symmetrisch hintereinander zu stapeln und nicht mehr als 6-8 Module zu verbauen, weil der Roboter sonst immer schwerer und langsamer wird. Basierend auf dem Master-Slave System könnte man so bis zu 127 Slaves anschließen. Zudem ist es ratsam, qualitativ hochwertige Akkus und ein Ladegerät mit passendem Stecker zu verwenden, da man ansonsten immer das Mainboard abschrauben müsste um an die Akkus heranzukommen. Für den Fall wurde extra eine Ladebuchse eingebaut.

Experimentierplatine

Beschreibung

Die Experimentier-Platine ist dazu gedacht, eigene Schaltungen auf dem RP6 zu realisieren. Sie wird über den I²C-Bus mit den anderen Erweiterungsmodulen verbunden. Ausserdem ist es sinnvoll, die (freien) I/O-Ports (ADC-Kanäle) der RP6 Base, des M32 Erweiterungsmoduls bzw. des CCPRO M128 Moduls über ein 10-Pol-Flachbandkabel mit Stecker auf die Experimentierplatine zu führen, weil es übersichtlicher bleibt und keine Kabel lose herumhängen. Auf der Experimentierplatine kann man dann LEDs oder einen Temperatursensor an die I/O-Ports bzw. an die ADC-Kanäle anschießen.

Technische Daten

Mikrocontroller:	Keiner
Speicher:	Keiner
Programmierung:	Kein Programmieradapter
Vorhandene Sensoren:	Keine
Vorhandene Aktoren:	Keine
Abmessungen:	(L × B × H) 112 × 90 × 10 mm
Ausführung:	Bausatz
Stromversorgung:	6 AA NiMH Akkus (über die RP6 Base)
Hersteller:	Arexx Niederlande

Schaltungsideen

Auf der / den Experimentierplatinen könnte man z.B. folgendes realisieren:

eine Kameraschaltung (wie hier gezeigt)
Scheinwerfer, Rücklichter, Blinker etc. (ABER immer mit Vorwiderstand!!!)
ein LED-Lauflicht (über I/O-Expander, gibt´s beim Reichelt)
mehr ADC-Kanäle (über ADC-Expander, einfach mal nach PCF8591 googlen)
eine Wetterstation mit Luftfeuchtemesser, Temperaturfühler und Lichtmesser (hier gibt es eine Wetterstation uvm.)

RP6 CONTROL M32 Platine

Beschreibung

Auf der M32 lassen sich weitere LEDs, Sensoren oder ähnliches anschließen, außerdem steht ein weiterer ATMEGA32 zur Verfügung, welcher sich gut im Master Modus betreiben lässt. Es sind ein Mikrofonsensor, fünf Taster, vier Status-LEDs, ein Display-Port, ein Beeper, 6 freie ADC-Kanäle, 8 freie I/O-Ports, ein Programmieradapter, ein JTAG-Anschluss, eine ISP-Programmierschnittstelle sowie ein freier Steckplatz für ein EEPROM verfügbar.

Technische Daten

Mikrocontroller:	AVR ATmega32
Speicher:	32 kB Flash-Speicher, davon 1 kB bereits vom Bootloader belegt 2 kB SRAM 1 kB EEPROM
Programmierung:	Über AVR-Bootloader, belegt ca. 1 kB des Flash-Speichers
Vorhandene Sensoren:	1 Mikrofonsensor 5 Eingabetaster 14 I/O Ports, davon 6 ADC-Wandler
Vorhandene Aktoren:	1 Beeper 4 Status-LEDs 1 LC-Display-Port
Abmessungen:	(L × B × H) 112 × 90 × 15 mm
Ausführung:	Fertig aufgebautes Erweiterungsmodul
Stromversorgung:	6 AA NiMH Akkus (über die RP6 Base)
Hersteller:	Arexx Niederlande

Umbau-Optionen

Dieser Absatz soll die Möglichkeiten der RP6 CONTROL M32 Platine (im Folgenden "M32" genannt) auflisten, die es gibt, um auf einfache Weise weitere Anschlüsse oder Verbindungen zu ermöglichen. Nicht beschrieben werden die Anschlußmöglichkeiten, die in Form der vorhandenen Wannenstecker sowieso gegeben sind (z.B. am LCD-, I/O- oder ADC-Stecker). Im Text gibt es Verweise auf den Schaltplan der M32 (RP6_CONTROL_M32.PDF) in der Form: (SP2 B1: Bauteil). Dies bedeutet, dass man das Bauteil auf Blatt 2 des RP6-M32-Schaltplans im Feld B1 finden kann.

Folgende Möglichkeiten zum Umbau/Ausbau sind vorgesehen:

Zweites SPI-EEPROM (IC5)
Zwei analoge Sensoren, evtl. mit getrennter Stromversorgung
ISP (In System Programming)
JTAG-Programmierung
USRBUS
IRQ-Zuweisung ändern
ADC0 und ADC1 anders nutzen
Schieberegister kaskadieren

Im folgenden Text soll beschrieben werden, wie man die weiteren Möglichkeiten nutzen kann. Es wird jeweils erwähnt, was man an Material braucht. Beispielhaft sind da Bestell-Nummern der Firma CONRAD genannt. Natürlich kann man die Teile auch bei anderen Versendern beziehen. Durch die Nennung der Bestell-Nummer ist das jeweilige Teil aber gut zu identifizieren. Man sollte Löten können und sich bewußt sein, dass ggf. ein Garantieanspruch nicht mehr besteht, wenn man an der Platine gelötet hat.

Zweites SPI-EEPROM

Es ist sehr einfach, ein zweites SPI-EEPROM (SP1 A1: IC5*) auf der M32 zu nutzen.

Sockel des 2. SPI-EEPROMs

Man braucht dazu:

Einen IC-Sockel 8-pol DIP für IC5 (189600)
Einen Keramik-Vielschicht-Kondensator 100nF (C19); RM 2,54mm (453099)
Ein serielles SPI-EEPROM im PDIP8 Gehäuse (IC5)

Zuerst wird der IC-Sockel eingelötet (Kerbe beachten!), dann C19 (SP1 A1: C19*). Das war's.

Leider gibt es das EEPROM nicht bei den gängigeren Versendern. Bekommen kann man es aber z.B. bei Farnell. Dort hat das SPI-EEPROM mit 256 kbit die Bezeichnung 25LC256-I/P (1331398). Wenn man es noch größer mag: 25LC1024 (1331392) mit 1024 kbit. SPI-EEPROMs führt inzwischen auch Reichelt.

Programmierung:

In die RP6ControlLib.h bitte einfügen:

#define SPI_EEPROM2_PAGESIZE 64

uint8_t SPI_EEPROM2_readByte(uint16_t memAddr);
void SPI_EEPROM2_writeByte(uint16_t memAddr, uint8_t data);
void SPI_EEPROM2_enableWrite(void);
void SPI_EEPROM2_disableWrite(void);
uint8_t SPI_EEPROM2_getStatus(void);

void SPI_EEPROM2_writeBytes(uint16_t startAddr, uint8_t *buffer, uint8_t length);
void SPI_EEPROM2_readBytes(uint16_t startAddr, uint8_t *buffer, uint8_t length);

Die Konstante SPI_EEPROM2_PAGESIZE ist abhängig von der Art und Größe des EEPROMs. Für ein 256 kbit-EEPROM ist die Seitengröße (pagesize) in der Regel 64, für einen 512 kbit-Typ 128 und für einen 1024 kbit-Typ 256.

In die RP6ControlLib.c bitte einfügen:

/*****************************************************************************/
// Second external SPI EEPROM:

/**
 * Reads a single Byte from the 2nd external EEPROM.
 */
uint8_t SPI_EEPROM2_readByte(uint16_t memAddr)
{
	uint8_t data;
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_READ);
	writeWordSPI(memAddr);
	data = readSPI();
	PORTB |= MEM_CS2;
	return data;
}

/**
 * Reads "length" Bytes into the Buffer "buffer" from startAdr on. 
 * You can read the complete 2nd EEPROM into a buffer at once - if it is large enough. 
 * (But you only have 2KB SRAM on a MEGA32 ;) )
 */
void SPI_EEPROM2_readBytes(uint16_t startAddr, uint8_t *buffer, uint8_t length)
{
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_READ);
	writeWordSPI(startAddr);
	readBufferSPI(&buffer[0], length);
	PORTB |= MEM_CS2;
}

/**
 * Enable Write Mode
 */
void SPI_EEPROM2_enableWrite(void)
{
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_WREN);
	PORTB |= MEM_CS2;
}

/**
 * Disable Write Mode
 */
void SPI_EEPROM2_disableWrite(void)
{
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_WRDI);
	PORTB |= MEM_CS2;
}

/**
 * Write a single data byte to the specified 2nd EEPROM address.
 */
void SPI_EEPROM2_writeByte(uint16_t memAddr, uint8_t data)
{
	while(SPI_EEPROM2_getStatus() & SPI_EEPROM_STAT_WIP);
	SPI_EEPROM2_enableWrite();
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_WRITE);
	writeWordSPI(memAddr);
	writeSPI(data);
	PORTB |= MEM_CS2;
}

/**
 * Write "length" Bytes from the Buffer to the 2nd EEPROM. 
 * YOU CAN ONLY WRITE MAXIMAL [SPI_EEPROM2_PAGESIZE] BYTES AT ONCE!!!
 * This is the Pagesize!
 * You can NOT cross a page boundary!
 *
 */
void SPI_EEPROM2_writeBytes(uint16_t startAddr, uint8_t *buffer, uint8_t length)
{
	while(SPI_EEPROM2_getStatus() & SPI_EEPROM_STAT_WIP);
	SPI_EEPROM2_enableWrite();
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_WRITE);
	writeWordSPI(startAddr);
	writeBufferSPI(&buffer[0], length);
	PORTB |= MEM_CS2;
}

/**
 * Returns EEPROM Status register - for checking if 2nd EEPROM is buisy. 
 * Writing takes about 5ms. 
 */
uint8_t SPI_EEPROM2_getStatus(void)
{
	uint8_t status;
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_RDSR);
	status = readSPI();
	PORTB |= MEM_CS2;
	return status;
}

/*****************************************************************************/

Hinweis zum 1024 kbit-EEPROM:

Dieses EEPROM benötigt 24-Bit Adressen und muss daher etwas anders angesprochen werden als die "kleineren" Typen bis 512 kbit. Die Funktion SPI_EEPROM2_readByte() sieht für ein 1024 kbit-EEPROM z.B. so aus:

uint8_t SPI_EEPROM2_readByte(uint32_t memAddr)
{
	uint8_t data;
	PORTB &= ~MEM_CS2;
	writeSPI(SPI_EEPROM_READ);
	writeSPI((uint8_t)(memAddr >> 16));
	writeWordSPI((uint16_t)memAddr);
	data = readSPI();
	PORTB |= MEM_CS2;
	return data;
}

Alle weiteren Funktionen, die EEPROM-Adressen verwenden (SPI_EEPROM2_readBytes, SPI_EEPROM2_writeByte, SPI_EEPROM2_writeBytes), müssen genau so angepasst werden.

Anschlüsse

Hier wird aufgelistet, wo man auf der M32 Platine Anschlüsse nutzen kann, um sie z.B. zu weiteren Sensoren, zum USRBUS oder (weniger empfehlenswert!) direkt zu EPs, zur RP6 Base oder zur CCPRO M128 zu führen.

====== Analoge Sensoren an ADC2/3 ======

ADC2 ADC3

Wenn man bis zu zwei analoge Sensoren (z.B. IR-Distanz-Mess-Sensoren Sharp GP2Y0A02YK 185364) direkt an die M32 anschließen möchte, dann gibt es da zwei 3-polige Kontakte, beschriftet mit VDD/GND/ADCx (x = 2..3). Hier kann man 3-polige Stiftleisten auflöten, an die dann die Sensoren angeschlossen werden.

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Zwei Keramik-Vielschicht-Kondensatoren 100nF (C16, C17); RM 2,54mm (453099)
Ein Elektrolyt-Kondensator stehend 470 uF / 16V (C18); RM 3,5mm (446211)
Zwei 3-polige Steckbuchsen mit Litze zum Anschluß der Sensoren

Man trennt von der 1-reihigen Stiftleiste zweimal 3 Kontakte ab und lötet sie auf die weiß umrahmten Kontakte (VDD/GND/ADCx; SP2 C23: ADC2, YGND8, YVDD6, ADC3, YGND7, YVDD5), anschließend C16, C17 (SP2 C1: C16*, C17*) auf ihre Plätze und zum Schluß den Elko 470 uF (C18; SP2 B1: C18*). Beim Elko auf die Polung achten: Er muss genau so sitzen wie sein Nachbar C1 (Minuspol schaut zum Beeper SND).

Die Sensoren lötet man an die Litzen der 3-poligen Steckbuchsen und steckt diese auf die neuen Kontakte.

Da manche Sensoren einen höheren Stromverbrauch haben, kann man die Stromversorgung an den VDD-Pins der ADC2/3-Stecker abschaltbar machen oder eine separate +5V-Spannung einspeisen. Siehe dazu den Abschnitt "Trennstellen - Getrennte Stromversorgung für ADC2/3" weiter unten!

ISP (In System Programming)

Der ATMEGA32 der M32 wird standardmäßig über den PROG/UART Stecker programmiert. Dazu befindet sich im Prozessor ein Bootloader-Programm. Wenn man stattdessen oder zusätzlich die ISP-Programmierung mit einem dafür geeigneten ISP-Programmier-Adapter nutzen will, kann man den Adapter an den gewinkelten ISP-Stecker auf der M32 anschließen. Vorher sind aber ein paar "Umbauarbeiten" erforderlich.

ISP

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Einen SMD-Widerstand 10 kOhm (406376)
Eine SMD-Diode LL 4148 (140902)
Eine Codierbrücke (z.B. aus Set 742902)

Der SMD-Widerstand wird auf seinen Platz (R1; SP1 A3: R1*) neben dem XBUS2-Stecker gelötet, danach die Diode LL 4148 (D2; SP1 B3: D2*). Die Kathode (Strich) der Diode zeigt in Richtung des Quarzes (X1). Zwischen R1 und C1 befinden sich drei Lötpunkte (beschriftet mit ISP/DEBUG - BOOTLOAD; SP1 A34: YRST1..3), auf die eine 3-polige Stiftleiste gelötet werden muss. Vorher muss eine kurze Leiterbahn zwischen den Lötpunkten BOOTLOAD aufgetrennt werden. Die Leiterbahn befindet sich auf der Lötseite der Platine und muss mit einem scharfen Messer oder einem speziellen Leiterbahn-Unterbrecher zwischen den beiden Lötpunkten unterbrochen werden. Man sollte anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät nachmessen: Es sollte keine Verbindung mehr zwischen den Lötpunkten bestehen. Man trennt dann von der 1-reihigen Stiftleiste 3 Kontakte ab und lötet sie auf die beschriebenen drei Lötpunkte.

Wenn man jetzt eine Codierbrücke auf die mit "BOOTLOAD" beschrifteten Pins steckt, bleibt alles unverändert: Die Programmierung erfolgt weiter über den PROG/UART-Stecker mithilfe des Bootloaders im Prozessor. Wird die Codierbrücke in Stellung "ISP/DEBUG" umgesteckt, kann der Prozessor mit ISP programmiert werden.

Vorsicht: Das Bootloader-Programm kann dabei zerstört werden! Es müssen zusätzlich Fusebits des ATMEGA32 verändert werden.

Dabei kann der Prozessor im schlimmsten Fall nicht mehr ansprechbar sein. Man sollte diesen Umbau und die ISP-Programmierung nur machen, wenn man genau weiß, was man macht!

Eine Kopie des Bootloaders und eine Kurzanleitung zum Einstellen der Fusebits gibt es hier: RP6_M32_BOOTLOADER

====== JTAG ======

JTAG

Die Programmierung und ein Debuggen sind auch mit der JTAG-Schnittstelle möglich. Das ist nur zu empfehlen, wenn man Erfahrungen mitbringt, oder der Prozessor der M32 durch eine ISP-Falschprogrammierung z.B. nicht mehr ansprechbar ist. Um die JTAG-Schnittstelle nutzen zu können, muss der ISP-Umbau durchgeführt worden sein und die dort beschriebene Codierbrücke auf "ISP/DEBUG" gesteckt sein. Der JTAG-Programmer kann dann an die Lötpunkte "JTAG" zwischen ISP- und I/O-Stecker angeschlossen werden.

Man braucht dazu:

2-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 2x36-polig 742007)

Man trennt von der 2-reihigen Stiftleiste 2x5 Kontakte ab und lötet sie auf die 10 JTAG-Lötpunkte (SP2 A12: YTDI, YTDO, YTMS, YTCK, YTRST, YVDD3/4, YGND3/4, YNC). Hier kann jetzt der JTAG-Programmer z.B. mit einem 10-poligen Flachkabel-Stecker angeschlossen werden. Um das JTAG-Interface des ATMEGA32 nutzen zu können, müssen Änderungen an den Fusebits vorgenommen werden.

Vorsicht: Man sollte die JTAG-Programmierung und Fusebit-Manipulationen nur machen, wenn man genau weiß, was man macht!

USRBUS

Die 14 Kontakte der beiden USRBUS-Stecker sind auf der M32 nirgendwo angeschlossen, sondern können über die Lötpunkte Y1..Y14 mit beliebigen Punkten auf der M32 verbunden werden.

USRBUS

Ich würde auf Y1..Y14 eine Stiftleiste löten, damit die USRBUS-Belegung geändert werden kann.

Man braucht dazu:

2-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 2x36-polig 742007)
Einige Steckbuchsen mit Litze

Man trennt von der 2-reihigen Stiftleiste 2x7 Kontakte ab und lötet sie auf die Punkte Y1..Y14 (SP2 E3: Y1..Y14) neben dem Wannenstecker USRBUS2. Wird die M32 über Flachkabel mit einem USRBUS-Stecker auf einer RP6 Experimentierplatine (EP) und/oder mit dem RP6 selbst verbunden, dann hat man mit allen mit dem USRBUS verbundenen Platinen eine direkte 14-polige Verbindung,- eben den "User Bus". Den kann man dann nutzen, wie man will. Auf der M32 kann man mit Steckbuchsen die Pins Y1..Y14 mit anderen Pins verbinden.

Beispiel: Verbindet man den Pin "ADC2" mit Y1 des USRBUS, dann steht der Eingang ADC2 auf allen an den USRBUS angeschlossenen Platinen an Y1 zur Verfügung. Man braucht also diesen Eingang nicht über ein eigenes Kabel auf eine EP zu führen, sondern kann dazu den USRBUS nehmen. Dadurch bleibt der Gesamtaufbau auf dem RP6 übersichtlich und komplett trennbar (man braucht nur die Stecker XBUS und USRBUS abzuziehen!).

Wichtig: Man sollte gut dokumentieren, wie man den USRBUS am RP6 (vorn und hinten getrennt!), auf EPs und der M32/M128 benutzt! Sonst kann es bei einer anderen Anordnung von EPs zu USRBUS Konflikten/Kurzschlüssen kommen.

====== Schieberegister kaskadieren ======

SPI

Auf der M32 wird ein 8-Bit Schieberegister-Baustein (IC3: 74HC4094D) dazu gebraucht, vier Status-LEDs (LED1..LED4) und ein LCD (am Stecker LCD) anzusteuern. Durch Schieberegister kann man Port-Pins gewinnen, wenn die Pins des Prozessors nicht ausreichen.

Solche Schieberegister kann man "kaskadieren", d.h. weitere identische Bausteine einbauen, die weitere Port-Pins zur Verfügung stellen. Wenn man zusätzliche 74HC4094 einsetzen will, wird man das am besten auf einer EP aufbauen. Die Anschlüsse für diese Schieberegister werden auf der M32 an einer 6-poligen Reihe von Lötpunkten (beschriftet mit MISO, STR, MOSI, SCK, QS, QS*; SP1 D3: YQS1/2, YMOSI, YSCK, YSTR, YMISO) links von IC3 zur Verfügung gestellt.

Wenn man diese 6 Signalleitungen auf eine EP führen will, gibt es dafür zwei Möglichkeiten:

a) Direkte 6-polige Kabelverbindung von den oben beschriebenen Lötpunkten zur EP
b) Nutzung des USRBUS, um die 6 Signale zur EP zu führen

Wenn man im Abschnitt "USRBUS" den entsprechenden Umbau gemacht hat, würde ich b) empfehlen! Man könnte dafür eine 6-polige Stiftleiste auf die o.g. Lötpunkte auflöten und 1:1 z.B. mit den Pins Y4, Y6, Y8, Y10, Y12, Y14 des USRBUS verbinden. Dann kann man auf der EP weitere Schieberegister- und SPI-Bausteine (z.B. SPI-EEPROMs, RFM12 Transceiver o.ä.) aufbauen.

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Steckbuchsen mit Litze

Man trennt von der 1-reihigen Stiftleiste 6 Kontakte ab und lötet sie auf die beschriebenen sechs Lötpunkte auf der M32. Mit den Steckbuchsen mit Litze wird dann die Verbindung entweder direkt zur EP (Option a) oder über den USRBUS zur EP (Option b) hergestellt.

====== VDD/GND/+UB Anschluß ======

RP6 M32 VDD GND +UB

VDD, GND und +UB (SP2 C3: YUB1, YGND1/2/5, YVDD1/2) kann man auf der M32 an diesen Lötpunkten abnehmen.

Natürlich kann man hier auch Stiftleisten auflöten.

Auf der anderen Platinenseite (zwischen dem USRBUS1 und ISP Stecker) befinden sich zusätzlich noch 2 weitere Lötpunkte, an denen man VDD und GND kontaktieren kann.

====== Serielle Schnittstelle ======

RP6 M32 RST

Neben dem PROG/UART Stecker befinden sich 5 Lötpunkte mit den Signalen RST, TX, RX, GND, VDD (SP2 BC3: YRX, YTX, YRST, YVDD, YGND). Hier kann z.B. eine 5-polige Stiftleiste aufgelötet werden, um einen Anschluß an die serielle Schnittstelle zu ermöglichen.

Von diesen 5 Lötpunkten könnte z.B. auch eine Verbindung zum USRBUS hergestellt werden, um die serielle Schnittstelle der M32 auf EPs zu führen.

====== MEM_CS2 ======

RP6 M32 MEM_CS2

MEM_CS2 (M32 Microcontroller Pin PB1) kann man am IC5-Sockel an Pin 1 (SP1 A1: IC5*, Pin 1) kontaktieren. Falls IC5 nicht eingesetzt werden soll, kann man hier durch Einstecken eines Kabels in Pin 1 des IC5-Sockels PB1 nutzen und z.B. zum USRBUS führen.

Mess-/Kontaktpunkte

====== M-Signal ======

RP6 M32 M-Signal

An diesem Messpunkt (SP1 E3: YM_SIGNAL) neben D1 kann man die Ausgangsspannung des Mikrofon-Verstärkers IC4 (SP1 E3: IC4) messen oder z.B. mit einem Oszilloskop darstellen.

Trennstellen

An diesen Stellen können Leiterbahnen unterbrochen werden, um Funktionen zu deaktivieren oder anders zu nutzen.

Getrennte Stromversorgung für ADC2/3

Wenn man für die analogen Sensoren an ADC2/3 (siehe Abschnitt "Anschlüsse - Analoge Sensoren an ADC2/3" weiter oben!) eine GETRENNTE Stromversorgung vorsehen will und/oder mit Codierbrücke (oder MOSFET) die Stromversorgung abschaltbar machen möchte, muss man erst Vorarbeit leisten.

RP6 M32 SV

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Evtl.: Eine Codierbrücke (z.B. aus Set 742902)
Evtl.: Eine 1-polige Steckbuchse mit Litze zur ext. Stromversorgung

Es muss eine kurze Leiterbahn zwischen den Punkten "SV1" und "SV2" (SP2 B2: SV1, SV2) aufgetrennt werden. Die Leiterbahn befindet sich auf der Lötseite der Platine und muss mit einem scharfen Messer oder einem speziellen Leiterbahn-Unterbrecher zwischen den beiden Lötpunkten unterbrochen werden. Man sollte anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät zwischen SV1 und SV2 nachmessen: Es sollte keine Verbindung mehr bestehen. Jetzt trennt man von der 1-reihigen Stiftleiste 2 Kontakte ab und lötet sie auf die Punkte SV1/SV2.

Anstelle der Codierbrücke kann man natürlich auch einen MOSFET anschließen, um die Sensoren per Software abschalten zu können.

Interrupt-Zuordnung ändern

Am XBUS stehen vier Interrupt-Pins (genannt INT1..INT3, INTU) zur Verfügung. INT1 ist auf der RP6 Base mit PA4 verbunden, auf der M32 mit PD2 (Prozessor INT0), auf der M128 mit PE5 (Prozessor INT5). Diese Tabelle zeigt die Verbindung aller Interruptleitungen auf den drei Platinen (RP6 Base, M32, M128) über den XBUS:

XBUS Pin	XBUS INTx	RP6 Base Pin	RP6 Base INTx	RP6 M32 Pin	RP6 M32 INTx	RP6 M128 Pin	RP6 M128 INTx
8	INT1	PA4	kein	PD2	INT0	PE5	INT5
11	INT2	n.c.		PD3	INT1	n.c.
9	INT3	n.c.		PB2	INT2	PE6	INT6
7	INTU	n.c.		n.c.		n.c.

Auf der M32 kann man die Interrupt-Zuordnung durch drei Codierbrücken (beschriftet mit I2-INTU, INT3-I3, I2-INT2; SP2 A3: YINT2/3/U, YI2_1/2, YI3) ändern.

INTx

Man braucht dazu:

2-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 2x36-polig 742007)
Drei Codierbrücken (z.B. aus Set 742902)

Vor dem Auflöten der Stiftleiste müssen zwei kurze Leiterbahnen zwischen zwei Lötpunkten aufgetrennt werden, und zwar zwischen den Lötpunkten INT3-I3 und I2-INT2. Die Leiterbahnen müssen mit einem scharfen Messer oder einem speziellen Leiterbahn-Unterbrecher zwischen den beiden Lötpunkten unterbrochen werden. Man sollte anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät nachmessen: Es sollte keine Verbindung mehr zwischen INT3-I3 und I2-INT2 bestehen. Man trennt dann von der 2-reihigen Stiftleiste 2x3 Kontakte ab und lötet sie auf das weiß umrahmte Feld mit der o.g. Beschriftung.

Hier kann man auf INT3-I3 und I2-INT2 je eine Codierbrücke aufstecken, wenn man die Standard-Belegung beibehalten will. Steckt man auf I2-INTU eine Codierbrücke, dann ist INTU des XBUS mit Pin PD3 (I2) der M32 verbunden. Wenn man keine der Codierbrücken aufsteckt, sind die Pins PD3 (I2) und PB2 (I3) des M32-Prozessors nicht mehr mit dem XBUS verbunden und können anders verwendet werden. Auf der M32 kann man dann z.B. auch andere Verbindungen zum XBUS herstellen, indem man auf die Pins INT2, INT3 oder INTU Kabelverbindungen aufsteckt.

ADC0 und ADC1 frei nutzen

Auf der M32 ist ADC0 fest mit dem Mikrofon (MIC) und ADC1 mit den Tastern T1..T5 (KEYPAD) verbunden. Wenn man diese ADC-Eingänge für andere Sensoren benötigt, kann man das Mikrofon und die Taster von den Eingängen abtrennen.

MIC_KEYPAD

Man braucht dazu:

1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Eine Codierbrücke (z.B. aus Set 742902)

MIC/ADC0: Es muss eine kurze Leiterbahn zwischen zwei Lötpunkten aufgetrennt werden, die sich zwischen R2 und C19 befinden (SP1 D4: YM1, YM2). Die Leiterbahn muss mit einem scharfen Messer oder einem speziellen Leiterbahn-Unterbrecher zwischen den beiden Lötpunkten unterbrochen werden. Man sollte anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät nachmessen: Es sollte keine Verbindung mehr bestehen. Vorsicht: Nicht R2 beschädigen! Damit ist das Mikrofon auf der M32 ohne Funktion und ADC0 kann anders genutzt werden. ADC0 ist dann am oberen Lötpunkt zwischen R2 und C19 verfügbar, dort müßte eine Kabelverbindung angelötet werden. Soll das Mikrofon später doch wieder an ADC0 angeschlossen werden, verbindet man die beiden Lötpunkte zwischen R2 und C19 einfach mit etwas Lötzinn oder mit einem SMD Null Ohm Widerstand.

KEYPAD/ADC1: Es muss eine kurze Leiterbahn zwischen zwei Lötpunkten aufgetrennt werden, die sich unterhalb von R15 befinden (SP1 D2: YKP1, YKP2). Die Leiterbahn befindet sich auf der Lötseite der Platine und muss mit einem scharfen Messer oder einem speziellen Leiterbahn-Unterbrecher zwischen den beiden Lötpunkten unterbrochen werden. Man sollte anschließend mit einem Widerstandsmeßgerät nachmessen: Es sollte keine Verbindung mehr bestehen. Jetzt trennt man von der 1-reihigen Stiftleiste 2 Kontakte ab und lötet sie auf die beiden Punkte unterhalb von R15. Hier kann man jetzt eine Codierbrücke aufstecken, wenn man die Taster weiter benutzen will. Wenn die Brücke abgezogen ist, sind die Taster ohne Funktion und ADC1 kann anders genutzt werden. ADC1 ist dann am linken Pin der 2-poligen Stiftleiste unterhalb von R15 verfügbar.

RP6 CCPRO M128 Platine

Technische Daten

Mikrocontroller:	Steckplatz für ein C-Control PRO MEGA128 Modul mit einem ATMEGA128
Speicher:	128 kB Flash-Speicher, davon 4 kB bereits vom Bootloader belegt 4 kB SRAM intern 64 kB SRAM extern 4 kB EEPROM
Programmierung:	Über CCPRO-IDE
Vorhandene Sensoren:	1 12bit I²C Temperatursensor 19 I/O-Ports, davon 8 ADCs, 3 PWM (Servos) und 2 I/Os für eine weitere serielle Schnittstelle (UART)
Vorhandene Aktoren:	1 Beeper 5 Status-LEDs 1 LC-Display-Port 1 Sockel für ein I²C-Bus EEPROM vom Typ 24(L)Cxxx
Abmessungen:	(L × B × H) 112 × 90 × 21 mm
Ausführung:	Fertig aufgebautes Erweiterungsmodul
Stromversorgung:	6 AA NiMH Akkus (über die RP6 Base)
Hersteller:	Arexx Niederlande

Umbauoptionen

Auf der CCPRO M128 kann leider nicht so viel umgebaut werden:

I2C-EEPROM
Freie Nutzung von PORTA* und PORTC*
USRBUS
A16-/PD4-Nutzung

Im Text gibt es Verweise auf den Schaltplan der CCPRO M128 (RP6_CCPRO_M128_Schematic.PDF) in der Form: (SP2 B1: Bauteil). Dies bedeutet, dass man das Bauteil auf Blatt 2 des M128-Schaltplans im Feld B1 finden kann.

I2C-EEPROM

Zum Einsetzen eines I2C-EEPROMS (IC6; SP2 C1: IC6) braucht man nichts umzubauen. Man kauft einfach ein passendes EEPROM des Typs 24(L)Cxxxx-P und setzt es auf seinen Sockel, Kerbe zum oberen Platinenrand.

Mögliche Typen (erhältlich z.B. bei Digi-Key oder bei Reichelt):

AT24C128 (AT24C128-10PU-2.7-ND)
AT24C256 (AT24C256-10PU-2.7-ND)
AT24C512 (AT24C512-10PU-2.7-ND)
AT24C1024 (AT24C1024-10PI-2.7-ND)

Anschlüsse

Hier wird aufgelistet, wo man auf der M128 Platine Anschlüsse nutzen kann, um sie z.B. zu weiteren Sensoren, zum USRBUS oder (weniger empfehlenswert!) direkt zu EPs, zur RP6 Base oder zur M32 zu führen.

Freie Nutzung von PORTA* und PORTC*

Um PORTA* und PORTC* frei nutzen zu können (für weitere I/O-Ports), muss man auf das externe SRAM verzichten, was nicht sehr ratsam ist. Mehr I/O-Ports kann man alternativ durch I/O Expander gewinnen. Falls man das SRAM trotzdem deaktivieren will, hier die Anleitung.

Für den Umbau braucht man:

Wannenstecker 2x5-polig gerade RM 2,54mm (z.B. Reichelt WSL 10G)
1-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 36-polig 732478)
Eine Codierbrücke (z.B. aus Set 742902)

PORTA*

Für die Bestückung von PORTA* (SP2 AB2: Stecker PORTA*) lötet man den Wannenstecker hier (siehe Abb. PORTA*) auf.

PORTC*

Für die Bestückung von PORTC* (SP1 A2: PC0..7, YGND1) trennt man von der 1-reihigen Stiftleiste 9 Kontakte ab und lötet sie auf die PORTC*-Lötpunkte (siehe Abb. PORTC*).

Dann muss noch der SRAM-Enable Jumper (SP1 EF1: Y27..29) bestückt werden:

Man trennt von der 1-reihigen Stiftleiste 3 Kontakte ab und lötet sie auf die abgebildeten Lötpunkte. Vorher muss eine Leiterbahn auf der Lötseite der Platine zwischen den ENABLE-Lötpunkten aufgetrennt werden. Wenn das SRAM wie bisher genutzt werden soll, steckt man die Codierbrücke auf die Stellung "ENABLE". Will man stattdessen Port A und Port C frei nutzen (und damit auf SRAM verzichten!), kommt die Codierbrücke auf "DISABLE".

USRBUS

Auf die 14 Kontakte neben dem Wannenstecker USRBUS2 ist noch nichts gelötet.

USRBUS

Ich würde auf Y1..Y14 eine Stiftleiste löten, damit die USRBUS-Belegung geändert werden kann.

Man braucht dazu:

2-reihige Stiftleiste RM 2,54mm (z.B. 2x36-polig 742007)
Einige Steckbuchsen mit Litze

Man trennt von der 2-reihigen Stiftleiste 2x7 Kontakte ab und lötet sie auf die Punkte Y1..Y14 (SP2 E234: Y1..Y14) neben dem Wannenstecker USRBUS2. Wird die M128 über Flachkabel mit einem USRBUS-Stecker auf einer RP6 Experimentierplatine (EP) und/oder mit dem RP6 selbst verbunden, dann hat man mit allen mit dem USRBUS verbundenen Platinen eine direkte 14-polige Verbindung,- eben den "User Bus". Den kann man dann nutzen, wie man will. Auf der M128 kann man mit Steckbuchsen die Pins Y1..Y14 mit anderen Pins verbinden.

Beispiel: Verbindet man den Pin "ADC4" mit Y1 des USRBUS, dann steht der Eingang ADC4 auf allen an den USRBUS angeschlossenen Platinen an Y1 zur Verfügung. Man braucht also diesen Eingang nicht über ein eigenes Kabel auf eine EP zu führen, sondern kann dazu den USRBUS nehmen. Dadurch bleibt der Gesamtaufbau auf dem RP6 übersichtlich und komplett trennbar (man braucht nur die Stecker XBUS und USRBUS abzuziehen!).

Wichtig: Man sollte gut dokumentieren, wie man den USRBUS am RP6 (vorn und hinten getrennt!), auf EPs und der M128 benutzt! Sonst kann es bei einer anderen Anordnung von EPs zu USRBUS Konflikten/Kurzschlüssen kommen.

======IC5 ALERT======

IC5 ALERT

Dieser Lötpunkt (SP2 C2: AL) neben IC5 ist der Anschluß ALERT (Pin 3) des I2C-Temperatursensors TCN75A (SP2 C2: IC5).

Dies ist ein Open-Drain Ausgang, der ein Alarm-Signal ausgibt, wenn die Temperatur die eingestellten Grenzen über-/unterschreitet (siehe auch Datenblatt des Sensors (TCN75A.pdf), Abschnitt 5.3.4!). Wenn man ALERT auf einen Eingang des Microcontrollers führen will, muß man auch noch einen Pullup-Widerstand vorsehen oder den internen Pullup des uC-Eingangs aktivieren.

======VDD/GND Anschluß======

VDD GND

Auf der CCPRO M128 gibt es 2 Lötpunkte (SP1 E34: YVDD3, YGND4) zwischen R5 und C7 bzw. direkt neben der Codierbrücke (SP1 E3: YL9, YL10) zum Deaktivieren von LED5.

Hier könnte man VDD und GND kontaktieren. VDD ist der Lötpunkt, der näher an R5 liegt.

Trennstellen

An diesen Stellen können Leiterbahnen unterbrochen werden, um Funktionen zu deaktivieren oder anders zu nutzen.

======A16-/PD4-Nutzung======

Datei:RP6 M128 A16.JPG

A16/PD4

Auf der CCPRO M128 gibt es ein 3-poliges Feld von Lötpunkten (SP2 AB1: PD4, A16, GND) unter dem CCPRO MEGA128 Modul (IC1). Standardmässig ist A16 des SRAM (IC3) hier auf GND gelegt. Damit kann man PD4 des Prozessors (ICP1) frei nutzen.

Will man A16 des SRAM mit PD4 schaltbar machen, muss man eine Leiterbahn auf der Bestückungsseite zwischen den oberen zwei der drei Lötpunkte auftrennen und die anderen (unteren) beiden Lötpunkte mit etwas Lötzinn oder einem SMD Null Ohm Widerstand verbinden.

Der Sinn dieses Umbaus besteht darin, dass man danach anstelle von 64kB nun die vollen 128kB SRAM des IC3 adressieren kann. Man muss dann aber PD4 selbst schalten, da C-Control PRO ab Version 1.50 nur 64kB ext. SRAM ansteuern kann. Immerhin könnte man dann 2 Blöcke à je 64kB nutzen und mit PD4 zwischen beiden Blöcken umschalten.

Ob CCPRO damit klar kommt: Wohl kaum! Ich würde daher diesen Umbau nicht durchführen.

Zubehör und Ersatzteile

Von CONRAD gibt es z.B.

das LC-Display 190911, welches an die M32 und an die CCPRO M128 angeschlossen werden kann.
einen IR-Ball 191437
einen Graustufen-Boden-Sensor 191599
eine IR-Fernbedienung 340720
Ersatzräder 191307
Ersatzzahnräder 191346
Ersatzraupen 191333

Displays

Die vorkonfektionierten Displays kann man zum Ausgeben von Texten, Sensordaten und kleinen Animationen benutzen. Sie können an die M32 und die CCPRO M128 angeschlossen werden.

Diese 16x2 Zeichen Displays sind bisher lieferbar:

LC-Display (190911)
OLED-Display (197622)
Backlight-Display (191621)

Das LCD ist weiterhin lieferbar, zeitweise (2007/08) gab es unter dieser Bestellnummer eine Version, die zu klein (66 x 37mm) war, um sie auf der M32 oder der CCPRO M128 zu montieren.

Das OLED-Display ist aktuell (April 2012) nicht mehr lieferbar.

Neu im Angebot ist das Backlight-Display.

Diese Displays können mit 4 M3-Abstandbolzen 25 mm (Bestell-Nr. 526665) und 4 Muttern M3 (z.B. aus 815624), sowie 4 Schrauben M3 (z.B. aus 815322) auf der M32 oder CCPRO M128 befestigt werden. Leider sind die Befestigungslöcher der Displays zu klein für ein M3-Gewinde, so dass man die Löcher sehr vorsichtig auf 3..3,2 mm erweitern muss.

IR-Ball

Den IR-Ball kann man benutzen um mit dem RP6 Fußball oder ähnliches zu spielen.

Graustufen-Boden-Sensor

IR-Fernbedienung

2 RC5 Fernbedinungen

Mit der IR-Fernbedienung kann der RP6 wie ein ferngesteuertes Auto verwendet werden. Im Beispielprogramm "Example_08_TV_REMOTE" im Ordner mit den RP6-Base-Demos wird das noch genauer erläutert.

Ersatzräder

Die Ersatzräder sind bei Conrad unter der Bestellnummer 191307 - 62 erhältlich

Ersatzzahnräder

Die Ersatzzahnräder sind bei Conrad unter der Bestellnummer 191346 - 62 erhältlich

Ersatzraupen

Die Ersatzraupensind bei Conrad unter der Bestellnummer 191333 - 62 erhältlich

Programmierung

Um diesen Grundlagenartikel zum RP6 nicht immer länger werden zu lassen, habe ich den Teil zur Programmierung des RP6 und seiner Erweiterungsplatinen RP6 CONTROL M32 und RP6 CCPRO M128 ausgelagert: RP6 - Programmierung

RP6v2

Der neue RP6v2 ist weitgehend identisch mit dem RP6, so dass fast alle Angaben dieses Artikels auch für den RP6v2 zutreffen. Für vom RP6 abweichende Details des RP6v2 und für dessen zukünftige Erweiterungsplatinen (z.B. die aktuell hier angekündigte RP6v2 M256 WiFi) gibt es einen eigenen Grundlagenartikel: RP6v2

Erfahrungsberichte

...in Arbeit...(kann aber gerne ergänzt werden)

Siehe auch

Weblinks

PC-Welt-Artikel

Ankündigung des RP6 und der RP6 CONTROL M32 im AREXX Support Forum
Ankündigung der RP6 CCPRO M128 im AREXX Support Forum und im RoboterNETZ
Ankündigung des RP6v2 im RoboterNETZ und im AREXX Support Forum
Ankündigung der RP6v2 M256 WiFi im AREXX Support Forum
AREXX RP6 Startseite
AREXX Support Forum
AREXX CCPRO M128 Seite

Roboternetz RP6 Forum
"Geburt" des Wiki im RN-Forum: RP6-Wiki-Artikel
Henkessoft: RP6
PIC-PROJEKTE Wiki: RP6

Autoren

--Sloti 22:23, 29. Dez 2007 (CET)

--Tobias1 18:30, 06. Apr 2010 (CET)

--Dirk 20:23, 28. Jun 2012 (CET)

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