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Steckerbelegungen für den Bereich Robotik- und Mikrocontroller
Empfohlen und erarbeitet im RoboterNetz.de, um Schaltungen kompatibler zueinander zu gestalten. Alle Boards mit dem Kürzel RN-... halten sich an die hier festgelegten Definitionen. Es wird empfohlen sich bei der Entwicklung eigener Schaltungen möglichst an diese Vereinbarung zu halten. Dadurch ist sichergestellt, dass auch andere Komponenten anderer Mitglieder oder Firmen in eurer Projekt integriert werden können. Und umgekehrt habt ihr dann auch die Möglichkeit, eigene Platinen-Entwürfe steckerkompatibel im RoboterNetz oder an anderer Stelle zu veröffentlichen.
Einheitliche Stecker vereinfachen einfach das Handling!
Die Steckerdefinitionen können auch als PDF geladen werden: http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=81
Die verschiedenen Steckerarten
RN-Busstecker
I2C-Bus Stecker
Ein universeller serieller Bus, mit dem sich sehr einfach verschiedene Boards ansteuern lassen. Der Bus hat den Vorteil, dass zwei Leitungen ausreichen und keine festen Taktraten und Zyklen beachtet werden müssen. Zahlreiche integrierte Schaltkreise (wie Porterweiterungen, LCD-Treiber, usw.) sowie fast alle RN-Boards nutzen diesen Bus. Am I2C-Bus können mehrere Boards/Bausteine angeschlossen werden, da jeder Baustein seine Slave-Adresse besitzt.
Dieser Bus (Stecker) sollte auf jedem Controllerboard vorhanden sein, dadurch sind den Erweiterungen kaum Grenzen gesetzt.
Der hier definierte Standard ist nicht nur zu allen RN-Boards kompatibel, sondern auch zu vielen Schaltungen diverser Hersteller. Auch die Zeitschrift Elektor hat diesen Bus bereits genutzt (Elektor nutzt nur den Pin 10 nicht).
Pin 1 SCL (Taktleitung)
Pin 3 SDA (Datenleitung)
Pin 5 +5V
Pin 7 +5V
Pin 9 Batteriespannung max. +12V
Pin 2,4,6,8 GND
Pin 10 INT Diese Leitung kann von allen I2C-Bus Erweiterungen genutzt
werden, um den Hauptcontroller darüber zu informieren, dass
sich Daten (z.B. von Sensoren) verändert haben. In diesem Fall
wird die Leitung solange auf Masse gelegt bis der entsprechende
I2C-Baustein ausgelesen wird.
Der Controller muss also immer alle I2C-Bausteine auslesen
solange diese Leitung auf Masse liegt. Bei einem Hauptboard
(wie z.B. RN-Control oder RNBFRA) kann diese Leitung auf einen
interruptfähigen Port geleitet werden.
Beim Elektor-Standard gibt es diese Leitung nicht, hier liegt
dieses Signal immer auf Masse!
Empfehlenswert ist es, dass die Spannungen an Pin 5,7 und 9 über Jumper auf einem Board deaktivierbar sind. Dadurch lassen sich identische Boards mit eigenen Stromversorgungen ebenfalls über I2C verbinden, denn nur ein Board darf diese Spannungen bereitstellen. Bei RN-Control ist dies bereits ab Version 1,4 über Jumper wählbar.
Bezugsmöglichkeit für passende Wannenbuchse: z.B. Reichelt (Best.Nr. WSL10G) Conrad-Elektronik (Best.Nr. 742512-12) Robotikhardware.de Kabelset
RS232 Stecker
Die serielle Schnittstelle (RS232) kann wahlweise als 9-poliger SUB-D Stecker (PC üblich) oder als 3-polige Stiftleiste herausgeführt werden. Die 3-polige Stiftleiste bietet sich immer dann an, wenn nur wenig Platz auf dem Board vorhanden ist. Da die 3-polige Stiftleiste auch auf fast allen RN-Boards vorhanden ist, sollte man diese dem 9-poligen SUB-D Stecker vorziehen. Ein weiterer Vorteil dieser Stiftleiste ist die einfache Umpolung von RX/TX durch Umdrehen des Steckers.
Die Belegung ist identisch mit der des CCRP5 (Conrad Roboter). Passende PC-Adapterkabel sind leicht anzufertigen und gibt es auch fertig im Fachhandel (z.B. http://robotikhardware.de).
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Stiftleiste 3-polig Raster 2,54mm Pin 1 RX Pin 2 GND Pin 3 TX
Wie Abbildung 1 x 3 Kontakte
Bezugsquellen: z.B. Reichelt (Best.Nr. LU2,5MS3)
RS232 TTL Stecker
Die serielle Schnittstelle (RS232) im 5V-TTL-Pegel. Diese Schnittstelle ist vor allem dann interessant, wenn mehrere Controller miteinander verbunden werden. Die Stiftleiste ist 4-polig ausgelegt, um Verwechslungen mit der RS232 und dem PC-Pegel (+/-12V) zu vermeiden. Zudem lässt sich so ein Pegelwandler-Schaltkreis (z.B. Max232) anschließen und mit Spannung versorgen).
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Stiftleiste 4-polig Raster 2,54mm Pin 1 RX Pin 2 TX Pin 3 GND Pin 4 5V
Bezugsquellen:
z.B. Reichelt (Best.Nr. LU2,5MS4)
RS485 Stecker
Ein weiterer wichtiger Bus ist neben I2C, RS232 der RS485 Bus. Dieser hat einige Vorteile. So können beispielsweise mehrere Slaves an einen Master angeschlossen werden. Die Übertragung kann wahlweise abwechselnd in eine oder in beide Richtungen gleichzeitig erfolgen. Es sind sehr hohe Übertragungsraten bis in den Mbit-Bereich über größere Entfernungen möglich.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Wannenstecker Rastermaß 2,54mm 10-polig Pin 1 Volle Batteriespannung Pin 3 GND Pin 5 5V Pin 7 RS485 A (kein TTL-Pegel) Pin 9 RS 485 B (kein TTL-Pegel)
Pin 2 Volle Batteriespannung Pin 4 GND Pin 6 5V Pin 8 RS 485 C (kein TTL-Pegel) Pin 10 RS 485 D (kein TTL-Pegel)
Diese Steckerbelegung hat einige Vorteile. Man kann auch nur einen Stecker mit 5 Polen aufstecken, wenn man nur einen Half-Duplex Bus benötigt. Man hat dann in diesen 5 Polen alles drin und die Belegung entspricht sogar noch den bisherigen Normierungen von uns (+12 / GND / +5 / Port / Port). Möchte man Vollduplex nutzen, dann müsste man den vollen Stecker benutzen - man hat also die Wahl!
Pinbelegung der 5 poligen Alternative:
Pin 1 Volle Batteriespannung Pin 2 GND Pin 3 5V Pin 4 RS 485 C (kein TTL-Pegel) Pin 5 RS 485 D (kein TTL-Pegel)
Alternativ zum Wannenstecker können auch Stiftleisten mit gleicher Belegung eingesetzt werden!
Bezugsquellen für Stecker: z.B. Reichelt (Best.Nr. WSL10G) Conrad-Elektronik (Best.Nr. 742512-12) robotikhardware.de Kabelset
Universelle Anschlüsse für Sensoren und Aktoren
Servo Stecker (sowie Sensoren/Aktoren die einen Port benötigen)
Für den Anschluss von Servos gibt es bereits verschiedene Standard-Stecker der Modellbauhersteller. Für die Roboternetz-Definition haben wir uns einen der weitest verbreiteten herausgesucht und übernommen. Boards, die den Anschluss von Servos oder auch Modellbau-Empfängern erlauben, sollten diese 3-polige Stiftleiste vorsehen. Handelsübliche Servos können direkt angesteckt werden.
Diese dreipolige Anschluss eignet sich jedoch auch, um Sensoren oder Aktoren, welche mit einem Datenport auskommen, anzuschließen.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Stiftleiste 3-polig Raster 2,54mm Pin 1 GND Pin 2 +5 V Pin 3 Datenport (PWM-Signal)
Wie Abbildung 1 x 3 Kontakte
Wobei sich die Steckerbelegung von Hersteller zu Hersteller unterscheidet.
Bezugsquellen: z.B. Reichelt (Best.Nr. LU2,5MS3)
Universalanschluss 5 polig (2 Ports + Spannungen)
Für den Anschluss von Aktoren (Relais, LED usw.) als auch Sensoren wurde eine 5-polige Stiftleiste festgelegt. Da viele Aktoren mehrere Ports benötigen, werden immer 2 Portleitungen zusammen mit den Spannungen auf jede Stiftleiste gelegt.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Stiftleiste 5-polig Raster 2,54mm Pin 1 Batteriespannung (max. 12 V) Pin 2 GND Pin 3 +5V Pin 4 Port 1 Pin 5 Port 2
Bezugsquellen: z.B. Reichelt (Best.Nr. LU2,5MS5)
Datenportstecker 10polig (8 Ports)
Zum Experimentieren benötigt man oft mehrere Ports. Auch gibt es Aktoren/Sensoren oder sonstige Erweiterungen, die viele Ports benötigen. Für all diese Zwecke empfehlen wir den universellen Datenportstecker. Er verwendet die gleiche Belegung wie auch die Atmel Entwicklungsboards (z.B. STK500) und wird z.B. auch mehrfach auf dem Board RN-Control bereitgestellt.
Seit August 2005 kann ein Datenportstecker auch als Endstufenstecker genutzt werden.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Pin 1 Port 0 Pin 2 Port 1 Pin 3 Port 2 Pin 4 Port 3 Pin 5 Port 4 Pin 6 Port 5 Pin 7 Port 6 Pin 8 Port 7 Pin 9 GND Pin 10 Logikspannung 5V
Zu finden bei EAGLE ist der Datenportstecker unter der Bezeichnung "ML10".
Bezugsmöglichkeit für passende Wannenbuchse: z.B. Reichelt (Best.Nr. WSL10G) Conrad-Elektronik (Best.Nr. 742512-12) http://www.Robotikhardware.de Kabelset
Weitere Stecker
ISP - Programmierstecker
Über diesen Anschluss kann ein RN-Controllerboard sowie fast alle anderen auf dem Markt befindlichen AVR-Boards mit einem Standard ISP-Kabel direkt an einen Parallelport des PCs angeschlossen und programmiert werden. Die Belegung des ISP-Anschlusses ist zu dem weit verbreiteten STK200-Programmier-Dongle kompatibel. Ein entsprechender Dongle ist für ca. 13-15 Euro über zahlreiche Händler lieferbar.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine:
Pin 1 MOSI Pin 2 VCC Pin 3 Nicht belegt Pin 4 GND Pin 5 RESET Pin 6 GND Pin 7 SCK Pin 8 GND Pin 9 MISO Pin 10 GND
Bezugsmöglichkeit für passende Wannenbuchse: z.B. Reichelt (Best.Nr. WSL10G) Conrad-Elektronik (Best.Nr. 742512-12) Robotikhardware.de Kabelset
Endstufenstecker 10polig (für Motoransteuerungen)
Wenn ein Motorboard nicht über I2C/ RS232 oder anderen Bus angesteuert wird, so wird folgender Wannenstecker als Anschluss empfohlen. Die Belegung ist angelehnt an die beliebten Motortreiberschaltkreise L293D, L298 und ähnliche H-Brücken.
Der Stecker eignet sich somit zum Ansteuern von einem oder zwei DC-Motoren (z.B. Getriebemotoren) oder einem Schrittmotor. Auch Endstufen, die nur einen Motor ansteuern können, sollten diesen Stecker verwenden. Empfehlenswert sind dann Jumper, um zwischen Motor1 und Motor2 zu wählen. Auf diese Weise können einfach zwei Endstufen durchgeschleift werden (zwei gleiche Stecker am Kabel).
Die mit NC (Not Connected) gekennzeichneten PINs sind absichtlich nicht normiert, um diese im Einzelfall auch individuell für Sonderfunktionen nutzen zu können. Allerdings darf hier nur ein Pegel zwischen 0 und 5V angelegt werden, kein höherer Pegel! Die NC-Pins müssen nicht genutzt werden, können also unbelegt bleiben. Wer jedoch für alle Fälle gerüstet sein möchte, sollte die NC-Pins per Jumper auf einen AD-Port legen können. Es ist damit zu rechnen, dass einige Boards die NC-Ports für ein Strommessignal (0 bis 2,5V) nutzen.
Der Motorendstufenstecker ist seit dem August 2005 kompatibel zu dem definierten universellen Datenportstecker. Datenportstecker sind mehrfach auf Standard-Boards wie RN-Control, Atmel STK500 und anderen Boards, die im Roboternetz vorgestellt wurden, vorhanden. Somit lassen sich Datenportstecker sehr schnell als Endstufenstecker nutzen und umgekehrt. Beim Entwickeln neuer Boards kann dies noch verbessert werden, indem man die PWM-Ports entsprechend dem Endstufenstecker auch auf den Datenportstecker legt.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Pin 1 Motor 1 IN 1 Pin 2 Motor 1 IN 2 Pin 3 Motor 2 IN 1 Pin 4 Motor 2 IN 2 Pin 5 NC (siehe Anmerkung) Pin 6 Enable Motor1 ein (eventuell PWM) Pin 7 NC (siehe Anmerkung) Pin 8 Enable Motor2 ein (eventuell PWM) Pin 9 GND Pin 10 Logikspannung 5V
Bezugsmöglichkeit für passende Wannenbuchse: z.B. Reichelt (Best.Nr. WSL10G) Conrad-Elektronik (Best.Nr. 742512-12) Robotikhardware.de Kabelset
LCD Stecker
Für Boards mit wenig Platz oder freien Ports wurde ein sehr kompakter Stecker mit nur 10 Leitungen definiert. Es sind jedoch alle Leitungen vorhanden, um fast alle LCDs im sogenannten 4-Bit-PIN-Mode zu betreiben. Bei Verwendung dieses Steckers muss jedoch die Kontrastspannung am LCD festgelegt werden (ein 10k Poti reicht). LCDs mit Beleuchtung können die Versorgungsspannung mit einem Vorwiderstand auch zur Versorgung der Beleuchtung nutzen. Auf diese Weise reicht ein 10-poliges Kabel aus.
Dieser LCD-Stecker ist seit dem August 2005 kompatibel zu dem definierten universellen Datenportstecker. Datenportstecker sind mehrfach auf Standard-Boards wie RN-Control, Atmel STK500 und anderen Boards, die im Roboternetz vorgestellt wurden, vorhanden. Somit lassen sich Datenportstecker sehr schnell als LCD-Stecker oder Endstufenstecker nutzen und umgekehrt.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Pin 1 DB7 Pin 2 DB6 Pin 3 DB5 Pin 4 DB4 Pin 5 EN2 (wird nur bei manchen LCDs benötigt) Pin 6 EN Pin 7 R/W Pin 8 RS Pin 9 GND Pin 10 +5V
Da auch fast alle LCDs den gleichen 16-poligen Anschluss besitzen, kann alternativ auch eine 16-polige Wannenbuchse vorgesehen werden:
Pin 1 GND Pin 2 5V Pin 3 Vee Kontrastspannung (0-4V) Pin 4 RS (CS) Pin 5 R/W (SID) Pin 6 Enable (1) (SCLK) Pin 7 DB0 (SOD) Pin 8 DB1 Pin 9 DB2 Pin 10 DB3 Pin 11 DB4 Pin 12 DB5 Pin 13 DB6 Pin 14 DB7,MSB Pin 15 LED – Beleuchtung + Pin 16 LED – Beleuchtung -
Bezugsmöglichkeit für passende Wannenbuchse: z.B. Reichelt (Best.Nr. WSL10G) Conrad-Elektronik (Best.Nr. 742512-12) Robotikhardware.de Kabelset
Encoder Stecker für 2 externe QuadraturEncoder (Drehzahlmessung)
Diese Schnittstelle dient zum Anschluss von 2 Quadratur-Encodern mit zusätzlichem Null-Positions-Eingang (SYNC) . Encoder dienen vornehmlich als Wegstreckenzähler oder zur Regelung von Drehzahlen.
Dieser Stecker ist auch kompatibel zu dem definierten universellen Datenportstecker. Datenportstecker sind mehrfach auf Standard-Boards wie RN-Control, Atmel STK500 und anderen Boards, die im Roboternetz vorgestellt wurden, vorhanden. Somit lassen sich Datenportstecker sehr schnell als Encoder-Stecker nutzen und umgekehrt.
Empfohlene Steckverbindung auf der Platine: Pin 1 ENC 1 A (sollte ein Timer Eingang, z.B. Timer0 sein) Pin 2 ENC 1 B Pin 3 ENC 2 A (sollte ein Timer Eingang, z.B. Timer1 sein) Pin 4 ENC 2 B Pin 5 NC Pin 6 ENC 1 Sync (sollte Interrupt Eingang sein) Pin 7 NC Pin 8 ENC 2 Sync (sollte Interrupt Eingang sein) Pin 9 GND Pin 10 +5V
Bezugsmöglichkeit für passende Wannenbuchse: z.B. Reichelt (Best.Nr. WSL10G) Conrad-Elektronik (Best.Nr. 742512-12) Robotikhardware.de Kabelset
Platinenmaße / Bohrlöcher
RN-Boards haben einheitliche Platinengrößen mit definierten Bohrlöchern. Dies gestattet die platzsparende "Huckepack"-Montage.
Passendes Eagle Script hier http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=127
Passendes Eagle Script hier http://www.roboternetz.de/phpBB2/dload.php?action=file&file_id=181
Weitere Definitionen werden regelmäßig ins WIKI übernommen
Logo für Standard
Boards, die den Standard nutzen, kann man auch an folgendem Logo erkennen:
Kombinationsmöglichkeiten, die sich ergeben
Durch einheitlichen Standard sind beispielsweise folgende Kombinationen denkbar:
Siehe auch
