Build your Hive – Einleitung
Der Volksmund sagt, dass ein Mann drei Dinge in seinem Leben tun sollte: Ein Haus bauen, einen Sohn zeugen und einen Baum pflanzen. Die Zeiten ändern sich und mit ihnen die Weisheiten. So hat wohl auch dieser Spruch eine Evolution nötig. Eines jedoch gleich vorweg: Einen Baum zu pflanzen halte ich für essentiell wie dieses Bild zeigt. Wer bei dem Anschauen des Bildes nun denkt: „Wo ist da der Baum!?“, der beweist nicht genug Geduld. In diesen winzigen Topf habe ich den Samen eines Mammutbaums gepflanzt. (Ist wahr, kein Witz!) Also immer schön bei der Sache bleiben, ich poste weitere Bilder zu diesem Thema! Der Sohn ist natürlich als Weltbürger nicht mehr ganz zeitgemäß, ein Kind muss es sein, sofern das die Gesamtbevölkerung unseres Planeten noch zulässt. Aber ein Haus? Noch mehr Häuser in Deutschland? Noch mehr Beton und noch weniger Natur – das muss wohl nicht sein, denk ich da. Also muss es wohl in unseren modernen Zeiten heißen: Ein Mann muss in seinem Leben ein Kind zeugen, einen Baum pflanzen und einen Hive bauen. Und da Kind und Baum kein Problem darstellen, möchte ich hier zeigen wie man einen Hive baut.
Tutorial
Aber bevor das Vergnügen beginnt, noch kurz folgende Hinweise:
Hinweis 1: Diese Anleitung soll auch Einsteigern helfen einen Hive zu bauen. Profis mögen deshalb über die selbstverständlich erscheinenden Hinweise hinweglesen und ihre eigenen Wege gehen.
Hinweis 2: Diese Anleitung wird sicher in einigen Punkten noch wachsen, wie das Projekt selbst. Also immer mal hier schauen, was es an Neuigkeiten gibt. Wie es die Zeit erlaubt, werde ich den einzelnen Schritten kleine Mini-Tutorials zu den verschiedenen Themen (Grafik, Sound, Bus…) beifügen.
Hinweis 3: Experimentiere! Ich habe den ersten Hive innerhalb einer Woche ohne Schaltplan auf Lochrasterplatinen aufgebaut, und vieles gelernt, was man über diesen speziellen Mikrocontroller lernen kann. Der Aufbau des Gerätes ist kein notwendiges Übel, sondern vermittelt im ständig möglichen Experiment alle Grundlagen, um mit dem Propeller und dem Gesamtsystem – dem Hive – umzugehen. Ich habe ein provisorisches Softwarepaket zusammengeschnürt, welches in jeder einzelnen Phase einige Möglichkeiten bietet, um dem Teilsystem schon ein wenig „Leben“ einzuhauchen. Spin und das Propellertool bietet dabei die Möglichkeit, fast interaktiv (der Upload in das System dauert nur Augenblicke) zu experimentieren. Jeder Propeller-Chip ist in sich ein funktionierendes System. So läuft der Testcode für die LAN-Schnittstelle einzig im Administra-Chip, ganz ohne das Mitwirken von Bellatrix oder Regnatix! Andererseits: Falls du ein neues Testprogramme hast, welches bei dir ein Problem beim Aufbau gelöst hat, oder das einfach nur cool ist, solltest du es uns zusenden, damit wir es in dem Testpaket allen zugänglich machen könne.
Hinweis 4: Hier die grundlegenden Unterlagen, Software und sonstige Dateien die für den Aufbau benötigt werden.
- Testprogramme: Eine Sammlung thematisch geordneter Codeschnipsel um den Hive stückweise in Betrieb zu nehmen, zu testen und zu experimentieren
- Propeller Manual: Die neuste Version ist als PDF frei bei Parallax verfügbar.
- Software Propeller Tool: Ist kostenfrei ebenfalls bei Parallax verfügbar.
- Pinout der drei Propellerchips im Hive
- Schaltpläne, Platinendaten und Stücklisten zum Hive R13-C (1. Sammelbestellung 2009)
- Schaltpläne, Platinendaten und Stücklisten zum Hive R14U-RC1 (2. Sammelbestellung 2010)
- Schaltpläne, Platinendaten und Stücklisten zum Hive R14V (3. Sammelbestellung 2011)
- Datenblätter für diverse verwendete Bauteile
- TriOS – Das aktuelle auf Spin basierende Betriebssytem für den Hive. Integriert ist eine angepasste Version von PropForth als Programmiersprache, die sofort aus dem ROM startet. Standard ist aber die Installation ohne Forth, da das für den Einstieg einfacher ist. Eine Anleitung zur Installation von TriOS liegt dem Archiv bei.
- Toolbox – Im Downloadbereich befinden sich Toolbox-Pakete, welche Demos, Programme, Games und Beispielcodes enthalten. Die Toolbox-Serie wird fortlaufend erweitert.
Zu den verschiedenen Platinenversionen: Alle Versionen sind Softwarekompatibel. Ab Version R14u-RC1 wurde ein RTC eingeführt. TriOS ignoriert aber einen fehlenden Chip. Die Bilder im Tutorial beziehen sich auf das Board der ersten Sammelbestellung, also schauen, die Lage einiger Bauteile hat sich geringfügig geändert!
Weiter führende Informationen zum Thema Elektronik und zu Teilschaltungen:
Zum Thema Löten:
http://www.youtube.com/watch?v=I_NU2ruzyc4
http://www.youtube.com/watch?v=AgRo2IJS3Kk
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0705261.htm
Wichtig vor allem für gepolte Bauelemente wie Elektrolytkondensatoren, Dioden, LEDs, Transistoren:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/index.htm
Teilbestückung und Variationen:
- Es ist möglich das Netzwerkinterface unbestückt zu lassen, sofern man kein Interesse an einer Ethernetschnittstelle hat. Vorteil: Fünf I/O-Ports an Administra werden frei für andere Hardware. Man kann diese Signale komfortabel mit einer Stiftleiste abgreifen, welche man an Pin 4,6,7,8,9 statt dem ENC-Chip einlötet.
- Externes SD-Card Laufwerk: Statt den Widerständen R58/59 und R62/63 ein Pin-Header bestücken und die Signale mit einem Kabel abgreifen. Auf der externen Platine mit dem SD-Connector müssen dann natürlich obige Widerstände eingesetzt werden.
- LEDs an Frontplatte: Wie beim Kartenlaufwerk auch die LEDs nicht bestücken und mit einem Pin-Header ersetzen, welcher über ein kleines Kabel die LEDs versorgt.
- Mehr I/O-Ports: Wer für Experimente auf VGA, Video oder externen RAM verzichten kann, hat die Möglichkeit die entsprechenden Widerstände oder Schaltkreise unbestückt zu lassen. In die frei werdenden Lötaugen kann man problemlos einen entsprechend breiten Pin-Header einlöten um folgende Ports abzugreifen: VGA 8 Bit, Video 3 Bit, Externer Ram 11 Bits.
- Modulares System: Durch das Expansionsport ist es in verschiedener Weise möglich ein Backplane für mehrere Steckkarten anzuschließen. Da für sehr umfangreiche Erweiterungen die Stromversorgung auf dem Mainboard nicht reicht, sollte für die Erweiterungskarten eine eigene Stromversorgung realisiert werden. Diese kann auch problemlos das Mainboard mit speisen, wenn man die Stromversorgung dort nicht bestückt, oder über die Jumper trennt.
Die Reihenfolge: Sinnvoll erscheint mir für den Aufbau folgende Reihenfolge: Bellatrix – Administra – Regnatix. Bellatrix macht den Anfang, da man mit diesem Chip sofort Display und Tastatur sowie grundlegende Terminalfunktionen zur Verfügung steht, welche mir für weitere Funktionen und Experimente wichtig erschienen. Administra macht sich akustisch bemerkbar – auch damit kann man problemlos experimentieren. Regnatix aber ist auf ihre Slaves angewiesen, benutzt Bellatrix (die Terminalfunktionen) um ihre Funktionen zu offenbaren und realisiert den Bus, um alle Teile zu einem Ganzen zusammenzufügen – deshalb wird sie in einem letzten Schritt in Betrieb genommen.
Variation: Eventuell ist es praktisch einige flache Bauteile als erstes aufzulöten, bei denen es wünschenswert ist genug „Baufreiheit“ zu haben. Dazu gehört als erstes der SD-Connector, welcher erst aufgeklebt und dann angelötet wird. Dieser Connector hat auch die kleinsten Lötpads, was Lötneulingen wahrscheinlich die meisten Schwierigkeiten bereiten wird. Als nächstes könnte man alle IC-Sockel auflöten, was sich auch gut macht ohne die restlichen Bauteile, da man dazu die Platine flach auf den Tisch legen kann.
Das Tutorial gliedert sich in folgende Schritte:
- Schritt – Stromversorgung
- Schritt – Hostinterface
- Schritt – Adapterkabel
- Schritt – Bellatrix
- Schritt – VGA-Interface
- Schritt – TV und PS/2-Schnittstellen für Maus und Tastatur
- Schritt – Administra, Sound und SD-Card
- Schritt – Regnatix, Latch und SRAM
- Schritt – Das Netzwerkinterface
Updates und Änderungen:
26.September 2011 – drohne235
- Aktualisierung der Links
- Hinweise zum TriOS und Toolbox
- Hinweise zur aktuellen Platinenversion
13. September 2010 – drohne235
- Hinweise zur Fehlersuche bei fehlerhafter Kommunikation mit dem Host im Abschnitt 4
19. September 2009 – drohne235
- Hinweis auf den Audio-Patch eingearbeitet (Abschnitt 7)
- Link zum Audio-Patch: „Build your Hive – Audio-Patch“
21.-22. Juli 2009 – drohne235
- Hinweise zu alternativen Bestückungen
- Update der Schaltpläne auf den konkreten Stand der Sammelbestellung 1
- Bestückungsplan eingefügt
- Links zum Thema „Löten“ und „Bauelemente“ eingefügt
- Beschreibung zum Einbau des SD-Konnektors
- Aufteilung des Tutorials
02. August 2009 – drohne235
- Bilder aktualisiert auf die neue Bilderserie
- Bestückungsplan eingefügt
- Schritt 9 NIC eingefügt