AREXX WIRELESS KITS WRL ANLEITUNG: WRL-03 © AREXX - DIE NIEDERLANDE V052012 -1-
Inhaltsverzeichnis 1. Produktbeschreibung WIRELESS KITS 3 2. Warnungen 4 3. Bluetooth 5 4. Android 7 5. Wireless Funkbausatz 10 6. PC Funkkommunikation 14 7. APC-220 16 8. Die Bluetooth Module 19 9. Android Handy-applikation 22 10. Hintergrund information 24 10.1 APC-220 24 10.2 Bluetooth 25 11. Visual Basic 26 11.1 Software Development Kit 28 11.2 Eclipse 29 xx. APPENDIX 31 A. Schaltplan RP6v2 Programmier Adapter 32 B.
1. PRODUKTBESCHREIBUNG WIRELESS 1.1. Einführung Das AREXX „Wireless“-Funkmodul ist ein Erweiterungsbausatz zum ASURO Roboter, der auch für andere Robotermodelle wie den AREXX Arduino (AAR) und den PRO-BOT von Conrad geeignet ist. Das „Wireless“-Funkmodul enthält die Schaltkreise für die standardisierte Infrarot -Kommunikation, so dass Sie den ASURO USB-IR-Transceiver mit der ASURO Flash Software nach wie vor verwenden können.
2. Warnungen 1. Sie müssen dieses Handbuch gelesen haben ehe Sie auf einem der Anschlüssen eine Stromquelle anschließen! Fehlerhafte Anschlüsse können die Hardware schädigen. 2. Überprüfen Sie bitte sorgfältig die Anschlussbelegung! Arbeiten Sie bei der Verdrahtung des Systems sehr sorgfältig. Falsche Anschlüsse können Komponenten beschädigen. Beachten Sie die korrekte Polarität der Stromversorgungsanschlüsse. Eine Umpolung der Stromversorgungsanschlüsse kann die Hardware beschädigen. 3.
3. Bluetooth 3.1 Geschichtliche Entwicklung Die Bluetooth-Technologie wurde von der Firma Ericsson entwickelt. Bluetooth bildet einen offenen Standard für Funkverbindungen zwischen Geräten auf kurzer Distanz. Dabei sollten Sie sich Mobilfunkgeräte mit einem drahtlosen Kopfhöreranschluss vorstellen, oder den Dateitransfer zwischen Mobilfunkgeräten beziehungsweise den drahtlosen Kontakt zum GPS-Empfänger, der drahtlos Daten zum Telefon überträgt.
Innerhalb eines Piconetztes unterstützt Bluetooth maximal acht aktive Individualgeräte, wobei insgesamt 127 Geräte eine Kommunikationsverbindung betreiben können, die dann zeitweilig in einem passiven Zustand („geparkt“) gehalten werden (Abb. 1). Abb. 1 : Scatternet Bluetooth kommt mit einem geringen Stromverbrauch aus: 30 Mikroampere im passiven ‘standby mode’ und 8 bis 30 Milliampere im Aktivbetrieb. Mit dieser Energiebilanz kann Bluetooth auch in batteriebetriebenen Mobilgeräten angewandt werden.
4. Android 4.1 Hintergrundinformation Android ist eine „opensource“ Plattform für mobile Geräte wie Smartphones und Tablets, die von der Firma Android Inc. entwickelt wurde. Android wurde 2005 von der Firma Google übernommen. Ende 2007 gab Google die Android Plattform frei und es wurde die OHA (Open Handset Alliance) gegründet.
Ice Cream Honeycomb Honeycomb Honeycomb Gingerbread Froyo Eclair Donut Cupcake Erste Publikation Android Android Android Android Android Android Android Android Android Android 4.0 3.2 3.1 3.0 2.3 2.2 2.0 1.6 1.5 1.1 19-10-2011 15-07-2011 10-05-2011 02-02-2011 06-12-2010 20-10-2010 26-05-2010 15-08-2009 30-04-2009 10-02-2009 Abb. 2 : Übersicht der Android Versionen Abb.
4.2 Das Software Development Kit (SDK) Google hat die SDK-Software freigegeben, so dass Anwender selbst in der Lage sind, eine Applikation für ein Smartphone, Tablet oder beides zu schreiben. Das SDK enthält eine Sammlung verschiedener, hilfreicher Werkzeuge, sowie ein Debugger-Werkzeug und einen Emulator. Auch enthält die Sammlung eine Reihe Beispielanwendungen und es stehen eine Vielzahl an Tutorials (Anleitungen) auf der Webseite.
5. Der AREXX Wireless Funkbausatz Der AREXX „Wireless“ Funkbausatz ermöglicht es Ihnen, ein APC220 Modul oder ein Bluetooth Modul auf dem ASURO Roboter oder auf anderen Robotern zu installieren. So können Sie nicht nur drahtlos mittels Infrarotverbindung mit dem ASURO kommunizieren, sondern auch mit RF-Radiowellen. Der Vorteil der RF-Hochfrequenzwellen ist, dass Sender und Empfänger keinen Sichtkontakt mehr benötigen.
5.2 Installation am ASURO-System Die Installation des AREXX „Wireless“ Funkmoduls kann man in drei Schritten zusammenfassen: Schritt 1. Zuerst muss die ASURO-Leiterplatte wie folgt für die Montage des „Wireless“ Funkmoduls vorbereitet werden: A. Sie müssen zuerst die Bauteile bei den rot markierten Lötflächen auslöten und von der Leiterplatte entfernen (Abbildung 9). Verwenden Sie dazu einen speziellen Lötkolben zum Auslöten beziehungsweise spezielles Litze-Material zum Auslöten.
Schritt 2. Installieren Sie nun den ASURO Erweiterungsbausatz auf der ASURO-Leiterplatte. Der Aufbau sollte genau in die zuvor installierten Sockel-Teilen passen. Abb. 6 : ASURO mit Funk Modul Erweiterung (Seitenansicht) Abb.
Schritt 3. Installieren Sie jetzt wahlweise das APC220 beziehungsweise das Bluetooth Modul. Abb. 8 : ASURO mit Bluetooth Abb. 9 : ASURO mit APC-220 Jetzt haben Sie die Installation der Hardware abgeschlossen. Sie können jetzt eine Verbindung mit den verschiedenen Applikationen herstellen. Zuerst wird im Kapitel ‘APC220’ erklärt, wie man den ASURO mit dem APC220-Modul ansteuert. Anschließend wird im Kapitel ‘Bluetooth Module’ verdeutlicht, wie Sie die Bluetooth-Kommunikation anwenden.
6. APC220/Bluetooth und PC Radio Data Kommunikation Zur Kommunikation zwischen dem PC und dem Asuro benötigt man ein Dongle-Modul. Wir verwenden dazu den RP6v2 Programmieradapter (WT Dongle). Abb. 10 : RP6v2 USB Programmier Adapter WT dongle Für die Funkverbindung vom PC stehen ein APC220 Radio-Datenmodul oder Master Bluetooth Modul zur Verfügung. Diese Module weisen einen geringen Energieverbrauch auf und sind leicht einstellbar, sodass sie für unseren Roboterapplikationen ausgezeichnet brauchbar sind.
6.2 Vorbereitung Roboter für den Funkverbindung Wichtig! Der Roboter kann noch nicht sofort mit der Funkverbindung kommunizieren. Zusätzlich zur Hardwareanpassung, in der die Wireless Erweiterungsplatine eingebaut wird, soll auch noch ein Programm im Roboter installiert werden. 1 2 PC or Phone Robot TRANCEIVER 1 In einer Android Kommunikationsverbindung muss die Applikation in ein Android Smartphone oder Tablett installiert werden.
7. APC220 In der Kombination mit dem APC220-Modul kann der ASURO mit dem Programm “ASURO Control” angesteuert werden, das dazu auf dem PC installiert werden muss. “ASURO Control” kann von der Web-Seite abgerufen werden. Die Software wurde in Visual Basic geschrieben und steht dem Anwender als veränderbare Quelle zur Verfügung. Die ASURO-Software muss in geringem Umfang angepasst werden. Auch diese Software ist ein OpenSource-Produkt.
In diesem Code kann man feststellen, dass das System in Battery() einige Funktionen aufruft, um zum Beispiel die Batteriespannung zu messen. Diese Funktion liefert einen Wert zwischen 0 und 255 zurück, der im PC-Programm verarbeitet und auf dem Bildschirm dargestellt wird. Die Bytes 10 bis einschließlich 13 sind noch frei, können jedoch frei programmiert werden. Abb.
Zur Ansteuerung des ASURO-Roboters stehen auf der rechten Seite Taster zur Verfügung. Die Geschwindigkeit wird mit einem Schieberegler auf der oberen rechten Seite vorgegeben Zudem ist es möglich, den Roboter mit der Tastatur zu steuern. Dazu muss das Feld ‘Key Control’ mit einem Häkchen aktiviert werden. W: Vorwärts A: Links S: Rückwärts D: Rechts E: Anhalten Die Arbeitsfrequenz des APC220 kann auf verschiedene Werte festgelegt werden.
8. Die Bluetooth Module Sie können den ASURO mit einem PC oder Telefon ansteuern, indem Sie ein Bluetooth Slave Modul in das Erweiterungsmodul einsetzen. Dazu ist jedoch erforderlich, dass auf dem WT-Dongle ein Bluetooth Master Modul eingesetzt wurde. Der Unterschied zwischen Slave beziehungsweise Master Modul wird in Abbildung 15 beziehungsweise 16 dargestellt. Afb. 15 : Slave Afb.
Diese Situation wird mit der blauen LED visualisiert. Bei diesem Verfahren sind folgende Arbeitsmodi definiert: Schneller Leuchtwechsel: Slave und Master sind nicht miteinander verbunden Ununterbrochen leuchtend: Slave und Master sind miteinander verbunden Langsamer Leuchtwechsel: Der Master ist nicht verbunden, hat aber eine Slave-Adresse gespeichert. In diesem Fall können Sie die gespeicherte Adresse löschen, indem Sie den Schalter drücken auf Master Module.
Nach dem Einsetzen des Bluetooth Master Moduls in den WT-Dongle, beziehungsweise dem Einsetzen des Slaves in den ASURO Erweiterungsbausatz kann genauso wie im Falle des APC220 eine Kommunikationsverbindung zum ASURO hergestellt werden. Dazu starten Sie das Programm “ASURO Control”. Der COM-Port bleibt unverändert erhalten und es werden die gleichen Arbeitsschritte durchgeführt, sowie sie im APC220-Kapitel beschrieben worden sind.
9. Android Handyapplikation Auch mit einem Mobiltelefon kann man den ASURO steuern. Dazu muss das Bluetooth Slave Modul auf dem ASURO Erweiterungsbausatz installiert werden. Anschließend müssen Sie noch die Applikation „ASURO Bluetooth“ auf Ihrem Telefon installieren. Diese Software steht auf der AREXXWebseite zur Verfügung. Im gleichen Bereich können Sie auch den Quellcode für diese Applikation herunterladen, so dass Sie auch die Quelle einlesen und nach Ihren eigenen Wünschen anpassen können.
Sobald Sie die ‘Options’-Taste des Geräts anklicken, öffnet das Programm eine Bildschirmmaske mit den Angaben ‘Connect a device’ (Verbinde ein Gerät) und ‘Disconnect’ (Trenne die Verbindung). Diese Kommandos sind selbsterklärend: zunächst wird das Telefon eine Verbindung mit dem Slave Modul herstellen müssen. Mit dem Kommando ‘Connect a device’ befehlen Sie dem Telefon, in der Umgebung nach Bluetooth-Geräten zu suchen.
10. Hintergrund Information 10.1 APC220 Zur Datenübertragung zwischen dem PC und dem Asuro kann man ein APC220 Radio Data Module verwenden. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Transceiver der Firma Appcon Technologies. Ein Transceiver (Deutsch: „Sender/Empfänger“) besteht aus einem Sender (Transmitter) und einem Empfänger (Receiver). Eine solche Kombination erlaubt es uns mit nur einem Chip oder Modul zu senden und zu empfangen.
10.2 Bluetooth Bluetooth ist ein offener Standard für Funkverbindungen auf Kurzstrecken. Ericsson hat Bluetooth ursprünglich als Funkstrecke zwischen Mobilfunktelefone und anderen Geräte konzipiert. Der RF-Frequenzbereich befindet sich im 2,45 GHz-Band. Eine sogenannte Sichtverbindung ist nicht erforderlich. Im GHzFrequenzbereich sind die elektromagnetische Wellen auch in der Lage Festmaterialien zu durchdringen, solange es sich dabei nicht um Metallen handelt.
11. Visual Basic Um den Anwender zu ermöglichen die Asuro-Systeme mit seinem PC zu steuern wurde eine Applikation entwickelt. Zur Entwicklung einer solchen Applikation stehen zahlreiche Programmiersprachen zur Verfügung. Weil bei den Studenten nur geringe Erfahrungen im Bereich der Applikationsentwicklung vorhanden ist, haben wir Visual Basic gewählt, womit man relativ einfach Applikationen aufbauen kann. Visual Basic (VB) ist sowohl eine Programmiersprache als auch eine Entwicklungsumgebung.
In Abbildung 21 ist das Programm ASURO Control dargestellt. Diese Bildschirmdarstellung zeigt das Hauptbildschirmfenster der Applikation. Im linken Fensterbereich stehen die Buttons (Knöpfe), Timers (Zeitgeber) und Textfenster zum Einsetzen zur Verfügung. Der Anwender kann die Eigenschaften dieser Elemente anpassen und sich in seinem Programmcode auf dieses Elemente beziehen.
11.1 Software Development Kit Google hat unter dem Namen „Software Development Kit“ (SDK) einen Software-Entwicklungsbaukasten freigegeben, womit Anwender selbst eine Applikation für einen Smartphone, Tablett oder beide entwickeln können. Die SDK enthält einen Satz hervorragender Werkzeugen. Dazu gehören zum Beispiel ein Debugger und ein Emulator. Auch gibt es eine Vielzahl von Beispielapplikationen und stehen auf der zugehörigen Webseite viele Arbeitsanleitungen (sogenannte „Tutorials“) zur Verfügung.
Der SDK-Baukasten verfügt auch über einem Virtual Device Manager. Mit diesem Android Virtual Device Manager kann der Anwender ein virtuelles Gerät einrichten. Auf diesem virtuellen Gerät kann man die selbst entwickelte Software emulieren (testen) und debuggen. Abb. 23 : Android Virtual device manager Zum Herunterladen des SDK-Baukastens sollte man folgende Website anwählen: http://developer.android.
11.2 Eclipse Eclipse ist ein frei verfügbares („opensource“) Programmiergerüst (Englisch: framework) für Software Entwicklungsumgebungen, das von der Eclipse Stiftung entwickelt worden ist. Die bekannteste Anwendung ist der Einsatz als Entwicklungsumgebung für die Programmiersprache Java. Die SDK verfügt über eine Schnittstelle für Eclipse, sodass ein Programmierer sehr bequem ein Android Projekt starten, compilieren, debuggen und emulieren kann.
APPENDIX - 31 -
A.
B.
E D C B A - 34 - 1 1 JP3 3 2 1 AVCC_1 PC3(ADC3) PD2(INT0) 2 2 JP3 JP5 GND 2 1 APC220 GND 1 3 5 4 7 6 3 SET AUX EN PD6(AIN0) GND1 JP4 JP5 SET AUX EN 3 2 1 PB3(MOSI/OSC2) AVCC_2 PC2(ADC2) JP4 3 2 VCC TXD RXD JP6 + GND C2 C1 10uF 220uF C4 V+ GND SFH415-U IR_LED GND 100n MODULE GND IRLED+ 1 2 JP7 4 5V GND GND GND 4 OUT OUT C3 1 2 JP6 JP7 GND IRLED- SFH5110 GND GND 5V JP8 1 2 3 JP8 VCC100n 5 2 5 6 6 7 www.arexx.
D.
E.
