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Hardware-PWM für Foxboard G20

aquo — Wed, 23 Feb 2011 21:30:57 +0000

Für bestimmte Anwendung, wie zum Beispiel die Steuerung von Gleichstrommotoren über einen Motortreiber, werden häufig PWM-Signale benötigt. Sollen diese mit Mikroprozessoren erzeugt werden ist die Umsetzung meist relativ einfach, da direkt PWM-Ausgänge genutzt werden können und diese einfach zu programmieren sind. Wenn das erzeugende System (z.B. Foxboard G20 mit ARM9) mit einem Betriebssystem wie Linux versehen ist, dann ist die Umsetzung von PWM-Ausgängen meist aufwendiger. Viele Lösungen nutzen dann das GPIO-Interface und erzeugen das PWM-Signal über ein Programm im Userspace. Diese Technik wird auch als Bit-Banging bezeichnet, da hier jede Veränderung am Pin in Software realisiert werden muss. Damit kann allerdings das Timing nur unzureichend eingehalten werden und es sind auch nur geringe Träger-Frequenzen möglich.

Besser Ergebnisse erzielt man mit einem PWM-Treiber, der die Timer-Einheiten des ARM9-Prozessors, in diesem Fall des Atmel AT91SAM9G20 nutzt. Im vorliegenden Kernel-Modul für das Foxboard G20 wird ein zwei-kanaliger 12-Bit-PWM-Generator mit Trägerfrequenz um die 10 kHz prototypisch umgesetzt. PWM0 ist an J7 Pin 9 verfügbar, PWM1 liegt an J7 Pin 10 an. Für die Signalmasse kann jeder Massepin genutzt werden.

Zum Kompilieren des Moduls muss das richtige Verzeichnis mit den Kernelquellen (vorkonfiguriert und kompiliert) in make_modul.sh eingetragen werden, momentan ist der Quellcode für Kernel 2.6.31 angepasst und es wird ein Cross-Compiler genutzt. Nach dem Kompilieren kann das Kernel-Modul auf das Zielsystem aufgespielt werden, das Laden erfolgt mit insmod.

Das Setzen des Duty-Cycle kann dann mit

echo 2048 > /sys/devices/platform/atmel_pwm/pwm0

beziehungsweise

echo 2048 > /sys/devices/platform/atmel_pwm/pwm1

durchgeführt werden. Für den Duty-Cycle können Werte im Bereich 1-4096 genutzt werden, dies entspricht einem Duty-Cycle zwische 0% und 100%.

Der Quellcode für den Hardware-PWM-Treiber steht unter at91_g20_pwm.tar.gz zur Verfügung.

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FOX Board G20

FOX Board G20

aquo — Sat, 30 Jan 2010 21:28:15 +0000

Für die Nutzung in Robotik-Experimenten war ich einige Zeit auf der Suche nach einem Starter-Kit als Kontrollplatine. Das System sollte rechenstark sein, wichtige Standardschnittstellen wie USB und Ethernet unterstützen, mit Linux laufen und mehrere, frei nutzbare Ein- und Ausgänge besitzen. Mit dem FOX Board G20 habe ich jetzt ein solches System gefunden.

Trotz des modularen Aufbaus aus dem Netus G20 CPU-Modul und einer Basisplatine mit Schnittstellen kann man das FOX Board G20 als Single Board Computer (SBC) auffassen. Single Board Computer sind Computersysteme, bei welchen alle notwendigen elektronischen Komponenten auf einer Leiterplatte zusammengefasst sind. Sie werden zumeist für Mess-, Steuer- oder Regelungszwecke genutzt. Der Sandwich-Aufbau des FOX Board ermöglicht den Neuentwurf der Basisplatine für spezifische Anwendungen und bietet damit eine erhöhte Flexibilität.

Das Netus G20 CPU-Modul beinhaltet eine ARM9-basierte CPU, genauer den Mikrocontroller AT91SAM9G20 von Atmel mit einer Taktfrequenz von 400Mhz. Mit 64 MByte RAM und 8 MByte Flashspeicher ist das CPU-Modul gut ausgestattet. Bei Abmessungen von 40x40mm für das CPU-Modul und 66×72 mm für die Trägerplatine ist das Board sehr kompakt. Die Möglichkeit microSD-Karten direkt einzustecken erlaubt die flexible Verwendung in vielen Anwendungen. Für die Nutzung in Robotik-Projekten spricht die Tatsache, dass auf der Trägerplatine viele Signale über nachbestückbare Stiftleisten direkt zugänglich sind. Bei Nutzung der Standard-Software sind von den 80 Pins dann 28 vollständig frei als Ein- oder Ausgang (GPIO) nutzbar, die restlichen Pins stellen Schnittstellenfunktionen wie SPI oder I2C zur Verfügung. Natürlich kann das Board aber auch anders konfiguriert werden.

Die Softwareunterstützung für das System ist gut, der verwendete Mikrocontroller wird vom Linux-Kernel standardmäßig unterstützt. Als Laufzeitsystem sind auf Debian und Gentoo basierende Images für die microSD-Karte verfügbar. Mit 150 Euro für Basisplatine und CPU-Modul ist es auch gerade so noch erschwinglich, das komplette Starterkit mit ein paar Zusatzteilen wie Netzteil, Gehäuse und microSD-Karte und ähnlichen Dingen ist für ungefähr 240 Euro erhältlich. Ein besonderes Plus ist die aktuelle Dokumentation im Wiki von ACME Systems, welche die wichtigsten Fragen zum Start mit dem Modul klärt.

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Spielen wie damals – Polyplay

aquo — Thu, 17 Dec 2009 07:37:25 +0000

Eine meiner ersten Begegnungen mit Computern ist schon lange her. Schon vor der Wende gab es in Ostdeutschland Videospielautomaten. Um genau zu sein, es gab genau einen bestimmten Typ. Polyplay, der einzige Videospieleautomat der DDR wurde von 1986 bis 1989 in Karl-Marx-Stadt (heute Chemnitz) entwickelt und gefertigt. Mit immerhin acht Spielen und zeitgemäßer Grafik begeisterten rund 2000 Geräte in Ferienheimen und öffentlichen Einrichtungen die Menschen im Osten. Besonders interessant waren ein Pac-Man-Klon mit dem Namen Hase und Wolf, ein Autorennen und ein Schießbuden-Spiel.

Unter polyplay.de lassen sich jetzt auch diese Spiele wieder im Browser spielen. Zusätzlich gibt es auf dieser Seite Hintergrundinformationen zum Polyplay, zu seinem technischen Aufbau und umfangreiche Spielbeschreibungen.

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Gute Reise Voyager 1!

aquo — Tue, 24 May 2005 22:56:58 +0000

Die Raumsonde Voyager 1 erreicht nach 28 Jahren Flugzeit nun die Grenzen unseres Sonnensystem (in ungefähr 14178000000 Kilometern Entfernung) und fliegt mit einer Geschwindigkeit von 19 Kilometern pro Sekunde weiter in den interstellaren Raum. Ich wünsche eine weitere gute Reise.

Update (Sommer 2009):
Voyager 1 ist immer noch aktiv und dient als wissenschaftliches Messgerät im äußeren Sonnensystem.

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