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Umschlagtext
siehe Verlagsinfo
Rezension
Moderner Informatikunterricht beschäftigt sich mit der Software. Die Hardware - ohne die es die Software gar nicht gäbe - gerät da oft aus dem Blick. Das hier vorliegende Lernpaket bietet die Möglichkeit, wenigstens im Rahmen des Wahlunterrichts, einen anderen Akzent zu setzen.
Man benötigt allerdings schon eine motivierte Gruppe, deren Mitglieder sowohl ein Händchen für den Umgang mit elektronischen Bauteilen, wie auch etwas Erfahrung im Programmieren (verwendet wird Visual Basic) haben. Doch gerade die ersten Beispiele sind noch relativ überschaubar und so auch - nicht zuletzt dank der guten Erklärung im Handbuch - mit Schülern machbar. Besonders positiv ist mir noch aufgefallen, dass auch bei einem so relativ preiswertem Produkt ein telefonischer Support angeboten wird. Schade finde ich, dass das (gute) Handbuch nur in elektronischer Form (CD) beiliegt und selbst ausgedruckt werden muss. Verlagsinfo
Neugier genügt! Mit diesem Lernpaket schafft jeder den ersten Einstieg in die Elektronik mit USB. Ganz ohne Vorkenntnisse - mit einfachsten Experimenten geht es los. Heute sind die PCs neuster Generation nur noch mit USB ausgestattet. Beschäftigt man sich mit der USB-Schnittstelle, ist die Komplexität für manche Anwender zunächst abschreckend. Wo man früher noch mit der parallelen oder seriellen Schnittstelle des PCs die eigene Elektronik einfach steuern und regeln konnte, muss man sich heute zwangsweise mit USB auseinandersetzen. Der in diesem Lernpaket verwendete FTDI-USB-Baustein zeigt Ihnen, wie interessante USB- Steuerungen oder USB-Datenerfassungssysteme zum Teil auch ohne Mikrocontroller aufgebaut werden können. Das USB-Lernpaket startet mit einfachen LED-an-, LED-aus- und Ampelversuchen über USB. Ein Beispiel einer Alarmanlage und wie man den Wasserstand in einem Aquarium überwachen kann, vertiefen das gelernte Wissen. Auch der Spaß soll nicht zu kurz kommen: Haben Sie noch irgendwo ein Quarzuhrwerk, das nach einem kleinen Umbau über USB zum Flaschendrehspiel mutieren kann? Anschließend werden die im Lernpaket enthaltenen Beispiele komplexer. Messungen von Helligkeit oder Temperatur mit einem selbst gebauten Analog/Digital-Wandler vermitteln weitere Grundlagen, die sowohl für die Software, für USB als auch für die Hardware notwendig sind. Manch einer wird sich danach vielleicht wundern, wie einfach ein selbst gebauter A/D-Wandler mit ein paar Zeilen in der Anwendungssoftware behandelt werden kann. Ein kleiner Fernbedienungstester mit Fotodiode, ein Voltmeter, ein Kennwort-Datenspeicher und die Verwendung als USB-Dongle sind weitere praktische Beispiele. Da der Lernadapter auch als USB-Seriell-Konverter für Mikrocontroller-Anwendungen dienen kann, werden zusätzliche Softwarebeispiele für die Verwendung mit serieller Kommunikation aufgeführt. Sie werden sehen, wie man die Ein- und Ausgabeleitungen auch für komplexe Schnittstellen wie I2C oder SPI verwenden kann. Die Umsetzung einer USB-I2C-Schnittstelle wird zum Kinderspiel, da ein Software-Logikanalyzer das Daten- und Taktsignal im tatsächlich erzeugten Timing-Diagramm visualisiert. Sie können in fünf einfachen Schritten eine universelle I2C-Schnittstelle entwickeln. Ein weiteres Softwarebeispiel in diesem Lernpaket zeigt Ihnen in Ansätzen, wie man eine Flash-Programmierung des AT89LP-Mikrocontrollers über die SPI/ISP-Schnittstelle bewerkstelligen kann.Wenn Sie bereits die Mikrocontroller-Elektronik entwickelt, aufgebaut und programmiert haben, können Sie den Adapter in diesem Lernpaket auch direkt als USB-Seriell-Konverter oder SPI/RS232-Programmieradapter benutzen. Die einzelnen Beispiele werden detailliert erläutert und sind umfangreich illustriert, damit die Zusammenhänge zwischen der Visual-Basic-Software sowie Hardware und mit dem verwendeten USB-Baustein FT232R nachvollzogen und für eigene Ideen verwendet werden können. Das machen Sie selbst: * LED-Blitz * Wechselblinker * Ampelschaltung * USB-Leselampe * Alarmanlage * Helligkeitsmessungen * Lichtschranke * USB-Dongle * Flaschendrehspiel mit Quarzuhrwerk * Einfacher A/D-Wandler * Voltmeter * Temperaturmessung * Frequenzgenerator * 8-Kanal-Software-Logikanalyzer * Digitale Schaltungen analysieren * IR-Fernbedienungstester * EEPROM mit I2C lesen und schreiben * I2C selbst entwickeln * und vieles mehr Inhaltsverzeichnis
1 Materialliste und die Beschreibungen einzelner Bauelemente 13
2 Messen, Steuern und Regeln mit PC-Schnittstellen 14 2.1 Informationseinheiten – Daten 17 2.2 Binär zählen (Logische 0 und 1) 18 2.3 Russisches Bauernrechnen 19 2.4 Bits und Bytes 19 3 USB-Grundlagen 20 3.1 USB 1.0, 1.1, 2.0, On-The-Go 20 3.2 Strom, Spannung- und Geräte-Identifikation der USB-Schnittstelle 21 3.3 Serielle Datenübertragungen USB-RS232-SPI-I2C 22 3.4 USB – unbekannter serieller Bus 22 3.5 USB-Transfertypen 23 3.6 FTDI-USB-Treiber 24 3.7 USB-Anbieter-Identifizierung 25 4 Hardware USB-Zusatzplatine 26 4.1 Hardware USB-Adapter und Beschreibung 26 4.2 Hardware Zusatzplatine 28 4.3 Der interne Aufbau des FT232R von FTDI 30 4.4 Funktionen des FT232R von FTDI 32 4.5 Beispiel für seriellen Anschluss eines Mikrocontrollers an USB 33 5 Installation des FTDI-Treibers Version 2.X 35 5.1 FTDI-USB-Treiber entfernen 38 6 Kontaktaufnahme 39 5.1 Das erste VB-Beispielprogramm aufrufen 40 6.2 Die ersten Programmaufrufe in der FTD2XX.dll-Bibliothek 41 6.3 Das Programm Beispiel 1 in Visual Basic 41 6.4 FTD2XX-Funktionen für VB deklarieren 42 6.5 Quellcode mit FT_ListDevices und FT_OpenEx 43 6.6 Die weiteren Funktionsaufrufe mit FT_ListDevices 46 6.7 Die Verwendung als USB-Dongle 47 6.8 Die Funktionsaufrufe FT_OpenEx und FT_Close 48 7 Lichtspiele (serielle Ausgänge DTS/RTS/TxD) nutzen 49 7.1 LED an – LED aus (Aufrufe FT_ClrDtr, FT_SetDtr) 50 7.2 LED aus – LED an, statt an – aus 53 7.3 LED an – LED aus (Aufrufe FT_ClrRts, FT_SetRts) 53 7.4 LED-Blitz 54 7.5 LED-PWM – die Helligkeit einer LED steuern 56 7.6 Eine 2-Farben(DUO)-LED steuern 58 7.7 Wechselblinker mit DUO-LED 61 7.8 Den TxD-Ausgang schalten (FT_SetBreakOn, FT_SetBreakOff) 62 7.9 Beispiel Ampelschaltung mit 3 LEDs 63 6.10 Schaltungsbeispiel USB-Leselampe 64 6.11 Schaltungsbeispiel: LED als Solarzelle 65 8 Eingänge abfragen (Funktion FT_GetModemStatus) 66 8.1 Eine Alarmanlage 69 8.2 Alarm-Impulszähler 70 8.3 Schaltungsbeispiel Alarmanlage 71 8.4 Ist die Katze da? 73 8.5 Vorsicht Wasser 74 8.6 LDR – Ist es hell oder dunkel? 75 8.7 Alarmanlage mit einer Lichtschranke erweitern 76 8.8 LDR-Widerstand genauer ermitteln 77 9 Ein Quarzuhrwerk steuern (Flaschendrehspiel) 82 9.1 Die Spule anschließen 82 9.2 Die Flaschendrehspiel-Software 84 10 BitBang – USB gibt Gas (FT_SetBitMode, FT_Write, FT_Read) 86 10.1 Der synchrone BitBang-Mode 87 10.2 Eingangssignale D0-D7 mit BitBang abfragen (FT_GetBitMode) 93 10.3 Der Quellcode für den BitBang-Mode 94 10.4 BitBang und die Emulation anderer Schnittstellen 97 11 Ein einfacher A/D-Wandler mit BitBang 99 11.1 A/D-Wandler-Konzept 99 11.2 Schaltbild A/D-Wandler mit einem Komparator 101 11.3 Der erste A/D-Wandler-Softwaretest 102 11.4 Das Zusammenspiel Software – USB – Hardware 104 11.5 Der Quellcode zum A/D-Wandler 106 11.6 Der vorgeschaltete Operationsverstärker 109 11.7 Multimeter – Spannungen am analogen Eingang E2 messen 110 11.8 Batterietester 113 12 Temperatur mit einem NTC messen 115 12.1 Software-Beispiel Temperaturmessung 116 12.2 Quellcode-Temperaturmessung 117 13 Frequenzen erzeugen und Anwendungen 119 13.1 Frequenzgenerator mit seriellen Schnittstellensignalen 119 13.2 Frequenzgenerator mit BitBang 119 13.3 D/A-Wandler mit PWM 122 14 Kennwort-Datenspeicher – FTDI-BitBang mit I2C-EEPROM 125 14.1 Grundlagen EEPROM-Datenspeicher 125 14.2 Grundlagen I2C-Schnittstelle 125 14.3 Das EEPROM sucht Anschluss 127 14.4 Vorüberlegungen 127 14.5 In 5 Schritten zum Erfolg 129 14.6 Daten-Fishing 136 14.7 Bedienung der Kennwortspeicher-Software 139 14.8 Kennwortspeicher-Software-Auszüge aus dem Quellcode 140 14.9 Software-Beispiel I2C-Zweidrahtverbindung 142 15 IR-Fernbedienung testen, Fotodiode im Einsatz 145 15.1 Infrarot-Datenübertragung im RC5-Code 146 15.2 Beispielsoftware IR-Fernbedienungstest 147 15.3 Quellcode IR-Fernbedienungstest 150 15.4 Tochterblitz mit Fotodiode 152 15.5 Auswertungen in einem Timing-Diagramm 152 16 Analyzer für digitale Signale bis 60 kHz 154 17 8-Kanal-Logikanalyser 156 17.1 Digitale Schaltungen analysieren 158 18 Steuerung von Schrittmotoren 159 18.1 Ein unipolarer Schrittmotor sucht Anschluss 160 18.2 Schrittweise steppen 161 18.3 Software-Beispiel für einen Schrittmotor 162 19 Software-Beispiel serielles Schreiben und Lesen ohne VCP-Treiber 165 20 Beispiel Flash-Programmierung der Atmel-AT89LP-Mikrocontroller 169 20.1 ISP-Programmierung des Atmel AT89LPx052 über SPI 171 20.2 Ein Visual-Basic-Beispiel – 2-K-Flash lesen 173 21 Literaturhinweise Sachverzeichnis 181 |