Löt-Bausatz OpenDCC GBM

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1 für die Hardwareversion v1.8 Handbuch "Aufbau der Hardware" Löt-Bausatz OpenDCC GBM GBMboost v1.8 GBM16T Bausatz geeignet für: Löterfahrene Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 1

2 Inhaltsverzeichnis Änderungsverzeichnis... 3 Einleitung Kapitel Informationen zum OpenDCC GBM Funktionsbeschreibung Platine Schaltplan, Layout und Bestückung Stückliste Aufbau der Stromversorgung Aufbau der USB-Verbindung / Kommunikation Aufbau der Mikrocontroller Einheit Aufbau der BiDiB Einheit Aufbau des Fahrstrom-Boosters Einlöten der mechanischen Teile Aufbau der XpressNet-Schnittstelle Statusanzeige am GBMboost Aufbau des GBM16T Aufbau der Statusanzeigen Aufbau der Spannungsversorgung Aufbau der Mikrocontroller Einheit Aufbau der Besetztmelder Aufbau der Schnittstellen Einlöten der mechanischen Teile Statusanzeige am GBM16T Kapitel Inbetriebnahme des GBMboost Konfiguration des USB-Chips Konfiguration des USB-Chips mit dem Standard Treiber Konfiguration des USB-Chips mit OpenDCC GBM Treiber Programmierung des Mikrocontrollers über den Programmer Programmieren mit dem AVR Studio Programmierung des Mikrocontrollers über den Bootloader beim Master beim Node Kalibrierung der Strommessung Kapitel Inbetriebnahme des GBM16T Spannungsversorgung testen Programmierung des Mikrocontrollers mit dem Programmer Programmierung des Mikrocontrollers mit dem Bootloader Kalibrierung der GBM16T Einheit Kapitel Die Varianten des OpenDCC GBMs GBMboost als Interface für BiDiB-Baugruppen GBMboost als nur Belegtmelder mit GBM16T (Variante 1) GBMboost als Booster und Rückmelder (Variante 2) GBMboost als Zentrale, Booster u. Belegtmelder (Variante 3) Wie wird der GBMboost und GBM16T angeschlossen! Der OpenDCC GBM im Betrieb Kapitel Anschlüsse, Jumper und Lötbrücken Verbindungskabel GBMboost / GBM16T Anschlussalternative mit dem Rastermaß 2,54mm Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 2

3 Änderungsverzeichnis Version Änderungsbeschreibung Seite geändert von Datum v2.0 Neuauflage der Aufbauanleitung zur Hardware Version 1.8 alles C. Schörner v2.1 v2.2 Kontroll-Messströme für den GBMboost erweitert, Taster S2 eingefügt, Kondensator C24 eingefügt Abbildung für die Darstellung der LED-Kathoden beim GBM16T eingefügt alles C. Schörner alles C. Schörner v2.3 leichte Textänderungen und Hinweis zur Booster-Kalibrierung Seite 42 C. Schörner v2.4 Angaben zu den BIAS-Widerstände geändert Seite 15 C. Schörner v2.5 Stromangaben vom GBM16T erweitert Seite 25 C. Schörner V2.6 FUSE Einstellungen vom Prozessor angepasst Seite 33 C.Schörner Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 3

4 Einleitung Diese Bauanleitung beschreibt den Aufbau und die erste Inbetriebnahme der OpenDCC GBM Baugruppe aus der Selbstbaureihe von OpenDCC und Fichtelbahn. Lesen Sie diese Bauanleitung vor Beginn des Zusammenbaus sorgfältig durch und beachten Sie die Sicherheitshinweise. Der Zusammenbau und der Umgang mit kleinsten elektronischen Bauelementen setzt ein erhebliches Maß an Erfahrung, vor allem mit dem Umgang von SMD-Bauteilen voraus. Diese Baugruppen eignen sich nicht für Anfänger, sondern erfordern den erfahrenen Modellbauer mit Vorkenntnissen im Zusammenbau der hier eingesetzten Technologie. Diese Anleitung erhebt nicht den Anspruch auf ein kommerziell gefertigtes Produkt. Sie dient lediglich als Hilfe zum Aufbau des Bausatzes für versierte und interessierte Modellbahner ausschließlich für den Eigenbau. Diese Anleitung wurde sorgfältig geprüft und nach bestem Wissen erstellt. Es kann kein Anspruch auf Vollständigkeit, Aktualität und Richtigkeit erhoben werden. Sollten Handelsnamen oder geschützte Bezeichnungen verwendet werden, so liegen alle Rechte beim Rechteinhaber. Es wird keine Haftung für jedwede Art übernommen, die aus der Nutzung dieser Anleitung, deren Inhalte oder deren Gebrauch herleitbar wäre. Der Nutzer dieser Anleitung erklärt sich mit Ingebrauchnahme damit einverstanden. Die hier verwendete und teilweise beschriebene Software kann auf der Internetseite von als Download benutzt, erweitert und verbessert werden. Alles Weitere zur Nutzung von Software, Hardware und Applikation, ist auf der Internetseite von OpenDCC und Fichtelbahn beschrieben. Der Nutzer und Anwender erklärt sich mit den dort beschriebenen Regelungen vorbehaltlos einverstanden. Eine kommerzielle Nutzung der Software oder Teile daraus ist nicht statthaft! Diese Bauanleitung darf keiner anderen Nutzung zugeführt werden, außer der bestimmungsgemäßen Anwendung zum Aufbau des OpenDCC GBM. Anderweitige Nutzung erfordert die Zustimmung des Autors, bzw. des Rechteinhabers der Internetseite und Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 4

5 Sicherheitshinweise: Das in dieser Bauanleitung beschriebene Modul ist ein elektrisch betriebenes Gerät. Es sind alle beim Betrieb notwendigen Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, die mit dem Umgang mit elektrischem Strom anzuwenden sind. Legen Sie an das Modul keinesfalls Netzspannung an. Verwenden Sie keinesfalls Schaltnetzteile von PCs. Diese Geräte sind nicht erdfrei, d.h. es können hier betriebsbedingt an den Gleisen und angeschlossenen Geräten hohe Spannungen auftreten Lebensgefahr! Erden Sie keinesfalls leitfähige Teile ihrer Modellbahnanlage! Alle Schirmungen, Kabelschirme usw. sind ggf. wenn als notwendig erachtet auf einen gemeinsamen, erdfreien Punkt zusammen zu führen. Das fertige Modul ist ausschließlich mit Schutzkleinspannung und Schutztrennung zu betreiben. Modelleisenbahnen sind in der geläufigen Rechtsauffassung als Spielzeug eingestuft. Hier gelten besondere Bestimmungen. Zur Stromeinspeisung sind ausschließlich die im Handel erhältlichen Netzspeisegeräte mit der entsprechenden Zulassung zu verwenden. Achten Sie beim Erwerb auf die entsprechende Klassifizierung des Netzgerätes. Näheres erfahren Sie unter Bestimmungsgemäßer Gebrauch: Das Modul ist dafür vorgesehen ausschließlich in Modellbahnanlagen, welche digital gesteuert werden sollen, zum Fahren, Schalten und Melden eingesetzt zu werden. Jeder andere Gebrauch ist nicht bestimmungsgemäß. Werkzeuge und Arbeitsmittel: Sie benötigen: kleiner Seitenschneider Pinzette für kleinste Teile Lötzinn 0,5 oder 0,3 mm Durchmesser ggf. Flussmittel Reinigungsmittel, Pinsel, 100% Isopropylalkohol Lötsauglitze 0,8 mm Lupenleuchte, besser Mikroskop Lötkolben 30 Watt, oder besser eine thermisch geregelte Lötstation. Lötspitzen mit Eignung zum Verarbeiten von SMD-Bauteilen. Keine Angst vor den kleinen SMD - Teilen, Mikrocontrollern und ICs. Tipp: schauen Sie sich ein kleines Video an, wie die Tausendfüßler von Atmel problemlos von Hand gelötet werden kann: unter der Rubrik LightControl / Tutorials. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 5

6 Vorbereitung: Nichts geht ohne systematisches Arbeiten. Arbeitsmittel und Werkzeuge parat, Lötspitzen sauber? Nehmen Sie die zum Modul gehörigen Platinen. Prüfen Sie diese optisch unter Zuhilfenahme einer Lupenleuchte auf Fehler: Leiterbahnen, Durchkontaktierungen, Bohrungen usw. Reinigen Sie mit dem Isopropylalkohol die Oberflächen von Fett und sonstigen Rückständen. Prüfen Sie die erforderlichen Bauteile auf Vollständigkeit. Folgen Sie der Anleitung Schritt für Schritt und kontrollieren Sie Ihre Arbeit durch die Kontrollpunkte. Gehen Sie nur bei erfolgreicher Messung zum nächsten Abschnitt. Wichtiger Hinweis zur Aufbauanleitung Sollten Sie eine SMD vorbestückte Baugruppe (SMD- Bausatz) erworben haben, entfallen viele der beschriebenen Bestückungsvorgänge. Die SMD vorbestückten Bausteine decken den Hauptanwendungsfall als Zentrale, Booster und Belegtmelder ab. Weitere Informationen zum Aufbau / Umbau und der Inbetriebnahme des SMD-bestückten Bausatzes, erhalten Sie in der speziellen Anleitung zu diesem SMD bestückten Bausatz. Diese Anleitung ist für den SMD bestückten Bausatz ungeeignet! Um allen Varianten gerecht zu werden, beschreibt diese Aufbauanleitung zum GBM Löt-Bausatz, die vollständige Bestückung des OpenDCC GBM. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 6

7 1. Kapitel Informationen zum OpenDCC GBM 1.1 Funktionsbeschreibung Was bauen Sie zusammen? Der OpenDCC GBM besteht im Wesentlichen aus 2 Teilen: - dem GBMboost (alter Name: Controlproc) mit Anschlussmöglichkeiten weiterer Module und dem USB Interface zur Kommunikation mit dem PC als Master. Ein DCC Stromversorgungsmodul (Booster) mit auf der gleichen Platine. - dem GBM16T (alter Name: Trackproc) mit seinen 16 Belegtmeldern. Die nähere Verwandtschaft zum bekannten GBM16TC ist nicht zufällig. Die bisherigen Komponenten GBM16TC und GBM16T können weiter verwendet werden. Beim OpenDCC GBM wurde das Konzept des GBM16TC weiterentwickelt. Die Kommunikation der einzelnen Module erfolgt ausschließlich über BiDiB. Über USB 2.0 wird die Verbindung zum PC sichergestellt. Weiterführende Informationen über Software Master/Node - Konfiguration, Funktionen und Anwendung mit Steuerprogrammen erhalten Sie auf der Internetseite von und im OpenDCC Forum. Im Anwendungsfall entscheidet ausschließlich die Auswahl der Software über die gewünschte Funktion. Anwendungsmöglichkeiten, Anschlussbeispiele und Informationen zu einzelnen Softwareapplikationen werden in einer separaten Dokumentation ausführlich beschrieben. Und so könnte eine Anwendung mit BiDiB in der Variante 3 aussehen: Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 7

8 Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 8

9 1.2 Platine Ansicht der Oberseite und Unterseite der Platine Oberseite der Platine GBMboost - GBM16T Unterseite der Platine GBMboost - GBM16T 1.3 Schaltplan, Layout und Bestückung Den Schaltplan und den Bestückungsdruck finden Sie im Downloadbereich der GBM-Baugruppe auf der Webseite Der Vollständigkeit sind hier beide Hardwarevarianten v1.6 und v1.8 abgelegt. Es wird aber nur noch die Variante v1.8 ausgeliefert! 1.4 Stückliste Die aktuelle Stückliste zum GBMboost und GBM16T finden Sie auf der Produktseite von Unter dem Punkt Bauteillliste und Bezugsquellen finden Sie die jeweilige Stückliste. Die Stücklisten sind für die SMD-Bestückung optimiert. Für den Löt-Bausatz kommen teilweise Bestückungsalternativen zum Einsatz, um den Aufbau für den Anwender zu vereinfachen. Diese Bauteile werden in der Stückliste als nichtbestückt oder als Alternativbauteil aufgelistet. Der Reichelt-Warenkorb und die dazugehörigen Spezialteile beinhalten alle Bauteile für den Aufbau der Hardwarevariante v1.8 als Löt-Bausatz. Im Löt-Bausatz wird für die 3,3V Spannungsversorgung weiterhin ein Linearregler verwendet. Das ist die entscheidende Abweichung zur SMD-bestückten Baugruppe. Der Grund dafür ist, dass auf der SMD bestückten Baugruppe ein QFN-Bauteil zum Einsatz kommt. Diese Bauteil auf die Platine zulöten, erfordert spezielle Löterfahrung mit Umgang dieser Bauform. Um den Aufbau ohne große Schwierigkeiten zu ermöglichen, wurde beim Löt-Bausatz darauf verzichtet. Diese Einschränkung hat aber keine Auswirkung auf die technische Funktion der Baugruppe. Es gibt teilweise kleine Abweichungen bei den Bauteilwerten zwischen Schaltbild und Bauteilliste. Die Angaben in der Bauteilliste sind die aktuellen Angaben (Bauteilwerte) und sind zu verwenden. Das Schaltbild wurde nicht vollständig nachgezogen! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 9

10 2. Kapitel Aufbau des GBMboost 2.1 Aufbau der Stromversorgung Als erstes werden die LEDs und das Widerstandsnetzwerk RN 50 eingebaut. Achten Sie auf richtige Einbaulage! Kontrolle: die Platine mit GND verbinden und mittels anlegen von 3,3 VDC über einen bedrahteten Widerstand von 100 Ohm Spannung zuführen. Streichen Sie einfach mit dem Widerstand entlang der Pads des unbestückten Mikrocontrollers. Sie können den Test auch mit einem Ohmmeter durchführen. Im nächsten Schritt geht es um die Spannungsversorgung für den GBMboost. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten je nach Einsatzverwendung. Der Baustein kann seinen Strom aus den BiDiBus nehmen oder auch den BiDiBus versorgen. * empfohlene Versorgungsmöglichkeit für den GBMboost und somit kompatibel zu allen Einsatzverwendungen nur als Interface/Zentrale: (nur der GBMboost ohne Boosterfunktion und ohne angeschlossenen GBM16T Modulen, als abgesetztes Interface / Zentrale fürs Fahren, Schalten und Melden) eigenversorgt mit BiDiBus-Speisung*: X34, Q8, C27, IC5, C28, D39, D51, F2, C63, IC52, C64, (über externes Netzteil) USB-Versorgung: D52, C63, IC52, C64, (nur über die 5V USB) Achtung: USB liefert max. 500mA und deshalb keine BiDiBus Speisung möglich! als Gleisbesetztmelder ohne Booster: (der GBMboost ohne Boosterfunktion (mit einen externen Booster) aber mit angeschlossenen GBM16T Modulen sowie mit integrierten Interface/Zentrale (MASTER) oder nur als Node (SLAVE)) eigenversorgt mit BiDiBus-Speisung* (nur beim Master) X34, Q8, C27, IC5, C28, D39, D51, F2, C63, IC52, C64 (über externes Netzteil) eigenversorgt*: (nur beim Node) X34, Q8, C27, D39, C63, IC52, C64 (über externes Netzteil als Gleisbesetztmelder mit Booster:* (der GBMboost mit Booster Funktion (eigenen DCC Fahrstrombooster) und mit angeschlossenen GBM16T Modulen, sowie mit integrierten Interface/Zentrale (Master) oder nur als Node (Slave)). eigenversorgt mit BiDiBus-Speisung beim Master*: X34, Q8, C27, IC5, C28, D39, D51, F2, C63, IC52, C64, (über externes Netzteil) eigenversorgt mit BiDiBus-Speisung beim Node*: X34, Q8, C27, D39, C63, IC52, C64, (über externes Netzteil) Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 10

11 Die Abbildungen sind Orientierungswerte für die Bestückung. Nicht gekennzeichnete Bauteile, die keine rote Bauteilbezeichnung haben, bitte nicht beachten! Diese Bauteile werden noch in den folgende Schritte bestückt! Rückseite der GBMboost Platine: Unabhängig von der gewählten Spannungsversorgung muss für die USB Kommunikation die Bauteile USB-B mini, L90, C90, und C93 bestückt werden. Für die weitere Verwendung wird auch der Taster S2 benötigt. Die gelb markierten Bauteile des Schaltreglers werden beim Löt-Bausatz nicht bestückt. Als Ersatzbauteil kommt hier das IC52 zum Einsatz. Unterhalb und seitlich der USB-Buchse liegen Durchkontaktierungen. Beim einlöten der Buchse darauf achten, dass keine Verbindung besteht. Zur Sicherheit mit einem Ohmmeter auf Verbindung prüfen! Es gibt teileweise USB-Buchsen die nicht 100% passend sind mit den vier Gehäusepins. In diesem Fall die vorderen Gehäusepins halbieren. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 11

12 Kontrolle: An den Klemmen X34-1, X34-2 mittels Labornetzteil eine DC Spannung anlegen, im Bereich von 12-18V. Hier bitte die Polarität beachten!! (X34-1 ist der Pluspol). Am Bauteil C64 zwischen VCC und GND müssen nun 3,3 V anliegen. Gegebenenfalls ist je nach gewähltem Spannungsregler eine Mindestlast zum durchsteuern des Reglers erforderlich, dazu die Schaltung mit 1 kohm belasten. Bei der Variante "nur als Interface mit USB-Versorgung" kommt die Spannungsversorgung über die USB-Buchse. Verbinden Sie den Baustein mit dem PC, hier sollte am Bauteil C64 ebenfalls eine Spannung von 3,3V anliegen. Tipp: Einfach ein USB Kabel mit miniusb-stecker modifizieren: Den PC-seitigen Stecker entfernen, GND (minus) und VBUS (plus) mit den Steckern für Ihr Netzteil versehen, die übrigen Adern schneiden Sie bündig zum Kabelmantel ab. Das Kabel sorgfältig herstellen, nicht auf den genormten Farbcode verlassen, sondern messen! Manche Kabeltypen diverser Hersteller verwenden andere Aderfarben. Schon haben Sie ein Werkzeug das Sie bestimmt noch öfter gebrauchen werden. Am miniusb ausschließlich und maximal 5 VDC anlegen, sonst raucht der USB UART FT235RL ab. 2.2 Aufbau der USB-Verbindung / Kommunikation Der USB Controller UART FT 232RL IC90 ist die Schnittstelle zur PC-Welt. Fixieren Sie beim Einlöten zwei gegenüberliegende Pins und verlöten Sie die restlichen Pins mit Hinzugabe von Flussmittel den Baustein. Achten Sie auf die Pin1 Markierung am Baustein und der Platine! Im Anschluss die Bauteile R93, R92, C91 und Stiftleiste J91 bestücken. Kontrolle: Verbinden Sie den GBMboost mit Ihrem PC. Nach einem kurzen Moment müsste Ihr Rechner eine neue serielle Schnittstelle finden und einrichten. Sie können die Installation fertigstellen oder abbrechen und im Kapitel Inbetriebnahme den Vorgang abschließen. Auf den GBMboost Node Modulen könnte man den USB-Chip IC90 weglassen, weil hier keine USB Kommunikation benötigt wird. Eine USB-Verbindung wird nur am GBMboost Master benötigt! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 12

13 2.3 Aufbau der Mikrocontroller Einheit Jetzt wird der ATXmega128A IC50 bestückt. Auf die richtige Position von PIN 1 achten. Dieser ist als kleiner Punkt auf der Gehäuseoberfläche markiert und auf der Platine mit einer 1 gekennzeichnet. Ein Lötpad mit wenig Lötzinn versehen, den Käfer lagerichtig auflegen und verlöten. Jetzt kann noch korrigiert werden. Gegenüber liegendes Lötpad verlöten schon ist alles fixiert! Kontrollieren Sie jetzt nochmals die Pin1 Markierung, bevor Sie alle Prozessorpins angelötet haben! Unter Zugabe von Flussmittel (z.b. Edsyn FL19222) und wenig Lötzinn, eine Seite des Mikrocontrollers nach der anderen Seite verlöten. Dabei den Lötkolben zügig von einer Seite zur anderen Seite ziehen. Das sieht schwieriger aus, als es den Anschein hat. Entschlossen handeln! Auf Kurzschlüsse achten! Überschüssiges Lötzinn und Lötbrücken mit einer Lötsauglitze entfernen! Nicht zu lange an den Pins rumbrutzeln, sonst stirbt der Mikrocontroller am Hitzeschlag! Danach Kontrolle mittels Durchlichtprinzip: Platine gegen eine Leuchte halten und mit Lupe von allen Seiten eingehend auf Lötbrücken kontrollieren. Am besten 2-mal dieses Procedere durchführen, auch unter verschiedenen Blickwinkeln. Platine mit Alkohol von Flussmittelresten und Lötrückständen reinigen. Eine Filmanleitung zum Löten von Mikrocontrollern finden Sie in unserem BiDiB-Wiki: Und so sieht das handgelötete Ergebnis aus: Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 13

14 Danach geht es weiter mit den Abblockkondensatoren C50 bis C60 rund um den Mikrocontroller. Weitere Kleinteile nicht vergessen J50, Q51 oder Q50, C61, C62, L2 und die OverCurrent LED LED21 mit Ihren Vorwiderstand R49. Hinweis: Der Kondensator C58 wird laut Stückliste und Schaltplan mit einem 22µF/10V Bauform 0603 Kondensator spezifiziert. Hier kann aber auch das Bauteil aus dem Warenkorb mit 10µF / 6,3V Bauform 0603 verwendet werden. Kontrolle: Zur Kontrolle mittels strombegrenztem Netzteil nochmals die Betriebsspannung am X34 oder über das USB-Adapterkabel anlegen. Der Strom darf jetzt ca ma betragen, keine der LEDs leuchtet. Falls Sie einen programmierten Prozessor aus dem Fichtelbahn-Shop verwenden, dann flimmert die PowerLED. Mit dem vorprogrammierten Prozessor liegt die Stromaufnahme bei 30mA - 50mA. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 14

15 2.4 Aufbau der BiDiB Einheit Die Bauteile für die BiDiB-Einheit befinden sich komplett auf der Rückseite der Platine. R52 mit 4,7kOhm, D43, R37, Q7, C24, IC2, R94, R100, R57, R58, C29 und D44. Bei dem IC2 und der Diode D43 auf die Einbaurichtung achten! Die Widerstände R57, R58 und R100 müssen nur beim Master-Device bestückt werden. Beim Master-Baustein müssen auch die drei SMD-Jumper SJ100, SJ58 und SJ57 geschlossen werden. Diese Jumper sind in der Abbildung gelb markiert! Bei allen weiteren OpenDCC GBMs die als Node (Slave Device) am BiDiBus hängen bleiben die Pads unbestückt. Der R100 Widerstand ist ein Pullup Widerstand für das ACK-Netz. Die beiden anderen Widerstände sind BIAS Widerstände und sorgen für einen stabilen Arbeitspunkt für den RS485-Baustein. Hinweis / Hinweis Bemerkung: / Bemerkung: Die Bias-Widerstände R57, R58 können auch mit 4,7kOhm Die Bias-Widerstände bestückt werden R57 und (In der R58 Stückliste werden mit und 1,5kOhm im Warenkorb bestückt. liegen In der die Stückliste und Werte im 1,5kOhm Warenkorb bei) liegen diese Werte bei. Der Schaltplan führt den Wert 4,7kOhm und ist nicht aktuell. Die Schutzdiode D45 (SM712) ist nur notwendig bei einer Die Schutzdiode weitläufigen D45 (SM712) BiDiBus ist Verkabelung nur notwendig und bei muss einer nicht weitläufigen unbedingt BiDiBus Verkabelung bestückt und muss werden. nicht unbedingt bestückt werden. Auf der Oberseite werden die beiden RJ45-Buchsen eingelötet J80 und J81. Der SMD-Widertand R30 und R33 versteckt sich neben dem roten Jumper / Stiftleiste J3. Beide Bauteile werden für die BiDiBus Terminierung benötigt. (Abbildung auf der nächsten Seite) Weitere Informationen zur BiDiBus Terminierung finden Sie im BiDiB-Wiki. Der gelbe Jumper J5 ist für die DCC-Terminierung und sollte ebenfalls an beiden Enden der Busverkabelung geschlossen werden. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 15

16 Kontrolle: Zur Kontrolle mittels strombegrenztem Netzteil nochmals die Betriebsspannung am X34 oder über das USB-Adapterkabel anlegen. Der Strom darf jetzt um die 20mA betragen, keine der LEDs leuchtet. Falls Sie einen programmierten Prozessor aus dem Fichtelbahn-Shop verwenden, dann flimmert die PowerLED. 2.5 Aufbau des Fahrstrom-Boosters Der H-Brückentreiber BTM 7752G IC11, wird mit gleichen Technik, wie der Mikrocontroller und der USB-Controller aufgelötet. Hier aufgrund der im Umfeld massenhaft vorhandenen Durchkontaktierungen auf Kurzschlüsse und Lötbrücken achten. Gefüllte Durchkontaktierungen lassen sich nur eingeschränkt von Lötzinn reinigen, und sind obendrein noch äußerst empfindlich gegen mechanische und thermische Bearbeitung. Danach die SMD-Widerstände R62-R65 bestücken. Unbedingt die Bauform 1206 verwenden, ggf. alternativ den Widerstand R66 / 2 Watt einbauen. Im Anschluss die restlichen Bauteile auf der Oberseite bestücken, zum Schluss den großen Kondensator C22. Unbedingt den vorgegebenen Typ in Ausführung Polymer-Elko verwenden! Bauteile auf der Oberseite: R45, C21, C23, R55, R44, RN11, Q6, Q5, D37, D38, R67, R35, R36, R68 Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 16

17 Die Abbildungen sind Orientierungswerte für die Bestückung. Nicht gekennzeichnete Bauteile, die keine rote Bauteilbezeichnung haben, bitte nicht beachten! Diese Bauteile werden noch in den nachfolgenden Schritten bestückt bzw. wurden schon bestückt! Auf der Unterseite der Platine wird der Widerstand R46 und die Kondensatoren C16, C32, C17 und C20 bestückt. Beim IC4 auf die richtige Einbaulage achten. Die Pin1 Markierung finden Sie auf der Platine. verschiedene Varianten: Je nach gewünschter Anwendung kann der Booster mit dem DCC Signal versorgt werden. Dazu sind unterschiedliche Bestückungen notwendig. Werden alle Bauteile eingebaut, so ist der Baustein universell verwendbar. Diese zusätzlich eingebauten Teile beeinflussen nicht die Funktion des gewählten Einsatzes. Eine kleine Ausnahme gibt es bei der Variante 2 am GBMboost Master GBMboost als Rückmelder und Booster / Legacy DCC-IN. Bei dieser Variante kann an X30-1 und X30-2 eine externe Zentrale angeschlossen werden (z.b. OpenDCC Zentrale Z1) Die interne Zentral hat dann bei dieser Bestückung keine Funktion und wird stillgelegt. Über einen Optokoppler OC3 wird der lokale Booster versorgt und das DCC-Signal über das RS485 Interface an den BiDiBus übergeben. Dieser verteilt das Signal an weitere angeschlossene Nodes und dessen internen Booster. Neben der zusätzlichen Bestückung des Optokopplers OC3 muss am RS485 Baustein IC3 eine Leiterbahn durchtrennt werden. (Lötjumper öffnen) Genaue Umbauanweisung folgt auf der nächsten Seite!! Der GBMboost ist auch in der Lage das DCC-Signal und den Cutout selbst zu generieren (Variante 3). In diesem Fall ist keine externe Option "Legacy DCC-IN" (Variante 2) notwendig! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 17

18 Die Varianten: StandAlone (nur Programmiergleis): Die drei angeschlossenen GBM16T Devices werden über das selbsterzeugte DCC Signal versorgt. Keine weiteren OpenDCC GBM sind am BiDiBus im Betrieb (Standalone Einsatz) Keine weitere Bestückung notwendig, nur Lötjumper SJ10 schließen!! Legacy Booster / Variante1 (nur Rückmelder) beim MASTER und NODE: Der GBMboost arbeitet nur als Rückmelder und hat keine Boosterfunktion aktiv. Der Fahrstrom wird von einem externen Booster separat in jedes GBM16T Modul eingespeist. Keine weitere Bestückung notwendig, weitere Informationen finden Sie im Kapitel Inbetriebnahme des GBM16T. Bei dieser Variante könnte auch das ganze Kapitel 2.5 unbestückt bleiben. BiDiB Master / Variante3 (Zentrale, Rückmelder und Booster) MASTER: Der GBMboost ist das Master Device am BiDiBus und erzeugt für alle weiteren OpenDCC GBMs mit der DCC-Zentrale das DCC-Signal. (Zentralenfunktion). Gleichzeitig wird der lokale Booster auf der Platine angesteuert und versorgt die angeschlossenen GBM16T Module mit Fahrstrom. Zu bestücken sind: D45, C15, IC3, R54, R34, R47 BiDiB Booster / Variante2 und Varinate3 / NODE: Der GBMboost in ein Node (Slave Device) und bekommt sein DCC-Signal von einem Master Device am BiDiBus. Der Booster versorgt die angeschlossenen GBM16T Module mit Fahrstrom. Zu bestücken ist: D45, C15, IC3, R54, R34, R47 Legacy DCCin / Variante2 (Rückmelder mit Booster ohne Zentrale) MASTER: Der GBMboost Master und alle angeschlossenen OpenDCC GBMs Node, werden von der externen Zentrale mit dem DCC-Signal versorgt. Diese Option ist nur einmalig beim Master-Device zu bestücken. Zu bestücken ist: X30, R48, D3, OC3, C25, R99, D45, C15, IC3, R34, R47 SJ10 schließen, SJ99 öffnen / Leiterbahn Auf der folgenden Seite sind die Abbildungen für die Bestückung der unterschiedlichen Varianten. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 18

19 Platinen - Oberseite: Platine - Unterseite: Hinweis zum Lötjumper SJ99: Nur für den Anwendungsfall Variante 2 (externe Zentrale) muss der Lötjumper SJ99 geöffnet werden. Für alle anderen Anwendungsfälle muss der Lötjumper SJ99 geschlossen werden. Deshalb wurde zwischen den Pads des Lötjumpers eine feine Leiterbahn gezogen, dass der Lötjumper für die meistvorkommenden Anwendungsfällen geschlossen ist. Im Fall der externen Zentrale, muss diese Leiterbahn zwischen den Pads geöffnet werden mit Hilfe eines Messers. Trennen Sie hier einfach die Leiterbahn auf der Platine auf! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 19

20 2.7 Einlöten der mechanischen Teile Im letzten Punkt werden die Stiftleisten und der Kühlkörper U$3 verlötet. Aufpassen beim Kühlkörper! Nicht überhitzen. Aufgrund der so beabsichtigten Ausführung des Layouts führt das die Verlustwärme der H-Brücke ab. Die Wärmeweiterleitung erfolgt über die breiten Lötbahnen zum Kühlkörper. Im Umkehrschluss natürlich auch. Daher erst eine Seite, nach genügender Auskühlzeit, die andere Seite der Lötfüße des Kühlkörpers mit der Platine verlöten. J50 Bei der Stiftleiste J2 auf der Rückseite nicht die beiden SMD-Widerstände R31 und R32 vergessen. (notwendig für den Notaustaster / Addon Modul) Je nach Einsatz können manche Stiftleisten weggelassen werden. Kurze Erklärung für welche Anwendung man die einzelnen Stiftleisten benötigt: J50 PDI-Programmer Stiftleiste J54 Systemeinstellungen (bei Update u. DEBUG notwendig) J2 externer Notaustaster (optional) J4 Booster Display (optional) J51 Verbindung zum GBM16T (1) J53 Verbindung zum GBM16T (2) J52 Verbindung zum GBM16T (3) SJ10 DCC Verteilung, Betriebsmodus (abhängig von den Varianten) SJ99 Lötjumper externes DCC (nur bei Variante2 / externe Zentrale) Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 20

21 2.8 Aufbau der XpressNet-Schnittstelle Die XpressNet - Schnittstelle darf nur am GBMboost Master bestückt werden. Es werden über XpressNet keine Belegtmeldungen und RailCom Informationen unterstützt - es funktioniert nur die Handregler Funktion. Die Handregler Funktion findet auch nur in der Variante 3 seine Anwendung. Mit Hilfe der XpressNet Schnittstelle können Sie eine Roco Multimaus bzw. den OpenDCC MFT anschließen und in der Variante 3 den Fahrbetrieb parallel zum PC steuern. Die beiden Lötjumper SJ1 und SJ2 bleiben offen - nicht schließen!! Beim IC70 (Transceiver) auf die richtige Einbaurichtung achten! Als nächstes bestücken Sie den Kondensator C70 und den Widerstand R74. Zum Schluss die rückstellende Sicherung F1 und die Diode D50. Bei der Diode achten Sie bitte auf die richtige Einbaulage. Auf der Oberseite müssen die beiden Widerstände R75 und R76 bestückt werden. Für den Anschluss Ihres Fahrtreglers benötigen Sie noch die RJ12 Buchse J70 bzw. J71. Die beiden Buchsen sind gleichwertig und es können beide bestückt werden. Dies ist praktisch für die Verteilung / Anschluss weiterer Multimäuse. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 21

22 Der GBMboost Master versorgt den BiDiBus sowie den XpressNet Bus mit einer 12V DC Spannung über die Sicherung F1 und F2. (beim maximalen Aufbau) Das führt zu einem größeren Leistungsabfall am 12V Spannungsregler die in Wärme umgesetzt wird. Deshalb sollte der Spannungsregler am Master mit einem Kühlblech bestückt werden. Nach dem Aufbau die Platine nochmals gründlich mit Alkohol von allen Lötrückständen auf beiden Seiten reinigen. Anhand der Stückliste und des Layouts nochmals sorgfältig den gesamten Aufbau prüfen. Alles OK? - dann geht s weiter. Wenn Sie den GBMboost als einzelne Platine aufbauen, können Sie mit dem Kapitel "Inbetriebnahme des GBMboost" fortfahren. Sonst mit dem nächsten Kapitel "Aufbau des GBM16T" 2.9 Statusanzeige am GBMboost DCC BiDiB XP PW Current LED Zustand der LED DCC LED flimmert DCC LED aus BiDiB LED leuchtet (beim erst verbinden) BiDiB blinkt kurzzeitig (im Betrieb) BiDiB LED aus XP LED aus XP LED an POWER LED flimmert Power LED blinkt DCC, BiDiB, XP und Power LED blinken XP und Power LED blinken Current LED flimmert Current LED blinkt Bemerkung DCC Signal wird erzeugt (beim Master) DCC Signal kommt über BiDiB (beim Node) Kein DCC Signal anliegend Für BiDiB-Kommunikation bereit (beim Master) Mit dem BiDiBus verbunden (beim Node) es findet eine Datenkommunikation statt (Zugriff auf den Baustein) aktuell keine BiDiB-Kommunikation / nicht mit BiDiB verbunden normaler Status Bootloader gestartet GBMboost wird mit Betriebsspannung versorgt Identifizierung gestartet (durch Taster oder Softwarefunktion) kein eeprom File vorhanden keine Seriennummer vorhanden LED zeigt mit steigender Helligkeit den aktuellen Verbrauch an. Übertemperatur, Kurzschluss oder Überlast am Ausgang der Boosterendstufe Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 22

23 3. Aufbau des GBM16T Auf dem zweiten Teil der Platine befindet sich der GBM16T mit seinen 16 Gleisbesetztmeldern. An den GBMboost können noch zwei weitere GMB16T Module angeschlossen werden (insgesamt 3x GBM16T) 3.1 Aufbau der Statusanzeigen Zuerst werden die LEDs 1 16 für die Belegtmeldungen und die Statusanzeigen LED aufgelötet. Hier wiederum auf die richtige Polarität während der Positionierung achten. Die Kathode der Leuchtdiode ist in der unteren Abbildung mit einem roten K gekennzeichnet. Das Bauteil nicht zu lange mit Hitze beaufschlagen, sonst schmilzt das Kunststoffgehäuse. Lötstation auf 250 C einstellen. Danach folgen die Widerstandsnetzwerke RN1 RN9. Kontrolle: Wie beim GBMboost beschrieben, erfolgt der Test der LED s mittels 3,3 V DC und vorgeschaltetem Widerstand 100 Ohm oder einem Ohmmeter. 3.2 Aufbau der Spannungsversorgung Ist der Test erfolgreich verlaufen, wird der Spannungsregler IC41 bzw. IC40, Ferrit Bead L1 und die Kondensatoren C41, C42, C43, C45, C80, C9 und die Dioden D40, D41 bestückt (Polarität beachten), die Diode D42 entfällt. Nun den bedrahteten Widerstand R40 oder als SMD Variante die beiden Widerstände R42 und R43 einlöten. Die USB-Buchse J40 entfällt, die Spannungsversorgung 12-18V DC erfolgt durch die Anschlussklemme X2 die auch mit einem anderen Stecksystem bestückt werden kann. Für die drei Kondensatoren C42, C80 und C9 ist ein Tantal-Typ mit 25V zu empfehlen. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 23

24 Kontrolle: An X2-2 +DC, an X2-1 GND anlegen, darauf achten, dass das Labornetzteil auf 50 ma begrenzt eingestellt ist. Am Kondensator C80 sollte jetzt eine 3,3V Spannung messbar sein. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 24

25 3.3 Aufbau der Mikrocontroller Einheit Jetzt den ATXmega128 IC1 genauso einlöten wie beschrieben im Kapitel GBMboost. Von allen Seiten mehrmals auf Kurzschlüsse und Lötbrücken eingehend prüfen. Als nächsten Schritt bestücken Sie alle umliegenden Abblockkondensatoren C1-C11, den Quarz Q1 und die beiden 15pF Kondensatoren C13 und C14. Für die spätere Programmierung des Mikrocontrollers wird noch die Stiftleiste JP1 benötigt. Kontrolle: Zur Kontrolle mittels strombegrenztem Netzteil nochmals die Betriebsspannung am X2 anlegen. Der Strom darf jetzt ca. 10mA betragen, keine der LEDs leuchtet. Falls Sie einen programmierten Prozessor aus dem Fichtelbahn-Shop verwenden, dann erhalten Sie ein Lauflicht. Die Stromaufnahme bei einem vorprogrammierten Prozessor liegt bei einem Mittelwert von 60mA. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 25

26 3.4 Aufbau der Besetztmelder Die Bestückung wird fortgesetzt mit den Dioden D4 D35 auf beiden Seiten. Kontrollieren Sie zweimal auf richtige Polarität und einwandfreie Verbindung zur Lötbahn. Es darf hier keine Lötstelle offen sein, sonst kann der Mikrocontroller Schaden nehmen. Um eine gute Ersatzmessung (Erkennung einer Meldung auch bei fehlendem Fahrstrom) zu erzielen bestücken Sie unsere Gleisbesetzmelder R103 bis R119 mit 22 Ohm. Dies ist nicht ganz Railcom konform. Laut Spezifikation sollte man hier 5,6Ohm verwenden, aber mit diesem Wert ist kaum eine Ersatzmessung möglich. 3.5 Aufbau der Schnittstellen Zur Kommunikation werden noch ein paar Optokoppler und Schnittstellen benötigt. Dazu sind folgende Bauteile zu bestücken: R20, R21, R23, R24, R28, R29, R130, R22, R56, R26, R25, R1, R2, T1, T2, D36, Q4, Q3, D1, D2, T13, T12, OC1, IC31, C30, C26, C31 Es ist zu empfehlen, besonders bei der Fehlersuche den DEBUG-Port mit zu bestücken: C37, C36, IC33 Der Lötjumper SJ R27 sollte geschlossen werden, damit wird die angelegte Hilfsspannung (5V) freigegen für eine Belegtmessung bei DCC-Ausfall! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 26

27 3.6 Einlöten der mechanischen Teile Fast geschafft! Nur noch die Stiftleisten J6, J1, X14 und Anschlussklemmen X3, X7, X8, X20 und der Taster S1. J6 wird aktuell für den Betrieb nicht benötigt (empfohlen nicht zu bestücken). Beachten Sie bitte bei bestückter Jumperleiste J6, dass Sie nicht mit der Stiftleiste J1 verwechselt wird. Ein falsches Stecken kann zum Ausfall des Prozessors führen. J1 ist nur zu bestücken wenn das GBM16T Modul nicht über den Steg mit einem GBMboost verbunden ist. Die Verbindung wird in diesen Fall mit einem Flachbandkabel zum GBMboost hergestellt. SJ30 ist zu schließen, damit wird dem GBMboost signalisiert, dass ein Melder angeschlossen ist. Mit geöffnetem Lötjumper wird der GBM16T am GBMboost nicht erkannt. Je nach Bedarf können für die Anschlussklemmen unterschiedliche Arten gewählt werden. Mehr Auskunft finden Sie auf der Webseite Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 27

28 Das nachstehende Bild zeigt die Variante mit Doppelstockklemmen RIA AKL267-04, welche in zwei Blöcken von jeweilig 4 aneinander gereihten Klemmen aufgelötet werden. Für X2 ist eine 4-polige Steck-Klemmen RIA AKL bestückt. Alternativ die Bestückung mit dem Stecksystem RIA , der passende Stecker hierzu RIA Für X2 ist eine 4-polige Steck-Klemmen RIA AKL bestückt. Alternativ wenn nur die 16 Meldeanschlüsse herausgeführt werden kann die gewinkelte Version RIA und Stecker ebenfalls RIA (im Foto Seite 33 rechts unten). Hinweis bei Verwendung mit einem Kehrschleifenmodul: Für X2 ist die Klemme RIA AKL zu verwenden. Nur dann kann das Kehrschleifenmodul auf die Platine gesteckt werden. Bei höheren Klemmen ist das Kehrschleifenmodul nur abgesetzt mit einem Flachbandkabel möglich! Je nach Einsatz können manche Stiftleisten weggelassen werden. Kurze Erklärung für welche Anwendung man die einzelnen Stiftleisten benötigt: J6 Systemeinstellungen (optional nicht empfohlen) J1 Kommunikation zum GBMboost (optional) JP1 PDI Schnittstelle (notwendig) SJ30 GBM16T Erkennung (geschlossen) SJ R27 I_Source_Detect (Hilfsspannung aktiv) (geschlossen) X14 FTDI Schnittstelle für Firmware Update (optional) X2 5V DC (Ersatzspeisung) und DCC-Fahrstrom (notwendig) X3, X7, X8, X20 16 Gleisausgänge mit Masse (notwendig) Kontrolle: Zur Kontrolle mittels strombegrenztem Netzteil nochmals die Betriebsspannung am X2 anlegen. Der Strom darf jetzt ca. 10mA betragen, keine der LEDs leuchtet. Falls Sie einen programmierten Prozessor aus dem Fichtelbahn-Shop verwenden, dann erhalten Sie ein Lauflicht. Die Stromaufnahme bei einem vorprogrammierten Prozessor liegt bei einem Mittelwert von 60mA. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 28

29 3.7 Statusanzeige am GBM16T BiDiB DCC Power Prog Gleis Zustand der LED BiDiB LED aus BiDiB LED flimmert DCC LED blinkt DCC LED flimmert DCC LED leuchtet POWER LED flimmert POWER LED leuchtet BiDiB, DCC, Power und Prog LED blinken Nightrider auf BiDiB, DCC, Power und Prog Gleis LED flimmert Gleis LED leuchtet Bemerkung DCC Signal ohne RailCom-Cutout DCC Signal mit RailCom-Cutout Kein DCC Signal am Gleis nur Hilfsspannung Die Gleisanschlüsse werden mit DCC versorgt Betriebsspannung anlegen mit gedrückten Taster führt zum Start des Bootloaders. Hier leuchtet solange der Taster gedrückt ist die DCC LED. Danach nur die Power LED! GBM16T wird mit Betriebsspannung versorgt Bootloader aktiv nach dem Start mit gedrückten Taster kein eeprom File vorhanden Keine Kalibrierung der Strommessung durchgeführt oder fehlgeschlagen Lokdecoder sendet RailCom-Informationen Lokdecoder sendet keine RailCom-Informationen Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 29

30 4. Kapitel Inbetriebnahme des GBMboost Die Firmware kann in zwei Stufen eingespielt werden. Komplett mit einem Programmieradapter oder bei vorprogrammierten Prozessoren mit einem Bootloader über ein Terminalprogramm (Master / Node) bzw. über das BiDiB-Wizard Tool nur beim Node (Slave-Device). Dieses zweistufige Verfahren, hat den Vorteil, bei späteren Updates oder auch bei der Inbetriebnahme der vorprogrammierten Prozessoren ohne Programmieradapter auszukommen. Sie starten mit der Konfiguration des USB-Chips!! 4.1 Konfiguration des USB-Chips Konfiguration des USB-Chips mit dem Standard Treiber Der PC erkennt einen virtuellen ComPort und installiert hierfür einen Standard Treiber. Dieser emuliert eine serielle Schnittstelle im PC, auf die dann die Steuerungssoftware zugreifen kann. Diesen VCP-Treiber (falls Windows keinen Treiber verfügt) findet man bei Der tatsächliche Datenverkehr wird aber über die USB-Verbindung hergestellt. Der virtuelle COM-Port wird als weiterer COM-Port eingetragen (also z.b. COM10 oder Com7), die Anwendung wird dann auf diesen COM-Port eingestellt. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 30

31 4.1.2 Konfiguration des USB-Chips mit OpenDCC GBM Treiber Als Alternative zum Standard virtuellen Com- Port Treiber gibt es einen modifizierten OpenDCC GBM Treiber. Am USB-Bus hat jeder Teilnehmer eine eindeutige VID und PID Kennung. Man spricht hier von einer Herstellerkennung (VID) und einer Produktkennung (PID). Durch das USB-Branding von dem FTDI-Chip und dem Einsatz des passenden Treiber bekommt der GBMboost einen Namen im Gerätemanager. Das Branding gliedert sich in zwei Teilen: - FTDI-Chip konfigurieren - Treiber am PC installieren FTDI-Chip konfigurieren: Damit in der Hardware nicht als irgendein Port, sondern als OpenDCC GBM Device erkannt wird, muss man die Produktdaten in den Chip schreiben. Verbinden Sie den GBMboost über ein USB Kabel mit dem PC. Der FTDI-Chip Hersteller bietet dazu ein kleines Tool mit dem Namen FT Prog an. Link: Info: Das Programm, alle notwendigen Daten und Treiber sind im Fichtelbahn-Download erhalten. 1) Nach dem Öffnen des Tools auf die kleine Lupe klicken. Jetzt werden alle USB Devices eingelesen. Es bietet sich an, alle nicht gebrauchten USB Geräte abzustecken, dass es nicht zu einer Verwechslung kommt. Wichtig: nicht betroffene Devices mit Close Device schließen, sonst werden diese ebenfalls mit editiert. 2) Im nächsten Schritt laden Sie das modifizierte Template GBMboost aus dem Ordner. Auf Device rechts klicken / Apply Template / From File und das Template GBMboost aus dem Downloadordner laden. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 31

32 3) Um die modifizierten Einstellungen auf den Chip zu übertragen klicken Sie in der Statusleiste auf den Blitz. Vergewissern Sie sich, dass nur das eine Device ausgewählt ist, das auch für das Branding vorgesehen ist. Mit einem Klick auf Program wird das Template übertragen auf den FTDI Chip. Der Schritt FTDI-Chip konfigurieren ist somit abgeschlossen! Treiber am PC installieren: Trennen Sie den GBMboost von der USB-Versorgung u. schließen Sie Ihn erneut an! Je nach verwendetem Betriebssystem muss der FTDI-Treiber nach-installiert werden. Den passenden Treiber finden Sie ebenfalls im Download-Ordner. Überprüfen Sie die erfolgreiche Erkennung des virtuellen COM-Ports im Gerätemanager. Damit ist auch der zweite Teil des USB-Branding abgeschlossen. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 32

33 4.2 Programmierung des Mikrocontrollers über den Programmer Der ATXmega wird mittels PDI bespielt, das ist eine Zweidraht-Schnittstelle. Der bisher übliche SPI-Adapter (wie z.b. ponyprog) kann nicht verwendet werden. Verwendet werden kann: STK600 Bei STK600 wird vom 6-poligen blauen PDI-Stecker eine 1:1 Verbindung auf das Board gezogen. Wichtig: Am STK600 muss der VTARGET-Jumper geöffnet werden! AVRISPmkII Hierzu ist eine aktuelle Version von AVR Studio erforderlich, vor Benutzung unbedingt im Programmiermenü die Firmware des AVRISP updaten. JTAGICE mkii und JTAGICE mkii-cn Bei dem AVR JTAGICE mkii ist die Data (PDI) mit dem JTAG Pin 9 zu verbinden. Bei dem JTAGICE mkii-cn (Clone) ist die Data (PDI) mit dem JTAG Pin 3 zu verbinden. Diamex ALL AVR Bei dem Diamex ALL AVR ist ISP und PDI vorhanden. Über Jumper kann die Baugruppe mit 3,3V / 5V versorgt werden. Hinweis zur Stromversorgung während des Programmierens mit dem PDI Adapter: Der GBMboost benötigt zum Flashen seine eigene Spannungsversorgung und sollte nicht über den Programmer gespeist werden. Die nachstehende Erläuterung und Screenshots vom Programmierverlauf geben die Version 4 von AVR Studio wieder. Verbinden Sie den GBMboost mit der Stromversorgung. Auf richtige Polung achten, und Strombegrenzung auf 100 ma einstellen. Unprogrammiert darf der Stromverbrauch nicht über 30mA liegen. Den Programmieradapter mit dem PDI - Eingang J50 verbinden, unbedingt auf richtige Positionierung von PIN 1 achten! PIN 1 des Programmierkabels erkennen Sie an der roten Ader. Die aktuelle Firmware steht im Downloadbereich der GBM-Baugruppe zum Download bereit. Laden Sie die benötigten Versionen je nach beabsichtigtem Einsatz: Master-SW für den Betrieb als Master/Interface Knoten-SW (Node) für den Betrieb als Knoten den Bootloader (identisch für Master und Node) die OpenDCC - BiDiB Seriennummer Diese Dateien sind gepackt. Mit einem gebräuchlichen Entpacker wie z.b. WinRar oder Winzip entpacken und am besten in einem separaten Ordner speichern. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 33

34 Zur BiDiB-Seriennummer: Für alle Baugruppen, welche BiDiB unterstützen, ist die Vergabe einer eindeutigen Produktkennung zwingend erforderlich anhand einer Seriennummer. Diese Seriennummer kann ohne großen Aufwand auf folgender Seite generiert werden: ml Um den Generator benutzen zu können, ist eine Anmeldung erforderlich. Hierbei ist die Benutzerkennung und das Passwort vom OpenDCC-Forum zu verwenden. Weitere Informationen zur BiDiB-Seriennummer finden Sie in unserem BiDiB-Wiki: Zum Bootloader: Der Bootloader ist ein Bestandteil der Firmware und kann nicht weggelassen werden. Der GBM verfügt aber auch über einen doppelten Bootloader (FTDI oder BiDiB). Dieser wird aktiviert, wenn während des Einschaltens des GBMboost Moduls der Taster gedrückt gehalten wird. Die Firmware startet dann den Bootloader, wobei der Jumper J3 festlegt, welche Schnittstelle Verwendung findet: J3 gesteckt, Boot über die FTDI-Schnittstelle: Hier findet die gleiche Schnittstelle wie für das Debuginterface Verwendung, allerdings ist die Baudrate auf (8N1) eingestellt. Der Boot über die FTDI-Schnittstelle wird aktiviert, wenn man vor dem Einschalten des GBM den Programmiertaster drückt und gedrückt hält. Wenn man die Taste wieder loslöst, meldet sich der Bootloader mit 'GBM_Bootloader V?.??' über die FTDI-Schnittstelle. Nun kann man Befehl an den Bootloader senden, wobei jede Eingabe mit <cr> (Enter-Taste) abgeschlossen wird. J3 offen, Boot über die BiDiBus-Schnittstelle: Der Bootloader meldet sich selbständig am BiDiBus an und erwartet ein Firmware-Update. Dieses kann dann über die BiDiBus-Schnittstelle mit dem BiDiB-Wizard Tool durchgeführt werden. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 34

35 4.2.2 Programmieren mit dem AVR Studio Starten Sie das AVR Studio und bauen Sie eine Verbindung auf. Der Bildschirm müsste dann nach erfolgreichem Anmelden und Verbindung über USB so aussehen: Wählen Sie ATXmega128A1 aus und lesen Sie die Signatur für den ATXmega128 aus: 0x1E0x 97 0x4C. Der Programmiermodus muss PDI gewählt werden. Als Nächstes werden die Fuses eingestellt. Dazu den Reiter FUSES auswählen. Hier stellt man den Betriebsmodus des Mikrocontrollers ein. Gehen Sie hier sehr sorgfältig mit den Eingaben um! Nicht sichtbare Einstellungen: BODLVL: auf 2,1 Volt EESAVE: kein Haken Zusammengefasst: FuseByte 0: 0xFF FuseByte 1: 0xAA FuseByte 2: 0xBA FuseByte 4: 0xFF FuseByte 5: 0xEB Ist alles ordnungsgemäß eingestellt, meldet AVR Studio OK! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 35

36 Das Kästchen "Erase device before flash programming" muss deaktiviert sein sonst wird später beim laden der Firmware der bestehende Bootloader gelöscht. Jetzt wählen Sie das Bootloader-HEX File aus Ihrem Downloadordner aus und mit Klick auf "Program" wird der Bootloader auf den GBMboost übertragen evtl. Kontrolle: Sie könnten den Programmiervorgang abbrechen und mit einem Neustart des GBMboost und anschließenden drücken auf den Taster wird der Bootloader gestartet. Dieser findet keine Firmware und bleibt je nach JP 3 im Boot-Modus für BiDiB oder FTDI stehen. Der Zustand wird durch ein leuchten der LED signalisiert. Als nächster Schritt benötigen Sie die eigentliche Firmware, das sind die beiden Dateien *000.hex und *001.hex. Die Datei *000.hex gehört in den Pfad "Flash". Die Datei *001.hex in den Pfad "EEPROM". Der GBMboost kann als Master oder als Node verwendet werden. Der Unterschied liegt in der Firmware, deshalb muss hier die passende Master oder Node Firmware übertragen werden. Mit Klick auf Program wird die Firmware auf den Mikrocontroller übertragen. Nicht vergessen diese Prozedur bei Flash und EEPROM einzeln auszuführen. Die beiden Dateien werden nicht automatisch übertragen. Als letzten Schritt generieren Sie eine kostenlose Seriennummer mit dem BIDIB Seriennummer Tool auf Die Seriennummer ist ebenfalls ein eeprom-file oder ein serial_000.hex File das im Punkt EEPROM ausgewählt werden muss und auf den GBMboost übertragen wird mit Klick auf Program. Nicht vergessen die Seriennummer auf der Baugruppe zu vermerken. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 36

37 Fehlermeldungen: Die vier grünen Status LEDs blinken jetzt hektisch - das eeprom File wurde vergessen zu übertragen auf den GBMboost Die zwei unteren grünen Status LEDs blinken jetzt hektisch - die Seriennummer wurde nicht übertragen auf den GBMboost Im Normalfall flimmert jetzt eine grüne Power-LED und die DCC- LED signalisiert, dass ein DCC Signal empfangen wird. Bei jedem empfangenem und gesendetem BiDiB-Paket flackert die BiDiB-LED. Der Strom steigt nun auf normale 60mA 70mA an. Sie haben den GBMboost erfolgreich programmiert. >>> Fortsetzung Kalibrierung der Strommessung Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 37

38 4.3 Programmierung des Mikrocontrollers über den Bootloader Der GBMboost kann über den Programmer programmiert werden, das ist sinnvoll bei einer Erstinbetriebnahme (Punkt 4.2). Bei einem Update kann die Variante über den Bootloader zum Einsatz kommen. Die Grundvoraussetzung für diese Variante ist auch, dass der Mikrocontroller mit einem Bootloader geflasht wurde und die FUSES gesetzt sind. Die ersten Schritte von Punkt sind notwendig....oder Sie haben schon einen ATXmega erworben mit aufgespielten Bootloader im Fichtelbahn-Shop. Im letzteren Fall ist kein Programmer (Punkt 4.2.2) notwendig. Hinweis: Das Update-Verfahren ist unterteilt in Master und Node (Slave). Bitte beachten! beim Master Das BiDiB-Wizard Tool zum aktualisieren der Firmware oder zum erstmaligen aufspielen funktioniert beim Master nicht! Der GBMboost Master besitzt eine USB-Schnittstelle die man für das Firmware Update mit Hilfe eines Terminalprogramms nutzen kann. Dazu muss der GBMboost über USB mit dem PC verbunden werden. Im Gerätemanager ihres Betriebssystems wird GBMboost als neues virtuelles COM-Interface erkannt. Für die Kommunikation mit dem GBMboost muss diese COM- Schnittstelle und das Terminalprogramm auf Baud und 8N1 betrieben werden. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 38

39 Der GBMboost besitzt einen Bootloader für FTDI (Serial) und BiDiB. Durch den setzen des Jumper J3 wird der FTDI(Serial) Bootloader ausgewählt. Im Fall des Masters ist das die USB-Schnittstelle. Bei einem Node der nicht über BiDiB sein Update erhält und kein FTDI Chip vorhanden ist (USB- Schnittstelle), muss die Debug-Schnittstelle verwendet werden mit einem FTDI-Kabel. Hierzu muss noch Jumper J0 gesetzt werden. Halten die den Taster auf dem GBMboost gedrückt und schalten die Versorgungsspannung für den GBMboost ein. Jetzt bauen sie eine Verbindung zu dem Baustein auf, indem Sie auf den Button Connect im Terminalprogramm hterm klicken. Jetzt schicken Sie ein? und bestätigen dies mit Enter. Der GBMboost antwortet mit "GBMboost_Bootloader V?" Schritt1: Jetzt senden Sie ein f und bestätigen mit Enter. Die Eingabe erfolgt im Eingabefeld des Terminalprogramms. Der GBMboost antwortet mit einem Punkt. Schritt2: Jetzt klicken Sie auf den Button "Send file" und wählen die passende flash Firmware-datei (*hex oder *000.hex) und bestätigen mit Start. Der erste Teil der Firmware wird übertragen auf den GBMboost, sichtbar durch die zahlreichen Punkte im Terminalprogramm. Schritt3: Jetzt müssen Sie noch das eeprom übertragen. Dazu senden Sie ein e und bestätigen das mit einem Enter. Der GBMboost antwortet mit einem Punkt. Sie wählen das passende eeprom File (*.eeprom oder *001.hex) und bestätigen mit Start. Es folgen wieder ein paar Punkte. Schritt4: Im letzten Schritt muss noch die gezogene Seriennummer übertragen werden (siehe Punkt 4.2 Seriennummer). Dazu senden Sie erneut ein e und bestätigen mit Enter. Wählen jetzt die gezogene Seriennummer und bestätigen mit Start. Nicht vergessen die Seriennummer auf der Baugruppe zu vermerken. Nach dem trennen der Versorgungsspannung, entfernen des Jumpers J3 und erneutem anschließen der Versorgungsspannung flimmert die Power LED. Der GBMboost ist nun erfolgreich aktualisiert. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 39

40 4.3.1 beim Node Grundsätzlich funktioniert am GBMboost Node auch die beschriebene Variante mit dem Programmer (Punkt 4.2.1). Die Funktion FirmwareUpdate über das BiDiB-Wizard Tool ist erheblich benutzerfreundlicher. Der Vorteil ist: Der GBMboost kann im eingebauten Zustand über das Tool aktualisiert werden, man spricht auch von einer Fernwartung. In der Knotenliste von dem BiDiB-Wizard Tool finden Sie den GBMboost Baustein und alle weiteren BiDiB-Komponenten aufgelistet, für eine Konfiguration oder einem Firmware Update. Wenn Sie zum ersten Mal den GBMboost In Betrieb nehmen, benötigt der Mikrocontroller noch einen Bootloader. Diesen müssen Sie mit einem Programmer aufspielen (siehe Punkt 4.2 die ersten Schritte (FUSE und Bootloader))...oder Sie haben schon einen ATXmega erworben mit aufgespielten Bootloader im Fichtelbahn-Shop. Im letzteren Fall ist kein Programmer notwendig. Die notwendige Firmware und Seriennummer wird mit dem BiDiB-Wizard Tool übertragen. Die aufzuspielenden Firmware - Dateien müssen in folgender Schreibweise vorliegen: gbmboost_node.hex [FLASH] --> gbmboost_node_v?.?.?.000.hex gbmboost_node.eep [EEprom] --> gbmboost_node_v?.?.?.001.hex _???fe????????.eep [S/N] -->????fe????????_serial.001.hex Der GBMboost wird an die Versorgungsspannung gelegt und mit dem BiDiBus verbunden. Bei erstmaligem Flashen sind alle Status-LEDs aus. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 40

41 Das BiDiB-Wizard Tool wird geöffnet und in der Knotenliste sollte die Seriennummer des GBMboost Masters (Interfaces) sichtbar sein. Bei drücken des Tasters auf den neuen GBMboost erleuchtet die zweite grüne LED und im Tool erscheint eine neue Nummer... der neue GBMboost ist erwacht. Mit der rechten Maustaste auf die Seriennummer des neuen GBMboosts klicken und im Kontextmenü die Aktion "Firmware aktualisieren" auswählen. Im nächsten Schritt muss der Ordner ausgewählt werden mit den drei Firmwaredateien (siehe oben). Diese Dateien müssen in der Reihenfolge *000.hex, *001.hex und **_??fe??serial.001.hex übertragen werden. Mit schließen des Fensters ist der GBMboost Node auf die neue Firmware aktualisiert und bereit. ** Seriennummer muss nur aufgespielt werden, wenn noch keine S/N auf dem GBMboost vorhanden ist... also nur bei der Erstinbetriebnahme. Nicht vergessen die Seriennummer auf der Baugruppe zu vermerken. Der GBMboost ist nun erfolgreich aktualisiert. >>> Fortsetzung mit Kalibrierung der Strommessung Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 41

42 4.4 Kalibrierung der Strommessung Der GBMboost hat als Endstufe für den Fahrstrom eine H-Brücke verbaut. Der Boosterchip meldet dem Prozessor ATXmega128 den aktuellen Stromverbrauch über eine Messspannung. Ohne eine Kalibrierung ist die Strommessung nicht auf große Genauigkeit getrimmt die auf die hohen Toleranzangaben vom Boosterchip zurückzuführen sind. Mit Hilfe eines Abgleichs kann eine Strommessung mit einem Fehler von 5% Genauigkeit realisiert werden. Dieser Wert ist ausreichend für eine Boosterüberwachung. Der Abgleich der Stromquelle muss nur einmalig auf jeder Boosterbaugruppe erfolgen. Der Abgleichwert wird in einem gesicherten Bereich gespeichert und bleibt auch bei einem Chip Erase erhalten. Der Wert könnte mit Erase User Signature gelöscht werden. Der Abgleich kann nur über die Debug-Schnittstelle durchgeführt werden. Die Kalibrierung für die Strommessung ist aber nicht notwendig, wenn man keine genaue Angabe benötigt. Eine Booster-Kalibrierung kann nur erfolgreich realisiert werden, wenn der DCC- Generator und der Booster der Baugruppe eingeschaltet ist. Beim GBMboost Master muss dazu der Booster über die BiDiB-Tools eingeschaltet werden. Wird der GBMboost Node kalibriert, muss dieser mit dem GBMboost Master über den BiDiBus verbunden sein und ebenfalls eingeschaltet werden. Die Vorgehensweise zum Abgleich: 1) Am GBMboost (Master oder Node) den DEBUG-IF Jumper stecken. (J0 setzen und nach der Kalibrierung nicht vergessen die Jumper zu ziehen) 2) An dem Boosterausgang X34-3 und X34-4 einen Leistungswiderstand mit den Wert von Ohm anschließen. Es sollten auch keine weiteren Verbraucher (GBM16T Module) angeschlossen sein (SJ5 und SJ6 offen). Diese Verbraucher würden den Messwert verfälschen. Achtung: Es ist dafür kein normaler Widerstand geeignet, man benötigt einen Leistungswiderstand um die Verlustleistung abzuführen. die Berechnung: Strom = 16V / 50 Ohm = 320mA Leistung: 16V * 320mA = 5,12W Wir empfehlen einen 50 Ohm / 10Watt Widerstand mit einer Genauigkeit von mind. 5% 3) Den GBMboost mit dem PC über die USB Schnittstelle verbinden und ein Terminalprogramm (z.b. H-Term) öffnen. 4) Verbindung zum GBMboost aufbauen mit Baud und 8N1 als Einstellung. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 42

43 (In dieser Abbildung ist die Baudrate nicht korrekt. Der richtige Wert ist Baud) 5) Die Versorgungsspannung von 16V -18V am GBMboost anschließen. 6) Mit dem Kommando BA <cr> die aktuellen Messwerte und Einstellwerte für die Messung anzeigen lassen. Stimmt die eingestellte Spannung mit dem angezeigten Wert überein? Stimmt der eingestellte Widerstandswert mit dem angeschlossenen Widerstand überein. 7) Mit dem Befehl BAR <Widerstandswert in Ohm> <cr>kann der Widerstand geändert werden 8) Den Messabgleich mit dem Befehl BA1 <cr> starten 9) Wenn der angezeigte Messwert OK ist, dann kann man den Messwert mit dem Befehl BAS <cr>permanent speichern. Dabei wird der Abgleichwert in die USER SIGNATURE des Prozessors geschrieben. 10) Sollte der Messwert aus irgendwelchen Gründen daneben gehen, kann man mit dem Befehl BA <wert> <cr> einen Abgleichwert manuell setzen. BA 823 ist der Default Wert. Die Strommessung ist jetzt erfolgreich kalibriert. Der GBMboost ist nun erfolgreich in Betrieb genommen. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 43

44 5. Kapitel Inbetriebnahme des GBM16T 5.1 Spannungsversorgung testen Der GBM16T hat zwei Spannungsversorgungen, die herkömmliche Versorgung über das DCC Signal und eine Hilfsspannung / Ersatzspeisung für die Funktion "Belegtmeldung auch bei Boosterausfall". Zum überprüfen der korrekten Funktionstüchtigkeit muss an X2 (Pin1/Pin2) eine 5V Spannung (Ersatzspeisung) mit Strombegrenzung angelegt werden. An dem Bauteil C41 muss eine Spannung von 5V messbar sein und am Tantal Kondensator C9 die Prozessorspannung 3,3V. Die Stromaufnahme sollte unter 20mA bleiben. Sollte die Messung zu keinem Ergebnis führen oder die Strombegrenzung ansprechen, nochmals den Punkt 3.2 des GBM16T überprüfen. Wichtig: Die Hilfsspannung / Ersatzspeisung des GBM16T darf nicht von der gleichen Masse-Quelle des GBMboost stammen. d.h. Der GBMboost und der GBM16T müssen von zwei getrennten Netzteilen versorgt werden, sonst kommt es zu einem Potentialausgleich und Kurzschluss!! Durch die H-Brücke liegt das GND-Potenzial des DCC-Signals nicht auf 0V sondern in der Luft. In der Realität liegt der Nullpunkt des GBM16T etwas über den 2V. Somit entsteht ein Potentialunterschied zwischen GND GBM16T und GND GBMboost. Diese beiden Potentiale dürfen nicht zusammengebracht werden und deshalb ist für den GBM16T ein weiteres Netzteil notwendig mit erdfreien Bezug. Zwei Programmierverfahren können angewendet werden: Die direkte Programmierung d.h. einspielen der Firmware ins EEPROM und in den Flash mit Hilfe eines Programmers, also die *.hex und *.eep Files, oder über das komfortable Bootloaderprinzip mit einem Terminalprogramm. Das BiDiB-Wizard Tool zum Aktualisieren der Firmware oder zum erstmaligen aufspielen funktioniert beim GBM16T nicht! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 44

45 5.2 Programmierung des Mikrocontrollers mit dem Programmer Der ATXmega wird mittels PDI bespielt, das ist eine Zweidraht-Schnittstelle. Der bisher übliche SPI-Adapter (wie z.b. ponyprog) kann nicht verwendet werden. Für den GBM16T wird keine Seriennummer benötigt. Verwendet werden kann: STK600 Bei STK600 wird vom 6-poligen blauen PDI-Stecker eine 1:1 Verbindung auf das Board gezogen. Wichtig: Am STK600 muss der VTARGET-Jumper geöffnet werden! AVRISPmkII Hierzu ist eine aktuelle Version von AVR Studio erforderlich, vor Benutzung unbedingt im Programmiermenü die Firmware des AVRISP updaten. JTAGICE mkii und JTAGICE mkii-cn Bei dem AVR JTAGICE mkii ist die Data (PDI) mit dem JTAG Pin 9 zu verbinden. Bei dem JTAGICE mkii-cn (Clone) ist die Data (PDI) mit dem JTAG Pin 3 zu verbinden. Diamex ALL AVR Bei dem Diamex ALL AVR ist ISP und PDI vorhanden. Über Jumper kann die Baugruppe mit 3,3V / 5V versorgt werden. Hinweis zur Stromversorgung während des Programmierens mit dem PDI Adapter: Der GBM16T benötigt zum Flashen seine eigene Spannungsversorgung und soll nicht über den Programmer gespeist werden. Die nachstehenden Erläuterungen und Screenshots zum Programmierverlauf geben die Version 4 von AVR Studio wieder. Verbinden Sie den GBM16T mit der Stromversorgung. Auf richtige Polung achten, und Strombegrenzung auf 100 ma einstellen. Unprogrammiert darf der Stromverbrauch nicht über 20mA liegen. Den Programmieradapter mit dem PDI - Eingang J1 verbinden, unbedingt auf richtige Positionierung von PIN 1 achten! Den PIN 1 des Programmierkabels erkennen Sie an der roten Ader. WICHTIG: Hinweise zur Stromversorgung beim Programmiervorgang Der Programmieradapter verbindet die GND des PCs mit der des GBM16T. Daher ist absolut sicherzustellen, dass: - kein DCC Signal am GBM16T anliegt (SJ5 und SJ6 offen bzw. keine Leitungsverbindung) - keine USB-Verbindung vom GBMboost zum PC besteht dies gilt insbesondere bei der Programmierung mit den PDI-Programmer. Ein späteres Firmware Update über das FTDI-Kabel (Bootloader Variante) kann gefahrlos erfolgen, hier ist keine Maßnahme notwendig. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 45

46 Programmieren mit dem AVR Studio: Starten Sie das AVR Studio und bauen Sie eine Verbindung auf. Der Bildschirm müsste dann nach erfolgreichem Anmelden und Verbindung über USB so aussehen: Wählen Sie ATXmega128A1 aus und lesen Sie die Signatur für den ATXmega128 aus: 0x1E0x 97 0x4C. Der Programmiermodus muss PDI gewählt werden. Als Nächstes werden die Fuses eingestellt. Dazu den Reiter FUSES auswählen. Hier stellt man den Betriebsmodus des Mikrocontrollers ein. Gehen Sie hier sehr sorgfältig mit den Eingaben um! Ein verfuster Atmel lässt sich nur schwer wiederbeleben. Zusammengefasst: FuseByte 0: 0xFF FuseByte 1: 0xAA FuseByte 2: 0xBA FuseByte 4: 0xFF FuseByte 5: 0xEB Ist alles ordnungsgemäß eingestellt, meldet AVR Studio OK! Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 46

47 Das Kästchen "Erase device before flash programming" muss deaktiviert sein sonst wird später beim laden der Firmware der bestehende Bootloader gelöscht. Jetzt wählen Sie das xboot_gbm16t.hex File aus Ihrem Downloadordner aus und mit Klick auf "Program" wird der Bootloader auf den GBM16T übertragen. evtl. Kontrolle: Sie könnten den Programmiervorgang abbrechen und mit einem Neustart des GBM16T und anschließenden drücken auf den Taster wird der Bootloader gestartet. Dieser findet keine Firmware und bleibt im Boot-Modus für FTDI stehen. Der Zustand wird durch ein leuchten der LED signalisiert. Als nächster Schritt benötigen Sie die Firmware, das sind die beiden Dateien gbm16t_*.hex und gbm16t_*.eep. Die Datei gbm16t_*.hex gehört in den Pfad "Flash". Die Datei gbm16t_*.eep in den Pfad "EEPROM". Mit Klick auf Program wird die Firmware auf den Mikrocontroller übertragen. Nicht vergessen diese Prozedur bei Flash und EEPROM einzeln auszuführen. Die beiden Dateien werden nicht automatisch übertragen. Hinweis nur als INFO: Bei der SMD bestückten Version ist die 22 Ohm Version realisiert worden!! Es gibt eine gbm16t_22ohms Version und eine gbm16t_5r6ohms Version. Die Firmware ist abhängig von der gewählten Widerstandsbestückung R103 bis R119. Mit der 5R6 Ohm Version ist keine Ersatzmessung (Belegtmeldung auch bei Boosterausfall) möglich, dafür ist die Hardware Railcom konform. >>> Fortsetzung im Punkt 5.3 Kalibrierung der GBM16T - Einheit Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 47

48 5.2 Programmierung des Mikrocontrollers mit dem Bootloader Der GBM16T kann über den Programmer programmiert werden, das ist sinnvoll bei einer Erstinbetriebnahme (Punkt 5.1). Bei einem Update kann diese Variante über den Bootloader zum Einsatz kommen. Die Grundvoraussetzung für diese Variante ist auch, dass der Mikrocontroller mit einem Bootloader geflasht wurde und die FUSES gesetzt sind. Die ersten Schritte von Punkt 5.1 sind notwendig....oder Sie haben schon einen ATXmega erworben mit aufgespielten Bootloader im Fichtelbahn-Shop. Im letzteren Fall ist kein Programmer notwendig. Das BiDiB-Wizard Tool zum Aktualisieren der Firmware oder zum erstmaligen aufspielen funktioniert am GBM16T nicht! Der GBM16Tbesitzt eine Debugschnittstelle X14 mit der man einen direkten Zugriff auf den Baustein bekommt. Diese Schnittstelle verwenden Sie für das Firmware Update. Sie benötigen ein FDTI-RS232-TTL Kabel (kostet 25 Euro) und ein Terminalprogramm (z.b. hterm). Im Gerätemanager ihres Betriebssystems wird das TTL-Kabel als ein neues virtuelles COM-Interface erkannt. Für die Kommunikation mit dem GBM16T muss die COM- Schnittstelle und das Terminalprogramm auf Baud und 8N1 betrieben werden. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 48

49 Jetzt bauen Sie eine Verbindung zu dem Baustein auf, indem Sie auf den Button Connect im Terminalprogramm hterm klicken. Halten die den Taster auf dem GBM16T gedrückt und schalten die Ersatzspeisung für den GBM16T ein. Der GBM16T antwortet mit "GBM16T_Bootloader V?" Schritt1: Jetzt senden Sie ein f und bestätigen mit Enter. Die Eingabe erfolgt im Eingabefeld des Terminalprogramms. Der GBM16T antwortet mit einem Punkt. Schritt2: Jetzt klicken Sie auf den Button "Send file" und wählen die passende flash Firmware-datei (*hex oder *000.hex) und bestätigen mit Start. Der erste Teil der Firmware wird übertragen auf den GBM16T, sichtbar durch die zahlreichen Punkte im Terminalprogramm. Hinweis nur als INFO: Bei der SMD bestückten Version ist die 22 Ohm Version realisiert worden!! Es gibt eine gbm16t_22ohms Version und eine gbm16t_5r6ohms Version. Die Firmware ist abhängig von der gewählten Widerstandsbestückung R103 bis R119. Mit der 5R6 Ohm Version ist keine Ersatzmessung (Belegtmeldung auch bei Boosterausfall) möglich, dafür ist die Hardware Railcom konform. Schritt3: Jetzt müssen Sie noch das eeprom übertragen. Dazu senden Sie ein e und bestätigen das mit einem Enter. Der GBM16T antwortet mit einem Punkt. Sie wählen das passende eeprom File (*.eeprom oder *001.hex) und bestätigen mit Start. Es folgen wieder ein paar Punkte. Für den GBM16T wird keine Seriennummer benötigt. >>> Fortsetzung im Punkt 5.3 Kalibrierung der GBM16T - Einheit Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 49

50 5.3 Kalibrierung der GBM16T Einheit Der GBM16T arbeitet mit einer hohen Empfindlichkeit um auch bei 5V Hilfsspannung einen Verbraucher auf dem Gleis erkennen zu können. Das hat zur Folge, dass seine Genauigkeit und den damit verbundenen Wandleroffset einmalig mit der Realität abgeglichen werden muss. (Kalibrierung). Diese Kalibrierung muss nur einmalig durchgeführt werden und wird vom GBM16T automatisch in einem geschützten Bereich (User Signature) abgelegt. Der Wert bleibt dem GBM16T auch nach einem Chip Erase erhalten. Man kann den Wert nur mit Erase User Signatur löschen. Der GBM16T besitzt eine Kontrollroutine: GBM16T wird eingeschaltet Existieren gültige Offsetdaten? NEIN GBM16T geht in den Kalibrierungsmodus JA GBM16T wird gestartet Nightrider Effekt auf den Status-LEDs an den 16 Gleisanschlüssen dürfen keine Verbraucher hängen Verbraucher entfernen Taster drücken Kalibrierung fehlgeschlagen Kalibrierung war erfolgreich Wechselblinker auf den Status-LEDs Offsetdaten werden gesichert und GBM16T startet Taster erneut drücken GBM16T startet ohne Abgleich Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 50

51 Info: Sollte eine Offset-Messung schief gehen, startet der GBM16T nach jedem Neustart im Kalibrierungsmodus. Eine Kalibrierung ist für den GBM16T notwendig. erneute Kalibrierung durchführen nach erfolgreicher Kalibrierung: Eine nachträgliche Kalibrierung kann man auslösen, indem man den Wert des CV70 auf 0 setzt. Nach dem erfolgreichen Flashen der GBM16T Einheit geht der GBM16T automatisch in den Kalibrierungsmodus (wenn noch keine Offsetdaten vorliegen). Der Kalibrierungsmodus und das Warten auf die Bestätigung durch den Taster wird durch einen Nightrider Effekt auf den Status-LEDs signalisiert. Die Kalibrierung durch Drücken des Tasters erst starten, wenn keine Verbraucher mit den 16 Gleiseingängen verbunden sind. Der GBM16T ist erfolgreich kalibriert und in Betrieb genommen, wenn nach dem trennen und erneutem anschließen der Hilfsspannung / Ersatzspeisung die Power LED flimmert und die DCC-LED hektisch blinkt. Der GBM16T macht beim Systemstart einen Selftest, das ist zu erkennen am Lauflicht an den 16 Gleisstatus-LEDs. Der Strom steigt nun auf normale 50mA 60mA an. Damit haben Sie den GBM16T erfolgreich in Betrieb genommen. Fehlermeldungen: Die vier Status LEDs blinken jetzt hektisch - das eeprom File wurde vergessen zu übertragen auf den GBM16T Die vier Status LEDs blinken im Nightrider - Effekt - der GBM16T ist im Kalibrierungsmodus und wartet auf die Bestätigung Die vier Status LEDs haben einen Wechselblinker - die Kalibrierung ist fehlgeschlagen Ursache: an den Gleisanschlüsse befinden sich noch Verbraucher Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 51

52 6. Kapitel Die Varianten des OpenDCC GBMs 6.0 GBMboost als Interface für BiDiB-Baugruppen Diese Funktion ist in jeder der drei Varianten (Variante 1-3) enthalten!! Nach der erfolgreichen Programmierung und Inbetriebnahme des GBMboost kann der Baustein mit dem PC über USB verbunden werden. Mit dieser Aktion und der aufgespielten Master-Firmware wird der GBMboost zum Master-Device am BiDiBus. Es darf am BiDiBus nur ein Master-Device vorkommen. Alle weiteren GBMboost Module sind Nodes (Slave-Devices) und benötigen die Node-Firmware. Diese Nodes werden mit einem RJ45 Kabel in Reihe mit dem Master GBMboost verkabelt. Ein Node darf nicht mit dem PC über ein USB-Kabel verbunden werden! Der PC erkennt einen virtuellen ComPort und installiert hierfür einen Standard Treiber. Dieser emuliert eine serielle Schnittstelle im PC, auf die dann die Steuerungssoftware zugreifen kann. Diesen VCP-Treiber (falls Windows keinen Treiber verfügt) findet man bei Der tatsächliche Datenverkehr wird aber über die USB-Verbindung hergestellt. Alternative (empfohlen): Zum Standard virtuellen ComPort Treiber gibt es auch den speziellen FTDI Treiber mit Hersteller- und Produktkennung von OpenDCC. (siehe Konfiguration des FTDI USB-Chips in dieser Anleitung) Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 52

53 Der virtuelle COM-Port wird als weiterer COM-Port eingetragen (also z.b. COM10 oder Com7), die Anwendung wird dann auf diesen COM-Port eingestellt. Am Beispiel des BiDiB-Wizard Tool, muss in den Einstellungen des Programms der passende COM-Port gewählt werden. Der GBMboost ist jetzt bereit für eine Verbindung mit einer BiDiB-Baugruppe. Wenn Sie eine BiDiB-Baugruppe mit dem GBMboost verbinden erleuchtet auf dem anzuschließenden BiDiB-Module sowie auf dem GBMboost die BiDiB-Status LED. Die Abbildung zeigt die LightControl an dem GBMboost. Die erfolgreiche Verbindung über den BiDiBus wird auch in der Knotenliste im BiDiB-Wizard Tool in der oberen Abbildung angezeigt. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 53

54 6.1 GBMboost als nur Belegtmelder mit GBM16T (Variante 1) In dieser ersten Variante 1 (GBMboost als Belegtmelder) gibt es einen Master GBMboost als Interface und zugleich als Belegtmelder für die max. 3 angeschlossenen GBM16T Module. Alle weiteren GBMboost werden zum Node (Slave) und sind nur Belegtmelder für ihre angeschlossenen GBM16T Module (Gleisfühler). 6.2 GBMboost als Booster und Rückmelder (Variante 2) In dieser Variante 2 gibt es einen Master GBMboost als Booster und zugleich als Belegtmelder für die max. drei angeschlossenen GBM16T Module. Alle weiteren GBMboost werden zum Node (Slave) und sind ebenfalls Booster mit Belegtmelder für ihre GBM16T Module (Gleisfühler). Der GBMboost Master erhält über den externen DCC-Zugang von einer externen DCC-Zentrale sein DCC-Signal.a Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 54

55 6.3 GBMboost als Zentrale, Booster u. Belegtmelder (Variante 3) In dieser Variante 3 (empfohlene Variante und Endausbau von diesem GBM-System) gibt es einen Master GBMboost als Interface, Zentrale, Booster und zugleich als Belegtmelder für die max. drei angeschlossenen GBM16T Module. Alle weiteren GBMboost werden zum Node (Slave) und sind nur Booster und Belegtmelder für ihre angeschlossenen GBM16T Module (Gleisfühler). Die interne DCC-Zentrale im GBMboost erzeugt das DCC Signal für die Fahrbefehle. Das erzeugte DCC Signal wird über den BiDiBus an weitere GBMboost Node Module gesendet. Der ebenfalls interne DCC-Booster (max. 4A) erzeugt den notwendigen DCC- Fahrstrom. Das Fazit: Der GBMboost ist ein Baustein mit Zentrale, Booster und angeschlossenen Rückmelder (GBM16T). 6.4 Wie wird der GBMboost und GBM16T angeschlossen! Die Lötjumper SJ5 und SJ6 müssen / können bei der Variante 2 und 3 geschlossen werden. Mit Hilfe diesem Lötjumper kommt der DCC-Fahrstrom direkt vom GBMboost über den Steg zum GBM16T. Alle weiteren GBM16T Module die mit dem GBMboost verbunden sind können über die Klemme X2 versorgt werden (siehe Bild oben) Hinweis: Beim Anschluss von weiteren GBM16T Modulen an einem GBMboost Master oder Node werden diese erst nach dem Neustart des betroffenen GBMboost erkannt. Die TTL-Verbindung zwischen GBMboost und GBm16T ist nicht Hot-Plug fähig. Handbuch für den Aufbau des Löt-Bausatzes des OpenDCC GBM Bausteins V2.6 Seite 55