Das EAGLEMicroSPS-Projekt

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1 Das EAGLEMicroSPS-Projekt Handbuch zur EAGLE-Spezialanwendung Copyright (c) CadSoft Computer GmbH Das Softwarepaket EAGLE der Firma CadSoft ist grundsätzlich ein Programm zur Erstellung von Schaltplänen und zum Entwurf von Platinen. Bisher war es fast ausschließlich auf dem Elektroniksektor bekannt. Künftig wird es auch Eigenschaften enthalten, die den Entwurf von Elektroplänen gezielt unterstützen. Das vorliegende Dokument beschreibt eine Spezialanwendung von EAGLE, die nur aufgrund der leistungsfähigen User-Language, EAGLEs interner Programmiersprache, möglich ist. Das gesamte Projekt entstand in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Kanis (www.kanis.de), bei der die zugehörige Hardware entwickelt wurde. Diese Firma bietet die passenden Komponenten in Industriequalität an. Unabhängig davon können Sie die Hardware auch selbst aufbauen.

2 Das MicroSPS-Konzept Wo kann man die MicroSPS einsetzen?...3 Wer kann die MicroSPS einsetzen?...3 Die MicroSPS-Hardware Die Komponenten der MicroSPS-Entwicklung...5 Rechtliches Schnelleinstieg: Was sollten Sie lesen?...5 Installation der MicroSPS-Software Das Datentransferprogramm MicroSPS-Firmware Regeln für die Erstellung einer MicroSPS-Schaltung Fehlermeldungen bei der Funktionslisten-Erzeugung...9 Wichtige EAGLE-Befehle für die MicroSPS-Entwicklung..9 Besonderheiten der Simulation...9 DIL-Schalter und Analogschnittstellen Einstellen der Analogausgänge...10 Einstellen der Analogeingänge...11 Einstellen der Baudrate für die serielle Schnittstelle..11 Frei verwendbare DIL-Schalter-Eingänge...11 Inhalt WERT WERT_VAR UHRZEIT OSZILLATOR COUNTER COMPARATOR COMP_HYST REGLER_PID FREQU_TEILER UND_2/UND_4/UND_ ODER_2/ODER_4/ODER_ NICHT SELECT MULTIPLEXER BUSREDUCT BUSEXPAND MINMAX SPEICHER RANDOM RAHMEN Die Funktion V24AUSGABE Was wird ausgegeben?...16 Wann wird etwas ausgegeben?...16 Wie muss der Format-String aussehen?...16 Überlegungen zu Signallaufzeiten...17 System-LED und Resettaste...11 Hardware an die MicroSPS anschließen...17 Die MicroSPS-Bauteile MICRO-SPS DIGEIN DIGAUS ALGEIN ALGEIN4_ POT ALGAUS ALGAUS4_ EINAUSSCHVZ_FG EINAUSSCHVZ EINSCHALTVZ_SP TREPPENL_RT STROMSTOSSREL MATH FAQ Wichtige Begriffe Default Modulo Retriggerbar Schleifendurchlauf String Value Fehlermeldungen und Warnungen...20 Fehler in Schaltung Zu hoher Speicherbedarf...21 Fehler im User-Language-Programm...21 Fehler in Bibliothek Warnungen

3 Das MicroSPS-Konzept Wer heute eine elektrische Anlage steuern oder regeln will, hat die Wahl zwischen: einfachen Funktionselementen (diverse Relaistypen, Zeitverzögerungen etc.), Spezialelementen für bestimmte Aufgaben (etwa zur Heizungsregelung), Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Erreicht die Aufgabe eine gewisse Komplexität, kommen praktisch nur noch die beiden letztgenannten Kategorien in Frage. Sobald man eine gewisse Flexibilität benötigt, weil man keine Standardaufgabe vor sich hat, bleibt nur noch die SPS. Leider ist der Umgang mit den auf dem Markt angebotenen SPS-Produkten nicht immer einfach, und auch der relativ hohe Preis verbietet oft deren Einsatz. Das MicroSPS-Konzept von CadSoft vermeidet diese Nachteile: die MicroSPS-Hardware wird günstig angeboten oder kann selbst gefertigt werden (Schaltplan vom Hersteller erhältlich); die Programmierung der SPS-Funktion beschränkt sich auf das Zeichnen eines Schaltplans mit Funktionselementen, die dem Anlagenbauer oder Elektriker überwiegend bekannt sind; bevor die MicroSPS mit ihrer Funktion programmiert wird, kann man mit einem Simulationsprogramm deren Verhalten überprüfen. Wo kann man die MicroSPS einsetzen? Der Phantasie sind hier kaum Grenzen gesetzt. Ein einfacher Treppenhausautomat, kombiniert mit einer Abwesenheitsschaltung (zufällige Einschaltzeiten bestimmter Leuchten), lässt sich ebenso leicht realisieren wie die komplette Steuerung einer Biogasanlage. Sehen Sie sich die Hardware-Eigenschaften und die Liste der Funktionen an, und Sie werden sicher genügend eigene Anwendungsfälle finden. Um die obere Grenze für den möglichen Umfang des Schaltplans einschätzten zu können, haben wir eine Timerschaltung mit drei Ausgängen entworfen (siehe Anhang), bei der sich pro Ausgang die Startzeit und die Einschaltdauer digital einstellen lassen. Sie verbraucht etwa ein Drittel des zur Verfügung stehenden MicroSPS-Speichers. Eine der leistungsfähigsten MicroSPS-Funktionen ist die Ausgabe von Daten über die serielle Schnittstelle. Auf Blatt 2 der Timerschaltung wurde diese Funktion mehrfach verwendet (V24-1 etc.). Sie ermöglicht es auf einfachste Weise, Werte, die an den analogen Schnittstellen anliegen, oder Werte, die intern erzeugt oder bearbeitet wurden, in formatierter Form über die serielle Schnittstelle auszugeben. Am anderen Ende der seriellen Schnittstelle kann entweder ein Computer angeschlossen sein, der die Daten entgegen nimmt und gegebenenfalls weiterverarbeitet, oder beispielsweise eine LCD-Anzeigeeinheit, die in einer Anlage die erforderlichen Daten darstellt. Damit ist die MicroSPS neben Aufgaben der Steuer-und-Regeltechnik und der Haustechnik besonders gut für die Protokollierung technischer Vorgänge geeignet. Eine Überwachungsschaltung, die bei bestimmten Grenzwerten Alarm auslöst und den Verlauf bestimmter Größen mit Minimal- und Maximalwerten protokolliert, ist in wenigen Minuten programmiert. Nicht vergessen sollte man, dass die MicroSPS-Hardware eine Microcontroller-Schaltung mit reichlich Schnittstellen darstellt, die nicht notwendigerweise in einen Schaltschrank eingebaut werden muss. Viele MicrocontrollerAnwendungen, bei denen am Ende ein kleines Gerät entsteht, sind sicher mit den Mitteln der MicroSPSProgrammierung leichter und schneller zu realisieren als auf herkömmliche Weise in Assemblersprache. Auch in der Ausbildung kann die MicroSPS gute Dienste leisten, selbst ohne Hardware, nur mit dem Simulator. Da die diversen User-Language-Programme zur Erzeugung der MicroSPS-Daten und zur Simulation im Klartext vorliegen, wäre es auch denkbar, dass man sich, etwa für Ausbildungszwecke, eigene Bauteile definiert, die dann simuliert werden können. In der Hardware ist für Erweiterungen nicht mehr viel Platz, aber das kann sich schnell ändern, wenn die PIC-Microcontroller-Familie erweitert wird. Die Software ist so angelegt, dass solche Erweiterungen sehr leicht möglich sind. Ein einfaches Bauteil wie COMP_HYST (Zweipunktregler) zu implementieren dauert nicht länger als eine halbe Stunde. Sollte daran Interesse bestehen, könnten wir die Dokumentation entsprechend erweitern. Wer kann die MicroSPS einsetzen? Die erste Voraussetzung ist ein klein wenig Erfahrung im Umgang mit dem PC. Wir werden hier nicht die Grundlagen von Windows oder Linux erklären. Sie sollten schon wissen, wie man sich durch ein Menü hangelt oder wie man eine Zip-Datei entpackt. Aber sehr viel mehr Computerwissen setzen wir nicht voraus. Wer eine Ausbildung als Elektriker, Anlagenbauer, Kältetechniker oder in einem ähnlichen Beruf genossen hat, dürfte keine Probleme haben, die MicroSPS zu programmieren. Viele der vorhandenen Funktionen sind ihm bekannt, und die anderen sind nicht schwerer zu verstehen. Ebenso werden Elektroniker keine grundsätzlichen Probleme haben, damit zurecht zu kommen. Wenn überhaupt, dann dürften die Probleme sprachlicher Art sein. Begriffe wie Wischrelais sind eher in der Elektrik zu Hause. Ein Elekroniker würde vermutlich lieber von einem Monoflop sprechen. Deshalb sollte man sich die Beschreibung der Funktionen genau ansehen, bevor man loslegt. Dann ist auch klar, was jede Funktion genau leistet. Bevor Sie aber versuchen, mit dem MicroSPS-Projekt zu experimentieren, sollten Sie unbedingt mit der grundsätzlichen Bedienung von EAGLE vertraut sein, sonst hören Sie frustriert auf, bevor Sie überhaupt richtig angefangen haben, und das wäre doch schade. Am besten gehen Sie das EAGLE-Trainingshandbuch schrittweise durch, soweit es die allgemeine Bedienung und den Schaltplaneditor betrifft. Die Erstellung von Bibliothekselementen können Sie weglassen. Eine halbe Stunde, die sich vielfach auszahlen wird! Das Trainingshandbuch bekommen Sie als PDF-Datei unter: ftp://ftp.cadsoft.de/eagle/program/latest/tutorial-ger.pdf 3

4 Die MicroSPS-Hardware Die Hardware ist als bestückte und getestete Platine mit detaillierter Dokumentation, Netzteil und anderem Zubehör beim Ingenieurbüro Kanis (www.kanis.de) erhältlich. Im Flash-Speicher des Microcontrollers befinden sich bereits ein Bootlader-Programm und der MicroSPS-Interpreter. Der Interpreter setzt die mit Hilfe von EAGLE erzeugte Funktionsliste in passende Microcontroller-Befehle um. Die Funktionsliste oder neue Interpreter-Versionen (Firmware) lassen sich ohne Programmiergerät über die serielle Schnittstelle übertragen. Resettaster startet Programm neu (kurz) oder schaltet in den Bootlader-Modus (länger als 1,5 Sekunden gedrückt). Versorgung V Gleichspannung Serielle Schnittstelle Bd (Ausgabe umschaltbar auf 9600 Bd) Zubehör für Hutschienenmontage erhältlich, einschließlich aufsteckbarer Schraubklemmen Weiteres Zubehör: LCD-Einheit etc. Technische Daten: 8 Digitaleingänge, optisch isoliert 3 Digitaleingänge, von DIL-Schaltern angesteuert 8 Digitalausgänge (bis 32 V, abh. vom Netzteil) 6 Analogeingänge ( V oder ma) 3 Potentiometer, an 3 der vorhandenen Analogeingänge anschließbar 2 Analogausgänge ( V oder ma) DIL-Schalter legen Art der Ein-/Ausgangs-Schnittstellen fest (Strom oder Spannung) 4

5 Die Komponenten der MicroSPSEntwicklung Folgende Komponenten brauchen Sie zur Entwicklung einer MicroSPS-Anwendung: Einen PC mit Windows oder Linux (Macintosh sollte prinzipiell funktionieren, wurde aber noch nicht getestet) mit serieller Schnittstelle oder USB-SeriellAdapter. Das Sofwarepaket EAGLE ab Version Sie nen für kleinere bis mittlelgroße Schaltungen nicht-kommerzielle Anwendungen die Freeware die Light-Version verwenden (Download Siehe Abschnitt Rechtliches. Die Dateien des MicroSPS-Projekts (siehe Die MicroSPS-Hardware mit Bootlader und Schaltungsinterpreter (falls Sie sich nicht mit der Simulation begnügen). Falls Sie unter Linux arbeiten, muss Perl (einschließlich Modul Perl-Tk) installiert sein. Sobald die Daten (in Form einer Funktionsliste schaltungsname.mss) erzeugt wurden, wählen Sie im Programm aus, ob das Simulationsprogramm gestartet werden soll. Funktioniert die Schaltung zu ihrer Zufriedenheit, starten Sie das Programm msps-tool-win.exe (unter Windows) bzw. msps-tool-lin.pl (unter Linux) und übertragen damit die Funktionsliste zur MicroSPSHardware. PC und SPS müssen über ein serielles Schnittstellenkabel verbunden sein. Die Übertragung dauert nur wenige Sekunden. Selbstverständlich muss die MicroSPS-Hardware von einem externen Netzteil mit Strom versorgt werden. könund bzw. von Rechtliches EAGLE ist ein kommerzielles Programm, das es in verschiedenen Ausbaustufen gibt (siehe Eine Freeware-Version steht für Testzwecke und für nichtkommerzielle Anwendungen zur Verfügung. Das heißt, sobald Sie mit dem Einsatz von EAGLE (direkt oder indirekt) Geld verdienen, müssen Sie eine Lizenz erwerben. Für den Entwurf von MicroSPS-Schaltungen brauchen Sie das Schaltplanmodul von EAGLE. Die Freeware bzw. die Light-Version erlaubt nur eine Schaltplanseite. Wenn Sie mehr als eine Schaltplanseite benötigen, müssen Sie die Standard-Version von EAGLE erwerben. Wer die Hardware vom Ingenieurbüro Kanis erwirbt, bekommt damit automatisch die im Microcontroller gespeicherte Software, nämlich Bootlader und Schaltungsinterpreter. Selbstverständlich kann er programmierte Einheiten nach Belieben kommerziell einsetzen. Wer die Hardware selbst fertigt, kann die im MicroSPSProjekt enthaltenen Hex-Dateien für den Bootlader und den Schaltungsinterpreter zur Entwicklung eigener MicroSPS-Endprodukte verwenden. Diese Produkte kann er selbstverständlich kommerziell nutzen oder anbieten. Mit einer Ausnahme: Die Einheit darf nicht zusammen mit Bootlader und Schaltungsinterpreter in Konkurrenz zum Ingenieurbüro Kanis als Basiseinheit für das MicroSPSProjekt angeboten werden. Bis auf den Bootlader und den Schaltungsinterpreter stehen alle Quellen zur Verfügung und unterliegen der GNU General Public License. Das Copyright liegt aber bei der Firma CadSoft. Die Entwicklung einer MicroSPS-Anwendung läuft prinzipiell so ab: Sie starten am PC das Programm EAGLE. Schnelleinstieg: Was sollten Sie lesen? Sie öffnen das Projekt microsps und entwerfen eine Schaltung, in der ausschließlich Elemente aus der Bibliothek msps.lbr verwendet werden. Wenn Sie möglichst schnell einen Eindruck von der MicroSPS-Programmierung bekommen wollen, dann sollten Sie: Sie drücken die Funktionstaste F12, mit der das UserLanguage-Programm (ULP) zur Erzeugung der MicroSPS-Daten gestartet wird. die vorangegangenen Abschnitte gelesen haben das Projekt gemäß der anschließenden Beschreibung installieren (Voraussetzung: eine installierte EAGLEVersion) Falls aufgrund von Fehlermeldungen keine Daten erzeugt wurden, überprüfen Sie die Schaltung. 5

6 Den Abschnitt Regeln für die Erstellung einer MicroSPS-Schaltung zumindest überfliegen Den EAGLE-MicroSPS-Schnellkurs durchexerzieren. Laden Sie dazu nach der Installation folgende HTMLSeite in Ihren Web-Browser (z. B. Internet-Explorer):../projects/microsps/doc/Schnellkurs/index.htm Die jeweils aktuellste Version finden Sie im Internet unter: Bei offenen Fragen in den Abschnitten FAQ, S. 17, und Wichtige Begriffe, S. 20,nachsehen. Die restlichen Abschnitte, insbesondere die Beschreibung der Funktionen, müssen Sie erst dann studieren, wenn Sie an die Realisierung eigener Schaltungen gehen. Installation der MicroSPS-Software In diesem Abschnitt wird erklärt, wie Sie die MicroSPSDateien installieren. Wir legen ein EAGLE-Projekt an, das ein bequemes Arbeiten erlaubt. Voraussetzung: eine installierte EAGLE-Version (z. B. die Freeware-Version). Zunächst suchen Sie mit einem Dateimanager (z. B. Windows Explorer oder Konquerer) das projectsverzeichnis Ihrer EAGLE-Installation. Das kann unter Windows zum Beispiel c:\programme\eagle\projects sein oder unter Linux /opt/eagle/projects Wenn Sie EAGLE unter Linux in Ihrem Home-Verzeichnis installiert haben, könnte es auch folgendes Verzeichnis sein: /home/benutzername/eagle/projects Entpacken Sie in diesem Verzeichnis die für Ihr Betriebssystem geeignete Datei Eingabe-Taste genannt) oder klicken Sie das ULP-Symbol in der oberen EAGLE-Symbolleiste an. Klicken Sie sich im Verzeichnisbaum bis..projects/microsps/programs durch, und selektieren Sie dort das User-Language-Programm init-msps.ulp. Dieses Programm sorgt für die Belegung der Funktionstasten F11 und F12 mit zwei wichtigen Funktionen, die uns das Arbeiten im Folgenden wesentlich erleichtern. Außerdem wird eine interne Prüfung abgeschaltet, die für unseren Zweck nur lästige Fehlermeldungen produzieren würde. Bestätigen Sie die auf dem Bildschirm erscheinende Meldung mit einem Klick auf OK. Damit ist die Installation abgeschlossen, und wir können mit der Entwicklung von MicroSPS-Schaltungen loslegen. Laden Sie doch gleich einmal die Schaltung beisp-stromstossrel.sch in den Schaltplaneditor (Datei/öffnen..), und drücken Sie die F12-Taste. In der sich öffnenden ULP-Oberfläche klicken Sie Start, damit erzeugen Sie die MicroSPS-Daten für die geladene Schaltung (name.mss). Wenn Sie anschließend Simulation anklicken, wird die Simulation gestartet. In der jetzt erscheinenden Oberfläche markieren Sie das Kästchen rechts neben Simulation starten mit der Maus, so dass dort ein Häkchen erscheint. Jetzt läuft die Simulation. Wenn Sie jetzt links oben den Digitaleingang 0 (DE0) auf ein umschalten und gleich darauf wieder auf aus, dann werden Sie sehen, dass der Digitalausgang 0 fünf Sekunden nach dem Ausschalten des Eingangs wieder auf 0 geht (LED aus). Sie haben gerade die erste einfache Schaltung simuliert, nämlich das Verhalten der Ein-/Ausschalt-Verzögerung. Wäre nun die MicroSPS-Hardware über die serielle Schnittstelle angeschlossen, dann wäre sie innerhalb weniger Sekungen so programmiert, dass sie sich genau so verhalten würde, wie in der Simulation. microsps xx..xx.zip Das Datentransferprogramm Nun sollten unter../projects/microsps einige neue Verzeichnisse (doc, lbr, programs) und Dateien (*.sch, eagle.epf) entstanden sein. Die von EAGLE erzeugten MicroSPS-Daten werden von einem externen Programm zur Hardware übertragen. Unter Linux verwenden Sie das Programm msps-tool-lin.pl, unter WindowsXP verwenden Sie msps-tool-win.exe. Beide verhalten sich fast identisch. Sie sind im Verzeichnis Starten Sie EAGLE, wechseln Sie ins Control-Panel, falls es nicht ohnehin aktiviert ist, und klicken Sie neben dem Projekt microsps den grauen Punkt an. Ab jetzt ist der Punkt im Control-Panel grün dargestellt. Damit wird symbolisiert, dass dieses Projekt geöffnet ist. Für die MicroSPS-Entwicklung muss immer dieses Projekt geöffnet sein. Wenn Sie EAGLE mit Alt-x (bei gedrückter AltTaste die x-taste betätigen) verlassen, dann wird beim nächsten Start das zuletzt benutzte Projekt einschließlich der aktuellen Schaltung automatisch geladen. Sie sollten deshalb beim Beenden der Arbeit nie die einzelnen Fenster schließen, sondern die Sitzung mit Alt-x beenden. Laden Sie nun über das Menü Datei/Öffnen die Datei mit dem Namen _leer.sch. Tippen Sie run in die EAGLE-Kommandozeile ein (abgeschlossen mit der Taste für neue Zeile; nachfolgend../projects/microsps/programs gespeichert. Bitte achten Sie darauf, dass kein anderes Programm dieselbe serielle Schnittstelle gleichzeitg benutzt. Das Linux-Programm msps-tool.pl setzt voraus, dass Perl einschließlich dem Modul Perl-Tk installiert ist. Alle gängigen Distributionen dürften diese beiden Komponenten enthalten. Am besten verknüpfen Sie das jeweilige Transferprogramm mit einem Desktop-Symbol oder einer Funktionstaste, damit es bequem gestartet werden kann. Die zu sendende Funktionsliste für eine Schaltung befindet sich in der Datei: 6

7 schaltungsname.mss und zwar im Verzeichnis../projects/microsps/programs/data Wenn Sie an einer Schaltung xy.sch arbeiten, dann starten Sie msps-tool-xxx und wählen über den Dialog Datei/Selektiere Datei die Datei xy.mss aus. Jedesmal, wenn Sie die Schaltung verändert und mit F12 neue Daten erzeugt haben, genügt es, die Hardware in den Lademodus zu bringen (Resettaster länger als 1,5 s drücken) und SendMss anzuklicken. Die Daten werden dann zur Hardware übertragen. Die erneute Auswahl über den Datei-Dialog ist nicht notwendig, solange Sie an derselben Schaltung arbeiten. Als Schnittstelle ist unter Linux /dev/ttys0 und unter Windows COM1 voreingestellt. Wenn Sie eine andere Schnittstelle verwenden wollen, starten Sie das Programm z. B. mit msps tool lin i /dev/ttys1 oder msps tool win i COM2 Das Transferprogramm erfüllt noch eine andere Funktion: Es stellt die über die serielle Schnittstelle eingehenden Daten im oberen Fenster dar. Damit ersetzt es in der Entwicklungsphase eine separate Anzeigeeinheit für die MicroSPS-Hardware. Alle Ausgaben von der MicroSPSHardware können später z. B. mit einer LCD-Einheit angezeigt werden, die ebenfalls über ein serielles Kabel angeschlossen ist. Die Baudrate des Transferprogramms lässt sich mit dem Kommandozeilenparameter -b auf andere Werte als einstellen. Beispiel: Die Datei msps-main.hex enthält neben dem Schaltungsinterpreter auch eine Testschaltung. Regeln für die Erstellung einer MicroSPS-Schaltung Normalerweise werden mit EAGLE Schaltungen entwickelt, die dann in eine Platine umgesetzt werden. Den Schaltzeichen sind dann Gehäuse zugeordnet, und jeder Anschluss an einem Schaltzeichen entspricht einem Anschluss am Gehäuse. EAGLE prüft, ob diese Zuordnung vorhanden ist, und bringt eine Fehlermeldung, wenn das nicht der Fall ist. Diese Prüfung ist bei der Entwicklung von MicroSPS-Schaltungen nicht erwünscht. Deshalb sorgt das ULP init-msps.ulp dafür, dass sie abgeschaltet wird. Sollte die Meldung Bauteil xy hat kein Package doch irgendwann auftauchen, wenn Sie versuchen, eine Funktion zu platzieren, dann gehen Sie ins Menü Optionen/Einstellungen/Verschiedenes und deaktivieren den Punkt Connects prüfen. Oder Sie führen das ULP init-msps.ulp erneut aus. Folgende Regeln gelten für den Entwurf von MicroSPS-Schaltungen: Wenn im Folgenden von Bauteil die Rede ist, dann ist eine der MicroSPS-Funktionen gemeint, etwa die Funktion Ein-/Ausschalt-Verzögerung. Die Begriffe Signal und Netz sind identisch. Wenn die Schaltung fertig ist, startet die Taste F12 ein User-Language-Programm, das die so genannte Funktionsliste name.mss erzeugt. Die Liste wird nur erzeugt, wenn die Schaltung keine Fehler enthält. Aufgrund der Fehlermeldungen sollten Sie in der Lage sein, die Schaltung zu korrigieren. Siehe entsprechenden Abschnitt. On-Board-Funktionen sind Funktionen bzw. Bauteile, die sich auf der MicroSPS-Platine befinden: Ein-/Ausgänge, Potentiometer, DIL-Schalter-Eingänge. Beginnen Sie eine neue Schaltung, indem Sie die Datei _leer.sch laden und unter dem von Ihnen gewünschten Namen abspeichern. Sie vermeiden damit die oben genannte EAGLE-Fehlermeldung. Die Schaltung enthält einen Rahmen und alle On-BoardFunktionen. On-Board-Funktionen können mit DELETE gelöscht und mit INVOKE in die Schaltung geholt werden, nachdem das Bauteil MICRO-SPS platziert wurde. Die Taste F11 ist mit dem INVOKE-Befehl vorbelegt. Das Bauteil MICRO-SPS darf nur einmal in die Schaltung geholt werden. Unbenutzte Bauteile, das heißt Bauteile, die an kein Netz angeschlossen sind, haben keinen Einfluss auf die Funktionsliste. Sie können sie in der Schaltung lassen oder löschen. Bestimmte On-Board-Funktionen dürfen nicht gemeinsam in einer Schaltung verwendet werden. Die beiden Analogausgänge können individuell per DIL-Schalter auf Spannungsausgang (0 V bis 2,5 V) oder Strom- msps tool lin b 9600 Bitte beachten Sie: Für die Datenübertragung zur Hardware muss immer Baud eingestellt sein. Wollen Sie nur die Ausgabe der MicroSPS darstellen, dann wählen Sie 9600 Baud, sofern die Hardware auf diesen Wert eingestellt ist. Wenn Sie die Transferprogramme mit dem Parameter -h aufrufen, erhalten Sie eine Liste der möglichen Aufrufparameter. MicroSPS-Firmware Die Firmware, also das im Microcontroller der Hardware gespeicherte Programm, besteht aus dem Bootlader und dem Schaltungsinterpreter. Der Bootlader sorgt dafür, dass man ohne Programmiergerät neue Versionen des Schaltungsinterpreters und Anwenderdaten (*.mss) vom PC zur Hardware übertragen kann. Beide Programmteile liegen als so genannte Hex-Dateien (msps-loader.hex und msps-main.hex) vor. Wer die Hardware selbst fertigt, muss die Datei msps-loader.hex mit einem geeigneten Programmiergerät zur Hardware übertragen. Bitte versuchen Sie nicht, msps-loader.hex mit dem Transferprogramm zur Hardware zu schicken, es würde den Bootlader zerstören! Deshalb ist diese Datei nicht im Verzeichnis..programs/data abgelegt. 7

8 ausgang (4..20 ma) eingestellt werden (siehe Seite 10). Wenn Sie Ausgang 0 auf Spannung und Ausgang 1 auf Strom eingestellt haben, dann dürfen Sie ALGAUS#0, aber nicht ALGAUS4_20#0 platzieren, bzw. ALGAUS4_20#1, aber nicht ALGAUS#1. Das Programm kann nicht wissen, wie Sie die DIL-Schalter eingestellt haben, aber es erkennt, ob z. B. ALGAUS#0 und ALGAUS4_20#0 gleichzeitig platziert sind. In diesem Fall gibt es eine Fehlermeldung, und es wird keine Liste erzeugt. Analog dazu schließen sich der Analogeingang ALGEIN#3, ALGEIN4_20#3 und POT#3 aus. Im ersten Fall ist der Eingang 3 auf Spannung einzustellen, im zweiten auf Strom und im dritten kommt das Analogsignal für den Eingang 3 vom On-BoardPotentiometer Tr0. Gleiches gilt für die Analogeingänge 4 und 5 und die Potentiometer Tr1 und Tr2. Normale Bauteile, also solche, die sich nicht auf der MicroSPS-Platine befinden, werden mit dem ADDBefehl in die Schaltung geholt. Jede Funktion kann beliebig oft verwendet werden (begrenzt vom Speicherplatz). Die Bauteile werden untereinander mit Netzen verbunden. Verwenden Sie dazu nicht den WIRE-Befehl, sondern den NET-Befehl. Es gibt zwei Arten von Netzen: 1-Bit-Netze und 16-BitNetze. Erstere entsprechen einer digitalen Leitung. Das Signal kann den Wert 0 oder 1 haben. 16-BitNetze können einen Wert zwischen 0 und haben. Das entspricht einer 16-Bit-Zahl. Man kann mit 16-Bit-Netzen arbeiten wie mit Analogsignalen. Ein Analogeingang liefert einen Wert zwischen 0 und 1000, man kann ihn mit anderen Werten vergleichen oder in anderer Weise weiterverarbeiten (MATHFunktion). Ein Analogausgang liefert einen Spannungs- oder Stromwert, abhängig vom gegenwärtigen Wert des angeschlossenen Signals (1000 ist volle Spannung bzw. voller Strom, 0 ist 0 V bzw. 4 ma.). Alle Netze haben nach dem Einschalten der MicroSPS den Wert 0. Die Bauteile haben links Eingänge und rechts Ausgänge. Jeder Ein- oder Ausgang hat eine bestimmte Bitbreite (1 oder 16). Bitbreite 16 wird mit einem kleinen Schrägstrich am Anschluss dargestellt. Bauteileanschlüsse, die mit keinem Netz verbunden sind, verhalten sich so, als wären Sie an ein Netz mit dem Wert 0 angeschlossen (mit wenigen Ausnahmen, siehe Funktionsbeschreibung). Jedes Netz darf nur an einem einzigen Ausgang hängen. Der Ausgang liefert einen bestimmten Wert an das Netz. Die Bitbreite des Ausgangs legt fest, ob das Signal zum 1-Bit-Signal oder zum 16-Bit-Signal wird. Es dürfen beliebig viele Eingänge an einem Netz hängen. Die Eingänge holen sich den gegenwärtigen Wert des Signals. Ein 16-Bit-Eingang darf an einem 1-Bit- oder 16-Bit-Signal hängen. Umgekehrt darf ein 1-Bit-Eingang nicht an einem 16-Bit-Signal hängen. Mit anderen Worten: ein Ausgang geringerer Bitbreite kann Eingänge mit größerer Bitbreite beliefern, aber nicht umgekehrt. Netze müssen in der Schaltung nicht unbedingt mit einer sichtbaren Linie verbunden sein. Wenn sie denselben Namen haben (NAME-Befehl), dann sind sie identisch. Überprüfen Sie die Netze mit dem SHOW-Befehl. Zusammengehörende Netzlinien leuchten, wenn ein sichtbarer Teil des Netzes angeklickt wird. Die Schaltung kann auf mehrere Seiten (Sheets) verteilt werden. Sie können als optische Hilfe Busse verwenden (BUSBefehl). Busse haben keine Auswirkung auf die Erstellung der Funktionsliste. Siehe Timerschaltung im Anhang. Wenn Sie ein Netz mit MOVE über einen Bauteilanschluss bewegen, wird der Anschluss nicht mit dem Netz verbunden. Achtung, das kann dazu führen, dass ein Netz nur scheinbar angeschlossen ist. Bitte mit SHOW überprüfen. Umgekehrt fängt ein Bauteil Netze ein, wenn es mit MOVE bewegt wird. Bestimmte Bauteile erfordern die Eingabe eines Wertes, bevor sie ordnungsgemäß funktionieren können, z. B. die MATH-Funktion. Verwenden Sie dazu den VALUE-Befehl. Bei manche Bauteilen sind bestimmte Eingänge mit Defaultwerten vorbesetzt, falls sie nicht angeschlossen sind (z. B. OSZILLATOR), oder bei Bauteilen, die einen Value benötigen, ist der Value mit einem Wert vorbelegt (z. B. 10ms bei diversen Zeitgliedern). Zeitglieder (AUSSCHVZ etc.) erwarten die Angabe einer oder mehrerer Zeitwerte an den Anschlüssen AV, EV etc. Ein solcher Wert wird als Hundertstelsekunden interpretiert, wenn der VALUE des Bauteils 10ms ist, als Sekunden, wenn der VALUE sek ist, und so weiter. Der höchstmögliche Wert ist Die interne Zeitauflösung beträgt 10 ms, also eine Hundertstelsekunde. Insgesamt lassen sich 2 hoch 32 Hundertstelsekunden darstellen, das sind rund 497 Tage. Bei allen Zeitgliedern ist das theoretisch die maximale Zeitdauer. Das bedeutet, wenn die MicroSPS mehr als 497 Tage ununterbrochen läuft, dann gibt es einen Zählerüberlauf, der zur Folge hat, dass die internen Zeitvergleiche nicht mehr stimmen. Die ordnungsgemäße Funktion der Schaltung ist dann nicht mehr gewährleistet. Da Signale auf 16 Bit beschränkt sind, können Ein- und Ausschaltzeiten bei Zeitgliedern bei 10 ms Auflösung maximal mal 1/100 Sekunde, also etwa 655 Sekunden betragen. Bei geringeren Zeitauflösungen (sek, min, std) gelten entsprechende Maximalzeiten (65535 * min, und so weiter). Die Obergrenze liegt aber prinzipiell bei 497 Tagen. Zeitfehler: Alle MicroSPS-Funktionen werden von der MicroSPS-Hardware in einer Endlosschleife abgearbeitet. Sofern diese Schleife in weniger als 10 ms durchlaufen wird, arbeiten Zeitglieder auf 10 ms ge- 8

9 nau. Dauert der Schleifendurchlauf länger, treten eventuell größere Ungenauigkeiten auf (siehe auch Abschnitt über System-LED). Am meisten Zeit nehmen umfangreiche V24-Ausgaben in Anspruch. Unsere Timerschaltung im Anhang macht davon intensiv Gebrauch. Dennoch ist ihre Schleifendurchlaufzeit nur geringfügig über 10 ms. Dadurch wir die Ungenauigkeit 20 ms. Dieser systematisch bedingte Zeitfehler summiert sich aber nicht bei längeren Schaltzeiten. Die Abweichung der Uhrenfunktion ist geringfügig größer als der Fehler des eingesetzten Quarzes, der mit 30 ppm (2,6 Sekunden pro Tag) spezifiziert Bitte berücksichtigen Sie, dass sich ein Signal nicht beliebig schnell von einem Eingang in Richtung Ausgang fortpflanzt. Wenn Sie z. B. zwischen Eingang und Ausgang fünf Funktionen platziert haben, von denen jede mit ihrem Ausgang den Eingang der nächsten speist, dann gelangt die Eingangsinformation im besten Fall nach einem Schleifendurchlauf zum Ausgang, nämlich dann, wenn die Funktionen in der optimalen Reihenfolge abgearbeitet werden. Das ist dann der Fall, wenn erst das Bauteil abgearbeitet wird, das dem Eingang am nächsten liegt, dann das nächste und so weiter. Im schlechtesten Fall braucht die Information fünf Schleifenzyklen, bis es zum Ausgang gelangt, nämlich dann, wenn die Bauteile in umgekehrter Reihenfolge bearbeitet werden. Die Reihenfolge, in der die Funktionen abgearbeitet werden, entspricht ihrer Reihenfolge in der Funktionsliste. Für die allermeisten Anwendungen sollte dieser Gesichtspunkt aber keine Rolle spielen. Aus der erzeugten Funktionsliste ist ersichtlich, in welcher Reihenfolge die Funktionen abgearbeitet werden. Das Programm sorgt dafür, dass zuerst die Eingänge bearbeitet werden, dann die allgemeinen Funktionen, dann die V24AUSGABE und am Schluss die Ausgänge. Gleiche Funktionen werden in Alphabetischer Reihenfolge ihres Namens in der Schaltung (z B. V24-1 vor V24-2) bearbeitet. Damit lässt sich festlegen, in welcher Reihenfolge Ausgaben erfolgen sollen (weitere Möglichkeit, siehe Parameter $P in der Beschreibung der V24AUSGABE). Fehlermeldungen bei der Funktionslisten-Erzeugung Die Funktionsliste (Taste F12) wird nur dann erzeugt, wenn keine Fehler aufgetreten sind (siehe Anhang). Das obere Fenster des ULPs enthält überwiegend Ausgaben, die zur Analyse vorhandener Fehler dienen. Die Funktionsliste wird im unteren Fenster ausgegeben. Bleibt das untere Fenster leer, sind Fehler aufgetreten. Sehen Sie sich in diesem Fall im oberen Fenster die Liste der Fehler an. Benutzen Sie den SHOW-Befehl, wenn Sie Netze oder Bauteile mit bestimmten Namen lokalisieren wollen. Überprüfen Sie, ob optisch verbundene Netze tatsächlich angeschlossen sind, mit dem SHOW-Befehl. Neben Fehlern können auch Warnungen auftreten, zum Beispiel wenn ein Anschluss nicht an ein Netz ange- schlossen ist. Warnungen treten dann auf, wenn nur der Benutzer entscheiden kann, ob es sich um einen Fehler handelt. Warnungen führen nicht dazu, dass keine Liste erzeugt wird. Die Simulation kann erst gestartet werden, wenn eine Liste erzeugt wurde. Wichtige EAGLE-Befehle für die MicroSPS-Entwicklung Zur Erstellung von MicroSPS-Schaltungen brauchen Sie nur wenige EAGLE-Befehle. In erster Linie: ADD, NET, MOVE, DELETE, SHOW, NAME, LABEL, VALUE. Mit COPY können Sie schon vorhandene Bauteile bequem kopieren. Mit GROUP können Sie Gruppen von Elementen selektieren und anschließend mit der rechten Maustaste einen Befehl auf die ganze Gruppe ausführen (zum Beispiel löschen oder verschieben). Bitte vergessen Sie nicht, die in Arbeit befindliche Schaltung auch zwischendurch immer wieder abzuspeichern. Wenn der Rechner ausfällt, sollen Sie ja möglichst wenig an getaner Arbeit verlieren. Wenn Sie sich schnell über einen Befehl informieren wollen, tippen Sie in die Kommandozeile help befehl ein (abgeschlossen mit der Eingabe-Taste). Also etwa: help group. Groß- und Kleinschreibung wird nicht unterschieden. Besonderheiten der Simulation Die Taste Simulation im Listengenerierungsprogramm startet das Simulationsprogramm, vorausgesetzt es ist vorher eine Liste erzeugt worden. Nach Aufruf des Programms wird die Hardware symbolisch dargestellt, die Simulation ist aber noch nicht gestartet. Das meiste ist selbsterklärend: DE0 stellt den Digitaleingang 0 dar, und so weiter, jeweils mit einer grünen Leuchtdiode, die zeigt, ob der Eingang auf 0 ist oder auf 1 (LED hell). Die Digitaleingänge 8 bis 10 entsprechen den DIL-Schaltern SW0-1, SW1-1 und SW2-1 (siehe S. 10). Sie werden in der Schaltung mit DIGEIN#8, DIGEIN#9 und DIGEIN#10 realisiert. Stellung on liefert ein 1-Signal. Gestartet und gestoppt wird die Simulation, indem man die Checkbox neben Simulation starten/aktiviert anklickt. Alle Einstellungen lassen sich bei laufender oder deaktivierter Simulation vornehmen. Die Analogeingabe bei laufender Simulation ist nur per Tastatur vernünftig möglich. Analogeingänge lassen Eingabewerte zwischen 0 und 10 zu. Wenn man einen Wert ändern will, während die Simulation läuft, platziert man den Cursor im Eingabefenster, so dass es blau hinterlegt dargestellt wird, und tippt dann einen Zahlenwert von 0 bis 9 ein. Wenn man nach 1..9 eine 1 eingibt, kann man auch den Wert 10 einstellen. Intern werden die Analogwerte in den Zahlenbereich 0 bis 9

10 1000 umgesetzt. Das heißt, 0 wird 0, 1 wird 100, 10 wird Mit der realen Platine wird der Spannungsbereich (0..2,5 V) in die Zahlen 0 bis 1000 umgesetzt. Verwendet man Stromeingänge (ALGEIN4_20#0 etc.), wird der Bereich von 4 bis 20 ma auf die Zahlen 0 bis 1000 abgebildet. Umgekehrt liefert die reale Platine bei einem Spannungsausgang mit den Zahlen 0 bis 1000 Spannungen von 0 bis 2,5 V, und bei einem Stromausgang liefert der Zahlenbereich 0 bis 1000 Ströme von 4 bis 20 ma. In der Simulation werden Analogausgänge mit einem Balken dargestellt, dessen Größe sich in zehn Stufen ändert. Der Wert 1000 ergibt also einen Balken mit maximaler Größe. Kleine Zeitwerte haben in der Simulation nur dann einen Sinn, wenn Sie schnell wechselnde Signale nicht direkt beobachten wollen. Zum Test von Zeitfunktionen empfehlen wir Einstellungen im Sekundenbereich. Da man in einem ULP die Zeit nicht mit genügender Auflösung als Funktion zur Verfügung hat, muss sie bei jedem Schleifendurchlauf neu berechnet werden. Dabei handelt es sich nur um eine Näherung. Erwarten Sie bitte keine exakten Zeiten bei der Simulation. Das mittlere Fenster stellt alle V24-Ausgaben dar, wie sie die Schaltung auch in der MicroSPS-Hardware erzeugen würde. Das linke Fenster zeigt immer nur die letzten Zeilen. Damit kann man ganz gut sehen, was in einer Anzeige mit begrenzter Zeilenzahl passieren würde. Das rechte Fenster dient zu Testzwecken, es gibt im Augenblick nur aus, wie oft die Schleife mit allen Funktionen pro Sekunde durchlaufen wird. DIL-Schalter und Analogschnittstellen Einstellen der Analogausgänge An den Analogausgängen OUTx+20MA und OUTx-20MA können Sie Standard mA-Verbraucher anschließen. Verwenden Sie in diesem Fall in der Schaltung die Ausgänge ALGAUS4_20#0 und ALGAUS4_20#1. Wollen Sie Spannungsausgänge verwenden, müssen Sie zwei Jumper-Einstellungen auf der Platine ändern (siehe Herstellerunterlagen; Achtung: Die Platine ist dadurch weniger zerstörungssicher!) und in der Schaltung die Ausgänge ALGAUS#0 bzw. ALGAUS#1 verwenden. Zugänglich sind die Ausgangsspannungen an den Platinenanschlüssen OUT0-OP und OUT1-OP (OP deshalb, weil es sich um einen direkt angeschlossenen Operationsverstärkerausgang handelt). Die Art der verwendeten Analogeingänge (0..2,5 V oder ma) wird mit DIL-Schaltern eingestellt. Ebenso die Baudrate für die Ausgabe an der V24-Schnittstelle und die Verwendung der Digitalausgänge 6 und 7 (siehe Bild): 10

11 Einstellen der Analogeingänge ALGEIN#0 ist Spannungseingang: SW3 3 off ALGEIN#0 ist 4 20 ma Eingang: SW3 3 on ALGEIN#1 ist Spannungseingang: SW3 2 off ALGEIN#1 ist 4 20 ma Eingang: SW3 2 on ALGEIN#2 ist Spannungseingang: SW3 1 off ALGEIN#2 ist ma Eingang: SW3 1 on ALGEIN#3 Spannungseingang: SW0 2 off, SW0 3 on, SW0 4 off ALGEIN#3 ist 4 20 ma Eingang: SW0 2 off, SW0 3 on, SW0 4 on TR0 liefert Spannung für ALGEIN#3 bzw POT#3: SW0 2 on, SW0 3 off, SW0 4 x ALGEIN#4 Spannungseingang: SW1 2 off, SW1 3 on, SW1 4 off ALGEIN#4 ist 4 20 ma Eingang: SW1 2 off, SW1 3 on, SW1 4 on TR1 liefert Spannung für ALGEIN#4 bzw. POT#4: SW1 2 on, SW1 3 off, SW1 4 x ALGEIN#5 Spannungseingang: SW2 2 off, SW2 3 on, SW2 4 off ALGEIN#5 ist 4 20 ma Eingang: SW2 2 off, SW2 3 on, SW2 4 on TR2 liefert Spannung für ALGEIN#5 bzw. POT#5: SW3 2 on, SW3 3 off, SW3 4 x Einstellung x: ohne Bedeutung Einstellen der Baudrate für die serielle Schnittstelle SW2 1 on: 9600 Bd (nur nach Reset wirksam) SW2 1 off: Bd (nur nach Reset wirksam) Achtung: Es wird nur die Baudrate für die Ausgabe umgeschaltet. Der Datentransfer wird immer mit Bd durchgeführt. Frei verwendbare DIL-Schalter-Eingänge SW0 1: on liefert 1 Signal an DIGEIN#8; off liefert 0 SW1 1: on liefert 1 Signal an DIGEIN#9; off liefert 0 SW2 1: on liefert 1 Signal an DIGEIN#10; off liefert 0 (Achtung, wird auch für Baudratenumschaltung verwendet) System-LED und Resettaste Wird die Resettaste kurz (weniger als 1,5 Sekunden) gedrückt, dann startet das Anwenderprogramm, also die vom Anwender programmierte Funktion. Wird sie länger gedrückt, dann geht die MicroSPS in den Lademodus, in dem sie eine neue Funktionsliste oder eine neue Version des Schaltungsinterpreters (Firmware-Update) über die serielle Schnittstelle entgegen nehmen kann. Also: Will man die MicroSPS anhalten, drückt man die Resettaste lang. Will man sie im Normalbetrieb starten, dann drückt man die Resettaste kurz. Die System-LED der MicroSPS-Hardware zeigt vier verschiedene Betriebszustände an: 1. Normalbetrieb, Anwenderprogramm wird ausgeführt: Die System-LED blinkt im Sekundentakt (lang aus, kurz ein). 2. Normalbetrieb, Schleifendurchlaufzeit größer als 10 ms: Die System-LED blinkt im Sekundentakt (0,5 s ein, 0,5 s aus). 3. Normalbetrieb nach Neuprogrammierung oder Stromausfall: Die System-LED blinkt im Sekundentakt (lang ein, kurz aus). Diesen Zustand kann man auch mit langem und anschließendem kurzem Reset herbeiführen. Der nächste Reset bringt die Anzeige wieder in den Anzeigemodus 1 oder Lademodus: Die System-LED ist dauerhaft eingeschaltet. Ein kurzer Reset oder die erfolgreiche Übertragung von Daten bringt die MicroSPS wieder in den Normalbetrieb. Die MicroSPS-Bauteile Vorweg eine Festlegung: Wenn z. B. beim Bauteilwert (VALUE) mehrere unterschiedliche Möglichkeiten zugelassen sind, werden die verschiedenen Alternativen so dargestellt: std min sek Das bedeutet, dass der VALUE entweder std oder min oder sek sein kann, alles andere ist nicht erlaubt. Begriffe, die im Folgenden verwendet werden, sind zum Teil im Anhang erklärt. Im Anhang finden Sie auch alle Funktionen in grafischer Form dargestellt, die dort angegebenen Namen entsprechen den Namen, wie sie beim Platzieren mit den Befehlen ADD oder INVOKE (Taste F11) erscheinen. Das Bauteil MICRO-SPS enthält alle On-Board-Funktionen und den Zeichenrahmen (RAHMEN). Es darf nur einmal in der Schaltung platziert werden, auch wenn Sie mehrere Zeichnungsseiten (Sheets) verwenden. Benötigen Sie einen zusätzlichen Zeichenrahmen (z. B. auf der zweiten Schaltplanseite), dann können Sie das Bauteil RAHMEN mit ADD verwenden. On-Board-Elemente werden mit dem INVOKE-Befehl in die Schaltung geholt. Die Funktionstaste F11 ist mit dieser Funktion belegt, wenn Sie die Installation wie beschrieben durchgeführt haben. Alle anderen Bauteile werden mit dem ADD-Befehl in die Schaltung geholt. MICRO-SPS Repräsentiert die MicroSPS-Hardware mit allen OnBoard-Funktionen. Deshalb sind On-Board-Funktionen mit INVOKE in die Schaltung zu holen. Wenn Sie das Programm init-msps.ulp ausgeführt haben, ist die Taste F11 mit dem Befehl invoke msps1 belegt. Damit öffnet sich der INVOKE-Dialog für das Bauteil mit dem Namen msps1. Dieser Name wird automatisch der ersten in der Schaltung platzierten MICRO-SPS-Funktion zugewiesen. Sie sollten also diesen Namen nicht ändern, deshalb ist er auch in der Schaltung nicht sichtbar. Andernfalls würde 11

12 weder der Aufruf des INVOKE-Dialogs mit F11 funktionieren, noch die Prüfung, ob die MICRO-SPSFunktion mehrfach platziert wurde. Die Namen aller anderen Bauteile dürfen Sie nach Belieben in der Schaltung ändern. Das Bauteil MICRO.SPS ist in der Bibliothek so definiert, dass alle On-Board-Elemente mit in die Schaltung geholt werden. Sie können aber mit DELETE alle nicht verwendeten Eingänge, Ausgänge etc. löschen. die sich mit Hilfe von DIL-Schaltern (siehe Seite 10) auf die Analogeingänge 3 bis 5 schalten lassen. In der Schaltung sind sie identisch mit den Analogeingängen ALGEIN#3, ALGEIN#4, ALGEIN#5. Sie werden lediglich grafisch anders dargestellt, damit der Benutzer in der Schaltung sieht, ob das Analogsignal von einem OnBoard-Poti kommt oder von einer externen Quelle. DIGEIN On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt. On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt. Analogausgang für Spannungen zwischen 0 und 2.5 V. Zahlenwerte von 0 bis 1000 werden in Spannungen von 0 bis 2,5 V umgesetzt. Digitaler Eingang, liefert 0, wenn der Eingang unbeschaltet ist oder auf 0 V liegt, und 1, wenn der Eingang auf über 4,5 V liegt. Die von außen zugänglichen Eingänge sind mit DIGEIN#0 bis DIGEIN#7 bezeichnet. Die Ziffer nach dem # bezeichnet die Anschlussnummer entsprechend den MicroSPS-Unterlagen. Die Eingänge DIGEIN#8 bis DIGEIN#10 sind nicht von außen zugänglich. Ihr Zustand ist abhängig von der Schalterstellung der DIL-Schalter SW0-1, SW1-1 und SW2-1 (Stellung on bedeutet, das Signal ist 0). Der Eingang DIGEIN#10 wird zur Baudratenumschaltung für die Ausgabe verwendet und sollte nur dann für andere Zwecke genutzt werden, wenn die Funktion V24AUSGABE nicht in der Schaltung vorhanden ist. Simulation: Digitaleingänge DE0 bis DE10 DIGAUS On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt. Digitaler Ausgang. Liegt das Signal auf 0, liefert der zugehörige Ausgang 0 V, liegt das Signal auf 1, liefert der zugehörige Ausgang die am Spannungseingang VP_Logic anliegende Spannung. Es stehen die Ausgänge DIGAUS#0 bis DIGAUS#7 zur Verfügung. Die Ziffer nach dem # bezeichnet die Anschlussnummer entsprechend den MicroSPS-Unterlagen. Simulation: Digitalausgänge DA0 bis DA7 ALGAUS Siehe Seite 10. ALGAUS4_20 On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt. Analogausgang für Elemente 4-20-mA-Schnittstelle. Zahlenwerte von 0 bis 1000 werden in Ströme von 4 bis 20 ma umgesetzt. Siehe Seite 10. EINAUSSCHVZ_FG Flankengetriggerte Einausschaltverzögerung. Tr: EV: AV: R: Positive Flanke triggert Vorgang Wert für Einschaltverzögerung (Default: 0) Wert für Ausschaltverzögerung(Default: 0) Reseteingang Ausgang Value: std min sek 10ms (Default: 10ms) Funktion: Der Ausgang geht nach der Zeit EV auf 1 und bleibt für die Zeit AV auf 1. Ist AV 0, dann bleibt der Ausgang auf 0. Nicht retriggerbar. R = 1: Ausgang bleibt 0. On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt. Geht R auf 1, während der Ausgang auf 1 ist, dann wird der Ausgang sofort auf 0 gesetzt. Eine positive Flanke an R nach der Triggerflanke an Tr verhindert, dass der Ausgang nach Ablauf von EV auf 1 geht. Analogeingang für Spannungen zwischen 0 und 2.5 V. Der Bereich wird in Zahlenwerte von 0 bis 1000 umgesetzt. Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang nicht ausgewertet. Siehe Seite 10. Typ. Anwendung: Entprellen von Schaltern. ALGEIN4_20 EINAUSSCHVZ On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt. Einausschaltverzögerung. ALGEIN Analogeingang für genormte 4-20-mA-Sensoren. Der Bereich von 4 bis 20 ma wird in Zahlenwerte von 0 bis 1000 umgesetzt. Geringere Ströme werden zum Wert 0. Siehe Seite 10. Tr: EV: AV: POT Value: std min sek 10ms (Default: 10ms) On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt. Funktion: Wenn Tr für die Zeit EV auf 1 ist, geht Q auf 1. Q geht erst dann wieder auf 0, wenn Tr für die Zeit AV auf 0 war. Die Funktionen POT#3, POT#4, POT#5 entsprechen den Potentiometern Tr0, Tr1, Tr2 auf der MicroSPS-Platine, Triggereingang Wert für Einschaltverzögerung (Default: 0) Wert für Ausschaltverzögerung(Default: 0) Ausgang 12

13 EINSCHALTVZ_SP Speichernde Einschaltverzögerung. Wenn der Eingang EV offen ist, wird das Bauteil zum RS-Flipflop bzw. zum Selbsthalterelais. Tr: EV: R: Positive Flanke triggert Vorgang Wert für Einschaltverzögerung (Default: 0) Setzt den Ausgang auf 0 Ausgang Value: std min sek 10ms (Default: 10ms) Funktion: Der Ausgang geht nach der Zeit EV auf 1. Nicht retriggerbar. Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang nicht ausgewertet. TREPPENL_RT Treppenlichtschalter, retriggerbar. Tr: Triggereingang AV: Wert für Ausschaltverzögerung (Default: 0) Ausgang Value: std min sek 10ms (Default: 10ms) Funktion: Bei der positiven Flanke von Tr geht Q auf 1. Q geht auf 0, wenn die Zeit AV seit der positiven Flanke von TR verstrichen ist. Ein erneuter Tr-Impuls, bevor AV abgelaufen ist, startet den Timer für AV neu. Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang nicht ausgewertet. STROMSTOSSREL Stromstoßrelais. Tr: S: R: Triggereingang Set-Eingang Reset-Eingang Ausgang Value: std min sek 10ms (Default: 10ms) Funktion: Wenn R und S auf 0 sind, gilt: Die positive Flanke von Tr setzt Q auf 1, wenn Q bisher auf 0 war, und umgekehrt. S = 1 setzt Q auf 1. R = 1 setzt Q auf 0 (R hat Vorrang vor S). Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang nicht ausgewertet. Typ. Anwendung: Tasten als Umschalter MATH Mathematische Verknüpfung von A und B. A: B: Eingang für Operator Eingang für Operanden Ausgang für Ergebnis A+B: A und B werden addiert. Es gibt keinen Überlauf. Ist das Ergebnis größer als 65535, dann wird Q auf gesetzt. A-B: Wenn A größer oder gleich B ist, wird Q = A B. Ist B größer als A, wird Q auf 0 gesetzt. A*B: A und B werden multipliziert. Es gibt keinen Überlauf. Ist das Ergebnis größer als 65535, dann wird Q auf gesetzt. A/B: A wird durch B geteilt. Ist B = 0, dann wird der Ausgang A<<B und A>> B: A wird als Binärwert interpretiert und um B Stellen nach links bzw. rechts rotiert. Bei einer Linksverschiebung wandert also das höchstwertige Bit nach Bit0 und bei Rechtsverschiebung verhält es sich umgekehrt. Für B sind nur Werte von 1 bis 15 sinnvoll. Ist B größer als 15, wird intern der Wert B modulo 16 verwendet. Verbindet man den Ausgang mit dem Eingang von BUSEXPAND, dann kann man an dessen Ausgängen die entsprechenden Einzelsignale auswerten, z. B. für die Ansteuerung von Schrittmotoren (siehe Beispielschaltungen). A%B: Der Ausgang wird Q = A modulo B. In der Praxis kann man damit den Eingangswert auf einen bestimmten Bereich begrenzen. Wenn Sie zum Beispiel der UHRZEIT-Funktion eine MATH-Funktion mit Value A%B nachschalten, deren A-Eingang mit dem Ausgang von UHRZEIT verbunden ist und deren B-Eingang mit dem festen Wert 1440 belegt ist, dann liefert der Ausgang von MATH nur noch Werte von 0 bis Damit ist der Zeitwert auf einen Tag begrenzt, weil nach der Minute (23:59) die 0. Minute folgt. Die Funktion UHRZEIT ist bereits intern so angelegt, dass Sie mit dem Value TAG genau diesen Effekt erzielen. dab: Q liefert den Absolutwert von A B. Diese Funktion kann man z. B. in Schaltungen einsetzen, bei denen die Abweichung von einem bestimmten Wert ausgewertet werden soll. WERT Liefert einen unveränderlichen Wert von 0 bis Typ. Anwendung: Unveränderliche Ein-/Ausschaltzeiten für Zeitglieder, Schaltschwellen etc. WERT_VAR Liefert einen veränderlichen Wert von 0 bis 65535, der auch nach einem Spannungsausfall gespeichert bleibt. Nach dem Neuprogrammieren der MicroSPS oder nach Drücken der Resettaste länger als 1,5 Sekunden wird der Ausgang auf den Defaultwert gesetzt. UP: DWN: SEL: Eingang für Wert erhöhen Eingang für Wert senken Selektionseingang Ausgang Value: max max_min max_min_default Value: A<<B A>>B A*B A/B A+B A-B A%B dab Wenn SEL auf 1 ist, bleibt Q unverändert. Die Funktion führt die im VALUE angegebene mathematische Operation mit den an A und B anliegenden Werten aus und gibt am Ausgang das Ergebnis aus. Wenn SEL auf 0 ist, lässt sich der Ausgangswert mit UP = 1 erhöhen und mit DWN = 1 senken. Je länger UP bzw. DWN auf 1 liegt, um so schneller verändert sich der Aus- 13

14 gangswert. In der ersten halben Sekunde ändert sich der Wert um 1, danach bis zur fünften Sekunde um 10, danach um 100. Bei der Simulation liegen diese Zeitgrenzen bei 1 Sekunde und bei 8 Sekunden. Bei jeder negativen Flanke von UP oder DWN wird die interne Uhr etwa 10 ms angehalten. Mit dem Value gibt man den Maximalwert, den Minimalwert und den Defaultwert des Ausgangs an. Dabei stehen max, min und default für Zahlen von 0 bis Konkret bedeutet der Value 1000_500_500, dass der Ausgang Werte zwischen 500 und 1000 annehmen darf und dass der voreingestellte Wert nach dem Neuprogrammieren 500 ist. Entfällt die Angabe von default, dann wird als Vorgabewert das Mittel zwischen min und max verwendet. Der Value 1000_500 hätte also einen Vorgabewert von 750 zur Folge. Entfällt auch die Angabe von min, dann wird als Minimalwert 0 verwendet. Um einen Maximalwert von 500, einen Minimalwert von 0 und einen Vorgabewert von 250 zu erreichen, kann man für den Value einfach 500 einsetzen. Bleibt der Value in der Schaltung leer, entspricht das der Angabe 1000, was einen Minimalwert von 0 und einen Vorgabewert von 500 zur Folge hat. Dieser Wert wurde deshalb gewählt, weil die Analogausgänge Werte bis 1000 liefern und Vergleiche mit Benutzerwerten sinnvollerweise innerhalb dieses Bereichs stattfinden. Typ. Anwendung: Veränderliche Ein-/Ausschaltzeiten für Zeitglieder, Schaltschwellen etc. UHRZEIT Liefert die Uhrzeit als Anzahl von Minuten ab Sonntag 0 Uhr. Bei Spannungsausfall wird die Zeit gespeichert aber nicht weiter gezählt. Nach dem Neuprogrammieren der MicroSPS oder nach Drücken der Resettaste länger als 1,5 Sekunden wird der Ausgang auf 0 gesetzt. Die Funktion darf nur einmal in der Schaltung verwendet werden. UP: DWN: SEL: Uhrzeit vor Uhrzeit zurück Selektionseingang Zeitausgang (Minuten ab Sonntag 0 Uhr) Value: TAG WOCHE Das Stellen der Uhr mit UP/DWN ist identisch mit dem Verändern des Werts mit der Funktion WERT_VAR. Zeit, für die das Signal auf 0 liegt, und TH die High-Zeit, also die Zeit, für die das Signal auf 1 liegt. SEL: TL: TH: Selektionseingang Low-Zeit Hi-Zeit Ausgang Value: std min sek 10ms (Default: 10ms) SEL = 1: Der Ausgang ist 0. SEL = 0: Der Ausgang oszilliert. Falls TL und TH unbeschaltet oder mit dem Signal 0 belegt sind, verhält sich der Oszillator so, als wären TL und TH 1. Damit erhält man bei offenen Eingängen und leerem Value am Ausgang die maximale Frequenz von 1/ (TL+TH) = 1/20 ms = 50 Hz. COUNTER Auf-/Abwärtszähler mit einstellbarem Überlauf. CNT: SEL: DIR: MAX: R: Zähleingang Selektionseingang Richtungseingang Überlaufeingang Reset-Eingang MAX = 0: Bei jeder positiven Flanke an CNT wird der Ausgangswert um 1 erhöht (DIR = 0) oder gesenkt (DIR = 1). Ist der Maximalwert von erreicht, gibt es keinen Überlauf. Ebenso, wenn der Minimalwert 0 erreicht ist. MAX = Zahl von 1 bis 65535: Der Zähler verhält sich wie oben beschrieben, aber der Ausgang kann nur Werte von 0 bis MAX annehmen. Außerdem gibt es bei 0 bzw. MAX einen Überlauf, je nach Zählrichtung. Beim Aufwärtszählen gibt es einen Überlauf nach 0, beim Abwärtszählen springt der Ausgang nach 0 auf MAX. Damit hat man einen sogenannten Modulozähler, der zum Beispiel beim Durchtasten bestimmter Betriebszustände vorteilhaft eingesetzt werden kann (siehe beisp-counter.sch und Timerschaltung im Anhang). R = 1 setzt den Zählerstand auf 0, wenn DIR = 0. R = 1 setzt den Zählerstand auf MAX, wenn DIR =1. Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang nicht ausgewertet. Ist der Value auf TAG gesetzt oder leer, dann ist der höchste Ausgangswert 1439 (modulo 1440) in der nächsten Minute springt der Ausgangswert auf 0. Das entspricht einer Uhrzeit von 23:59, nach der es wieder mit 0 beginnt. In diesem Fall hat man eine Tagesuhr vor sich. Mit einem Value WOCHE ist der höchste Wert (modulo 10080), das entspricht einer Zeitangabe von SA:23:59. Man hat also eine Wochenuhr vor sich. Bitte beachten Sie, dass die maximale Zählrate von der Schleifendurchlaufzeit abhängt. Wenn die Schleifendurchlaufzeit bei 10 ms liegt, ergibt sich ein Wert von etwa 100 Impulsen pro Sekunde. Damit man das Stellen der Uhr auf der Anzeige beobachten kann, hat die V24AUSGABE-Funktion einen speziellen Platzhalter ($Z), der eine Zahl von 0 bis als Uhrzeit in der Form 14:32 oder MI:14:32 ausgibt. Sinnvollerweise zeigt man also den Ausgang der Uhr mit Hilfe dieser Funktion an. A: B: A=B: A>B: OSZILLATOR Ist der Wert A größer als der Wert B, geht der Ausgang A>B auf 1, sonst ist er 0. Liefert am Ausgang ein periodisches Signal mit der Periodendauer TL + TH, wobei TL die Low-Zeit ist, also die COMPARATOR Vergleicher (Komparator). Signaleingang A Signaleingang B Ausgang Ausgang Wenn die Werte an A und B gleich sind, geht der Ausgang A=B auf 1, sonst ist er 0. Typ. Anwendung: Vergleich von Analogwerten 14

15 COMP_HYST Komparator mit Hysterese, 2-Punkt-Regler. SIG: ES: AS: Eingangssignal Einschaltschwelle Ausschaltschwelle Ausgang Sinnvollerweise wird AS kleiner als ES gewählt. Q geht auf 1, wenn SIG größer wird als ES. Q wird erst dann wieder 0, wenn SIG kleiner wird als AS. Typ. Anwendung: Einfache Regelschaltungen Der Ausgang ist auf 1, wenn der Eingang auf 0 ist und umgekehrt. Neben ihrer eigentlichen Funktion, 1-Bit-Signale zu invertieren, eignet sich die NICHT-Funktion auch dazu, einen 1-Bit-Eingang mit dem festen Wert 1 zu belegen. Man schließt einfach den Ausgang eines NICHT-Bauteils an, dessen Eingang offen ist. SELECT Invertierender 1-aus-8-Decoder. REGLER_PID IN: SEL: SEL0 bis 7: PID-Regler. SEL = 1 oder IN größer als 7: Alle Ausgänge liegen auf 1. Soll: Ist: Kp: Ki: Kd: Ta: SEL = 0: Liegt am Eingang IN ein Singal mit einem Wert zwischen 0 und 7 an, dann ist genau ein Ausgang auf 0. Bei IN = 0 liegt SEL0 auf 0, bei IN = 1 SEL1 und so weiter. Sollwerteingang Istwerteingang Verstärkung des Proportionalanteils Verstärkung des Integralanteils Verstärkung des Differenzialanteils Abtastzeit in 10-ms-Intervallen Ausgang ( ) Soll und Ist sind auf den Bereich begrenzt.. Die Reglerparameter Kp, Ki und Kd werden intern durch 100 geteilt. Das heißt, eine Angabe von 123 entspricht 1,23. Siehe Beispielschaltungen (Details in Vorbereitung). FREQU_TEILER Frequenzteiler. F: X: Eingangssignal Teilverhältnis Frequenzausgang Dateneingang Selektionseingang Ausgänge Diese Funktion eignet sich z. B. dazu, mit Hilfe eines vorgeschalteten Zählers (COUNTER) aus einer Gruppe von Bedien- oder Anzeigeelementen jeweils eine zu aktivieren (Siehe Timerschaltung im Anhang). MULTIPLEXER Schaltet einen Eingangswert zum Ausgang durch. I0 bis I7: SEL: Eingänge Selektionseingang Ausgang Der an SEL anliegende Wert (modulo 8) bestimmt, welcher Eingang zum Ausgang durchgeschaltet wird (bei 0 wird I0 durchgeschaltet etc.). Steuert man SEL mit einem Zählerausgang an, dann lassen sich der Reihe nach beliebige Werte ausgeben. Der Ausgang ist 0, wenn X 0 oder 1 ist. Beispiel: Schrittmotoransteuerung. Ist der Wert von X eine Zahl von 2 bis 65535, dann wird die Frequenz des Eingangssignals (F) um diesen Faktor verringert. Ein symmetrisches Ausgangssignal erhält man nur, wenn man gerade Werte für X wählt, oder wenn das Eingangssignal ein Taktverhältnis von 1:1 hat (1-Zeit und 0-Zeit gleich). BUSREDUCT Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang nicht ausgewertet. UND_2/UND_4/UND_8 UND-Funktion mit 2, 4 oder 8 Eingängen. Der Ausgang ist nur dann auf 1, wenn alle Eingänge auf 1 sind. ODER_2/ODER_4/ODER_8 ODER-Funktion mit 2, 4 oder 8 Eingängen. Der Ausgang immer dann auf 1, wenn mindestens einer der Eingänge auf 1 ist. NICHT Invertierer. Zusammenfassung von Einzelsignalen zu einem 16-BitSignal. Beginnend mit I0, I1 usw. werden die Eingangswerte mit den Faktoren 1, 2, 4, 8 usw. multipliziert. Die Summe ergibt den Ausgangswert. Das entspricht der Umwandlung einer Binärzahl in eine Dezimalzahl. Beispiel: An den Eingängen I0..I3 liegen die Werte 1001 an. Der Ausgangswert beträgt dann 1x1+0x2+0x4+1x8=9 Damit lässt sich eine Reihe von Einzelsignalen so zusammenfassen, dass sie mit 16-Bit-Funktionen weiterverarbeitet werden können. Das Auftreten bestimmter Signalkombinationen könnte zum Beispiel mit einem anschießenden Komparator festgestellt werden. BUSEXPAND Aufteilen eines 16-Bit-Signals in Einzelsignale. Diese Funktion ist die Umkehrung der Funktion BUSREDUCT. Eine 16-Bit-Zahl wird in eine Binärzahl umgewandelt, wobei der Ausgang A0 die niedrigste Wertigkeit hat. 15

16 Beispiel: Liegt am Eingang die Zahl 9 an, dann werden die unteren vier Ausgänge zu 1001, alle weiteren Ausgänge sind 0. MINMAX Minimalwert-/Maximalwertanzeige. IN: R: MIN: MAX: Eingang Reset Minimalwert Maximalwert Die Ausgänge MIN und MAX zeigen den Minimalwert bzw. den Maximalwert an, den das Eingangssignal erreicht hat. Eine 1 am Eingang R setzt die Ausgänge auf den gegenwärtigen Eingangswert. Nach dem Einschalten der MicroSPS wartet die MINMAXFunktion eine Sekunde, bevor sie den Eingangswert erstmals auswertet Baudrate ist , sie kann mit Hilfe eines DILSchalters auf der Platine (siehe Seite 10) auf 9600 Bd umgestellt werden. Damit lassen sich zur Anzeige auch preiswerte Flüssigkristall-Displays verwenden. In der Entwicklungsphase stellen die Programme msps-toollin.pl und msps-tool-win.exe die Ausgabe der MicroSPS dar. Sie sind auf Bd voreingestellt. Nur das Windows-Programm kann über die Konfigurationsdatei auf 9600 Bd umgestellt werden (damit ist nur der Empfang von MicroSPS-Daten möglich). Wenn Sie unter Linux Daten mit 9600 Bd empfangen wollen, verwenden Sie das Programm getserial9600.pl. Was wird ausgegeben? Der Value der V24AUSGABE-Funktion bestimmt, was ausgegeben wird. Er besteht aus einem Format-String, der im Einzelnen angibt, wie die Ausgabe aussehen soll. Wann wird etwas ausgegeben? SPEICHER SEL = 1: Es wird nichts ausgegeben. Speicher für 16-Bit-Wert. Wenn der Format-String nicht mit $P beginnt, dann startet die Ausgabe mit der positiven Flanke von SEL. IN: Tr: R: Eingang Triggereingang Reset Ausgang Bei der positiven Flanke von Tr übernimmt der Ausgang den gegenwärtigen Wert des Eingangssignals. Der Ausgang bleibt auf diesem Wert, bis zur nächsten positiven Flanke von Tr oder bis er mit R = 1 auf 0 gesetzt wird. RANDOM Zufallsfunktion, liefert am Ausgang eine Zufallszahl. Tr: MIN: MAX: Eingang Minimalwert (Default: 0) Maximalwert (Default: 65535) Ausgang Bei jeder positiven Flanke von Tr wird am Ausgang eine neue Zufallszahl bereit gestellt. Die Zahl kann nur Werte von MIN bis MAX annehmen. Um einen Würfel zu simulieren, würde man also an MIN dern Wert 1 und an MAX den Wert 6 anlegen. Typ. Anwendung: Legionellenschaltung, Anwesenheitssimulation RAHMEN Zeichenrahmen: Ab der zweiten Schaltplanseite sollten Sie diesen Rahmen verwenden. Wenn Sie ihn an Ihre Bedürfnisse anpassen wollen, bearbeiten Sie das Symbol MICRO_RAHMEN in der Bibliothek. Die Funktion V24AUSGABE Diese Funktion ist die leistungsfähigste und umfangreichste aller MicroSPS-Funktionen, deshalb widmen wir ihr ein eigenes Kapitel. Alle Textausgaben der MicroSPS laufen über die serielle Schnittstelle. Sie werden von den in der Schaltung verteilten V24AUSGABE-Blöcken initiiert. Die Standard- Wenn der Format-String mit $P beginnt, wird die Ausgabe periodisch gestartet. $P100 bedeutet, dass jede Sekunde eine Ausgabe erfolgt (100 Hundertstelsekunden). Die interne Zeit hat eine Auflösung von 1/100 Sek. (10 ms), deshalb wird die Zeit in Hundertstelsekunden angegeben. Beginnt der Format-String mit $P100+5, dann erfolgt die Ausgabe ebenfalls jede Sekunde, aber um 5 Hundertstelsekunden später, als bei $P100. Damit lässt sich die Reihenfolge von Ausgaben bei jedem Schleifendurchlauf festlegen. Bitte beachten Sie, dass die Periodenangabe $P unbedingt am Anfang des Strings stehen muss. Wie jeder Platzhalter muss auch die Periodenangabe mit dem Zeichen _ abgeschlossen werden. Wie muss der Format-String aussehen? Der Format-String enthält Klartext und Platzhalter. Platzhalter werden in der Ausgabe durch aktuelle Werte ersetzt (z. B. durch die aktuelle Uhrzeit). Im Folgenden gilt: dd stellt eine Ziffernfolge (maximal 65535) dar. Direkt auszugebender Text kann an beliebiger Stelle eingefügt werden. Verboten sind $ und Leerzeichen. Das Zeichen _ wird als Leerzeichen ausgegeben. Eckige Klammern umschließen Zeichen, die entfallen können. Jeder Platzhalter (ev. gefolgt von Parametern) muss mit dem Zeichen _ abgeschlossen werden, es sei denn, er steht am Ende des Format-Strings. Der Platzhalter $P muss am Anfang des FormatStrings stehen. Alle anderen Platzhalter dürfen nur einmal, aber in beliebiger Reihenfolge im Format-String auftauchen. 16

17 Der Platzhalter $n hat nur dann einen Einfluss auf die Ausgabe, wenn er vor $N auftaucht. Platzhalter: $Pdd[+dd] Bestimmt die Zeitspanne zwischen den Ausgaben. $W Gibt den Wert als Dezimalzahl aus, der am DATA-Eingang anliegt. $B Gibt den Wert als Binärzahl aus, der am DATA-Eingang anliegt. Eignet sich gut zum Testen von Einzelsignalen. Man fasst eine Reihe von Signalen mit BUSREDUCT zusammen und gibt den Ausgang mit Hilfe der V24AUSGABE und dem Platzhalter $B aus. $T Gibt die aktuelle Uhrzeit in der Form 14:23:01 aus. $w Gibt den aktuellen Wochentag aus (SO, MO, DI etc.). turen in Grad Celsius wäre eventuell eine Normierung der Form $N erforderlich. Ist bei der Normierung eine Division erforderlich, muss der Eingangswert vorher mit der MATH-Funktion bearbeitet werden. $n Stellt für den nachfolgenden Platzhalter $N die Anzahl der auszugebenden Nachkommastellen ein (Default: 1). Beispiel: $n2_$n0.0025_volt..., damit würde man eine Ausgabe der Form 2.50 Volt erhalten. $Kz Stellt Werte, die am DATA-Eingang anliegen, der Reihe nach in Form einer Kurve dar. Dabei kann anstelle von z ein beliebiges Zeichen außer $ und Leerzeichen stehen. Das Zeichen wird zum Ausdruck der Kurve verwendet. Die Angabe $P100_$P+ führt beispielsweise dazu, dass jede Sekunde der gerade anliegende Wert in folgender Form ausgegeben wird: * * * * $t Gibt die Zahl der Hundertstelsekunden aus, die seit dem Einschalten vergangen sind. Überlauf nach ca. 497 Tagen (intern als 32-Bit-Zahl dargestellt). $Z Gibt den am DATA-Eingang anliegenden Wert als ZeitString der Form MO:12:23 aus, sofern der Wert kleiner oder gleich Ist der Wert größer, wird -$Z zu hochausgegeben. Der Wert repräsentiert die Zahl der Minuten ab Sonntag 0 Uhr. Wenn der Wert kleiner oder gleich 1439 ist (23:59), wird der Zeit-String in der Form 12:23 ausgegeben, also ohne Wochentag. Wer nur mit der Tageszeit arbeiten will, kann damit dafür sorgen, dass die Anzeige des Wochentags unterbleibt. Bitte beachten Sie, dass $Z normalerweise dazu verwendet wird, das Stellen der UHRZEIT oder das Stellen von Schaltzeiten anzuzeigen (siehe Timerschaltung im Anhang). In der Regel wird also damit nicht die aktuelle Zeit angezeigt. Wer allerdings die Zeit nur auf Minuten genau ausgeben will, kann dies auch mit $Z tun. Der DATA-Eingang der V24AUSGABE muss dabei mit dem Ausgang von UHRZEIT verbunden sein. $Ndd[.dd][+ dd[.dd]] Normierte Ausgabe des Wertes, der am DATA-Eingang anliegt. Der Wert wird mit der Zahl unmittelbar hinter $N multipliziert. Falls dahinter ein Plus- oder Minuszeichen und eine weitere Zahl folgen, wird diese Zahl zum Ergebnis der Multiplikation addiert bzw. davon subtrahiert. Beide Zahlen können ganze Zahlen sein oder einen Dezimalpunkt mit anschließenden Nachkommastellen enthalten. $N0.025 normiert die Werte 0 bis 1000 auf 0 bis 2.5. Damit kann man sich die Analogeingänge direkt in Volt ausgeben lassen. Für die Darstellung von Tempera- * * * Der Wertebereich von 0 bis 1000 wird dabei auf den Bereich vom Anfang der Zeile bis unmittelbar links vom Begrenzungszeichen abgebildet (40 Stellen). Werte über 1000 werden wie 1000 dargestellt, also maximal rechts. Die Angabe von $P100_$P+_$W führt dazu, dass rechts neben der Kurve der jeweilige Wert mit ausgegeben wird. Natürlich lassen sich so auch andere Parameter ausdrucken, zum Beispiel die Uhrzeit. Überlegungen zu Signallaufzeiten Dieser Abschnitt ist noch in Vorbereitung. Hardware an die MicroSPS anschließen Dieser Abschnitt ist noch in Vorbereitung. FAQ Dieser Abschnitt behandelt häufig gestellte Fragen (Frequently Asked Questions, FAQ). Falls Ihr Problem hier nicht behandelt wird, informieren Sie sich auf der Homepage des Projekts oder in der Newsgroup: news://news.cadsoft.de/eagle.microsps.ger In der Beschreibung ist von verschiedenen Befehlen die Rede, wie kann ich sie eingeben? Sie können jeden Befehl in die Kommandozeile eintippen und mit der Enter-Taste aktivieren. Dabei sind Abkürzungen erlaubt, solange sie eindeutig sind, und Groß-/ 17

18 Kleinschreibung spielt keine Rolle. Oder Sie können mit der Maus das entsprechende Symbol (Icon) am linken und oberen Rand des Schaltplaneditor-Fensters anklicken. Wenn Sie den Cursor eine Weile über einem solchen Icon lassen, dann erscheint der Name des Befehls in einem kleine Fenster. Einige wenige Befehle sind nicht über ein Icon sondern über die Menüs Datei, Bearbeiten usw. zugänglich. Wie kann ich mich schnell über einen Befehl informieren? Tippen Sie help befehlsname in die Kommandozeile ein, also etwa help add. Wenn ich mit dem ADD-Befehl ein Bauteil platzieren will, erscheint die Meldung Bauteil xy hat kein Package? Rufen Sie das Menü Optionen/Einstellungen/Verschiedenes auf und deaktivieren Sie den Punkt Connects prüfen. Wie kann ich z. B. beim MOVE- oder DELETE-Befehl ein Objekt selektieren, das nahe bei anderenobjekten liegt? Liegen die Aufhängepunkte mehrerer Objekte nahe beieinander, dann nimmt der Cursor beim Anklicken die Form eines Vierfachpfeils an. Betätigen Sie so oft auf die rechte Maustaste, bis das gewünschte Objekt hell dargestellt wird, und selektieren Sie es dann mit der linken Maustaste. Ich will einen Eingang, Ausgang oder ein Potentiometer in die Schaltung bringen, warum geht das nicht mit ADD? Alle On-Board-Elemente sind in einem Bauteil (MICROSPS) enthalten. Ist dieses Bauteil in der Schaltung vorhanden, dann kann man mit dem INVOKE-Befehl seine einzelnen Funktionen in die Schaltung holen. Klicken Sie das INVOKE-Icon an und dann auf die linke untere Ecke des Zeichnungsrahmens. Aus dem sich öffnenden Menü können Sie die On-Board-Funktion auswählen. Schneller geht es mit der Taste F11, vorausgesetzt, Sie haben das User-Language-Programm init-msps.ulp ausgeführt. Die Anschlüsse von Bauteilen werden mit grünen Kreisen und Texten dargestellt. Wie kann ich sie verschwinden lassen? Deaktivieren Sie den Pins-Layer, indem Sie entweder in die Kommandozeile disp -pins eintippen oder das Icon des DISPLAY-Befehls anklicken und im sich öffnenden Menü den Pins-Layer mit der Maus ausschalten. Wie kann ich verhindern, dass die Beschreibung der Beispiele und Texte wie Value bestimmt Zeitbasis in der Schaltung sichbar sind? Deaktivieren Sie die Layer Description und Info, indem Sie entweder in die Kommandozeile disp -descr -info eintippen oder das Icon des DISPLAY-Befehls anklicken und im sich öffnenden Menü die beiden Layer mit der Maus ausschalten. Netz, Signal: Was ist der Unterschied? Beide Begriffe werden in diesem Dokument identisch verwendet. Netze bzw. Signale werden mit dem NET-Befehl gezeichnet, nicht mit dem WIRE-Befehl! Welche Bedeutung hat ein BUS? Sie können mit dem BUS-Befehl eine Bus-Linie zeichnen, die allerdings nur optische Bedeutung hat. Mit einer BusLinie werden keine Signale verbunden. Wenn man den NET-Befehl aktiviert und dann zuerst auf einen Bus klickt, dann kann man aber Netze mit bestimmten Namen erzeugen, abhängig vom Namen des Busses. Siehe HelpFunktion. Da in EAGLE Netze dann verbunden sind, wenn sie denselben Namen haben (auch wenn sie optisch nicht zusammenhängen), bieten Busse eine elegante Möglichkeit, Schaltungen übersichtlich zu gestalten (siehe Timerschaltung im Anhang). Wie kann ich verhindern, dass ich vor lauter Netzen den Überblick verliere? Netze mit gleichem Namen sind per Definition verbunden. Sie brauchen also die Netzlinien nicht immer optisch zu verbinden. Bei größeren Schaltungen weisen Sie zusammengehörigen Abschnitten einfach mit dem NAMEBefehl denselben Namen zu. Um das auch optisch sichtbar zu machen, sollten Sie mit dem LABEL-Befehl die Signalnamen in der Nähe der Netzlinien platzieren. Siehe auch BUS-Befehl. Ich will eine Gruppe von Bauteilen löschen oder verschieben? Verwenden Sie zuerst den GROUP-Befehl, um zu definieren, welche Bauteile der Gruppe angehören sollen. Nach dem Anklicken des GROUP-Icons können Sie einen rechteckigen Bereich wählen, indem Sie die linke Maustaste gedrückt halten und den Cursor bis zum diagonalen Eckpunkt ziehen, oder Sie können einen beliebigen Bereich wählen, indem Sie mit der linken Maustaste der Reihe nach die Eckpunkte eines Polygons bestimmen. Ein abschließender Klick mit der rechten Maustaste schließt das Polygon, das die Gruppe definiert. Sobald eine Gruppe definiert ist, können Sie diverse Befehle auf die Gruppe mit der rechten Maustaste ausführen. Wenn Sie zum Beispiel die Elemente der Gruppe löschen wollen, selektieren Sie den DELETE-Befehl und klicken anschließend mit der rechten Maustaste einen beliebigen Punkt in der Schaltung an. Analog dazu können Sie Gruppenelemente bewegen. Kann ich nur die Elemente in einem rechteckigen Bereich komplett verschieben oder löschen? Nein, Sie können beliebige Bereiche wählen. Siehe vorherige Frage. Ich brauche in der Schaltung noch einmal eine Funktion, die schon vorhanden ist. Brauche ich dazu den ADD-Befehl? Sie können eine Funktion auch mit dem COPY-Befehl platzieren. Aktivieren Sie den COPY-Befehl, klicken Sie auf das zu kopierende Bauteil und dann an die Stelle, wo Sie die Kopie platzieren wollen. Für On-Board-Funktionen (z. B. Ein-/Ausgänge) ist diese Methode nicht geeignet, da 18

19 sich diese Elemente im Bauteil MICRO-SPS befinden und mit dem COPY-Befehl das ganze Bauteil kopiert wird. Dieses Bauteil darf aber nur ein einziges Mal in der Schaltung vorkommen. Ich will einen ganzen Bereich der Schaltung vervielfältigen. Geht das? Grundsätzlich ja, und zwar mit den Befehlen GROUP, CUT und PASTE. Achten Sie aber darauf, dass Sie keine On-Board-Elemente kopieren, da dann das Bauteil MICRO-SPS verbotenerweise mehrfach in der Schaltung vorkommt. Definieren Sie zuerst eine Gruppe mit dem GROUP-Befehl, wie in einer früheren Frage beschrieben. Selektieren Sie dann den CUT-Befehl, und klicken Sie dann einen Punkt in der Zeichnung mit der linken Maustaste an. Dieser Punkt wird zum Referenzpunkt beim Platzieren der Kopie. Jetzt klicken Sie auf das PASTEIcon und platzieren mit der linken Maustaste die am Cursor hängende Gruppenkopie. Weitere Kopien können Sie mit PASTE und Klick mit linker Maustaste platzieren. Welche Bedeutung hat der Name eines Bauteils? EAGLE-Bauteile können einen Namen und einen Value haben. Der Name dient dazu, ein bestimmtes Bauteil in der Schaltung eindeutig zu identifizieren, deshalb darf jeder Name nur einmal vorkommen. In MicroSPSSchaltungen haben Namen keine besondere Bedeutung (Ausnahme: Abarbeitung gleicher Funktionen in alphabetischer Reihenfolge). Man kann einem Bauteil einen Namen zuweisen, indem man den NAME-Befehl aktiviert, das Bauteil mit der Maus anklickt und im sich öffnenden Eingabefenster den Namen eintippt. Der Name des Bauteils MICRO-SPS (MSPS1) sollte nicht geändert werden, da sonst die Prüfung, ob dieses Bauteil mehrfach platziert ist, nicht mehr funktioniert. Was ist mit dem Value eines Bauteils gemeint, und wie weise ich den Value zu? Der Value eines Bauteils ist in EAGLE üblicherweise der Wert eines Widerstands oder Kondensators oder der Typ einer integrierten Schaltung. In MicroSPS-Schaltungen hat der Value bestimmter Bauteile eine spezielle Bedeutung. Bei zeitabhängigen Funktionen gibt er z. B. an, ob die Zeiten als Stunden, Minuten, Sekunden oder Hundertstelsekunden interpretiert werden. Beim Bauteil WERT gibt der Value den Zahlenwert an, den diese Funktion an das angeschlossene Signal liefert. Man weist einem Bauteil einen Value zu, indem man den VALUE-Befehl aktiviert, das Bauteil anklickt und und im sich öffnenden Eingabefenster den Value eintippt. Sollen mehrere Bauteile denselben Value bekommen, etwa sek, dann tippt man value sek in die Kommandozeile ein und klickt der Reihe nach jedes Bauteil an, das diesen Value bekommen soll. Kann ich zum Testen den Zustand mehrerer 1-Bit-Signale darstellen? Verbinden Sie die zu testenden Signale mit den Eingängen der BUSREDUCT-Funktion und schließen Sie an den Ausgang den DATA-Eingang der V24AUSGABEFunktion an. Belegen Sie den VALUE der V24AUSGABE mit dem String $P100_$B. Sie erhalten dann jede Se- kunden eine bitweise Ausgabe der zu testenden Signale in der Form: Dabei entspricht die am weitesten rechts stehende Ziffer dem Eingang I0 usw. Warum kann ein Netz optisch mit einem Anschluss verbunden sein, mit dem es elektrisch nicht verbunden ist? Wenn Sie ein Bauteil so absetzen, dass ein Anschluss auf einem Netz liegt, dann entsteht eine elektrische Verbindung. Wenn Sie ein Netz bewegen und absetzen, entsteht keine elektrische Verbindung. Deshalb sollten Sie mit dem SHOW-Befehl kontrollieren, ob Netze tatsächlich mit den zugehörigen Pins (Anschlüssen) verbunden sind. Aktivieren Sie den SHOW-Befehl und klicken Sie der Reihe nach die entsprechenden Netze an. Ist ein Netz mit einem Pin verbunden, leuchten beide auf. Wie finde ich das Netz N$4? Tippen Sie in die Kommandozeile show n$4 (mit Eingabetaste abgeschlossen) ein, dann wird dieses Netz hell dargestellt. Ich benötige Analogeingänge für Spannungen und für mA-Sensoren. Kann ich die Eingänge individuell konfigurieren? Ja. Siehe Herstellerunterlagen. Wie kann ich an einem Digitaleingang die Werte 0 und 1 anlegen? Ist ein Eingang offen, liefert der Digitaleingang den Wert 0; wird er mit Vpp verbunden, liefert er 1. Sinnvollerweise verbindet man also Vpp über einen Taster, Schalter oder ein Relais mit dem Eingang. Taster geschlossen liefert 1, Taster offen liefert 0. Was kann ich mit einem Digitalausgang ansteuern? Der Leistungsteil der MicroSPS wird mit einer gesonderten Spannung (Vpp) von max. 32 V versorgt. Diese Spannung kann ein Digitalausgang liefern. Wenn Sie am Ausgang 24-V-Relais anschließen wollen, dann müssen Sie ein 24-V-Netzteil an den Vpp-Eingang anschließen. Wollen Sie eine 5-V-Schaltung mit den Ausgängen ansteuern, dann legen Sie am Vpp-Eingang 5 V an. Kann ich meine Projekte mit der Freeware-Version realisieren? Die Freeware entspricht technisch der EAGLE-Light-Version. Sie dürfen die Freeware zum Testen und für nichtkommerzielle Anwendungen einsetzen. Wenn Sie mit Ihren Schaltungen (direkt oder indirekt) Geld verdienen, müssen Sie eine Lizenz erwerben. Die genauen Unterschiede zwischen EAGLE Light, Standard und Professional finden Sie auf der CadSoftHomepage (www.cadsoft.de). Für die MicroSPS-Entwicklung ist die einzige Einschränkung der Light-Version, dass sie nur eine einzige Schaltplanseite zulässt. 19

20 Wie kann ich eine weitere Schaltplanseite anlegen? Retriggerbar Voraussetzung ist, dass Sie wenigstens mit der StandardVersion von EAGLE arbeiten. In der Aktionsleiste über dem Schaltplanfenster sehen Sie ein Auswahlmenü, in dem 1/1 steht, sofern der Schaltplan aus einer Seite besteht. Mit Hilfe dieses Menüs können Sie neue Seiten anlegen und bestehende löschen. Wenn ein Eingang retriggerbar ist, heißt das, der Vorgang wird erneut gestartet, sobald die Triggerbedingung (z. B. positive Signalflanke) erneut eintritt. Er ist nicht retriggerbar, wenn die erste Flanke den Ablauf bestimmt und eine erneute Flanke keine Auswirkungen auf den Funktionsablauf hat. Wenn ich mit dem ADD-Befehl eine Funktion holen will, bekomme ich keine MicroSPS-Bauteile mehr zu sehen? Schleifendurchlauf ein. Dabei müssen Sie anstelle von /pfad/ den kompletten absoluten Pfad für das Verzeichnis angeben, in dem die Bibliothek gespeichert ist, z. B.: Die MicroSPS arbeitet alle in der Schaltung vorhandenen Funktionen in einer Endlosschleife ab. Die Zeitauflösung beträgt 10 ms. Dauert ein Schleifendurchlauf länger als 10 ms, dann ist die genaue Einhaltung sehr kurzer Zeiten (im Bereich von 10 ms) nicht mehr gewährleistet. Die System-LED zeigt mit der Blinkfolge lang ein - kurz aus an, dass ein Schleifendurchlauf länger als 10 ms gedauert hat. Eine Überschreitung der Zeit in den Funktionen WERT_VAR und UHRZEIT wird nicht angezeigt. c:/programme/eagle/projects/microsps/lbr/ String Als Trennzeichen für Verzeichnisse können Sie in EAGLE übrigens immer den normalen Schrägstrich verwenden, auch unter Windows. Eine Zeichenfolge. Wenn beispielsweise der Value eines Bauteils mit der Zeichenfolge 1000_500_0 belegt ist, dann sprechen wir vom Value-String. Wenn der Value der V24AUSGABE mit $P100_$W belegt ist, sprechen wir vom Format-String, weil er das Format der Ausgabe bestimmt. Vermutlich ist msps.lbr nicht mehr als Standard-Bibliothek eingestellt. Geben Sie den Befehl: use /pfad/msps.lbr Kann ich meine MicroSPS-Schaltungen in einem eigenen Verzeichnis speichern? Installieren Sie die MicroSPS-Software wie auf Seite 6 beschrieben, geben Sie dem Projektverzeichnis aber einen anderen Namen und löschen Sie die Beispielschaltungen. Wählen Sie im Control Panel dieses Projekt aus. Wichtige Begriffe Value Bei manchen Bauteilen kann oder muss ein Value angegeben werden, z. B. bei der MATH-Funktion. Klicken Sie in EAGLE das Symbol für den VALUE-Befehl an oder tippen Sie value in die Kommandozeile ein (abschließen mit Eingabetaste) und klicken Sie dann das betreffende Bauteil an. Im sich öffnenden Eingabefenster können Sie dann den Value-String eingeben. Default Bezeichnet den voreingestellten Wert, wenn kein spezieller Wert angegeben wurde. Wenn ein Eingang beispielsweise nicht mit einem Netz verbunden ist, dann ist sein Defaultwert in der Regel 0. Beim Oszillator ist der Defaultwert für TL und TH zum Beispiel 1. Modulo An verschiedenen Stellen wird der Begriff modulo verwendet. Das ist eine mathematische Operation wie plus oder minus. A modulo B bedeutet, A wird durch B ganzzahlig dividiert und der Rest ist das Ergebnis. Beispielsweise ist 103 modulo 10 = 3. Da Computer Zahlen nur bis zu einem maximalen Wert darstellen können, gibt es einen Überlauf, wenn z. B. bei einer Addition dieser Wert überschritten wird. Das konkrete Ergebnis lässt sich in diesem Fall elegant mit der Operation modulo ausdrücken. Bei 16-Bit-Arithmetik ist die maximal darstellbare Zahl und das Ergebnis jeder Operation wird: Ergebnis modulo Solange beispielsweise A+B kleiner als ist, erhalten wir das erwartete Ergebnis, weil (A+B) modulo identisch mit A+B ist. Wird die Maximalzahl um 1 überschritten, ist das Ergebnis der Operation 0, wird sie um 2 überschritten, ist das Ergebnis 1, und so weiter. Einfacher ausgedrückt: Nach einem Überlauf beginnt die Zählung nach der größten Zahl wieder bei 0. Fehlermeldungen und Warnungen Fehler in Schaltung FEHLER: 16 Bit Signal x mit 1 Bit Eingang verbunden Sie haben ein Signal, das an einem 16-Bit-Ausgang hängt, mit einem 1-Bit-Eingang verbunden. Suchen Sie das Signal mit SHOW signalname. FEHLER: mehrere Ausgaenge an Signal x Ein Signal darf nur an einem Ausgang angeschlossen sein. Suchen Sie das Signal mit SHOW signalname. FEHLER: Signal x mit keinem Ausgang verbunden Ein Signal muss mit mindestens einem Ausgang verbunden sein. Suchen Sie das Signal mit SHOW signalname. FEHLER: Signal x mit keinem Eingang verbunden Ein Signal muss mindestens mit einem Eingang verbunden sein. Suchen Sie das Signal mit SHOW signalname. 20

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