obico Open Bicycle Computer Peer Georgi p. 1 Peer Georgi Groß Umstadt, Germany

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1 obico Open Bicycle Computer Peer Georgi Groß Umstadt, Germany Peer Georgi p. 1

2 Worum es geht... Überblick Die Implementierung eines Fahrradcomputers Unter Aspekten von Open Source Entwicklung "from scratch"... Hardware Software Peer Georgi p. 2

3 Warum??? Warum! Peer Georgi p. 3

4 Warum??? Warum! Peer Georgi p. 3

5 Eigene Touren Mehrtägig Motivation Fernab von Lademöglichkeiten Keine Wartung von Equipment erwünscht Peer Georgi p. 4

6 ... Die Idee Ein Fahrradcomputer der: 1. Der immer funktioniert 2. Sich gut bedienen lässt 3. Freiraum für eigene Ideen bietet 4. Integration freier Software erlaubt Peer Georgi p. 5

7 ... Die Idee Ein Fahrradcomputer der: Die Geschwindigkeit und Distanz erfasst Pulsmessung ermöglicht Track loggt Vieles Weitere (Siehe später) Peer Georgi p. 6

8 Ein Fahrradcomputer der immer funktioniert Batterien? Sind immer leer, wenn man sie braucht Umweltunfreundlich Für lange Tracks nicht geeignet Peer Georgi p. 7

9 ... der sich gut bedienen lässt Sicherheit geht vor! Beste Bedienung = Keine Bedienung Übersichtliches User Interface Peer Georgi p. 8

10 ... der sich gut bedienen lässt Taster am Gerät sind problematisch Unsicherheit bei der Fahrt (Man muss die Hand vom Lenker nehmen) Touchscreen ist problematisch Nicht wetter- und kratzfest Verdrecken schnell Ebenso unsicher... Peer Georgi p. 9

11 ... Raum für eigene Ideen Dokumentation der Software (API) notwendig Dokumentation der Hardware Scheitert oft am "Dealerverhalten" von Hardwareherstellern Zum Beispiel: Kartenmaterial (GPS-Karten) Peer Georgi p. 10

12 Auf der Suche... Auf der Suche... Peer Georgi p. 11

13 Auf der Suche... High end Fahrradcomputer Garmin Edge Perfekte Navigation Super GPS Empfang Powerkonzept? Bedienkonzept? Audio? Erweiterbarkeit? Peer Georgi p. 12

14 Quarq Auf der Suche... Erweiterbar durch freie Software Powerkonzept? Bedienkonzept? Audio? Peer Georgi p. 13

15 Open Moko Auf der Suche... Viel Positives... Outdoortauglich? Powerkonzept? Bedienkonzept? Peer Georgi p. 14

16 Auf der Suche... ipod? Peer Georgi p. 15

17 Auf der Suche... ipod? Diverse mobile Telefone (Java / Python) Peer Georgi p. 15

18 Auf der Suche... ipod? Diverse mobile Telefone (Java / Python) Diverse andere Handhelds... Peer Georgi p. 15

19 Das Konzept... Die Hardware ist offen z.b. durch Dokumentation Die Software ist frei First Stage Bootloader SD-Card Bootloader Linux obicos Peer Georgi p. 16

20 Das Konzept... Kommerzielle Software möglich Keine Zwangsabhängigkeit Kartenmaterial Kein "Music-Store" Peer Georgi p. 17

21 Das Konzept... Positionserfassung (GPS) Logging Moving Map Tracking Korrektur durch zusätzliche Sensoren (Trägheitsnavigation) Mit offenen Karten spielen OpenStreetMap Tracks erfassen Peer Georgi p. 18

22 Das Konzept... Die Bedienung bei Fahrt Taster am Lenker Die Bedienung zur Auswertung keinetasten am Gerät Gravitation! USB Interface zum PC Peer Georgi p. 19

23 Das Konzept... Powerkonzept Versorgung durch Nabendynamo Akku übernimmt bei langsamer Fahrt Laden des Akku Durch Nabendynamo Durch USB-Anschluss Peer Georgi p. 20

24 Das Konzept... Präzise Weg- und Geschwindigkeitsmessung Durch Nabendynamo! Präzise: ca. 10cm bei 28 Rad! Hohe Updaterate für die Geschwindigkeit auch bei langsamer Fahrt Kein Schlupf Kein zusätzlicher Sensor notwendig Zur Korrektur von GPS geeignet! Peer Georgi p. 21

25 Das Konzept... "Nice Device" Pulsfrequenz 3 Achsen Gravitationssensor Temperatursensor Drucksensor zur Höhenmessung Audio-Player Umgebungslichtsensor Tageslichttaugliches TFT Display Peer Georgi p. 22

26 Das Konzept... Linux als Betriebssystem Viele Programme... Viele Entwickler... obicos als Betriebssystem Schnelle Bootzeit Feineres Powermanagement Ein Versuch! Peer Georgi p. 23

27 Geplante Merkmale Logging Integration von OpenStreetMap Einsatz als OSM Logger Smart User Interface Audio Player... Möglichst viel auf SD-Karte loggen Visualisierung mit "google earth" Peer Georgi p. 24

28 Die Hardware... Zweiprozessorsystem Peer Georgi p. 25

29 Die Hardware... Zweiprozessorsystem ARM9 (220 MIPS) - RISC CPU Display, Audio, GPS, USB,... Linux / obicos Peer Georgi p. 25

30 Die Hardware... Zweiprozessorsystem ARM9 (220 MIPS) - RISC CPU Display, Audio, GPS, USB,... Linux / obicos 8-Bit (8 MIPS) - RISC CPU Powermanagement Sensoren, Peer Georgi p. 25

31 Die Hardware... Zweiprozessorsystem ARM9 (220 MIPS) - RISC CPU Display, Audio, GPS, USB,... Linux / obicos 8-Bit (8 MIPS) - RISC CPU Powermanagement Sensoren, Peer Georgi p. 25

32 Hardware / Überblick Peer Georgi p. 26

33 Der Backendrechner... ARM9 (220 MIPS) 128MB SDRAM (CAS2) 80kByte SRAM 8MByte internes Flash Grafikbeschleuniger für TFT Display Viel interne Peripherie... Peer Georgi p. 27

34 Der Systemcontroller... 8MIPS RISC MCU 8 / 16kByte Flash Hardwaretimer Echtzeitfähig Peer Georgi p. 28

35 Geschwindigkeitsmessung mit dem Nabendynamo Der Nabendynamo ist ein Generator Peer Georgi p. 29

36 Geschwindigkeitsmessung mit dem Nabendynamo Der Nabendynamo ist ein Generator Je nach Typ bis zu 3.5 W Leistung Erzeugt Spannung proportional a zur Geschwindigkeit Aber auch zur Last (variabel) Peer Georgi p. 29

37 Geschwindigkeitsmessung mit dem Nabendynamo Der Nabendynamo ist ein Generator Je nach Typ bis zu 3.5 W Leistung Erzeugt Spannung proportional a zur Geschwindigkeit Aber auch zur Last (variabel) Er erzeugt Wechselspannung! Frequenz ist Proportional zur Geschwindigkeit Aber auch zur Polzahl (z.b. 26 beim SON) a Peer Georgi p. 29

38 Das Bootkonzept / SDCL First stage Loader und startet vom internen Flash Startet MCU native Programme Startet den obicos Kernel Startet den Linux Kernel Peer Georgi p. 30

39 Native MCU Programme Arbeiten "ohne Betriebssystem" Vorteil: Schneller Systemstart Nachteil: Bibliothekn müssen portiert oder neu implementiert werden. Nachteil: Keine C++ Features wie RTTI oder Exceptions Peer Georgi p. 31

40 Vollständig in C++ Der obicos Kernel Exokernel! (Liegt selbst als Shared Library vor) Vorteil: Schneller Systemstart Vorteil: RTTI und C++ Exceptions Nachteil: Derzeit existiern keine Applikationen - völlig neuer Ansatz! Peer Georgi p. 32

41 Der obicos Kernel (II) try { char* p = 0; // NULL *p = 42; // illegal pointer dereference! } catch(const mstd::cmcuexception&) { // restart the buggy part of software // ( micro reboot ) } Peer Georgi p. 33

42 Eigenes Projekt! (Eigenes Betriebssystem) Der obicos Kernel Derzeit nur für die ARM Platform Peer Georgi p. 34

43 Der Linux Kernel Derzeit Testweise portiert TFT-Display USB-Device Serielle Schnittstellen (GPS) Es fehlt: Kommunikation mit dem Systemcontroller Power Management (Bezogen auf System Controller) Peer Georgi p. 35

44 Was bisher geschah... September Entwicklung des ersten Prototyps... Dezember Erster Prototyp Jannuar Viel Software für zwei Prozessoren... Februar obicos startet mit MMU März Wir brauchen GPS onboard! Layout Revision 1 Mai Nullserie von 10 Geräten Gehäuse,... Peer Georgi p. 36

45 Was wir jetzt haben Geteste Hardware Funktionierende Sensoren Speedsense Puls Gravitation Überwachung aller internen Spannungen Zwei funktionierende MCUs im Gerät Peer Georgi p. 37

46 Was wir jetzt haben Funktionierendes Boot- und Flashkonzept Inbetriebnahme und Testsoftware Diverse Testprogramme / Demos Portierten Linuxkernel obicos Prototyp Peer Georgi p. 38

47 Demo Demo Peer Georgi p. 39

48 Demo Demo Peer Georgi p. 39

49 ... Nach dem Linuxtag gehts weiter! Implementierung von Powermanagement Inbetriebnahme von GPS und übrigen Sensoren Linux Gerätetreiber Outdoortests Umfrage/Registrierung am embedded/mobile Stand für die nächste Serie Aufbau eines Webportals für Entwickler und Anwender Peer Georgi p. 40

50 obico Feedback! info (at) obico.de Peer Georgi p. 41