ECC 2017 Einfache hilfreiche Tools aus der Praxis

Transkript

1 ECC 2017 Einfache hilfreiche Tools aus der Praxis Urs Böhm BU Embedded / Projektleiter September 2017 Noser Engineering AG 2016, Alle Rechte vorbehalten.

2 Agenda 1 Energieversorgung 2 Code und Error Tracing mit Hardware 3 RS232-Spy Kabel und UART 4 Analoge galvanische Trennung und Energie-Code-Tracing 5 Flexible Anzeigen 6 Arduino und sonstiges 2

3 Energieversorgung der kleinen Helferschaltungen Mittlerweile stellt USB eine kostengünstige überall verfügbare Spannungs- & Stromversorgung bereit. (Jeder Computer hat eine, USB Hubs sind günstig) Galvanische Trennung und mobile Versorgung kann mit einem USB-Power Pack oder USB-Powerbank erreicht werden. Den GND kann man dann ja immer noch schnell zusammenhängen. 3

4 Agenda 1 Energieversorgung 2 Code und Error Tracing mit Hardware 3 RS232-Spy Kabel und UART 4 Analoge galvanische Trennung und Energie-Code-Tracing 5 Flexible Anzeigen 6 Arduino und sonstiges 4

5 Wo bin ich im Code? Tracing mit Hardware Tracing ist Software Technisch oft durch Logging realisiert. Timestamp Entering Routine Timestamp Leaving Routine Dies kann nicht mit Hardware Events synchronisert werden und oft auch erst nach dem Testdurchlauf aber nicht synchron während dem Debugging ausgewertet werden. In Release Version oft nicht oder nur eingeschränkt zugänglich. Massive Auswirkungen auf Realtime dank verschiedener Log-Level bei Log-Frameworks. Idee Debug Port. Interne SW Zustände z.b. Tasks nach aussen Spiegeln Fehlerzustände nach aussen spiegeln 5

6 74LS47 «Task-»/ Fehler- / State- Ausgabe auf Display 10 States reichen meistens aus Achtung: Die MCU ist viel schneller als das Auge. RT-Tasks mit Logikanalyser Visualisieren. A MCU B C D Der zeitliche Impact im Programm ist meistens vernachlässigbar. Natürlich kann man auch einen Analog Ausgang benutzen um Interessante Zustände nach aussen zu bringen. 6

7 Fehler Pin in der Release Version im Feld Ausgabe von Fehler-Zustand an einen kontaktierbaren PIN / Testpunkt Oszilloskop MCU Pin Ermöglicht Langzeitüberwachung auf Fehler. Oszilloskop triggert genau auf Fehlerzeitpunkt und kann dann weitere physikalische Zustände und Grössen simultan und synchron zur SW-Fehler Detektion aufzeichnen! 7

8 Was wollen Sie denn überwachen? Spannungsversorgung Überspannung, Unterspannung Kurzfristige und langfristige Einbrüche Schwingungen und Ripple / Spikes Reset- Auslösung (Geht irgendwas in Reset, ggf. auch Teilschaltungen) Brown Out Detection Unterschiedliche Chips sind unabhängig empfindlich Fehlerdetektion ihrer Schaltung Im Fehlerfall versagt möglicherweise ihre interne Überwachung War Ihr System heimlich im Reset? Langzeitüberwachung von Prototypen/Entwicklungsmuster ist hier interessant! 8

9 Bescheidener Zähler 0..9 aus Studentenzeiten 9

10 Zähler von USB Stromversorgun g Uin Komparator mit LM393N

11 Zähler von

12 Agenda 1 Energieversorgung 2 Code und Error Tracing mit Hardware 3 RS232-Spy Kabel und UART 4 Analoge galvanische Trennung und Energie-Code-Tracing 5 Flexible Anzeigen 6 Arduino und sonstiges 12

13 RS232 Spy-Kabel Bausatz Prüfen Pin 2 oder 3 Variante Male oder female 13

14 RS232 Spy-Kabel ultra-flexibel aufgebaut 14

15 Schliessen Sie sich an Bluetooth / WLAN oder LAN an Serielle Eingänge wie RS232 RS422 RS485 Anschluss an Bluetooth WLAN LAN Serielle Daten über TCP/IP tunneln Mein persönlicher Seriell to Bluetooth Adapter Überbrücken Sie weite Entfernungen damit? Erstellen Sie ein Debugging-Netzwerk? 15

16 UART die universelle Schnittstelle Versuchen sie eine UART zu Entwicklungszwecken freizubekommen. Sie können über RS485, Bluetooth oder WLAN Adapter die Schaltung beobachten oder gar steuern. UART Protokolle können mit einem einfachen <STX> <ETX> Protokoll leicht entworfen werden. RISIKO: Bitte Öffnen sie keinen Hacking-Port in Ihre Schaltung. Im Extremfall bedienen Sie die Schnittstelle im Release nicht! Oder bedienen Sie nur in eine Richtung! An einer UART kann immer eine andere Schaltung oder ein PC angeschlossen werden. Ihre Schaltung erhält die Option des IoT und der PC-Visualisierung. Terminal-Programme für Mobile und Tablets sind verfügbar 16

17 Agenda 1 Energieversorgung 2 Code und Error Tracing mit Hardware 3 RS232-Spy Kabel und UART 4 Analoge galvanische Trennung und Energie-Code-Tracing 5 Flexible Anzeigen 6 Arduino und sonstiges 17

18 Optokoppler Analoge galvanische Trennung mit einem Mikrocontroller DC/DC- Wandler Analog In PWM Out Analog Out MCU GND 18

19 Super Trennverstärker für Hutschienenmontage erhältlich 19

20 Energie Tracing von Hardware und Sourcecode Messen Sie den Energieverbrauch in Abhängigkeit ihres Sourcecodes z.b. mit einem High Side Current Amplifier z.b. MAX4172 R Sense Signal ist nicht auf GND bezogen Auf GND bezogene Spannung welche Stromverbrauch angibt Device Under Test Signal ist auf GND bezogen 20

21 Galvanische Trennung bei der Schaltungskontaktierung Wünschenswert oft, aber aufwendig und teuer. Notebook ist bei richtiger Anwendung immer galvanisch von der Schaltung getrennt. Auch über USB, Ethernet und sonstigem. Angeschlossene Elektronik und Messgeräte sind ebenfalls isoliert Achten Sie auf Masseverbindungen insbesondere durch Ihre Messgeräte! Sie können sich beliebige Probleme einfangen! Ich hatte das Glück, wenn benötigt immer ein batteriebetriebenes Portable Oszilloskop zu haben. Ansonsten gibt es kommerzielle UART, USB und andere galvanische Isolatoren. Ich persönlich brauchte sie nie, und wenn dann war es im Design bereits vorgesehen. 21

22 Agenda 1 Energieversorgung 2 Code und Error Tracing mit Hardware 3 RS232-Spy Kabel und UART 4 Analoge galvanische Trennung und Energie-Code-Tracing 5 Flexible Anzeigen 6 Arduino und sonstiges 22

23 Flexibles Anzeigeinstrument im Schaltschrank Zitat Screenshot: 23

24 Das Oszilloskop in der Schaltung Mixed Signal Oszilloskop mit Logikanalysator, Signalgenerator Analog: 200kHz / 2MS/s 2 Analog- & 8 Digitalkanäle UART, SPI, I2C Aufbereitung 24

25 Agenda 1 Energieversorgung 2 Code und Error Tracing mit Hardware 3 RS232-Spy Kabel und UART 4 Analoge galvanische Trennung und Energie-Code-Tracing 5 Flexible Anzeigen 6 Arduino und sonstiges 25

26 Überwachungs-Arduino Impedanzwandler Mit ein paar Codezeilen können Einfache Verknüpfungen gemacht Werden: Über- & Unterspannungsdetektion Zähler-Lösungen Logging von Signalen / Zuständen Einfache Signalisierung Mit Arduino Create wird sogar schon die Cloud zugänglich. Es entwickelt sich vieles in der Maker Szene! RS232 separat oder über USB 26

27 Prellfreier Taster für Signalinjektion Taster und Schalter prellen. Prellfreie Taster helfen um Umweltsignale zu simulieren. Prellende Taster und zeitverzögernde Taster können mit einem Arduino gut simuliert werden. 27

28 Herstellen oder Kaufen?

29 KAP-BOX Wenn Sie etwas nicht kaufen Können, dann bauen Sie es Doch selbst! 29

30 Diskussion 30

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Urs Böhm