Railuino Hacking your Märklin. Jörg Pleumann OpenRheinRuhr

Transkript

1 Railuino Hacking your Märklin Jörg Pleumann OpenRheinRuhr

2 Fahrplan Digitale Modellbahn Steuerung Rückmeldung Verschiedenes

3 Digitale Modellbahn (I) Analog: AC oder DC, v ~ U U, v t Digital: DC plus Protokoll U t

4 Digitale Modellbahn (II) Viele Vorteile Weniger Kabelsalat Spitzenlicht hat konstante Helligkeit Loks und Zubehör brauchen Decoder Alles hat eine eindeutige Adresse Verschiedene Protokolle MM Märklin-proprietär alt MFX Märklin-proprietär neu DCC Offenes Protokoll der NMRA

5 Digitale Modellbahn (III) Infrarot-Fernsteuerung Nur vier Lokomotiven Nur MM, fixe Adressen Mobile Station 2 MM, MFX und DCC Weichen schalten Central Station 2 Gleispläne darstellen Ethernet-Anschluss, iphone

6 Steuern Mobile Station 2 reines Bediengerät Digitalsignal wird in der Anschlussbox erzeugt Die beiden kommunizieren via CAN-Bus Das Protokoll ist (teilweise) offengelegt (Da (Da muss muss doch doch etwas etwas zu zu machen machen sein?) sein?) Es gibt einen CAN Shield von Sparkfun Dazu passend existiert eine Library Diese benötigt allerdings Anpassungen

7 CAN Shield von Sparkfun CAN-Bus SD-Karte Joystick GPS LCD-Display

8 Kabel zur Anschlussbox 9-Pol Sub-D auf 10-Pol Mini-DIN DIN-Stecker von Belegung der beiden Seiten Signal 9-Pol Sub-D 10-Pol Mini-DIN CAN_L 5 CAN_H 3 4 GND 2 2 Vcc 9 1 Versorgt den Arduino mit Strom

9 Protokoll (I) 11 SID 1 EID Länge Daten 4 4 Prio Prio Cmd Cmd 1 1 Rsp Rsp Hash Hash 4 4 DLC DLC D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7 D D Jede Nachricht: 29 Header, Byte Daten Priorität immer 0x0 Hash identifiziert Gerät (z.b. 0xff10) In den meisten Fällen Frage / Antwort Nachricht kommt als Bestätigung zurück Nachricht enthält Antwort auf Anfrage Antwortbit gesetzt

10 Protokoll (II) Library kann senden und empfangen Der Rest ist schubserei Die wichtigsten Kommandos sind dokumentiert Steuern von Lokomotiven, Funktionen, Zubehör MM, DCC, MFX, Selectrix Darüber hinaus hilft Sniffing Mobile Station und Arduino anschließen Der Arduino sieht alle Kommandos auf dem Bus

11 Rückmeldung (I) Wissen, wo ein Zug gerade ist Möglichkeiten Schaltgleise Kontaktgleise Lichtschranken Magnetkontakte Achtung: Galvanische Trennung wichtig! An den Schienen liegen 1V Elektronische Bauteile mögen nur 5V

12 Rückmeldung (II) Variante 1: Schalter direkt an Arduino Einfach, skaliert aber nicht Man muss im richtigen Moment abfragen Variante 2: S-Bus Sechsadriger Standardbus für Rückmeldung Parallele Eingänge, serieller Ausgang, Puffer Zur Zentrale Modul Modul 1 1 Eingänge Eingänge Modul Modul 2 2 Eingänge Eingänge Weitere Module

13 Schaltung

14 Software Timing (via Google) > LOAD > CLOCK > RESET < DATA Auf dem Arduino leicht zu realisieren Zwei Stunden Arbeit Enthält eine Stunde Dummheit

15 Die Summe der Teile (I)

16 Die Summe der Teile (II) Einfach zugängliches API #include <railuino.h> Klasse TrackController mit z.b. setlocodirection() setlocospeed() setaccessory() Klasse TrackReporter mit z.b. refresh() getvalue()

17 Demo (I) Aufbau Lok Lok auf auf MM-Adresse MM-Adresse Weiche Weiche auf auf MM-Adresse MM-Adresse Quellcode Spielen Schaltgleis Schaltgleis Rechts: Rechts: S S Kontakt Kontakt 1 1 Links: Links: S S Kontakt Kontakt 2 2 Achtung: Achtung: Masse Masse vom vom Gleis Gleis getrennt!!! getrennt!!!

18 Demo (II)

19 Demo (III)

20 Weitere Möglichkeiten Unterstützung für Infrarot-Fernbedienung Noch einfacher (Standardbeispiel, drei Bauteile) Eingeschränktere Möglichkeiten Steuerung mit PC Seriell via USB Ethernet Shield Steuerung mit Smartphone Bluetooth Android Accessory Development Kit (ADK)

21 Erfahrungen mit Arduino Man kommt schnell zu Ergebnissen Erst Breadboard, später eigene Hardware Es existieren viele Shields / Libraries Spezialanwendung erfordert oft Anpassung Anzahl der IO-Pins begrenzt Shields kommen sich in die Quere Lösung 1: Arduino Mega (mehr Pins) Lösung 2: Mehrere Arduinos vernetzen (I2C) Es macht wirklich einen Heidenspaß!

22 Danke für Euer Interesse! joerg dot pleumann at gmail dot com

23 Anhang 1: Referenzen Homepage des Arduino-Projekts Shops für Arduino und Zubehör Informationen zu digitaler Modellbahn und Protokollen Alternative Projekte zum Thema Digitalbahn developer.berlios.de/projects/microsrcp

24 Anhang 2: Bauteile Arduino Uno CAN Shield USB-Kabel 10-poliger Mini-DIN-Stecker 9-poliger Sub-D-Stecker männlich mit Gehäuse Geschirmtes 3-Adriges Kabel Pfostenleiste 6 polig Breadboard mit Jumper-Kabeln