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RED Brick Zustandsbericht

Es ist nun schon über einen Monat her, dass wir über das RED Brick berichtet haben (RED Brick im EMV Labor). In der Zwischenzeit ist aber viel passiert. Im Blogeintrag Softwareinfrastruktur haben wir die verschiedenen Aufgabenbereiche vorgestellt. Wir möchten euch hier ein Update geben:

Stapelkommunikation zu anderen Bricks: Die Stapelkommunikation zwischen RED Brick und Bricks machte uns deutlich mehr Aufwand als angenommen. Das bisherige Protokoll konnten wir nicht weiter nutzen, daher mussten wir es umstellen. Dieses Protokoll haben wir in der Zwischenzeit mehrfach verworfen und quasi neu implementiert, da uns die Eigenheiten der DMA Controller auf dem RED Brick und auf den anderen Bricks immer wieder Probleme machten. Wir haben nun aber endlich ein Protokoll welches stabil funktioniert, Fehler korrigiert und dazu noch performant ist.

Ethernet und RS485 Extension: Diese beiden Extensions wollten wir zum Verkaufsstart unterstützen. Unsere Ethernet Extension ist mit einem Wiznet W5200 Ethernet IC ausgestattet. Für dieses gibt es keine Unterstützung im Linux Kernel. Auf Grundlage von Treibern für den ähnlichen IC W5500, die sich in der Entwicklung befinden, konnten wir unseren eigenen Linux Kernel Treiber entwickeln und somit aktiv an deren Entwicklung mitarbeiten. Wird nun eine Ethernet Extension auf das RED Brick gesteckt, kann diese, wie auf jedem anderen Rechner, als normale Ethernet Schnittstelle (”eth0”) genutzt werden.

RED Brick API Daemon und Brick Daemon: Der RED Brick API Daemon implementiert die RED Brick API und bildet die Schnittstelle zwischen der Außenwelt und dem RED Brick. Über diese API wird der RED Brick konfiguriert, Programme übertragen und zur Ausführung angewiesen. Der API Daemon ist mittlerweile nahezu vollständig implementiert und funktioniert. Der Brick Daemon wurde angepasst, so dass dieser neben USB Verbindungen auch Verbindungen direkt über serielle Schnittstelle (RS485 Extension) und SPI (Stapelkommunikation) zulässt.

Brick Viewer: Auf diesem liegt momentan unser Fokus. Wir schaffen Möglichkeiten das RED Brick über den Brick Viewer zu konfigurieren. Dazu zählen Netzwerkeinstellungen wie Hostname und IP Adresse oder Einstellungen für den lokalen Brick Daemon (Port, Authentication, Logging). Der Zustand des RED Bricks soll überwacht werden können (Prozesse, CPU-Auslastung, Speicherplatzbelegung). Es sollen Extensions verwaltet werden und Programme hochgeladen und konfiguriert werden können.

Einen Vorabeindruck, wie das ganze später im Brick Viewer aussieht könnt ihr im folgenden Screenshot bekommen:

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Der Fehlerteufel schlägt erneut zu: Wir haben ja bereits über einen Fehler im Design berichtet. Leider hat der Fehlerteufel erneut zugeschlagen. Im Datenblatt des Prozessors sind dessen Pins in einer Tabelle beschrieben. Eigenschaften, wie zum Beispiel, ob es sich um einen Input-Pin, einen Output-Pin oder einen konfigurierbaren Input-/Output- Pin handelt, sind hier genannt. Fast alle Pins sind sowohl als Input als auch als Output nutzbar. So auch laut der Tabelle für Pin “PG2”.

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Dieser Pin wird im Design von der zweiten Extension genutzt. Erst nachdem wir die Unterstützung für die Ethernet Extension programmiert haben fiel uns auf, dass diese an Position zwei nicht funktionierte. Grund ist, dass dieser Pin sich zwar per Software als “Output” setzen lässt, er seinen Zustand elektrisch aber nicht ändert. Datenblätter haben üblicherweise eine “Revision History”. In dieser werden Änderungen im Datenblatt festgehalten.

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Nach längerer Suche fiel unser Augenmerk auf diese Tabelle, in der angebliche Änderungen für Pin “PG2” notiert sind. In unserem Datenblatt wurden diese aber nicht übernommen! SHIT HAPPENS!

Was bedeutet dies nun? Wir hatten bereits die Leiterplatten für die Produktion der RED Bricks bestellt. Diese sollten nächste Woche ankommen. Eine Diskussion, ob wir den Fehler dokumentieren und die ersten RED Bricks mit dem Bug verkaufen, war schnell beendet. Wir wollen kein Produkt verkaufen, von dem von vornherein Fehler bekannt sind. Der Fehler hätte dazu geführt, dass nur eine Extension mit dem RED Brick benutzt werden könnte. Dies wäre für viele Anwendungen sicherlich nicht tragisch gewesen, entspricht aber nicht unseren eigenen Ansprüchen.

Die Leiterplatten waren zu diesem Zeitpunkt natürlich schon in Produktion, so dass wir diese abnehmen mussten oder hätten entsorgen lassen. Wir nutzen die Leiterplatten aber nun als Chance um noch einmal eine Testbestückung durchzuführen und diese dann ausgiebig testen zu können. Da nun ein Großteil der Software steht, ist das Testen auch ein ganzes Stück einfacher. Anschließend werden wir erneut Leiterplatten bestellen, bestücken und dann nach aktuellen Planungen Anfang Dezember mit dem Verkauf der RED Bricks beginnen.

Bleibt also gespannt wie es weiter geht! Wir werden euch wieder berichten…

Neue, günstigere LED Streifen im Shop

Wir haben heute neue LED Streifen in den Shop aufgenommen. Für 59,99€ brutto erhaltet ihr jetzt 5 Meter RGB LED Streifen! Im Vergleich zu den zuvor verkauften WS2801 LED Streifen, die wir für 99,99€ (5 Meter) verkauft haben, bieten wir euch die neuen Streifen also sehr viel günstiger an.

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Die Streifen verfügen über 30 RGB-LEDs pro Meter (zuvor 32 LEDs). Der Steuerungs-IC (WS2812B) ist nun direkt in die LED integriert. Die Streifen können über das LED Strip Bricklet gesteuert werden. Dazu müssen nur 5V, Masse und die Datenleitung angeschlossen werden. Streifen mit dem WS2812B (NeoPixel) sind deutlich günstiger für uns beschaffbar, so dass wir diesen Preisvorteil gerne an euch weitergeben.

Wir werden ab jetzt nur noch volle 5m Rollen anbieten und keine Abschnitte mehr. Der Aufwand für uns diese zu Erstellen rechnet sich aus unserer Sicht bei diesem Verkaufspreis nicht mehr.

RED Brick im EMV Labor

Gestern waren wir in einem EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Labor.

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Wir haben erste Messungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMI - Electromagnetic Interference) mit dem RED Brick Prototypen durchgeführt. Als erstes haben wir den Brick ohne andere Komponenten in der Testkammer getestet. Der RED Brick lief und führte die installierten Programme aus (Brick Daemon etc.).

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Das Ergebnis lag deutlich über unseren Erwartungen, es war phänomenal! Die Messung zeigte fast keine Auswirkungen durch den RED Brick! Während der Messung haben wir kurzzeitig gedacht, dass mit der Testkammer etwas nicht in Ordnung war. Wir überprüften die Messung und den Aufbau, aber es stellte sich heraus, dass alles in Ordnung war. Die Ergebnisse waren einfach so gut. Unsere Befürchtungen bezüglich dem Routing der kritischen Leiterbahnen, wie zum Beispiel für den RAM, scheinen sich also nicht bewahrheitet zu haben.

Als nächsten Test haben wir den RED Brick zusammen mit einer Step-Down Power Supply und einem Master Brick getestet.

https://www.tinkerforge.com/static/img/_stuff/brick_red_emi2_786.png

Hier ist die SPI Stapel-Kommunikation deutlich erkennbar, da alle Spitzen ein Vielfaches von 9MHz (SPI Frequenz) sind. Die Ergebnisse sind aber immer noch sehr gut.

Die grüne Linie ist das absolute Maximum der Messung, während die magenta-farbende Line der Durchschnittswert ist. Für die Abnahmemessungen, die wir mit der finalen Version des RED Bricks durchführen werden, werden Quasispitzenwerte gemessen. Diese liegen irgendwo zwischen beiden Linien.

Unglücklicherweise haben wir nicht diese phänomenalen Ergebnisse für den RED Brick erwartet, so dass wir nicht gut für Stapeltests vorbereitet waren. Das RED Brick ist mit Widerständen in den SPI Leitungen ausgestattet, die die Flankensteilheit beeinflussen können. Es waren 0 Ohm Widerstände bestückt. Das nächste mal werden wir verschiedenen Widerstandswerte im EMV Labor testen und somit die SPI Störausstrahlung verringern können.

Zusammenfassend sind wir uns nach den Messungen nun absolut sicher, dass wir ein CE Zertifikat für die Serienfassung des RED Bricks ausstellen können. Dies sind sehr gute Neuigkeiten, wir haben diese guten Ergebnisse wirklich nicht erwartet!

Wir werden nun Leiterplatten für den nächsten Prototypen bestellen und hoffen das dieser Prototyp bereits die Serienfassung des RED Bricks sein wird. Im Vergleich zum jetzigen Prototypen haben wir folgende Änderungen vorgenommen:

  • Der Reset-Knopf ist nun an einen GPIO angeschlossen und wird Linux korrekt herunterfahren.

  • Der Stapel auf dem RED Brick kann nun per Software neugestartet werden. Dies macht es Brickd möglich den Stapel neuzustarten um ihn in einen definierten Zustand zu bringen.

  • Die JTAG Hardware ist nun korrekt konfiguriert.

  • Um die RS485 Extension besser nutzen zu können ist die RTS Leitung mit einem Inverter ausgestattet worden und CTS direkt auf Masse gelegt worden.

  • Fehlerhafte Verbindungen in der Stromversorgungsschaltung sind gefixt.

  • Bestückbarkeit des RED Bricks wurde verbessert.

  • USB ESD Schutzbeschaltung gefixt.

Nach diesen Testergebnissen sind wir sehr zuversichtlich RED Bricks bis Ende diesen Jahres im Shop zu haben. Also bleibt gespannt!

MakerBeam bei Tinkerforge

Ab sofort gibt es bei uns MakerBeams im Shop! Eine super Befestigungsmöglichkeit für Bricks, Bricklets & Co.

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MakerBeam ist ein vielseitiges und leichtgewichtiges Aluminium Maschinenbau-Profilsystem mit einem Querschnitt von 10x10mm. Mit dem System ist es möglich verschiedenste Aufbauten in Desktop-Größe zu realisieren. Zur Befestigung wird Mini-T genutzt, eine kleinere Version des T-Nut Standards, der in der industriellen Automatisierung genutzt wird. Jedes Profil besitzt an jedem Ende eine 8mm tiefe 2,5mm Bohrung mit Gewinde (Ausgelegt für M3). Das System ist seht leicht, jeder Millimeter Länge des Profils wiegt nur 0,136g. Mit MakerBeam können mechanische Strukturen für Roboter, CNC Projekten, Kameraschlitten und andere spannende Projekte realisiert werden. Die offizielle MakerBeam Webseite bietet eine Liste von Beispielprojekten.

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Mit den MakerBeams bauen wir unser Zubehörsortiment weiter aus. Als nächstes werden Motoren folgen (Schritt, Servo, DC). Wir sind gerade dabei unterschiedliche Motoren von verschiedenen Herstellern zu testen. Bleibt also gespannt wie es weiter geht.

Als wir die ersten Profile und Verbinder auf dem Tisch liegen hatten fing bei uns natürlich direkt die Bastelei an ;-). Ruck Zuck hatten wir alles mögliche in einen Rahmen geschraubt:

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Das Ding würde sich wunderbar als Satellit machen, meint ihr nicht?

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Neue Bricklets: Color, NFC/RFID und Solid State Relay

Wir haben euer Feedback genutzt und heute drei neue Bricklets inklusive Zubehör veröffentlicht:

1) Color Bricklet

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Das Color Bricklet ist mit einem präzisen Farbsensor ausgestattet. Dieser misst die Farbe im RGB Farbmodell, die Farbtemperatur und die Beleuchtungsstärke mit jeweils 16Bit Auflösung! Eine per Software schaltbare LED erzeugt bei Bedarf eine definierte Beleuchtung, so dass über die Licht-Reflektion die Farbe eines Objekts sehr genau und wiederholbar bestimmt werden kann. Damit ist das Bricklet zum Beispiel zum Sortieren von Gegenständen geeignet. Während das Ambient Light Bricklet bis zu ~1000 Lux messen kann, kann das Color Bricklet problemlos Beleuchtungsstärken in Höhe von mehreren 10000 Lux auswerten.

2) NFC/RFID Bricklet

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Mit dem NFC/RFID Bricklet können diverse 13.56MHz Tags gelesen und geschrieben werden. Das Bricklet unterstützt Mifare Classic, NFC Forum Typ 1 und 2 RFID/NFC Tags mit beliebigem Speicherplatz. Passende Tags haben wir als Scheckkarte, Schlüsselanhänger oder Aufkleber mit in dem Shop aufgenommen. Als Beispiel könnte man mit dem Bricklet eine intelligente Katzenklappe entwickeln, bei der die Katze ein NFC Tag als Halsband trägt. Man stelle sich die Möglichkeiten vor: Zutrittskontrolle, Aufzeichnung der Zeiten (Betreten/Verlassen), eine twitternde Katzenklappe,… Uns fallen viele spannende Anwendungen ein. Dieses Beispiel ist auch gut um eine wichtige Eigenschaft von NFC zu erklären: Die Reichweite ist vom NFC-Standard auf 10cm begrenzt. Die Katzenklappe soll ja nicht bereits aufgehen, wenn die Katze nur 10m entfernt an ihr vorbeiläuft.

3) Solid State Relay Bricklet

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Das Schalten größerer Lasten, wie zum Beispiel Motoren, stellt immer wieder ein Problem dar. Mit dem bisherigen Dual Relay Bricklet lassen sich sehr einfach verschiedenste Spannungen schalten. Gerade aber bei großen 230V Lasten können die verbauten mechanischen Relais Probleme machen. Die Schaltfunken können zu Störungen führen, die das System instabil werden lässt. In diesem Fall kann man zum Beispiel über geeignete Snubber (siehe Dual Relay Bricklet Dokumentation) oftmals die Probleme lösen. Einfacher ist die Nutzung von Solid State Relais. Diese schalten nicht mechanisch sondern über elektronische Bauteile. Ein Schaltfunke und die damit verbundenen Störungen treten nicht auf. Da keine Mechanik verbaut ist hält so ein Relais deutlich mehr Schaltzyklen aus (verschleißfrei) und besitzt eine galvanische Trennung zwischen dem Steuerungs-Eingang und der Lastseite (Ausgang).

Mit dem Solid State Relay Bricklet bieten wir jetzt eine Möglichkeit diese Relais sehr einfach anzusteuern. Damit es direkt losgehen kann bieten wir ein Relais zum Schalten von Wechselstrom mit einer maximalen Schaltleistung von 25A bei 380V und eins zum Schalten von Gleichstrom mit einer maximalen Schaltleistung von 80A bei 50V. Als weiteres Zubehör bieten wir eine Schutzabdeckung, die ein Berühren der Kontakte verhindert, sowie einen Kühlkörper, der beim Schalten von mit hoher Schaltleistung notwendig ist.

Wir haben unterschiedliche Typen und Hersteller von Solid State Relais getestet. Die Relais in unserem Shop sind von hoher Qualität verglichen mit den super billigen Relais die man direkt aus China kaufen kann. Obwohl das Bricklet diese günstigen Relais schalten kann (zumindest wenn man ein Kabel anlötet), wollen wir ausdrücklich davon abraten ein 2€ Solid State Relais zu verwenden. Wir haben sehr schlechte Erfahrungen gesammelt als wir diese mit unserer Elektronischen Last getestet haben.