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arduino:wio-de

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W I O - Fahrtregler - 32 I/O - LEDs - Servos - RFID - OLED - DCC

InhaltArduino


wio-01-pcb.jpg

I n - A r b e i t …


Einführung

Diese Lösung basiert auf einem LOLIN D1 Mini. (ESP8266)
Sie kann verwendet werden als:

  • Drahtloser Fahrtregler

oder als drahtloser I/O mit folgenden vier Optionen:

  • 32 I/O
  • 2 Displays
    1. LED-Steuerung WS2812
    2. 4 Servos
    3. 2 RC522-Leser
    4. DCC-Generator

Informationsblatt

Achtung

  1. Der Rocrail-Server muss auf einem PC ausgeführt werden, der nicht automatisch angehalten wird oder in den Ruhezustand wechselt, wenn keine Benutzeraktivität erfolgt. Die Energieeinstellung überprüfen, um Kommunikationsverlust zu vermeiden!
  2. Der verwendete WiFi-Router/Zugangspunkt sollte auf dem neuesten Stand sein; Nur gewartete Hardware verwenden.
  3. Unbedingt sicherstellen, dass die SSID nicht sichtbar ist, um zusätzlichen öffentlichen Verkehr zu verhindern.
Das Verwenden von WIO geschieht auf eigenes Risiko.
Peter Giling und Robert Jan Versluis können nicht für irgendwelche Schäden oder Probleme bei Verwendung der vorgeschlagenen Hard- und Firmware verantwortlich gemacht werden.
Die veröffentlichte Hardware sind Prototypen, unvollständig und nicht zur Freigabe bereit.
Es werden nur Original-GCA-Bausätze unterstützt.


Arduino IDE

Getestet mit Version 1.8.10
Die Arduino IDE mit folgenden Boards und Bibliotheken vorbereiten:

Boardverwalter

Im Einstelldialog bei "Zusätzliche Boardverwalter-URLs" die folgende URL hinzufügen:

https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Und die ESP8266 Board-Bibliothek installieren.

Board-Auswahl

LOLIN(WEMOS)D1 R2 & mini

Bibliotheken

  • ESP8266WiFi (Board Manager)
  • Wire (I2C)
  • FastLED ​(WS2812)
  • RotaryEncoder
  • MFRC522 ​(RC522)
  • Servo

Dunkles Thema

Wer ein Dunkles Thema für die Arduino-IDE wünscht:


WIO-Sketch

Copyright © 2002-2019 Robert Jan Versluis, Rocrail.net

WIO ist Firmware zur Steuerung von Fahrtregler, I2C, LEDs, Servos, RFID, Displays und DCC.

Der Quellcode ist öffentlich aber "nicht open source"-lizensiert und darf nur zum Kompilieren und Laden auf den LOLIN D1 Mini verwendet werden.

Binary

esp-downloadtool.jpg Das Espressif-Tool verwenden, um das WIO-Binary hochzuladen.

Compiler-Ausgabe

Die roten FastLED pragma Meldungen, die nur informell sind, können ignoriert werden, wenn die beiden letzten weißen Zeilen angezeigt werden:

 #    pragma message "FastLED version 3.003.002"
 #      pragma message "No hardware SPI pins defined.  All SPI access will default to bitbanged output"

Sketch uses 293716 bytes (28%) of program storage space. Maximum is 1044464 bytes.
Global variables use 33104 bytes (40%) of dynamic memory, leaving 48816 bytes for local variables. Maximum is 81920 bytes.
Reinfall: Viele Micro-USB-Kabel liefern nur 5 V aber keine Daten und können nicht für Programmieren verwendet werden.

Das Einrichten des WiFi kann mit dem Arduino Serial Monitor 9600bps erfolgen oder durch modifizieren der USERCNF.h:

#1CConnecting to [secure.home]
#13WiFi try to connect
...
#13WiFi try to connect
#17WiFi connected RSSI=-55

Ausgabe nach einem ?-Befehl:

Settings:
------------------------------
version=0.85 WIO 20191031d (c)Rocrail
ssid=xxxxxxxx
pwd=xxxxxxxx
server=xxxxxxxx
port=8051
name=
id=33
io=i2cled
i2c=ooooooooooooooooppppiiiibbbbbbbb
steps=50
pulse=50
display=22
dccsc=0
RSSI=-53
MCP23017 status: 0x20=OK 0x21=OK
I2C device found at address 0x20
I2C device found at address 0x21
I2C device found at address 0x3C
I2C found 3 devices
loco1=0 loco2=3 active=0

Change settings by typing:
------------------------------
*ssid=<your WiFi SSID>
*pwd=<your WiFi password>
*server=<your Rocrail server IP/host>
*port=<your Rocrail server port>
*name=<Node name>
*id=<Node number>
*io=<type> <throttle> or <i2cled> or <i2cservo>> or <i2crfid> or <i2cdcc>
*i2c=<oooooooobbbbbbbboooooooobbbbbbbb> o=output, i=input, b=block, p=pulse
*steps=<number of rotary steps>
*pulse=<output pulse length in 100ms units>
*display=<geometry1><geometry2> 0=96x16 1=128x32 2=128x64
*dccsc=<short circuit detection> 0=off 1=on

Benutzer-Konfiguration

Die USERCNF.h-Datei kann für anfängliches erstes Booten, WiFi und Rocrail-Server-Werte verwendet werden.
Die Werte müssen eingestellt sein, bevor kompiliert und hochgeladen wird.
Anschließend können diese Werte mit Monitor-Befehlen geändert werden.

Monitor-Befehle

Befehle Beschreibung Standard
? Zeigt die momentanen Einstellungen und wie sie geändert werden.
! Auflistung des verwendeten Flash-Speichers.
*ssid=<value> Setzt die WiFi-Access-Point SSID. -
*pwd=<value> Setzt das WiFi-Passwort. Ein WiFi-Neuverbindung wir gestartet. -
*server=<value> Setzt die Rocrail-Server-IP oder den Namen. -
*port=<value> Setzt den Rocrail-Server-Port. 8051
*name=<value> Optionaler Node-Name. -
*id=<value> Node-Nummer/Fahrtregler-ID; Muss eindeutig sein . 33
*io=<value> I/O-Konfiguration. throttle
*i2c=<value> I2C-Port-Konfiguration. oooooooobbbbbbbboooooooobbbbbbbb
*steps=<value> Anzahl der Drehgeber-Schritte. 127
*pulse=<value> Ausgangs-Impuls-Länge in 100ms-Einheiten. 5
*display=<value> Standard-Display-Geometrie: 0=96x16 1=128x32 2=128x64 00

Note: Den <value> (Wert) entsprechend der lokalen Bedingungen ersetzen.

Port-Typ Beschreibung
i Eingang
o Ausgang
b Block: Eingang mit 2 Sekunden Aus-Verzögerung.
p Pulse: Ausgang mit autom. Aus.

IO-Typ-Konfiguration

IO-Typ I2C 32I/O FastLED Servo RFID Display DCC
throttle - - - - - -
i2cled JA JA Nein Nein JA Nein
i2cservo JA Nein JA Nein JA Nein
i2crfid JA Nein Nein JA JA Nein
i2cdcc JA Nein Nein Nein JA JA


RIC - Fahrtregler

Hinweis: RIC steuert Loks nach Adresse, nicht nach Kennung. Es wird also die erste in der Liste verwendet, wenn mehrere Loks dieselbe Adresse haben .
Der Pocket-Fahrtregler-I/O-Modus benötigt einen Drehgeber (Drehencoder), eine LED und vier Tasten.
Die LED kann auch die eingebaute sein. (D4)
ric-prototype.jpg

Prototyp 1

Stift Verwendung Klick Langer Klick
D5/D6 Drehgeber - -
D7 Drehgeber-Taster Ändert die Fahrtrichtung Wartet auf Lok / Lok-Freigabe
D4 eingebaute ​LED - -
D1 F1 F1 F5
D2 F2 F2 F6
D3 F3 F3 F7
D0 F4 F4 F8
A0 Batterie - -

Licht

F0 wird umgeschaltet, wenn F3 und F4 gleichzeitig gedrückt werden.

Not-Halt

Ein Not-Halt wird zum Server gesendet, wenn F1 und F2 gleichzeitig gedrückt werden.

Loco selection

Lok 1 ist standardmäßig ausgewählt.
Auswahl Lok 1 wenn F1 und F4 gleichzeitig gedrückt werden.
Auswahl Lok 2 wenn F2 und F3 gleichzeitig gedrückt werden.

LED Bedeutung
Ein Keine WiFi-Verbindung.
Sehr schnelles Blinken 10Hz Keine Rocrail-Server-Verbindung.
Aus Ruhezustand.
Schnelles Blinken 5Hz Auf Lok-Zuweiung warten (Dispatch).
Langsames Blinken 1Hz Betriebs-Modus.

Booten

Während des Bootens leuchtet die LED, bis eine WiFi-Verbindung hergestellt ist.

Eine Lok übernehmen (catch)

  1. Falls der LOLii eine bereitgestellte Lok nicht übernimmt, während der Drehgeber für mindesten 2 Sekunden gedrückt ist, beginnt die LED schnell zu blinken.
  2. Wenn der LOLii in diesem Modus eine bereitgestellte Lok sieht, wird er sie übernehmen und die LED beginnt langsam zu blinken.
  3. Diese Lok-Übernahme wird im Flash-Speicher gespeichert und beim Neustart erneut verwendet, wenn sie nicht freigegeben wurde.

Geschwindigkeits-Steuerung

  • Für Geschwindigkeits-Änderungen durch Drehen des Drehgebers.
  • Ein kurzer Druck auf den Drehgeber kehrt die Fahrtrichtung um.

Steuerung der Funktionen

Die vier Funktions-Tasten stehen für F1 bis F4.
Mit langen Klicks können F5 bis F8 angesprochen werden.
Eine Funktion wird nach Loslassen der Taste umgekehrt, um lange Klicks bearbeiten zu können. (So wie mit Smartphones.)

Eine Lok freigeben

  1. Den Drehgeber für mindesten 2 Sekunden gedrückt halten.
  2. Eine Freigabe-Meldung wird gesendet.
  3. Die LED wird Aus-geschaltet.

Batterie-Kontrolle

Der Analog-Eingang prüft die Batterie-Spannung.
Wenn die Spannung unter einen bestimmten Wert kommt, sendet der LOLii automatisch ein Geschwindigkeit-Null-Befehl zur Lok und einen Freigabe-Befehl.
Die LED geginnt sehr schnelles Blinken, solange die Batterie nicht vollständig entladen ist.

Servererkennung

UDP-Multicast entleert den Heap-Speicherplatz und ist daher deaktiviert.

Wenn beim Rocrail-Server R2RNet auf Multicast-Adresse 226.0.0.1 aktiviert ist, kann der LOLii den Servernamen / die IP-Adresse abrufen, um automatisch eine Verbindung zum 8051-Client-Port herzustellen.


WIO - I/O

  • Verbindet direkt mit dem Rocrail-Server-Client-Port 8051. Siehe Forum-Beitrag
  • Wiederherstellung von WiFi- und Server-Verbindung.
  • 32 Digital-I/O, kompatibel mit allen GCA-Schnittstellen.
    • Eingang
    • Ausgang
    • Block
    • Pulse
  • 128 LEDs kompatibel mit WS2812 an D8. (Ausgangs-Typ Farbe in Rocrail.)
    • RGB-Farbe
    • Helligkeit
    • Dimmen
    • Blinken
  • 4 Servos
    • Einstellbare Bewegungsgeschwindigkeit
    • Positionen werden in der plan.xml gespeichert, Ausgang/Weiche, was den Tausch von Hardware erleichtert.
    • Erreichte Endpositionen werden im Flash gespeichert, um einen stabilen Neustart zu gewährleisten.
  • DCC-Zentrale
  • Bis zu 255 Einheiten im gleichen WiFi-Netzwerk. (Abhängig von IP-Konfiguration und Verfügbarkeit.)
  • Ein Alarm wird erzeugt, wenn keine 'a live'-Meldungen mehr hereinkommen.
  • Ausgangs-/Weichen-Befehle werden bestätigt, nachdem sie verarbeitet wurden.
  • Eingangs-Ereignisse müssen innerhalb 100ms bestätigt werden. Nach dieser Zeitüberschreitung werden sie erneut gesendet. (Max. 5 Wiederholungen.)


Adressierung

Rocrail WIO
Schnittstellenkennung "WIO"
Bus Kennung
Adresse I2C-oder I/O-Port Port/LED
Adresse LED-Port
Adresse Servo-Port

Dieses Adressierungs-Schema wird verwendet für:

  • Ausgänge
  • Weichen
  • Signale
  • Rückmelder


LEDs

Die Adressierung ist die gleiche, wie bei normalen Ausgängen.

Ausgänge

  1. Schnittstelle → WIO-Kennung: Bus
  2. Schnittstelle → Adresse setzt den LED-Offset
  3. Schnittstelle → Parameter 'Ein' setzt den LED-Bereich
  4. Schnittstelle → Option 'Farbe' und Typ 'Beleuchtung' müssen gesetzt sein
  5. Schnittstelle → Wert setzt Helligkeit
  6. Schnittstelle → Verzögerung (0…15) setzt die Dimm-Schritte. (Ein Wert von Null deaktiviert Dimmen.)
  7. Schnittstelle → Option 'Blinken' kann für Blinken der LED verwendet werden.
  8. Farbe → RGB setzt die LED-Farbe

Signale

  1. Schnittstelle → WIO-Kennung: Bus
  2. Schnittstelle → Adresse setzt die LED-Nummer
  3. Schnittstelle → Port-Typ: LED
  4. Schnittstelle → Steuerungs-Typ: Begriffs-Nummern (Max. 6 Sub-LEDs → 2 x WS2812)
  5. Helligkeit

Die Begriffs-Werte sind mit RocNetNode Pi08 kompatibel. (WIO version 0.81+)

Servos

Die Adressierung ist die gleiche, wie bei normalen Ausgängen.

Steuerung Ausgang Weiche Bereich
WIO Schnittstellenkennung = "WIO" Schnittstellenkennung = "WIO" -
WIO-Kennung Bus Bus 1…255
Servo-Port Adresse Adresse 1…4
Zusätzliche Option - Einzel-Ausgang -
Position 1 Parameter Ein Parameter 0…180°
Position 2 Parameter Aus Wert 0…180°
Geschwindigkeit Verzögerung Schaltzeit 1…10
Ziel Port Typ "Servo" Port Typ "Servo" -


RFID

wio-spi-rfid.jpg

Sicherstellen, dass keine Servos und LEDs angeschlossen sind, wenn auf RFID umgestellt wird.
  1. Zwei Mifare RFID RC522-Leser werden unterstützt.
  2. Es werden 5 zusätzliche Ports benötigt; Servos sind parallel nicht möglich.
  3. Melde-Adressen sind 100 und 101. (In Rocrail 101 und 102.)
  4. Automatisches Rückmelder-Aus-Ereignis nach 1500ms. (Bis dahin muss es vom Server bestätigt sein.)
  5. Viermaliges Wiederholen bis zur Bestätigung, bevor aufgeben wird.
Signal D1 Mini RFID RC522
Slave Select 1 D3 1 (SDA) Leser 1
Slave Select 2 D0 1 (SDA) Leser 2
SCK D5 2 (SCK)
MOSI D7 3 (MOSI)
MISO D6 4 (MISO)


Stifte I2C

Stift Verwendung
A0 Spannungs-Überwachung
D1 I2C SCL
D2 I2C SDA
D4 Eingebaute LED
D8 LEDs (FastLED)

Display SSD1306

wio-oled-128x32.jpgdisplay-goes.jpg
An I2C können zwei Displays vom Typ SSD1306 mit den I2C-Adressen 0x3C und 0x3D angeschlossen werden.
Formatierter Text ist mit RocDisplay kompatibel.
WIO unterstützt nur eine Teilmenge und es werden einige neue Kleinbuchstabenbefehle eingeführt.
Code-Seite ist ISO 8859 Latin für Font {F0}; {F1} ist nur 7 Bit ASCII.

Adressierung

Der Bus wird für die WIO-Kennung verwendet und die Display-Nummer für die Auswahl zwischen 1 und 2. (0x3C oder 0x3D)
Der Adress-Wert wird nicht verwendet.

Unterstützte Formatierung

Formatierungsbefehle sind in geschweiften Klammern eingeschlossen. Beispiel des Lösch-Befehls:

{g1}{E}{L0}{X0}Hello World!{P}
Befehl Parameter Beschreibung Hinweis
{Bn} n=0-19 Zeichnet ein Bitmap an der aktuellen Position.
E - Lösche Display-Puffer. Ein zusätzliches {P} wird für das Löschen des Display benötigt.
{Fn} n=0-2 Font-Auswahl. 0=7x5 1=6x5w 2=6x5n Font 5x5 wird nicht unterstützt, weil es nicht lesbar ist.
{Hn} n=0-255 Setzt den Display-Kontrast.
{In} n=0-1 Invertiert das Display. 0=normal 1=invertiert
{Ln} n=0-3 Gehe zur Zeile. Der Bereich ist von der Displaygröße abhängig.
P - Puffer zum Display kopieren
{Rn} n=0,2 Legt die Drehung der Anzeige fest. 0=0° 2=180°
{?V} - Zeige Firmware-Version.
{Xn} n=0-127 Gehe zur Spalte. Der Bereich ist von der Displaygröße abhängig.
{Yn} n=0-32 Gehe zur Reihe. Der Bereich ist von der Displaygröße abhängig.
Neue Befehle Parameter Beschreibung
{cn} n=0-16 Zeichnet eine Analog-Uhr mit dem angegebenen Radius an der aktuellen Position.
{gn} n=0,1,2 Setzt die Display-Geometrie. 0=96x16, 1=128x32, 2=128x64 ​(1 ist Standard) Dies dient nur zu Testzwecken. Um CPU-Last zu sparen, die Option display setzen.
{i} - Invertierten Text umschalten.
{d} - Eine Textzeile herunterscrollen.
{f} - 7-Segment-Modellzeituhr.

Hinweis: Wenn die Geometrie nicht standardmäßig ist, 128x32, MUSS der Text mit einem {gn}-Befehl beginnen, damit die richtige Geometrie ausgewählt wird.

Bitmaps

Die Bitmaps haben eine Größe von 20 x 8 Pixel.

Nummer Beschreibung ​ Original ​
13 Nederlandse Spoorwegen (NS) ns.jpg


DCC-Generator

pulseview-wio-dcc.jpg

WIO unterstützt folgende DCC-Pakete

  • Lok-Geschwindigkeit und -Fahrtrichtung. (14 Fahrstufen werden nicht unterstützt.)
  • Lok-Funktionen 0 - 28.
  • POM schreiben/lesen. (Für POM lesen wird ein RailCom-Detektor benötigt.)
  • Zubehör
  • BinState

Eigenschaften

  • 100% NMRA Timing-konform.
  • Automatisch Gleisspannung AUS nach einem Verbindungsverlust zum Rocrail-Server.
  • Zeigt Aktivität auf einem Display, wenn eines angeschlossen ist.
  • 64 Slot Aktualisierungs-Stapel mit automatischer Bereinigung.
  • 16fach Zubehör-Befehlswarteschlange.

Stifte DCC

Stift Verwendung Hinweis
D6 & D7 Symmetrisches DCC-Signal.
D5 Kurzschluss-Erkennung. Benötigt einen 10 kΩ Pullup-Widerstand.

ORD3

Zur Verwendung des 3,3V-Pegels muss parallel zum R1 ein 470Ω-Widerstand hinzugefügt werden.

Mobil-Adressierung

Schnittstellenkennung WIO Bemerkung
Bus WIO-Kennung
Adresse DCC-Decoder-Adresse. Adressen > 99 werden als lange DCC-Adressen berücksichtigt.
Fahrstufen 28 oder 128


Mobil

Der WIO kann auch als mobiler RFID-Leser und I/O verwendet werden.
Die WIO-Kennung muss in dem zweiten Adress-Feld eingestellt werden.

Rückmelder-Einstellung

Loco [ICE-CAM] reports RFID event 56:101 [4.102.181.114.9.64.128] ON

Die gemeldete RFID muss zu einer Rückmelder-Kennung in Rocrail passen.
Die Adresse dieses Rückmelder muss auf Null eingestellt sein.
Die Kennung muss in dieser RFID-Schreibweise eingestellt sein.
Für das Kopieren dieser Kennung können die Rocrail-Traces oder der Rückmelder-Monitor verwendet werden.

Funktion-Einstellung

Um Funktionen an den WIO zu übergeben, muss die Funktion mit Funktions-Adresse und FX eingestellt werden.

Hardware

Die Firmware für IO-Type RIC funktioniert nicht ohne Pull-Up-Widerstände an den Tasten-Eingängen, einschließlich des Drehgebers.

Pläne & PCBs

Die veröffentlichte Hardware sind Prototypen, unvollständig und nicht zur Veröffentlichung bereit.
Es werden nur Original-GCA-Bausätze unterstützt.

arduino/wio-de.1573426523.txt.gz · Last modified: 2019/11/10 23:55 by rainerk