Hardware-Basteleien für Informatiker

Hardware-Basteleien für Hardware-Basteleien für InformatikerInformatiker

Marcel BüchlerMarcel Büchler

InhaltInhalt

● HistorischesHistorisches● Einstieg - BegriffeEinstieg - Begriffe● Löten für EinsteigerLöten für Einsteiger● µController - Parallax PropellerµController - Parallax Propeller● Pong auf dem µControllerPong auf dem µController● HiveHive● BlinkenlightsBlinkenlights● Blinkenlights ProjektBlinkenlights Projekt

HistorischesHistorisches

● 19. Jh Lochkarten-”Computer” (Hollerith)19. Jh Lochkarten-”Computer” (Hollerith)● Zuse Z3 (1941)Zuse Z3 (1941)● Bipolarer Transistor verdrängt Röhren ab 1955Bipolarer Transistor verdrängt Röhren ab 1955● 60er-Jahre erste µProzessoren60er-Jahre erste µProzessoren● Intel 4004 (1971)Intel 4004 (1971)● Homebrew Computer Club (ca 1975-1977)Homebrew Computer Club (ca 1975-1977)● Apple I (1976) & Apple II (1977)Apple I (1976) & Apple II (1977)

Motivation für Hardware-BasteleienMotivation für Hardware-Basteleien

● Hardwarenahes, effizientes ProgrammierenHardwarenahes, effizientes Programmieren● SignalverarbeitungSignalverarbeitung● Neue Konzepte kennenlernenNeue Konzepte kennenlernen● Etwas „handfestes” machenEtwas „handfestes” machen● SpassSpass

ZieleZiele

● Begeisterung für Hardware weckenBegeisterung für Hardware wecken● Andere Interessierte findenAndere Interessierte finden● Grundlage für kommende Projekte setzenGrundlage für kommende Projekte setzen● Erweiterung der Vorlesung Erweiterung der Vorlesung

Rechnerarchitekturen und BetriebssystemeRechnerarchitekturen und Betriebssysteme● HackerspaceHackerspace

Nötige GrundlagenNötige Grundlagen

● Grundwissen Elektrotechnik, PhysikGrundwissen Elektrotechnik, Physik● Schaltplan lesenSchaltplan lesen● LötenLöten● Lötkolben, Entlötpumpe und MultimeterLötkolben, Entlötpumpe und Multimeter● Ein wenig GeldEin wenig Geld● Viel ZeitViel Zeit

Was braucht man nicht?Was braucht man nicht?

● Highend-LötstationHighend-Lötstation● Geätzte PlatinenGeätzte Platinen● Anti-Statik-Armband :-)Anti-Statik-Armband :-)● Prototyping-SteckbrettPrototyping-Steckbrett● OszilloskopOszilloskop● SpannungsgeneratorSpannungsgenerator● FunktionsgeneratorFunktionsgenerator

BegriffeBegriffe

● Transistor (NPN, PNP)Transistor (NPN, PNP)● DiodeDiode● (Elektrolyt-) Kondensator (Elko)(Elektrolyt-) Kondensator (Elko)● WiderstandWiderstand● PotentiometerPotentiometer● LEDLED● ......

BegriffeBegriffe

SMD SMD DIL/DIP DIL/DIP

Grundlagen des LötensGrundlagen des Lötens

Schlechte LötstellenSchlechte Lötstellen

µController – Parallax Propeller µController – Parallax Propeller

● SpezifikationenSpezifikationen● Released in 2006 by ParallaxReleased in 2006 by Parallax● 3.3 Volt DC3.3 Volt DC● 8 x 32 Bit RISC CPU (Cogs)8 x 32 Bit RISC CPU (Cogs)● System Clock Speed: DC to 80 MHzSystem Clock Speed: DC to 80 MHz● 32K RAM / 32 K ROM32K RAM / 32 K ROM

Propeller MinimalbeschaltungPropeller Minimalbeschaltung

µController – Parallax Propeller µController – Parallax Propeller

● CogsCogs● Processor Block (ALU)Processor Block (ALU)● 2KB RAM (512 x 32 Bits)2KB RAM (512 x 32 Bits)● Two CountersTwo Counters● Video GeneratorVideo Generator● I/O Output RegisterI/O Output Register● I/O Direction RegisterI/O Direction Register

µController – Parallax Propeller µController – Parallax Propeller

● PROPRO● Einfach ProgrammierbarEinfach Programmierbar● Leichter EinstiegLeichter Einstieg● Vielfältig (PS/2, VGA, S-Video, Audio)Vielfältig (PS/2, VGA, S-Video, Audio)● 8 Cogs8 Cogs● 32 I/O Pins32 I/O Pins● Spin & Assembler (Forth, C, ...)Spin & Assembler (Forth, C, ...)

µController – Parallax Propeller µController – Parallax Propeller

● CONCON● Kein eingebauter Flash-Speicher/EEPROMKein eingebauter Flash-Speicher/EEPROM● Wegen Spin nicht ganz so hardwarenahe wie AVRWegen Spin nicht ganz so hardwarenahe wie AVR● Macht süchtigMacht süchtig

PongPong

● Man nehme:Man nehme:● Eine Idee (Pong)Eine Idee (Pong)● Propeller Grafik-BeispielPropeller Grafik-Beispiel● Tastatur-Treiber-BeispielTastatur-Treiber-Beispiel● Ein paar Stunden ZeitEin paar Stunden Zeit

DEMODEMO

HiveHive

● Idee: Retro-Style Computer mit PropellerIdee: Retro-Style Computer mit Propeller● 3 Propeller3 Propeller● VGA, S-Video, Tastatur, MausVGA, S-Video, Tastatur, Maus● SD-Card ReaderSD-Card Reader● E-RAM (1MB)E-RAM (1MB)● EthernetEthernet● Bastler-BusBastler-Bus

BlinkenlightsBlinkenlights

● Projekt des CCC anlässich des 20 Jahr Projekt des CCC anlässich des 20 Jahr Jubiläums 2001Jubiläums 2001

● Haus des Lehrers in BerlinHaus des Lehrers in Berlin● 18x8 Pixel Monochromes Display18x8 Pixel Monochromes Display● Interaktion mit Mobiltelefonen (Nachrichten Interaktion mit Mobiltelefonen (Nachrichten

senden und Pong)senden und Pong)● 11.Sept 2001- 23. Feb 2002 (23w 5d)11.Sept 2001- 23. Feb 2002 (23w 5d)

Mini-Blinkenlights-ProjektMini-Blinkenlights-Projekt

● 1. Idee1. Idee● Blinkenlights am MessezentrumBlinkenlights am Messezentrum

● 2. Idee2. Idee● Blinkenlights an der FG-GlaswandBlinkenlights an der FG-Glaswand

● 3. Idee3. Idee● Mini-Computer mit Punkt-Matrix-DisplayMini-Computer mit Punkt-Matrix-Display● Vorteile: Portabel, günstiger, Computer-Feeling und Vorteile: Portabel, günstiger, Computer-Feeling und

EinmaligkeitEinmaligkeit

Mini-Blinkenlights-ProjektMini-Blinkenlights-Projekt

● 32 I/O Ports32 I/O Ports● 2 für Programmierung2 für Programmierung● 2 für Flash-Speicher2 für Flash-Speicher● 2 für Sound (Stereo)2 für Sound (Stereo)● 6 für Eingabe (Tasten)6 für Eingabe (Tasten)● Es bleiben 20 Ports für Es bleiben 20 Ports für

LED-AusgabeLED-Ausgabe– 8 x 12 LED-Matrix8 x 12 LED-Matrix– 12x16 = 192 LED's 12x16 = 192 LED's

LED PunktmatrixLED Punktmatrix

LED PunktmatrixLED Punktmatrix

LED PunktmatrixLED Punktmatrix

LED PunktmatrixLED Punktmatrix

Fragen?Fragen?