Die Aufgabe in unserer Diplomarbeit bestand darin, eine Baugruppe - bestehend aus einem gekauften DECT-Modul und einem Mikrokontroller - zu entwickeln, die über DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) mit anderen baugleichen Baugruppen vernetzt werden kann. Somit ist eine drahtlose digitale Datenübermittlung zwischen mehreren Modulen möglich. Die überwindbaren Entfernungen betragen im Freien bis 300 Meter und in Gebäuden bis zu 50 Meter.

Was wir erreicht haben:

• Hardware: Wir haben drei identische Input-Output-Prints (I/O-Print) entwickelt, die auf den Mikrokontrollerprint miniMODUL-167 aufgesteckt werden können. Jeder I/O-Print enthält neun Schalter, eine Reihe mit 8 Leuchtdioden, eine serielle asynchrone Schnittstelle und einen weiteren Anschluss für die serielle Schnittstelle auf dem miniMODUL-167. Alle Funktionen der drei Prints haben wir getestet und funktionieren.
• Software: Wir haben universell einsetzbare Funktionen erstellt, die das einfache Senden und Empfangen von AT-Befehlen über die serielle Schnittstelle, sowie das An- und Abmelden von mobilen Stationen (Portable Parts) an der Fix-Station (Fixed Part) ermöglichen. Auf diesen Funktionen bauen zwei von uns erstellte Anwendungen auf. Die erste erlaubt eine einfache Punkt-zu-Punkt-Verbindung von einem Fixed Part zu einem Portable Part. Die zweite Anwendung ist auf der ersten aufgebaut und erlaubt Verbindungen zu bis zu 16 Portable Parts. Da aber nur eine Verbindung aktiv sein kann, muss die Fix-Station diese auswählen. Die Datenübertragung ist bei beiden Anwendungen mit den Schaltern und Leuchtdioden sowie über eine frei einsetzbare serielle Schnittstelle, die z. B. mit einer Terminalsoftware verwendet werden kann, möglich.

Unsere Aufgabe in dieser Diplomarbeit bestand darin, eine Grundlage für das Übertragen von Daten über ISDN mit dem TCP/IP Protokoll zu schaffen, auf welcher zu einem späteren Zeitpunkt weiter aufgebaut werden kann.

Die Arbeit zur Erfüllung dieser Aufgabe bestand aus der Entwicklung von Hard- und Software. Die Hardware besteht aus den folgenden Komponenten:

• 4 x 40 Zeichen Display zur Anzeige von Informationen
• 4 x 4 Tasten Matrix Tastatur zur Eingabe von Text und der Bedienung der Menus
• ISDN Modem-Modul
• Hauptplatine mit dem TCP/IP Network Protocol Stack
• Mikrocontroller Siemens C167CR

Die Software übernimmt die folgenden Aufgaben:

• User Interface
• Initialisierung der Hardware
• Verbindungsaufbau, Mailversand, Verbindungsabbau
• Abfragen der dynamisch zugewiesenen IP-Adresse

Stand der Arbeit:

Wir hinterlassen eine Schnittstelle, welche eine gute Basis für die Weiterführung dieser Arbeit bildet. Es können nun diverse Internet-Anwendungen realisiert werden, wie zum Beispiel ein Mail- oder Web-Server.

Die Diplomarbeit war sehr spannend und wir fanden es interessant, einen vertieften Einblick in das TCP/IP Protokoll zu erhalten.

Es wurde ein Mikrokontrollerboard mit einem GSM-Modul gekoppelt und als embedded System fertiggestellt. Verwendet wurde ein funktionsfertiges Kontrollerboard, sowie ein fertiges GSM-Modul, welches über eine serielle Schnittstelle bedient wird.

Damit eine Kommunikation zwischen GSM-Modul und Kontrollerboard mit gleichzeitiger Benützung des Monitorprogramms vom Kontrollerboard und einer zusätzlichen Schnittstelle zur Datenübertragung möglich ist, werden drei serielle Schnittstellen benötigt. Zwei serielle Schnittstellen sind standardmässig auf dem Kontrollerboard vorhanden. Die andere ist von uns über die Ports via UART- sowie RS232-Treiberbausteinen realisiert worden. Das GSM-Modul wurde zusammen mit der seriellen Schnittstelle und den Kommunikationsbausteinen auf einer Europakarte angeordnet. Die Verbindung zwischen der Zusatzbaugruppe und dem Kontrollerboard wurde mittels der für solche Projekte vorgesehenen Steckerleisten realisiert. Gespiesen wird die ganze Einheit über ein Netzteil oder einen Akkumulator.

Die Programmierung des Kontrollerboardes ist in der Hochsprache C geschrieben und kann so nach belieben erweitert oder abgeändert werden. Damit weniger versierte Benutzer Anpassungen für Ein- und Ausgabeeinheiten vornehmen können, ist die Zuordnung der Ports tabellenähnlich gelöst. Diese Anpassungen können zentral in der entsprechenden Datei vorgenommen werden.

Zur Demonstration des Systems wurde ein Programm entwickelt, welches sämtliche Funktionen einfach und anschaulich testen und darstellen kann. Das Programm wurde in Java geschrieben und ist auf windowsbasierenden PC's lauffähig. Es können sämtliche Daten die das GSM-Modul liefert dargestellt werden. Für den Aufbau der Datenverbindung wird ein ISDN-Terminal, bzw. ein GSM-Modem benötigt. Um die gelieferten Daten auszuwerten, wurde eine kleine Demo-Datenbank erstellt.

Der Universal Serial Bus, kurz USB, wird in absehbarer Zeit die verschiedenen seriellen und parallelen Schnittstellen für PC-Peripheriegeräte ablösen. Dies war uns Grund genug Know-how im Bereich der USB Kommunikation anzueignen. Dazu wurde das Projekt Ein/Ausgabe Baugruppe mit USB erstellt.

Ein PC mit Windows 98 und USB Anschluss dient als Host unseres Kommunikationssystems. Die Hardware soll im wesentlichen Daten von einem Client über eine serielle RS232 Schnittstelle einlesen und über den USB Bus an den Host liefern. Dieser verarbeitet die Daten und schickt sie über USB zurück zu unserer Hardware. Diese leitet die Daten weiter über die serielle RS232 Schnittstelle zum zweiten Client.

Wegen den unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen USB (12Mbps) und den RS232 Schnittstellen (je 38'400 Baud) ist es notwendig, die Daten zwischenzuspeichern. Aus diesem Grund haben wir eine Bufferverwaltung implementiert. Dadurch ist es möglich Übertragungsschwankungen auszugleichen. Dem Host wird die Anzahl besetzter Buffer übermittelt, damit dieser entsprechend den Datenstrom beeinflussen kann.

Unsere Hardware besteht aus dem Infineon Demoboard Easy UTAH. Dieses ist mit einem C161U 16 Bit Mikrokontroller mit USB Interface bestückt. Der Prozessor ist in der Lage, bei einer Taktfrequenz von 36 MHz eine Leistung von 18 MFlops zu erbringen. Zusätzlich wurden zwei National Semiconductor 16550 UARTs für die seriellen RS232 Schnittstellen zu den Clients verwendet.

Zur Entwicklung der Windows Software kam Visual C++ zur Anwendung. Mit dieser Entwicklungsumgebung erstellten wir eine grafische Benutzeroberfläche um die Kommunikation zu kontrollieren und zu steuern. Die Daten lassen sich auf dem Host zu Demonstrationszwecken verändern.

Die Software des Mikrokontrollers wurde mit der Keil uVision Software in C implementiert.

Unsere Aufgabe war es ein LC-Display mit Touch-Panel mit zwei Mikrokontrollern anzusteuern.

Wir entschlossen uns auf dem C167-Mikrokontroller alle Prozeduren zu implementieren, die notwendig sind um Daten auf dem Display darzustellen und auf dem C164-Mikrokontroller die anwenderspezifische Applikation zu speichern. Auf beiden Systemen ist eine Software installiert, die eine Kommunikation per CAN Interface oder der seriellen asynchronen Schnittstelle ermöglicht. Ein wichtiger Punkt war, dass ein Entwickler eine Applikation schreiben kann, ohne sich um die Kommunikation zwischen den Systemen zu kümmern.

Im CAN Betrieb stellt die Übermittlung der Daten vom C164 zum C167 keinerlei Probleme dar. Im CAN-Betrieb haben wir dafür gesorgt, dass unser Zweirechner-System auch ohne grossen Aufwand zu einem Mehrrrechnersystem erweitert werden kann. Aufgrund der hohen Übertragungsrate von 1 Mbps stört auch die Flusssteuerung die Dynamik in keinem Fall.

Nachdem wir die Software für die Ansteuerung des Displays mit Touch-Panel geschrieben hatten, programmierten wir eine Demo-Applikation, mit welcher wir die Möglichkeiten und die Tücken des LC-Displays mit Touch-Panel aufzeigen können. Das grosse Problem sind die kleinen Felder des Touch-Panels. In einer professionellen Anwendung sollten nie zwei nebeneinander liegenden Touch-Feldern verschiedenen Funktionen zugewiesen werden, da dies häufig zu Störungen führen kann falls zwei Felder ungewollt miteinander gedrückt werden.

Der Markt für Produkte oder Dienstleistungen, die mit dem Internet zu tun haben ist gross. Ein Trend, der heutzutage beobachtet werden kann, ist dass immer mehr Geräte internettauglich sind oder anders gesagt die Fähigkeit haben sich mit dem Internet zu verbinden. Es wird geschätzt, dass im Jahre 2005 die internetfähigen Geräte die Anzahl PCs um das hundertfache übersteigen werden. Viele Leute stellen sich nun die Frage, wieso sollen normale Geräte internettauglich gemacht werden. Das folgende Beispiel sollen das verdeutlichen.

Jeder von uns kennt die Esswaren-, die Photo- oder die Zigarettenautomaten, die an den Bahnhöfen stehen. Heutzutage muss ein Servicemann jeden Tag bei diesen Automaten vorbei schauen. Eventuell muss er gewisse Snacks wieder auffüllen, dass Wechselgeld variieren, Preisschilder abändern oder gar nichts machen, weil alles in Ordnung ist. Stellen Sie sich nun vor, dass dieser Snackautomat mit dem Servicemann kommunizieren und ihm seine Bedürfnisse mitteilen könnte. Der Servicemann wüsste nun zu jedem Zeitpunkt wie der Zustand des Snackautomaten ist, ob irgendwelche Snacks fehlen, kein Wechselgeld vorhanden oder ob irgend ein Sensor defekt ist. Es wäre für den Servicemann ideal, falls er von einem Büro aus alle Snack und Zigarettenautomaten abfragen könnte, oder noch besser die Automaten selbst sich melden und ihm mitteilen würden, ob ihnen etwas fehlt und wenn ja, was. Der Servicemann könnte nun mit den richtigen Werkzeugen, Snacks und einer minimalen Fahrroute durch die Stadt fahren und so viel Zeit und Benzin sparen. Auch könnten dem Automaten Preisänderungen mitgeteilt werden und dieser würde nun selbständig die Preisschilder abändern, ohne dass der Servicemann vorbeischauen muss.

Firma Sulzer Hexis entwickelt eine Brenstoffzelle, die zur Stromerzeugung und Wärmeproduktion in Gebäuden eingesetzt werden kann. Der gesamte Prozess in solcher Brennstoffzelle ist sehr aufwendig und benötigt mehrere Regelungen sowie Überwachungseinrichtungen. Die einzelnen funktionellen Blöcke werden miteinander durch ein Bussystem der Firma Echelon, das Lonworks, verbunden.

Das Ziel dieser Arbeit war ein Gerät zu entwickeln, welches am Lon-Bus angeschlossen wird und via SMS die Überwachung und Steuerung solchen Anlagen ermöglicht. Dieses Gerät entscheidet anhand von gewissen LON-Netzwerkvariabeln, ob eine Meldung per SMS an einen Servicetechniker abgesetzt werden muss. Die Meldung wird entweder direkt via GSM-Netz oder via analogem Festnetzanschluss abgesetzt. In entgegengesetzter Richtung empfängt das Gerät Meldungen und verändert gewisse Netzwerkvariabeln. Folgende Systeme wurden realisiert:

ECS1 (Emergency Communication System): Aufgrund von Eingangsvariabeln können vordefinierte Meldungen via SMS auf eine Handynummer eines Technikers gesendet werden. Dieser kann mit Hilfe von vorgegebenen Meldungen, sprich Kurzmitteilungen, gewisse Ausgangsvariabeln fernsteuern.

ECS2: Im Gegensatz zum ECS1 wird mit dem ECS2 die Verbindung übers Festnetz zu einem zentral gelegenen Gateway, oder dem Gateway eines Netzbetreibers aufgebaut. Anschliessend wird die Meldung gemäss EMI-Spezifikation übermittelt. Zusätzlich bietet sich hier die Möglichkeit, die Ausgangsvariabeln via DTMF-Töne fernzusteuern.

Gateway: Das Gateway dient als Schnittstelle zwischen mehreren Anlagen und den entsprechenden Technikern. Die von den einzelnen Anlagen empfangenen Meldungen werden anhand von Datenbankeinträgen entsprechend weitergeleitet. Zusätzlich kann das Gateway Meldungen von zuständigen Technikern empfangen und diese mit den nötigen Informationen an die entsprechende Anlage weiterleiten, um diese fernzusteuern.