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Hardware-Basteleien für
     Informatiker
       Marcel Büchler
Inhalt
●   Historisches
●   Einstieg - Begriffe
●   Löten für Einsteiger
●   µController - Parallax Propeller
●   Pong auf dem µController
●   Hive
●   Blinkenlights
●   Blinkenlights Projekt
Historisches
●   19. Jh Lochkarten-”Computer” (Hollerith)
●   Zuse Z3 (1941)
●   Bipolarer Transistor verdrängt Röhren ab 1955
●   60er-Jahre erste µProzessoren
●   Intel 4004 (1971)
●   Homebrew Computer Club (ca 1975-1977)
●   Apple I (1976) & Apple II (1977)
Motivation für Hardware-Basteleien
●   Hardwarenahes, effizientes Programmieren
●   Signalverarbeitung
●   Neue Konzepte kennenlernen
●   Etwas „handfestes” machen
●   Spass
Ziele
●   Begeisterung für Hardware wecken
●   Andere Interessierte finden
●   Grundlage für kommende Projekte setzen
●   Erweiterung der Vorlesung
    Rechnerarchitekturen und Betriebssysteme
●   Hackerspace
Nötige Grundlagen
●   Grundwissen Elektrotechnik, Physik
●   Schaltplan lesen
●   Löten
●   Lötkolben, Entlötpumpe und Multimeter
●   Ein wenig Geld
●   Viel Zeit
Was braucht man nicht?
●   Highend-Lötstation
●   Geätzte Platinen
●   Anti-Statik-Armband :-)
●   Prototyping-Steckbrett
●   Oszilloskop
●   Spannungsgenerator
●   Funktionsgenerator
Begriffe
●   Transistor (NPN, PNP)
●   Diode
●   (Elektrolyt-) Kondensator (Elko)
●   Widerstand
●   Potentiometer
●   LED
●   ...
Begriffe
SMD       DIL/DIP
Grundlagen des Lötens
Schlechte Lötstellen
µController – Parallax Propeller
●   Spezifikationen
    ●   Released in 2006 by Parallax
    ●   3.3 Volt DC
    ●   8 x 32 Bit RISC CPU (Cogs)
    ●   System Clock Speed: DC to 80 MHz
    ●   32K RAM / 32 K ROM
Propeller Minimalbeschaltung
µController – Parallax Propeller
●   Cogs
    ●   Processor Block (ALU)
    ●   2KB RAM (512 x 32 Bits)
    ●   Two Counters
    ●   Video Generator
    ●   I/O Output Register
    ●   I/O Direction Register
µController – Parallax Propeller
●   PRO
    ●   Einfach Programmierbar
    ●   Leichter Einstieg
    ●   Vielfältig (PS/2, VGA, S-Video, Audio)
    ●   8 Cogs
    ●   32 I/O Pins
    ●   Spin & Assembler (Forth, C, ...)
µController – Parallax Propeller
●   CON
    ●   Kein eingebauter Flash-Speicher/EEPROM
    ●   Wegen Spin nicht ganz so hardwarenahe wie AVR
    ●   Macht süchtig
Pong
●   Man nehme:
    ●   Eine Idee (Pong)
    ●   Propeller Grafik-Beispiel
    ●   Tastatur-Treiber-Beispiel
    ●   Ein paar Stunden Zeit


                            DEMO
Hive
●   Idee: Retro-Style Computer mit Propeller
●   3 Propeller
●   VGA, S-Video, Tastatur, Maus
●   SD-Card Reader
●   E-RAM (1MB)
●   Ethernet
●   Bastler-Bus
Blinkenlights
●   Projekt des CCC anlässich des 20 Jahr
    Jubiläums 2001
●   Haus des Lehrers in Berlin
●   18x8 Pixel Monochromes Display
●   Interaktion mit Mobiltelefonen (Nachrichten
    senden und Pong)
●   11.Sept 2001- 23. Feb 2002 (23w 5d)
Mini-Blinkenlights-Projekt
●   1. Idee
    ●   Blinkenlights am Messezentrum
●   2. Idee
    ●   Blinkenlights an der FG-Glaswand
●   3. Idee
    ●   Mini-Computer mit Punkt-Matrix-Display
    ●   Vorteile: Portabel, günstiger, Computer-Feeling und
        Einmaligkeit
Mini-Blinkenlights-Projekt
●   32 I/O Ports
    ●   2 für Programmierung
    ●   2 für Flash-Speicher
    ●   2 für Sound (Stereo)
    ●   6 für Eingabe (Tasten)
    ●   Es bleiben 20 Ports für
        LED-Ausgabe
        –   8 x 12 LED-Matrix
        –   12x16 = 192 LED's
LED Punktmatrix
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Open source hardware
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Hardware-Basteleien für Informatiker

  • 1. Hardware-Basteleien für Informatiker Marcel Büchler
  • 2. Inhalt ● Historisches ● Einstieg - Begriffe ● Löten für Einsteiger ● µController - Parallax Propeller ● Pong auf dem µController ● Hive ● Blinkenlights ● Blinkenlights Projekt
  • 3. Historisches ● 19. Jh Lochkarten-”Computer” (Hollerith) ● Zuse Z3 (1941) ● Bipolarer Transistor verdrängt Röhren ab 1955 ● 60er-Jahre erste µProzessoren ● Intel 4004 (1971) ● Homebrew Computer Club (ca 1975-1977) ● Apple I (1976) & Apple II (1977)
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10. Motivation für Hardware-Basteleien ● Hardwarenahes, effizientes Programmieren ● Signalverarbeitung ● Neue Konzepte kennenlernen ● Etwas „handfestes” machen ● Spass
  • 11. Ziele ● Begeisterung für Hardware wecken ● Andere Interessierte finden ● Grundlage für kommende Projekte setzen ● Erweiterung der Vorlesung Rechnerarchitekturen und Betriebssysteme ● Hackerspace
  • 12. Nötige Grundlagen ● Grundwissen Elektrotechnik, Physik ● Schaltplan lesen ● Löten ● Lötkolben, Entlötpumpe und Multimeter ● Ein wenig Geld ● Viel Zeit
  • 13. Was braucht man nicht? ● Highend-Lötstation ● Geätzte Platinen ● Anti-Statik-Armband :-) ● Prototyping-Steckbrett ● Oszilloskop ● Spannungsgenerator ● Funktionsgenerator
  • 14. Begriffe ● Transistor (NPN, PNP) ● Diode ● (Elektrolyt-) Kondensator (Elko) ● Widerstand ● Potentiometer ● LED ● ...
  • 15. Begriffe SMD DIL/DIP
  • 18. µController – Parallax Propeller ● Spezifikationen ● Released in 2006 by Parallax ● 3.3 Volt DC ● 8 x 32 Bit RISC CPU (Cogs) ● System Clock Speed: DC to 80 MHz ● 32K RAM / 32 K ROM
  • 20.
  • 21. µController – Parallax Propeller ● Cogs ● Processor Block (ALU) ● 2KB RAM (512 x 32 Bits) ● Two Counters ● Video Generator ● I/O Output Register ● I/O Direction Register
  • 22. µController – Parallax Propeller ● PRO ● Einfach Programmierbar ● Leichter Einstieg ● Vielfältig (PS/2, VGA, S-Video, Audio) ● 8 Cogs ● 32 I/O Pins ● Spin & Assembler (Forth, C, ...)
  • 23. µController – Parallax Propeller ● CON ● Kein eingebauter Flash-Speicher/EEPROM ● Wegen Spin nicht ganz so hardwarenahe wie AVR ● Macht süchtig
  • 24. Pong ● Man nehme: ● Eine Idee (Pong) ● Propeller Grafik-Beispiel ● Tastatur-Treiber-Beispiel ● Ein paar Stunden Zeit DEMO
  • 25. Hive ● Idee: Retro-Style Computer mit Propeller ● 3 Propeller ● VGA, S-Video, Tastatur, Maus ● SD-Card Reader ● E-RAM (1MB) ● Ethernet ● Bastler-Bus
  • 26.
  • 27. Blinkenlights ● Projekt des CCC anlässich des 20 Jahr Jubiläums 2001 ● Haus des Lehrers in Berlin ● 18x8 Pixel Monochromes Display ● Interaktion mit Mobiltelefonen (Nachrichten senden und Pong) ● 11.Sept 2001- 23. Feb 2002 (23w 5d)
  • 28.
  • 29.
  • 30. Mini-Blinkenlights-Projekt ● 1. Idee ● Blinkenlights am Messezentrum ● 2. Idee ● Blinkenlights an der FG-Glaswand ● 3. Idee ● Mini-Computer mit Punkt-Matrix-Display ● Vorteile: Portabel, günstiger, Computer-Feeling und Einmaligkeit
  • 31. Mini-Blinkenlights-Projekt ● 32 I/O Ports ● 2 für Programmierung ● 2 für Flash-Speicher ● 2 für Sound (Stereo) ● 6 für Eingabe (Tasten) ● Es bleiben 20 Ports für LED-Ausgabe – 8 x 12 LED-Matrix – 12x16 = 192 LED's