MicroSPS

MicroSPS
Einfachstes Erstellen von Steuerungen durch
grafische Funktionseingabe in EAGLE
Hardware: SPS-Ctrl
Keinerlei Programmierkenntnisse erforderlich!
Handbuch
www
Copyright ©
H.Buß, I.Busker 2006
www.MicroSPS.com
www.mikrocontroller.com
Originaldokumentation
© CadSoft Computer GmbH 2005
www.cadsoft.de
Wir bedanken uns für die freundliche Unterstützung bei der Firma CadSoft Computer GmbH,
ohne deren Vorarbeit diese Umsetzung nicht möglich gewesen wäre.
Dokument-Version V3.3 basiert auf Schaltungsinterpreter V0.86

Das MicroSPS-Projekt Inhalt
Inhaltsverzeichnis
Das MicroSPS-Konzept..................................................... 3
Wo kann man die MicroSPS einsetzen?..................... 3
Die SPS-CTRL als MicroSPS-Hardware........................... 4
Photo einer voll bestückten SPS-Ctrl...........................5
Die Komponenten der MicroSPS-Entwicklung.................. 6
Entwicklungsschritte ......................................................... 6
Rechtliches........................................................................ 6
Installation der MicroSPS-Software................................... 7
MicroSPS-Downloader.......................................................7
MicroSPS-Firmware........................................................... 7
Regeln für die Erstellung eines
MicroSPS-Funktionsplans................................................. 8
Fehlermeldungen bei der Funktionslisten-Erzeugung.......9
Wichtige EAGLE-Befehle für die MicroSPS-Entwicklung..9
Die MicroSPS-Bauteile.................................................... 10
Hinzufügen von Funktionen / Elementen................... 10
MICRO-SPS............................................................... 10
DIGEIN....................................................................... 10
DIGAUS......................................................................10
ALGEIN#0-4............................................................... 10
PWM.......................................................................... 10
EINAUSSCHVZ_FG...................................................10
EINAUSSCHVZ.......................................................... 11
EINSCHALTVZ_SP.................................................... 11
TREPPENL_RT..........................................................11
STROMSTOSSREL................................................... 11
MATH......................................................................... 11
WERT.........................................................................12
WERT_TEMPERATUR.............................................. 12
WERT_UHRZEIT....................................................... 12
WERT_VAR............................................................... 12
UHRZEIT.................................................................... 12
OSZILLATOR............................................................. 12
COUNTER..................................................................12
DECADE_CNT .......................................................... 13
DECADE_CNT_INV .................................................. 13
COMPARATOR..........................................................13
COMP_HYST............................................................. 13
REGLER_PID.............................................................13
FREQU_TEILER........................................................ 13
UND_2/UND_4/UND_8.............................................. 14
ODER_2/ODER_4/ODER_8...................................... 14
NAND_2/NAND_4/NAND_8.......................................14
NOR_2/NOR_4/NOR_8............................................. 14
XOR_2........................................................................14
NICHT........................................................................ 14
SELECT..................................................................... 14
IR_Q........................................................................... 14
ANALOGSCHALTER................................................. 14
DB_ALG_AUS............................................................ 14
DB_ALG_EIN............................................................. 14
DB_DIG_AUS.............................................................14
DB_DIG_EIN.............................................................. 14
PWM.......................................................................... 15
MULTIPLEXER...........................................................15
BUSREDUCT............................................................. 15
BUSEXPAND............................................................. 15
MINMAX..................................................................... 15
SPEICHER................................................................. 15
RANDOM................................................................... 15
ANALOG_CONVERT................................................. 15
LIN_KENNLINE..........................................................16
Digitales I/O-Modul 12/4.................................................. 16
EXT_IO_12/4..............................................................16
Die Funktion LCD-/V24AUSGABE.................................. 16
Was wird ausgegeben?............................................. 16
Wann wird etwas ausgegeben?.................................16
Wie muss der Format-String aussehen?................... 16
Erweiterung für das LCD-Display...............................17
Asynchrone oder Synchrone Verarbeitung......................18
FAQ..................................................................................18
Wichtige Begriffe............................................................. 20
Default........................................................................ 20
Modulo........................................................................20
Retriggerbar............................................................... 20
Schleifendurchlauf, Zyklus......................................... 20
String.......................................................................... 20
Value.......................................................................... 20
Fehlermeldungen und Warnungen.................................. 21
Fehler in Schaltung.................................................... 21
Zu hoher Speicherbedarf........................................... 21
Fehler im User-Language-Programm........................ 21
Fehler in Bibliothek.....................................................21
Warnungen................................................................ 21
Alle MicroSPS-Funktionen in der Übersicht.................... 22
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MicroSPS für AVR-Controller www.MicroSPS.com
Das MicroSPS-Konzept
Das Softwarepaket EAGLE der Firma CadSoft ist grundsätzlich
ein Programm zur Erstellung von Schaltplänen
und zum Entwurf von Platinen. Bisher war es fast ausschließlich
auf dem Elektroniksektor bekannt. Im Beipiel
der MicroSPS verwenden wir EAGLE zur Eingabe des
Funktionsplans.
Wer heute eine elektrische Anlage steuern oder regeln
will, hat die Wahl zwischen:
– einfachen Funktionselementen (diverse Relaistypen,
Zeitverzögerungen etc.),
– Spezialelementen für bestimmte Aufgaben (etwa zur
Heizungsregelung),
– Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS).
Erreicht die Aufgabe eine gewisse Komplexität, kommen
praktisch nur noch die beiden letztgenannten Kategorien
in Frage. Sobald man eine gewisse Flexibilität benötigt,
weil man keine Standardaufgabe vor sich hat, bleibt nur
noch die SPS. Leider ist der Umgang mit den auf dem
Markt angebotenen SPS-Produkten nicht immer einfach,
und auch der relativ hohe Preis verbietet oft deren Einsatz.
Das MicroSPS-Konzept vermeidet diese Nachteile:
– die MicroSPS-Hardware wird günstig angeboten oder
kann selbst gefertigt werden
– die Programmierung der SPS-Funktion beschränkt
sich auf das Zeichnen eines Schaltplans mit Funktionselementen,
die dem Anlagenbauer oder Elektriker
überwiegend bekannt sind;
Wo kann man die MicroSPS einsetzen?
Der Phantasie sind hier kaum Grenzen gesetzt. Ein einfacher
Treppenhausautomat, kombiniert mit einer
Abwesenheitsschaltung (zufällige Einschaltzeiten bestimmter
Leuchten), lässt sich ebenso leicht realisieren
wie die komplette Steuerung einer Biogasanlage. Sehen
Sie sich die Hardware-Eigenschaften und die Liste der
Funktionen an, und Sie werden sicher genügend eigene
Anwendungsfälle finden. Um die obere Grenze für den
möglichen Umfang des Schaltplans einschätzen zu können,
haben wir eine Timerschaltung mit drei Ausgängen
entworfen (siehe Anhang), bei der sich pro Ausgang die
Startzeit und die Einschaltdauer digital einstellen lassen.
Eine der leistungsfähigsten MicroSPS-Funktionen ist die
Ausgabe von Daten über die serielle Schnittstelle und aus
das Display. Sie ermöglicht es auf einfachste Weise, Werte,
die an den analogen Schnittstellen anliegen, oder
Werte, die intern erzeugt oder bearbeitet wurden, in formatierter
Form anzuzeigen. Damit ist die MicroSPS neben
Aufgaben der Steuer-und-Regeltechnik und der Haustechnik
besonders gut für die Protokollierung technischer
Vorgänge geeignet. Eine Überwachungsschaltung, die bei
bestimmten Grenzwerten Alarm auslöst und den Verlauf
bestimmter Größen mit Minimal- und Maximalwerten protokolliert,
ist in wenigen Minuten „programmiert“.
Nicht vergessen sollte man, dass die MicroSPS-Hardware
eine Microcontroller-Schaltung mit reichlich Schnittstellen
darstellt, die nicht notwendigerweise in einen Schaltschrank
eingebaut werden muss.
Viele Microcontroller-Anwendungen, bei denen am
Ende ein kleines Gerät entsteht, sind sicher mit den
Mitteln der MicroSPS-Programmierung leichter und
schneller zu realisieren als auf herkömmliche Weise
in Assemblersprache.
Auch in der Ausbildung kann die MicroSPS gute Dienste
leisten.
Wer kann die MicroSPS einsetzen?
Die erste Voraussetzung ist ein klein wenig Erfahrung im
Umgang mit dem PC. Wir werden hier nicht die Grundlagen
von Windows erklären. Sie sollten schon wissen,
wie man sich durch ein Menü hangelt oder wie man Programm
installiert. Aber sehr viel mehr Computerwissen
setzen wir nicht voraus.
Wer eine Ausbildung als Elektriker, Anlagenbauer, Kältetechniker
oder in einem ähnlichen Beruf genossen hat,
dürfte keine Probleme haben, die MicroSPS zu programmieren.
Viele der vorhandenen Funktionen sind ihm
bekannt, und die anderen sind nicht schwerer zu verstehen.
Ebenso werden Elektroniker keine grundsätzlichen
Probleme haben, damit zurecht zu kommen. Wenn überhaupt,
dann dürften die Probleme sprachlicher Art sein.
Begriffe wie Wischrelais sind eher in der Elektrik zu Hause.
Ein Elekroniker würde vermutlich lieber von einem
Monoflop sprechen. Deshalb sollte man sich die Beschreibung
der Funktionen genau ansehen, bevor man loslegt.
Dann ist auch klar, was jede Funktion genau leistet.
Bevor Sie aber versuchen, mit dem MicroSPS-Projekt zu
experimentieren, sollten Sie unbedingt mit der grundsätzlichen
Bedienung von EAGLE vertraut sein, sonst hören
Sie frustriert auf, bevor Sie überhaupt richtig angefangen
haben, und das wäre doch schade. Am besten gehen Sie
den Online-Kurs schrittweise durch. Eine halbe Stunde,
die sich vielfach auszahlen wird!
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MicroSPS für AVR-Controller www.MicroSPS.com
Die SPS-CTRL als MicroSPS-
Hardware
Die Platine „SPS-Ctrl“ ist speziell für die Anwendung als
MicroSPS entwickelt worden. Sie lässt sich mittels Erweiterungsmodulen
mit zusätzlichen Modulen weiter
ausbauen. Wir haben hier besonderen Wert auf viele Ein-
und Ausgänge, Erweiterbarkeit und bessere Einbaumöglichkeit
gelegt. Durch Features wie Echtzeitur und
absetzbares Display und Tastatur ist sie ideal für diese
Anwendung.
Zahlreiche Funktionsblöcke der MicroSPS sind speziell
auf diese Hardwareplattform zugeschnitten, sodass auch
aufwendige Projekte mit Fernbedienungen, LCD-Ausgaben,
Menüführung, Zeitsteuerungen, analoger
Datenverarbeitung usw. zum Kinderspiel werden.
Die kompakte Leiterkarte (ca.12*10cm) findet, wie im Bild
zu sehen, hervorragend Platz in einem
Phoenix-Hutschienen-Gehäuse. Die Ein- und Ausgänge,
sowie die vier Tasten sind auch noch von außen zugänglich,
wenn die restliche Elektronik vom Klarsichtdeckel des
Gehäuses verdeckt sind. Sie lässt sich mit 12V, oder 24V
DC versorgen (Achtung: Bestückungsvariante). Die Analogeingänge
sind mit 0...10 V ebenso „SPS-konform“ wie
die Digitaleingänge mit 24 V DC. Sechs Relais bilden die
Schnittstelle zu Lampen, Garagentoren, Markisen und anderen
Verbrauchern, die gesteuert werden sollen.
Eine SPS-CTRL Leiterkarte ist bei: www.mikrocontroller.com
oder www.MicroSPS.com erhältlich. Sie kann je nach
Anwendung mit unterschiedlicher Peripherie ausgestattet
werden. Dort findet man auch die Firmware (den Bootloader
und Schaltungsinterpreter) in *.HEX-Form.
Alle Teile sind bedrahtet und leicht und kostengünstig beschaffbar
(z.B. Reichelt).
Inbetriebnahme:
Eine Anleitung zur Inbetriebnahme der SPS-Ctrl (einspielen
des Schaltungsinterpreters, Bedienung des
Downloaders usw. findet man in der Beschreibung „Quickstart_Vx_y.pdf“
Technische Daten der SPS-CTRL:
– 8 Digitaleingänge, geschützt durch Optokoppler
– 4 Tasten
– 6 Relais zum Schalten von Lasten
– 2 Digitalausgänge mit Treiberbaustein (Open-Collector)
zum Ansteuern von Relais, Leuchten, Motoren,..
– 4 Analogeingänge (0..5 V) auf Stecker
– Poti zur schnellen Eingabe von Werten oder zum Simulieren
eines analogen Eingangs
– PWM-Ausgang z.B. zum Generieren einer analogen
Spannung
– LC-Display mit 2*16 Zeichen
– Display und Tastatur per Kabel auch extern im Parallelbetrieb
möglich
– kompakte Grösse (ca.12*10cm)
– Einbau im Hutschienengehäuse mit Klarsichtdeckel
möglich
– LEDs zeigen Zustand der Digitalausgänge und Eingänge
an
– Betriebs-LED zeigt Betriebszustand an
– Eingestellte Digitalwerte werden bei Spannungsausfall
abgespeichert (siehe Funktion WERT_VAR) (in Vorbereitung)
– Echtzeituhr mit Batteriepufferung; läuft auch b ei
Spannungsausfall weiter
– Versorgung 12V oder 24V Gleichspannung
– Serielle Schnittstelle mit V24-Pegeln
– Infrarotempfänger für Infrarot-Fernbedienungen (RC5-
Protokoll, z.B. Phillips)
– Flachbandstecker für Erweiterungsmodule (z.B. Web-
Interface (in Vorbereitung))
– die Leiterkarte ist in Industriequalität gefertigt und geprüft
– Einbau in Phönix Hutschienengehäuse möglich
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Photo einer voll bestückten SPS-Ctrl
Bild: Ohne Gehäuse mit einem Erweiterungsmodul 12/4
Bild: Mit Gehäuse und einem Erweiterungsmodul 12/4
Digitales Erweiterungsmodul 12/4
Die Hardware der SPS-Ctrl kann mit dem Modul12/4 um
digitale I/Os erweitert werden.
Technische Daten des 12/4-Moduls:
– 12 Digitaleingänge, geschützt durch Optokoppler
Die gemeinsame Masse ist potenzialfrei zur Hauptmasse
– 4 Relais zum Schalten von Lasten
– Anschluss an die SPS-Ctrl mittels 10-poligem Flachbandkabel
– bis zu vier Module anschließbar (dazu entsprechend
mehrere Stecker auf die Flachbandleitung crimpen)
Bild: Digitales Erweiterungsmodul 12/4
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Die Komponenten der MicroSPS-
Entwicklung
Folgende Komponenten brauchen Sie zur Entwicklung einer
MicroSPS-Anwendung:
– Einen PC mit serieller Schnittstelle oder USB-Seriell-
Adapter.
– Das Softwarepaket EAGLE ab Version 4.16. Sie können
für kleinere bis mittlelgroße Schaltungen und
nicht-kommerzielle Anwendungen die Freeware bzw.
die Light-Version verwenden (Download von www.cadsoft.de).
– Die Dateien des MicroSPS-Projekts (siehe www.Micro-
SPS.com).
– Eine MicroSPS-Hardware mit Schaltungsinterpreter
z.B. die SPS-CTRL von www.mikrocontroller.com.
Entwicklungsschritte
Die Entwicklung einer MicroSPS-Anwendung läuft
prinzipiell so ab:
– Starten von EAGLE am PC
– Öffnen des Projektes microsps und Entwerfen einer
Schaltung, in der ausschließlich Elemente aus der Bibliothek
SPS-Ctrl_Vx_yy.lbr verwendet werden.
– Drücken der Funktionstaste F12, mit der das User-
Language-Programm (ULP) zur Erzeugung der Micro-
SPS-Daten gestartet wird.
– Falls aufgrund von Fehlermeldungen keine Daten erzeugt
wurden, überprüfen Sie die Schaltung.
– Sobald die Daten (in Form einer Funktionsliste schaltungsname.mss)
erzeugt wurden, kann es mit dem
Programm MicroSPS-Downloader.exe in den Controller
geladen werden
Rechtliches
EAGLE ist ein kommerzielles Programm, das es in verschiedenen
Ausbaustufen gibt (siehe www.cadsoft.de).
Eine Freeware-Version steht für Testzwecke und für nichtkommerzielle
Anwendungen zur Verfügung. Das heißt,
sobald Sie mit dem Einsatz von EAGLE (direkt oder indirekt)
Geld verdienen, müssen Sie eine Lizenz erwerben.
Für den Entwurf von MicroSPS-Schaltungen brauchen Sie
das Schaltplanmodul von EAGLE. Die Freeware bzw. die
Light-Version erlaubt nur eine Schaltplanseite. Wenn Sie
mehr als eine Schaltplanseite benötigen, müssen Sie die
Standard-Version von EAGLE erwerben.
Für private Anwendungen oder schulische Zwecke kann
der Schaltungsinterpreter kostenlos in unserer Hardware
oder in einer eigenen Zielplattform verwendet werden.
Für kommerzielle Zwecke (direkt oder indirekt) darf unser
Schaltungsinterpreter (Software im Mikrocontroller) nur
mit Absprache mit uns: info@MicroSPS.com eingesetzt
werden.
Wir übernehmen keinerlei Garantie für eine fehlerfreie
Funktion. Insbesondere nicht für Schäden, die durch den
Einsatz der MicroSPS, der Software oder Dokumentationen
direkt oder indirekt entstehen.
Die von CadSoft angebotenen Quellen unterliegen der
GNU General Public License. Das Copyright liegt bei der
Firma CadSoft.
Schnelleinstieg: Was sollten Sie lesen?
Um möglichst schnell einen Eindruck von der MicroSPS-
Programmierung zu bekommen, sollte man:
– die vorangegangenen Abschnitte gelesen haben
– das Projekt gemäß der anschließenden Beschreibung
installieren
– Den Abschnitt Regeln für die Erstellung einer Micro-
SPS-Schaltung zumindest überfliegen
– Den MicroSPS-Schnellkurs durchexerzieren.
Für unsere Hardware auf www.MicroSPS.com
– Bei offenen Fragen in den Abschnitten FAQ, S. 18,
und Wichtige Begriffe, S. 20,nachsehen.
– Die Anleitung „Quickstart_Vx_y.pdf“ lesen
Die restlichen Abschnitte, insbesondere die Beschreibung
der Funktionen, müssen Sie erst dann studieren, wenn
Sie an die Realisierung eigener Schaltungen gehen.
Online-Grundkurs
Einen Online-Grundkurs zu der Verwendung von EAGLE
für die MicroSPS findet man unter: www.microsps.com
Wer mit der Bedienung von EAGLE bereits vertraut ist,
liest nur die Abschnitte, die mit dem roten Symbol gekennzeichnet
sind.
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Installation der MicroSPS-
Software
1. Installation von EAGLE
Zunächst muss EAGLE installiert werden, falls es in der
Version ab V4.16 noch nicht auf dem Rechner vorhanden
ist.
Es ist wichtig, dass EAGLE mindestens einmal gestartet
wird, damit erforderliche Konfigurationsdateien erzeugt
werden.
2. Installation des MicroSPS-Paketes
Die Dateien des MicroSPS-Projektes werden durch Starten
von: “MicroSPS_Setup_Vx_yy.exe“ installiert.
3. Starten von EAGLE
Starten Sie EAGLE, wechseln Sie ins Control-Panel, falls
es nicht ohnehin aktiviert ist.
4. Laden eines MicroSPS-Beispiels
Im Control-Panel von EAGLE findet man die vorgefertigten
MicroSPS-Beispiele im Ordner:
..projekte/microsps/SPS-Ctrl-Projekte
z.B. die Datei: SPS_MinimalProgramm.sch
Durch Doppelklick auf diese Datei wird sie in den Schaltplaneditor
geladen.
5. Initialisieren von EAGLE
Der folgende Abschnitt 5 kann übersprungen werden,
wenn im MicroSPS-Installer die Option „EAGLE-Tastaturbelegung
anpassen“ aktiviert war:
Klicken Sie das ULP-Symbol in der oberen EAGLE-Symbolleiste
an. Klicken Sie sich im Verzeichnisbaum bis
..projects/microsps/programs
durch, und selektieren Sie dort das User-Language-Programm
init-msps.ulp.
Dieses ULP-Programm sorgt für die Belegung der Funktionstasten
F11 und F12 mit zwei wichtigen Funktionen, die
uns das Arbeiten im Folgenden wesentlich erleichtern.
Außerdem wird eine interne Prüfung abgeschaltet, die für
unseren Zweck nur lästige Fehlermeldungen produzieren
würde. Bestätigen Sie die auf dem Bildschirm erscheinende
Meldung mit einem Klick auf OK.
Damit ist die Installation abgeschlossen, und wir können
mit der Entwicklung von MicroSPS-Schaltungen loslegen.
6. Übersetzen des ersten Programms
Durch Drücken der F12-Taste im Schaltplaneditor öffnet
sich der Übersetzer. Ein Klicken auf Start (oder Drücken
von Enter) erzeugt die MicroSPS-Daten für die geladene
Schaltung (name.mss).
MicroSPS-Downloader
Die von EAGLE erzeugten MicroSPS-Daten werden von
einem externen Programm zur Hardware übertragen. Unter
Windows verwenden Sie MicroSPS_Downloader.exe.
Es ist im Verzeichnis:
../projects/microsps/programs
gespeichert. Eine Verknüpfung darauf liegt nach Installation
auf dem Desktop.
Bitte achten Sie darauf, dass kein anderes Programm dieselbe
serielle Schnittstelle gleichzeitig benutzt.
Die zu sendende Funktionsliste für eine Schaltung befindet
sich in der Datei:
schaltungsname.mss
und zwar im Verzeichnis
../projects/microsps/programs/data
Hinweis:
Die Beispielprogramme für die SPS-Ctrl-Hardware beginnen
mit „SPS_.....“.
Wenn Sie an einer Schaltung xy.sch arbeiten, dann starten
Sie MicroSPS_Downloader.exe und wählen über den
Button „LADEN & PROG“ die Datei xy.mss aus. Jedesmal,
wenn Sie die Schaltung verändert und mit F12 neue
Daten erzeugt haben, muss die Funktionsliste erneut in
den Controller geladen werden. Die Funktionen „Reload &
PROG“ oder der Funktion „Automatisch übertragen“ übernehmen
das.
In der unteren Zeile des Download-Programms kann die
COM-Schnittstelle ausgewählt werden.
Der Downloader erfüllt noch eine andere Funktion: Es
stellt die über die serielle Schnittstelle eingehenden Daten
im Fenster dar. Die Baudrate ist fest 57600Bd eingestellt.
Debugging und Ferndisplay
Im Downloader-Programm ist eine Debug-Möglichkeit enthalten,
mit der man sich unter anderem ein Ferndisplay
am PC anzeigen lassen kann und Werte verändern kann.
Damit lassen sich wichtige Funktionen der MicroSPS vollständig
über den PC fernbedienen.
Näheres zum Debugger in der Dokumentation: „Debugger_Vx_y.pdf“
MicroSPS-Firmware
Die Firmware, also das im Mikrocontroller der Hardware
gespeicherte Programm, besteht aus dem Bootloader und
dem Schaltungsinterpreter im HEX-Format.
Bootloader
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Wer die Hardware selbst fertigt und keinen programmierten
MicroSPS-Controller hat, muss zunächst den
Bootloader mit einem geeigneten Programmiergerät zur
Hardware übertragen.
Schaltungsinterpreter
Der Schaltungsinterpreter verarbeitet den SPS-Code. Ein
Update des Schaltungsinterpreters wird per serieller
Schnittstelle über den Downloader eingespielt.
Näheres dazu in der Beschreibung „Quickstart_Vx_y.pdf“
Regeln für die Erstellung eines
MicroSPS-Funktionsplans
Normalerweise werden mit EAGLE Schaltungen entwickelt,
die dann in eine Platine umgesetzt werden. Den
Schaltzeichen sind dann Gehäuse zugeordnet, und jeder
Anschluss an einem Schaltzeichen entspricht einem Anschluss
am Gehäuse. EAGLE prüft, ob diese Zuordnung
vorhanden ist, und bringt eine Fehlermeldung, wenn das
nicht der Fall ist. Diese Prüfung ist bei der Entwicklung
von MicroSPS-Schaltungen nicht erwünscht. Deshalb
sorgt ein Druck auf F11 nach dem ersten Laden eines
Projekts dafür, dass sie abgeschaltet wird. Sollte die Meldung
„Bauteil xy hat kein Package“ doch irgendwann
auftauchen, wenn Sie versuchen, eine Funktion zu platzieren,
dann gehen Sie ins Menü
Optionen/Einstellungen/Verschiedenes und deaktivieren
den Punkt Connects prüfen. Oder führen Sie das ULP
init-msps.ulp aus.
Folgende Regeln gelten für den Entwurf von Micro-
SPS-Schaltungen:
– Wenn im Folgenden von Bauteil die Rede ist, dann ist
eine der MicroSPS-Funktionen gemeint, etwa die
Funktion Ein-/Ausschalt-Verzögerung.
– Die Begriffe Signal und Netz sind identisch.
– Wenn die Schaltung fertig ist, startet die Taste F12
ein User-Language-Programm, das die so genannte
Funktionsliste name.mss erzeugt. Die Liste wird nur
erzeugt, wenn die Schaltung keine Fehler enthält. Aufgrund
der Fehlermeldungen sollten Sie in der Lage
sein, die Schaltung zu korrigieren. Siehe entsprechenden
Abschnitt.
– On-Board-Funktionen sind Funktionen bzw. Bauteile,
die sich auf der MicroSPS-Platine befinden: Ein-/Ausgänge,
Potentiometer, DIL-Schalter-Eingänge.
– Beginnen Sie eine neue Schaltung, indem Sie die Datei
_SPS_Vorlage.sch laden und unter dem von Ihnen
gewünschten Namen abspeichern. Drücken Sie gleich
F11, um die oben genannte EAGLE-Fehlermeldung zu
vermeiden. Die Schaltung enthält einen Rahmen und
alle On-Board-Funktionen.
– On-Board-Funktionen können mit DELETE gelöscht
und mit INVOKE in die Schaltung geholt werden,
nachdem das Bauteil MICRO-SPS platziert wurde. Die
Taste F11 ist mit dem INVOKE-Befehl vorbelegt.
– Das Bauteil MICRO-SPS darf nur einmal in die Schaltung
geholt werden.
– Unbenutzte Bauteile, das heißt Bauteile, die an kein
Netz angeschlossen sind, haben keinen Einfluss auf
die Funktionsliste. Sie können sie in der Schaltung
lassen oder löschen.
– Normale Bauteile, also solche, die sich nicht auf der
MicroSPS-Platine befinden, werden mit dem Bibliotheksbrowser
des ControlPanels in die Schaltung
geholt. Jede Funktion kann beliebig oft verwendet werden
(begrenzt vom Speicherplatz).
– Die Bauteile werden untereinander mit Netzen verbunden.
Verwenden Sie dazu nicht den WIRE-Befehl,
sondern den NET-Befehl.
– Es gibt zwei Arten von Netzen: 1-Bit-Netze und 16-Bit-
Netze. Erstere entsprechen einer digitalen Leitung.
Das Signal kann den Wert 0 oder 1 haben. 16-Bit-Netze
können einen Wert zwischen 0 und 65535 haben.
Das entspricht einer 16-Bit-Zahl. Man kann mit 16-Bit-
Netzen arbeiten wie mit Analogsignalen. Ein Analogeingang
liefert einen Wert zwischen 0 und 1023,
man kann ihn mit anderen Werten vergleichen oder in
anderer Weise weiterverarbeiten (MATH-Funktion).
– Alle Netze haben nach dem Einschalten der MicroSPS
den Wert 0.
– Die Bauteile haben in der Regel links Eingänge und
rechts Ausgänge. Jeder Ein- oder Ausgang hat eine
bestimmte Bitbreite (1 oder 16). Bitbreite 16 wird mit
einem kleinen Schrägstrich am Anschluss dargestellt.
– Bauteileanschlüsse, die mit keinem Netz verbunden
sind, verhalten sich so, als wären Sie an ein Netz mit
dem Wert 0 angeschlossen (mit wenigen Ausnahmen,
siehe Funktionsbeschreibung).
– Jedes Netz darf nur an einem einzigen Ausgang hängen.
Der Ausgang liefert einen bestimmten Wert an
das Netz. Die Bitbreite des Ausgangs legt fest, ob das
Signal zum 1-Bit-Signal oder zum 16-Bit-Signal wird.
– Es dürfen beliebig viele Eingänge an einem Netz hängen.
Die Eingänge holen sich den gegenwärtigen Wert
des Signals.
– Ein 16-Bit-Eingang darf an einem 1-Bit- oder 16-Bit-Signal
hängen und umgekehrt.
– Netze müssen in der Schaltung nicht unbedingt mit einer
sichtbaren Linie verbunden sein. Wenn sie
denselben Namen haben (NAME-Befehl), dann sind
sie identisch. Überprüfen Sie die Netze mit dem
SHOW-Befehl. Zusammengehörende Netzlinien
leuchten, wenn ein sichtbarer Teil des Netzes angeklickt
wird.
– Die Schaltung kann auf mehrere Seiten (Sheets) verteilt
werden (nicht in der Demo-Version von EAGLE).
– Sie können als optische Hilfe Busse verwenden (BUS-
Befehl). Busse haben keine Auswirkung auf die Erstellung
der Funktionsliste. Siehe Timerschaltung im
Anhang.
– Wenn Sie ein Netz mit MOVE über einen Bauteilanschluss
bewegen, wird der Anschluss nicht mit dem
Netz verbunden. Achtung, das kann dazu führen, dass
ein Netz nur scheinbar angeschlossen ist. Bitte mit
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SHOW überprüfen. Umgekehrt „fängt“ ein Bauteil Netze
ein, wenn es mit MOVE bewegt wird.
– Bestimmte Bauteile erfordern die Eingabe eines Wertes,
bevor sie ordnungsgemäß funktionieren können,
z.B. die MATH-Funktion. Verwenden Sie dazu den VA-
LUE-Befehl.
– Bei manche Bauteilen sind bestimmte Eingänge mit
Defaultwerten vorbesetzt, falls sie nicht angeschlossen
sind (z.B. OSZILLATOR), oder bei
Bauteilen, die einen Value benötigen, ist der Value mit
einem Wert vorbelegt (z.B. 10ms bei diversen Zeitgliedern).
– Zeitglieder (AUSSCHVZ etc.) erwarten die Angabe einer
oder mehrerer Zeitwerte an den Anschlüssen AV,
EV etc. Ein solcher Wert wird als Hundertstelsekunden
interpretiert, wenn der VALUE des Bauteils
10ms ist, als Sekunden, wenn der VALUE sek ist, und
so weiter. Der höchstmögliche Wert ist 65535.
– Die interne Zeitauflösung beträgt 10 ms, also eine
Hundertstelsekunde. Insgesamt lassen sich 2 hoch 32
Hundertstelsekunden darstellen, das sind rund 497
Tage. Bei allen Zeitgliedern ist das theoretisch die
maximale Zeitdauer. Das bedeutet, wenn die Micro-
SPS mehr als 497 Tage ununterbrochen läuft, dann
gibt es einen Zählerüberlauf, der zur Folge hat, dass
die internen Zeitvergleiche nicht mehr stimmen. Die
ordnungsgemäße Funktion der Schaltung ist dann
nicht mehr gewährleistet. Da Signale auf 16 Bit beschränkt
sind, können Ein- und Ausschaltzeiten bei
Zeitgliedern bei 10 ms Auflösung maximal 65535 mal
1/100 Sekunde , also etwa 655 Sekunden betragen.
Bei geringeren Zeitauflösungen (sek, min, std) gelten
entsprechende Maximalzeiten (65535 * min, und so
weiter). Die Obergrenze liegt aber prinzipiell bei 497
Tagen.
– Zeitfehler: Alle MicroSPS-Funktionen werden von der
MicroSPS-Hardware in einer Endlosschleife abgearbeitet.
Sofern diese Schleife in weniger als 10 ms
durchlaufen wird, arbeiten Zeitglieder auf 10 ms genau.
Dauert der Schleifendurchlauf länger, treten
eventuell größere Ungenauigkeiten auf. Am meisten
Zeit nehmen umfangreiche LCD/V24-Ausgaben in Anspruch.
Dieser systematisch bedingte Zeitfehler
summiert sich aber nicht bei längeren Schaltzeiten.
Die Durchlaufzeit (Zykluszeit) kann man im Debugger
ablesen.
Wird keine Echtzeituhr verwendet, so ist die Abweichung
der Uhrenfunktion ist geringfügig größer als der
Fehler des eingesetzten Quarzes, der mit 30 ppm (2,6
Sekunden pro Tag) spezifiziert ist.
– Bitte berücksichtigen Sie, dass sich ein Signal nicht
beliebig schnell von einem Eingang in Richtung Ausgang
fortpflanzt. Siehe dazu auch: Synchrone
Abarbeitung
– Gleiche Funktionen werden in Alphabetischer Reihenfolge
ihres Namens in der Schaltung (z B. V24-1 vor
V24-2) bearbeitet. Damit lässt sich festlegen, in welcher
Reihenfolge Ausgaben erfolgen sollen (weitere
Möglichkeit, siehe Parameter $P in der Beschreibung
der V24AUSGABE).
Fehlermeldungen bei der
Funktionslisten-Erzeugung
Die Funktionsliste (Taste F12) wird nur dann erzeugt,
wenn keine Fehler aufgetreten sind (siehe Anhang). Fehler
werden im Ausgabefenster rot markiert. Benutzen Sie
den SHOW-Befehl, wenn Sie Netze oder Bauteile mit bestimmten
Namen lokalisieren wollen. Überprüfen Sie, ob
optisch verbundene Netze tatsächlich angeschlossen
sind, mit dem SHOW-Befehl.
Neben Fehlern können auch Warnungen auftreten, zum
Beispiel wenn ein Anschluss nicht an ein Netz angeschlossen
ist. Warnungen treten dann auf, wenn nur der
Benutzer entscheiden kann, ob es sich um einen Fehler
handelt. Warnungen führen nicht dazu, dass keine Liste
erzeugt wird.
Der Download in die Zielhardware kann erst gestartet werden,
wenn eine Liste erzeugt wurde.
Wichtige EAGLE-Befehle für die
MicroSPS-Entwicklung
Zur Erstellung von MicroSPS-Schaltungen brauchen Sie
nur wenige EAGLE-Befehle. In erster Linie: NET, MOVE,
DELETE, SHOW, NAME, LABEL, VALUE.
Mit COPY können Sie schon vorhandene Bauteile bequem
kopieren.
Mit GROUP können Sie Gruppen von Elementen selektieren
und anschließend mit der rechten Maustaste einen
Befehl auf die ganze Gruppe ausführen (zum Bespiel löschen
oder verschieben).
Bitte vergessen Sie nicht, die in Arbeit befindliche Schaltung
auch zwischendurch immer wieder abzuspeichern.
Wenn der Rechner ausfällt, sollen Sie ja möglichst wenig
an getaner Arbeit verlieren.
Wenn Sie sich schnell über einen Befehl informieren wollen,
tippen Sie in die Kommandozeile help befehl ein
(abgeschlossen mit der Eingabe-Taste).
Also etwa: help group.
Groß- und Kleinschreibung wird nicht unterschieden.
9

MicroSPS für AVR-Controller www.MicroSPS.com
Die MicroSPS-Bauteile
Vorweg eine Festlegung: Wenn z. B. beim Bauteilwert
(VALUE) mehrere unterschiedliche Möglichkeiten zugelassen
sind, werden die verschiedenen Alternativen so
dargestellt:
std | min | sek
Das bedeutet, dass der VALUE entweder std oder min
oder sek sein kann, alles andere ist nicht erlaubt.
Begriffe, die im Folgenden verwendet werden, sind zum
Teil im Anhang erklärt.
Im Anhang finden Sie auch alle Funktionen in grafischer
Form dargestellt, die dort angegebenen Namen entsprechen
den Namen, wie sie beim Platzieren erscheinen.
Das Bauteil MICRO-SPS enthält alle On-Board-Funktionen
der SPS-CTRL und den Zeichenrahmen (RAHMEN).
Es darf nur einmal in der Schaltung platziert werden, auch
wenn Sie mehrere Zeichnungsseiten (Sheets) verwenden.
Benötigen Sie einen zusätzlichen Zeichenrahmen (z. B.
auf der zweiten Schaltplanseite), dann können Sie das
Bauteil RAHMEN verwenden.
Hinzufügen von Funktionen / Elementen
On-Board-Elemente werden mit dem INVOKE-Befehl in
die Schaltung geholt. Die Funktionstaste F11 ist mit dieser
Funktion belegt, wenn Sie die Installation wie
beschrieben durchgeführt haben.
Alle anderen Bauteile werden mit dem Bibliotheksbrowser
im ControlPanel in die Schaltung geholt:
Zu vielen Funktionen gibt es fertige Beispielschaltungen,
die die Wirkungsweise verdeutlichen. Diese werden mit
dem MicroSPS-Installer-Paket auf ihrem System installiert.
MICRO-SPS
Repräsentiert die MicroSPS-Hardware mit allen On-
Board-Funktionen. On-Board-Funktionen sind mit INVO-
KE in die Schaltung zu holen.
Die Taste F11 ist mit dem Befehl invoke msps1 belegt.
Damit öffnet sich der INVOKE-Dialog für das Bauteil mit
dem Namen msps1. Dieser Name wird automatisch der
ersten in der Schaltung platzierten MICRO-SPS-Funktion
zugewiesen. Sie sollten also diesen Namen nicht ändern,
deshalb ist er auch in der Schaltung nicht sichtbar. Andernfalls
würde weder der Aufruf des INVOKE-Dialogs mit
F11 funktionieren, noch die Prüfung, ob die MICRO-SPS-
Funktion mehrfach platziert wurde. Die Namen aller ande-
ren Bauteile dürfen Sie nach Belieben in der Schaltung
ändern. Das „Bauteil“ _MICROSPS ist in der Bibliothek so
definiert, dass alle On-Board-Elemente mit in die Schaltung
geholt werden. Sie können aber mit DELETE alle
nicht verwendeten Eingänge, Ausgänge etc. löschen.
DIGEIN
On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt.
Digitaler Eingang, liefert 0, wenn der Eingang unbeschaltet
ist oder auf 0 V liegt, und 1, wenn der Eingang
auf über 4,5 V liegt. Die von außen zugänglichen Eingänge
sind mit DIGEIN#0 bis DIGEIN#7 bezeichnet. Die
Ziffer nach dem # bezeichnet die Anschlussnummer entsprechend
den MicroSPS-Unterlagen.
Die Eingänge DIGEIN#8 bis DIGEIN#11 sind die
Tasten der SPS-Ctrl.
DIGAUS
On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt.
Digitaler Ausgang. Liegt das Signal auf 0, liefert der zugehörige
Ausgang 0 V. (Relais aus) Es stehen die
Ausgänge DIGAUS#0 bis DIGAUS#6 zur Verfügung. Die
Ziffer nach dem # bezeichnet die Anschlussnummer entsprechend
den MicroSPS-Unterlagen.
ALGEIN#0-4
On-Board-Funktion, wird mit F11 in die Schaltung geholt.
Analogeingang für Spannungen zwischen 0 und 5 V. Der
Bereich wird in Zahlenwerte von 0 bis 1023 umgesetzt.
Das Poti ist parallel an ANGEIN#4 angeschlossen.
PWM
Ausgabe einer PWM (Puls-Weiten-Modulation).
%: Eingang Pulsbreite (0-100) (begrenzt auf 100)
SEL: Selektionseingang
Liegt an dem SEL Eingang ein High-Signal an, wird die
PWM auf 0% gesetzt. .
Mit Hilfe einer PWM kann einfach eine analoge Spannung
erzeugt werden. Dazu wird das digitale PWM-Signal auf
einen RC-Tiefpass gegeben.
Beispiele siehe www.MicroSPS.com
EINAUSSCHVZ_FG
Flankengetriggerte
Einausschaltverzögerung.
Tr: Positive Flanke triggert Vorgang
EV: Wert für Einschaltverzögerung (Default: 0)
AV: Wert für Ausschaltverzögerung(Default: 0)
R: Reseteingang
Q: Ausgang
Value: std | min | sek | 10ms (Default: 10ms)
Funktion: Der Ausgang geht nach der Zeit EV auf 1 und
bleibt für die Zeit AV auf 1. Ist AV 0, dann bleibt der Ausgang
auf 0. Nicht retriggerbar.
R = 1: Ausgang bleibt 0.
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Geht R auf 1, während der Ausgang auf 1 ist, dann wird
der Ausgang sofort auf 0 gesetzt. Eine positive Flanke an
R nach der Triggerflanke an Tr verhindert, dass der Ausgang
nach Ablauf von EV auf 1 geht.
Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen
Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang
nicht ausgewertet.
Typ. Anwendung: Entprellen von Schaltern.
EINAUSSCHVZ
Einausschaltverzögerung.
Tr: Triggereingang
EV: Wert für Einschaltverzögerung
(Default: 0)
AV: Wert für Ausschaltverzögerung(Default: 0)
Q: Ausgang
Value: std | min | sek | 10ms (Default: 10ms)
Funktion: Wenn Tr für die Zeit EV auf 1 ist, geht Q auf 1.
Q geht erst dann wieder auf 0, wenn Tr für die Zeit AV auf
0 war.
EINSCHALTVZ_SP
Speichernde Einschaltverzögerung.
Wenn der Eingang EV offen ist, wird das
Bauteil zum RS-Flipflop bzw. zum Selbsthalterelais.
Tr: Positive Flanke triggert Vorgang
EV: Wert für Einschaltverzögerung (Default: 0)
R: Setzt den Ausgang auf 0
Q: Ausgang
Value: std | min | sek | 10ms (Default: 10ms)
Funktion: Der Ausgang geht nach der Zeit EV auf 1. Nicht
retriggerbar.
Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen
Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang
nicht ausgewertet.
TREPPENL_RT
Treppenlichtschalter, retriggerbar.
Tr: Triggereingang
AV: Wert für Ausschaltverzögerung (Default: 0)
Q: Ausgang
Value: std | min | sek | 10ms (Default: 10ms)
Funktion: Bei der positiven Flanke von Tr geht Q auf 1. Q
geht auf 0, wenn die Zeit AV seit der positiven Flanke von
TR verstrichen ist. Ein erneuter Tr-Impuls, bevor AV abgelaufen
ist, startet den Timer für AV neu.
Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen
Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang
nicht ausgewertet.
STROMSTOSSREL
Stromstoßrelais. (RS-Flip-Flop)
Tr: Triggereingang
S: Set-Eingang
R: Reset-Eingang
Q: Ausgang
Value: std | min | sek | 10ms (Default: 10ms)
Funktion: Wenn R und S auf 0 sind, gilt: Die positive Flanke
von Tr setzt Q auf 1, wenn Q bisher auf 0 war, und
umgekehrt. S = 1 setzt Q auf 1. R = 1 setzt Q auf 0 (R hat
Vorrang vor S).
Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen
Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang
nicht ausgewertet.
Typ. Anwendung: Tasten als Umschalter
MATH
Mathematische Verknüpfung von A und B.
A: Eingang für Operator
B: Eingang für Operanden
Q: Ausgang für Ergebnis
Value: AB | A*B | A/B | A+B | A-B | A%B | dAB
Die Funktion führt die im VALUE angegebene mathematische
Operation mit den an A und B anliegenden Werten
aus und gibt am Ausgang das Ergebnis aus.
A+B: A und B werden addiert. Es gibt keinen Überlauf. Ist
das Ergebnis größer als 65535, dann wird Q auf 65535
gesetzt.
A-B: Wenn A größer oder gleich B ist, wird Q = A – B. Ist
B größer als A, wird Q auf 0 gesetzt.
A*B: A und B werden multipliziert. Es gibt keinen Überlauf.
Ist das Ergebnis größer als 65535, dann wird Q auf 65535
gesetzt.
A/B: A wird durch B geteilt. Ist B = 0, dann wird der Ausgang
65535.
A B: A wird als Binärwert interpretiert und um
B Stellen nach links bzw. rechts rotiert. Bei einer Linksverschiebung
wandert also das höchstwertige Bit nach Bit0
und bei Rechtsverschiebung verhält es sich umgekehrt.
Für B sind nur Werte von 1 bis 15 sinnvoll. Ist B größer
als 15, wird intern der Wert B modulo 16 verwendet. Verbindet
man den Ausgang mit dem Eingang von
BUSEXPAND, dann kann man an dessen Ausgängen die
entsprechenden Einzelsignale auswerten, z. B. für die Ansteuerung
von Schrittmotoren (siehe
Beispielschaltungen).
A%B: Der Ausgang wird Q = A modulo B. In der Praxis
kann man damit den Eingangswert auf einen bestimmten
Bereich begrenzen. Wenn Sie zum Beispiel der UHR-
ZEIT-Funktion eine MATH-Funktion mit VALUE A%B
nachschalten, deren A-Eingang mit dem Ausgang von
UHRZEIT verbunden ist und deren B-Eingang mit dem
festen Wert 1440 belegt ist, dann liefert der Ausgang von
MATH nur noch Werte von 0 bis 1439. Damit ist der Zeitwert
auf einen Tag begrenzt, weil nach der 1439. Minute
(23:59) die 0. Minute folgt. Die Funktion UHRZEIT ist be-
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reits intern so angelegt, dass Sie mit dem Value TAG genau
diesen Effekt erzielen.
dAB: Q liefert den Absolutwert von A – B. Diese Funktion
kann man z. B. in Schaltungen einsetzen, bei denen die
Abweichung von einem bestimmten Wert ausgewertet
werden soll.
WERT
Liefert einen unveränderlichen Wert von 0 bis 65535.
WERT_TEMPERATUR
Liefert einen unveränderlichen Wert von -30.0°C bis
1000.0°C
WERT_UHRZEIT
Liefert einen unveränderlichen Wert von
00:00 bis SA:23:59
WERT_VAR
Liefert einen veränderlichen Wert von 0 bis
65535, der auch nach einem Spannungsausfall
gespeichert bleibt (in Vorbereitung).
Nach dem Neuprogrammieren der Micro-
SPS wird der Ausgang auf den Defaultwert gesetzt.
UP: Eingang für Wert erhöhen
DWN: Eingang für Wert senken
SEL: Selektionseingang
Q: Ausgang
Value: max | max_min | max_min_default
Wenn SEL auf 1 ist, bleibt Q unverändert.
Wenn SEL auf 0 ist, lässt sich der Ausgangswert mit UP =
1 erhöhen und mit DWN = 1 senken. Je länger UP bzw.
DWN auf 1 liegt, um so schneller verändert sich der Ausgangswert.
In der ersten halben Sekunde ändert sich der
Wert um 1, danach bis zur fünften Sekunde um 10, danach
um 100.
Mit dem Value gibt man den Maximalwert, den Minimalwert
und den Defaultwert des Ausgangs an. Dabei stehen
max, min und default für Zahlen von 0 bis 65535.
Alternativ können die Werte auch als Temperatur (z.B.
-15.2°C) oder als Uhrzeit (z.B. 12:15 oder Mo:14:15) eingegeben
werden.
Konkret bedeutet der Value 1000_500_500, dass der
Ausgang Werte zwischen 500 und 1000 annehmen darf
und dass der voreingestellte Wert nach dem Neuprogramieren
500 ist. Entfällt die Angabe von default, dann
wird als Vorgabewert das Mittel zwischen min und max
verwendet. Der Value 1000_500 hätte also einen Vorgabewert
von 750 zur Folge. Entfällt auch die Angabe von
min, dann wird als Minimalwert 0 verwendet. Um einen
Maximalwert von 500, einen Minimalwert von 0 und einen
Vorgabewert von 250 zu erreichen, kann man für den Value
einfach 500 einsetzen. Bleibt der Value in der
Schaltung leer, entspricht das der Angabe 1000, was
einen Minimalwert von 0 und einen Vorgabewert von 500
zur Folge hat. Dieser Wert wurde deshalb gewählt, weil
die Analogausgänge Werte bis 1000 liefern und Vergleiche
mit Benutzerwerten sinnvollerweise innerhalb dieses
Bereichs stattfinden.
UHRZEIT
Liefert die Uhrzeit als Anzahl von Minuten
ab Sonntag 0 Uhr. Die Funktion darf nur
einmal in der Schaltung verwendet werden.
UP: Uhrzeit vor
DWN: Uhrzeit zurück
SEL: Selektionseingang
Q: Zeitausgang (Minuten ab Sonntag 0 Uhr)
Value: TAG | WOCHE
Das Stellen der Uhr mit UP/DWN ist identisch mit dem
Verändern des Werts mit der Funktion WERT_VAR.
Ist der VALUE auf TAG gesetzt oder leer, dann ist der
höchste Ausgangswert 1439 (modulo 1440) in der nächsten
Minute springt der Ausgangswert auf 0. Das entspricht
einer Uhrzeit von 23:59, nach der es wieder mit 0 beginnt.
In diesem Fall hat man eine Tagesuhr vor sich. Mit einem
Value WOCHE ist der höchste Wert 10079 (modulo
10080), das entspricht einer Zeitangabe von SA:23:59.
Man hat also eine Wochenuhr vor sich.
Damit man das Stellen der Uhr auf der Anzeige beobachten
kann, hat die V24AUSGABE-Funktion einen
speziellen Platzhalter ($Z), der eine Zahl von 0 bis 10079
als Uhrzeit in der Form 14:32 oder MI:14:32 ausgibt. Sinnvollerweise
zeigt man also den Ausgang der Uhr mit Hilfe
dieser Funktion an.
Bei Verwendung der Echtzeituhr wird die Uhrzeit automatisch
einmal pro Minute synchronisiert.
OSZILLATOR
Liefert am Ausgang ein periodisches Signal
mit der Periodendauer TL + TH, wobei TL
die Low-Zeit ist, also die Zeit, für die das Signal
auf 0 liegt, und TH die High-Zeit, also die Zeit, für die
das Signal auf 1 liegt.
SEL: Selektionseingang
TL: Low-Zeit
TH: Hi-Zeit
Q: Ausgang
Value: std | min | sek | 10ms (Default: 10ms)
SEL = 1: Der Ausgang ist 0. SEL = 0: Der Ausgang oszilliert.
Falls TL und TH unbeschaltet oder mit dem Signal
0 belegt sind, verhält sich der Oszillator so, als wären TL
und TH 1. Damit erhält man bei offenen Eingängen und
leerem Value am Ausgang die maximale Frequenz von
1/(TL+TH) = 1/20 ms = 50 Hz.
COUNTER
Auf-/Abwärtszähler mit einstellbarem Überlauf.
CNT: Zähleingang
SEL: Selektionseingang
DIR: Richtungseingang
MAX: Überlaufeingang
R: Reset-Eingang
MAX = 0: Bei jeder positiven Flanke an CNT wird der Ausgangswert
um 1 erhöht (DIR = 0) oder gesenkt (DIR = 1).
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Ist der Maximalwert von 65535 erreicht, gibt es keinen
Überlauf. Ebenso, wenn der Minimalwert 0 erreicht ist.
MAX = Zahl von 1 bis 65535: Der Zähler verhält sich wie
oben beschrieben, aber der Ausgang kann nur Werte von
0 bis MAX annehmen. Außerdem gibt es bei 0 bzw. MAX
einen Überlauf, je nach Zählrichtung. Beim Aufwärtszählen
gibt es einen Überlauf nach 0, beim Abwärtszählen
springt der Ausgang nach 0 auf MAX. Damit hat man
einen sogenannten Modulozähler, der zum Beispiel beim
Durchtasten bestimmter Betriebszustände vorteilhaft eingesetzt
werden kann (siehe beisp-counter.sch und
Timerschaltung im Anhang).
R = 1 setzt den Zählerstand auf 0, wenn DIR = 0.
R = 1 setzt den Zählerstand auf MAX, wenn DIR =1.
Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen
Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang
nicht ausgewertet.
Bitte beachten Sie, dass die maximale
Zählrate von der Schleifendurchlaufzeit
abhängt. Wenn die Schleifendurchlaufzeit
bei 10 ms liegt, ergibt sich ein Wert von
etwa 100 Impulsen pro Sekunde.
DECADE_CNT
Dekadenzähler
CNT: Triggereingang
SEL: Selektionseingang
DIR: Richtung (0=ab, 1=auf)
MAX: Überlauf, danach 0
R: Reseteingang
Q: Ausgang
Q0-Q9: Ausgang (binärkodiert)
Dieser Zähler ist an den COUNTER angelehnt.
Zusätzlich gibt es hier 10 Ausgänge (0..9), von denen jeweils
nur ein Ausgang aktiv ist. Damit lassen sich z.B.
einfache State-Maschinen (Siehe Beispiel:
Ampelsteuerung) oder Menüstrukturen
realisieren. Liegt der Counterwert über 9,
ist keiner der Ausgänge aktiv.
DECADE_CNT_INV
Genau wie DECADE_CNT, nur mit invertierten
Ausgängen.
COMPARATOR
Vergleicher (Komparator).
A: Signaleingang A
B: Signaleingang B
A=B: Ausgang
A>B: Ausgang
Wenn die Werte an A und B gleich sind, geht der Ausgang
A=B auf 1, sonst ist er 0.
Ist der Wert A größer als der Wert B, geht der Ausgang
A>B auf 1, sonst ist er 0.
Typ. Anwendung: Vergleich von Analogwerten
COMP_HYST
Komparator mit Hysterese, 2-Punkt-Regler.
SIG: Eingangssignal
ES: Einschaltschwelle
AS: Ausschaltschwelle
Q: Ausgang
Sinnvollerweise wird AS kleiner als ES gewählt. Q geht
auf 1, wenn SIG größer wird als ES. Q wird erst dann wieder
0, wenn SIG kleiner wird als AS.
Typ. Anwendung: Einfache Regelschaltungen
REGLER_PID
PID-Regler.
Soll: Sollwerteingang
Ist: Istwerteingang
Kp: Verstärkung des Proportionalanteils
Ki: Verstärkung des Integralanteils
Kd: Verstärkung des Differenzialanteils
Ta: Abtastzeit in 10-ms-Intervallen
Q: Ausgang (0...10000)
Soll und Ist sind auf den Bereich 0...10000 begrenzt..
Die Reglerparameter Kp, Ki und Kd werden intern durch
100 geteilt. Das heißt, eine Angabe von 123 entspricht
1,23.
Der Ausgangwert liegt mittig um 5000.
Ein P-Regler alleine hat eine bleibende Regelabweichung.
Ein I-Anteil soll die bleibende Regelabweichung kompensieren.
Der I-Anteil lässt z.B. so lange den Ausgang des
Reglers ansteigen, solange eine Abweichung vorhanden
ist. Es wird dazu in jedem Reglerintervall die Soll-Ist-Abweichung
multipliziert mit Ki auf den Ausgangswert
aufaddiert.
Das sorgt dafür, dass der Ausgangswert irgendwann an
den Anschlag läuft, solange noch Regelabweichung vorhanden
ist.
Der D-Anteil soll ein Überschwingen des Systems dämpfen,
indem die Steigung als Gegenkopplung verwendet
wird.
Es gibt ein PID-Debug-Beispiel, dass die Funktion des
Regler verdeutlichen soll.
Tipp:
Die analogen Werte lassen sich als Debugwerte im Micro-
SPS Downloader grafisch darstellen. Dadurch kann man
leichter den Regler mit seinem System abgleichen.
FREQU_TEILER
Frequenzteiler.
F: Eingangssignal
X: Teilverhältnis
Q: Frequenzausgang
Der Ausgang ist 0, wenn X 0 oder 1 ist.
Ist der Wert von X eine Zahl von 2 bis 65535, dann wird
die Frequenz des Eingangssignals (F) um diesen Faktor
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verringert. Ein symmetrisches Ausgangssignal erhält man
nur, wenn man gerade Werte für X wählt, oder wenn das
Eingangssignal ein Taktverhältnis von 1:1 hat (1-Zeit und
0-Zeit gleich).
Innerhalb der ersten 300 ms nach dem Start der internen
Zeitzählung wird ein Pegelwechsel am Triggereingang
nicht ausgewertet.
UND_2/UND_4/UND_8
UND-Funktion mit 2, 4 oder 8 Eingängen.
Der Ausgang ist nur dann auf 1, wenn alle Eingänge auf 1
sind.
ODER_2/ODER_4/ODER_8
ODER-Funktion mit 2, 4 oder 8 Eingängen.
Der Ausgang immer dann auf 1, wenn mindestens einer
der Eingänge auf 1 ist.
NAND_2/NAND_4/NAND_8
NAND-Funktion mit 2, 4 oder 8 Eingängen.
Der Ausgang ist nur dann auf 0, wenn alle Eingänge auf 1
sind.
NOR_2/NOR_4/NOR_8
NOR-Funktion mit 2, 4 oder 8 Eingängen.
Der Ausgang immer dann auf 0, wenn mindestens einer
der Eingänge auf 1 ist.
XOR_2
XOR-Funktion mit 2 Eingängen.
Der Ausgang immer dann auf 1, wenn einer der Eingänge
auf 1 ist. Beide Eingänge auf 1 führt wieder zu 0.
NICHT
Invertierer.
Der Ausgang ist auf 1, wenn der Eingang auf 0 ist und
umgekehrt.
Neben ihrer eigentlichen Funktion, 1-Bit-Signale zu invertieren,
eignet sich die NICHT-Funktion auch dazu, einen
1-Bit-Eingang mit dem festen Wert 1 zu belegen. Man
schließt einfach den Ausgang eines NICHT-Bauteils an,
dessen Eingang offen ist.
SELECT
Invertierender 1-aus-8-Decoder.
IN: Dateneingang
SEL: Selektionseingang
SEL0 bis 7: Ausgänge
SEL = 1 oder IN größer als 7: Alle Ausgänge liegen auf 1.
SEL = 0: Liegt am Eingang IN ein Singal mit einem Wert
zwischen 0 und 7 an, dann ist genau ein Ausgang auf 0.
Bei IN = 0 liegt SEL0 auf 0, bei IN = 1 SEL1 und so weiter.
Diese Funktion eignet sich z.B. dazu, mit Hilfe eines vorgeschalteten
Zählers (COUNTER) aus einer Gruppe von
Bedien- oder Anzeigeelementen jeweils eine zu aktivieren
IR_Q
Infrarot-Empfänger (RC5-Format)
SEL: Selektionseingang
Q, ADR, CMD: Ausgänge
Value: optional: Geräteadresse
Mit dieser Funktion können Infrarot-Signale
einer Fernbedienung ausgewertet werden. Dies funktioniert
nur mit dem RC5-Protokoll, dass u.a. von Philips
verwendet wird.
Dieses Protokoll definiert eine Geräteadresse und ein
Kommando. Hier eine kurze Liste (Google kennt weitere):
Gerät = Adresse
TV = 0, TV2 = 1, VCR = 5, VCR2 = 6, SAT = 8
Kommando
1 - 9 = Zahlen, 12 = Power, 16 = Vol+, 17 = Vol- , ....
Wenn kein VALUE angegeben ist, werden alle Adressen
und Kommandos empfangen. Der Ausgangswert ist dann:
Q = (Geräteadresse * 256) + (Kommando)
Beispiel: Q = 1282 entspricht 5 * 256 + 2 --> Gerät 5
(VCR), Kommando 2 (Taste 2)
Ist ein VALUE angegeben, werden nur Kommandos von
dieser Adresse empfangen. Der Ausgangswert Q ist dann
direkt das Kommando.
Anmerkung
Das Ausgangssignal Q steht nur für den Moment an,
wenn eine Taste gedrückt wird. Wenn keine Taste gedrückt
ist, ist der Wert Q = 65535 ( 0xFFFF).
ANALOGSCHALTER
A0, A1: Eingänge
SEL: Selektionseingang
Q: Ausgang
Abhängig vom Wert an SEL (0 oder 1) wird entweder der
Eingang A0 oder A1 zum Ausgang durchgeschaltet.
DB_ALG_AUS
Für Debugzwecke stehen 4 Ausgänge zur Verfügung.
Diese können per PC-Programm angezeigt (Wert der
Graph) werden.
DB_ALG_EIN
Für Debugzwecke stehen 4 analoge Eingänge im Wertebereich
0-65535) zur Verfügung.
Diese können per PC-Programm eingestellt werden.
DB_DIG_AUS
Für Debugzwecke stehen 16 digitale Ausgänge zur Verfügung.
Diese können per PC-Programm als Signalverlauf grafisch
angezeigt werden.
DB_DIG_EIN
Für Debugzwecke stehen 16 digitale Eingänge zur Verfügung.
Diese können per PC-Programm gesteuert werden.
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PWM
Erzeugung eines PWM-Signals
% : Eingangsinformation
Ta: Peridendauer in 100ms
SEL: Selektionseingang
Q: Ausgang
Diese PWM wird softwaremässig erzeugt, im Gegensatz
zur hardwaremässigen PWM-Funktion des Grundmoduls.
Die Auflösung beträgt 10ms.
MULTIPLEXER
Schaltet einen Eingangswert zum Ausgang
durch.
I0 bis I7: Eingänge
SEL: Selektionseingang
Q: Ausgang
Der an SEL anliegende Wert (modulo 8)
bestimmt, welcher Eingang zum Ausgang durchgeschaltet
wird (bei 0 wird I0 durchgeschaltet etc.). Steuert man SEL
mit einem Zählerausgang an, dann lassen sich der Reihe
nach beliebige Werte ausgeben.
Beispiel: Schnittmotoransteuerung.
BUSREDUCT
Zusammenfassung von Einzelsignalen zu
einem 16-Bit-Signal. Beginnend mit I0, I1
usw. werden die Eingangswerte mit den
Faktoren 1, 2, 4, 8 usw. multipliziert. Die
Summe ergibt den Ausgangswert. Das entspricht
der Umwandlung einer Binärzahl in
eine Dezimalzahl.
Beispiel: An den Eingängen I0..I3 liegen
die Werte 1001 an. Der Ausgangswert beträgt
dann
1 x 1 + 0 x 2 + 0 x 4 + 1 x 8 = 9
Damit lässt sich eine Reihe von Einzelsignalen
so zusammenfassen, dass sie mit 16-Bit-Funktionen
weiterverarbeitet werden können. Das Auftreten
bestimmter Signalkombinationen könnte zum Beispiel mit
einem anschießenden Komparator festgestellt werden.
BUSEXPAND
Aufteilen eines 16-Bit-Signals in Einzelsignale.
Diese Funktion ist die Umkehrung der
Funktion BUSREDUCT. Eine 16-Bit-Zahl
wird in eine Binärzahl umgewandelt, wobei
der Ausgang A0 die niedrigste Wertigkeit
hat.
Beispiel: Liegt am Eingang die Zahl 9 an,
dann werden die unteren vier Ausgänge zu
1001, alle weiteren Ausgänge sind 0.
MINMAX
Minimalwert-/Maximalwertanzeige.
IN: Eingang
R: Reset
MIN: Minimalwert
MAX: Maximalwert
Die Ausgänge MIN und MAX zeigen den Minimalwert bzw.
den Maximalwert an, den das Eingangssignal erreicht hat.
Eine 1 am Eingang R setzt die Ausgänge auf den gegenwärtigen
Eingangswert.
Nach dem Einschalten der MicroSPS wartet die MINMAX-
Funktion eine Sekunde, bevor sie den Eingangswert erstmals
auswertet.
SPEICHER
Speicher für 16-Bit-Wert.
IN: Eingang
Tr: Triggereingang
R: Reset
Q: Ausgang
Bei der positiven Flanke von Tr übernimmt der Ausgang
den gegenwärtigen Wert des Eingangssignals. Der Ausgang
bleibt auf diesem Wert, bis zur nächsten positiven
Flanke von Tr oder bis er mit R = 1 auf 0 gesetzt wird.
RANDOM
Zufallsfunktion, liefert am Ausgang eine Zufallszahl.
Tr: Eingang
MIN: Minimalwert (Default: 0)
MAX: Maximalwert (Default: 65535)
Q: Ausgang
Bei jeder positiven Flanke von Tr wird am Ausgang eine
neue Zufallszahl bereit gestellt. Die Zahl kann nur Werte
von MIN bis MAX annehmen. Um einen Würfel zu simulieren,
würde man also an MIN den Wert 1 und an MAX
den Wert 6 anlegen.
Typ. Anwendung: Legionellenschaltung, Anwesenheitssimulation
ANALOG_CONVERT
Analogkonverter, als Wandler oder Filter
nutzbar
IN: Eingang
OPT: Optionseingang, Funktion abhängig vom VALUE
Q: Ausgang
Der VALUE bestimmt die Funktion.
Mögliche VALUE-Wert:
NTC220K: am Eingang wird der Analogwert eines NT-
C220k angeschlossen und am Ausgang wird die
Temperatur in 0,1°C mit 30°C Offset bereitgestellt. Also 0
= -30,0° , 550 = 25,0°C
Mit dem OPT-Eingang kann das Signal zusätzlich gefiltert
werden (offen = keine Filterung):
Q = AltQ + (AltQ – IN) / OPT
(Zeitintervall OPT * 10ms,)
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NTC10K: wie oben nur mit NTC10k als Sensor.
FILTER: Der Eingangswert wird gefiltert. Der OPT-Eingang
bestimmt die Filterung:
Q = AltQ + (AltQ – IN) / OPT
(Zeitintervall OPT * 10ms,)
LIN_KENNLINE
Linieare Kennline mit Begrenzung
X: Eingang
X1,Y1: Kennline Punkt1
X2,Y2: Kennline Punkt2
Y: Ausgang
Mit dieser Funktion definiert man eine lineare Funktion in
2-Punktform. Ein Eingangswert X liefert dann den entsprechenden
Funktionswert Y.
Besonderheit: Werte kleiner X1 werden auf Y1, Werte
größer X2 auf Y2 begrenzt.
Anwendung: Heizungssteuerung
Digitales I/O-Modul 12/4
Die SPS-Ctrl zeichnet sich u.a. durch leichte Erweiterbarkeit
aus. So lassen sich bis zu 4 digitale I/O-Module 12/4
anschließen.
Das I/O-Modul 12/4 hat 12 digitale Eingänge (über Optokoppler
getrennte) und 4 (Relais-) Ausgänge.
Es wird über über den Erweiterungsstecker an die SPS-
Ctrl-Platine angeschlossen.
Im Schaltplan lässt es sich genauso leicht verwenden, wie
die OnBoard Ein- und Ausgänge der SPS-Ctrl.
EXT_IO_12/4
Das IO-Modul kann durch 2 DIP-Schalter
adressiert werden. Es können max. 4
Module verwendet werden (Adresse 0 -
3).
Die eingestellte Adresse übergibt man diesem Bauteil als
VALUE.
Die Funktion LCD-/V24AUSGABE
Diese Funktion ist die leistungsfähigste und umfangreichste
aller MicroSPS-Funktionen, deshalb widmen wir
ihr ein eigenes Kapitel.
Das LC-Display setzt ebenfalls auf den Funktionsumfang
der V24Ausgabe auf.
Über die serielle Schnittstelle können Textausgaben von
der MicroSPS ausgegeben werden, die dann z.B. am PC
in einem Teminalprogramm oder dem Downloader angezeigt
werden können. Sie werden von den in der
Schaltung verteilten LCD-/V24AUSGABE-Blöcken initiiert.
Die Baudrate ist 38400Bd.
Was wird ausgegeben?
Der Value der LCD-/V24AUSGABE-Funktion
bestimmt, was ausgegeben wird. Er
besteht aus einem Format-String, der im
Einzelnen angibt, wie die Ausgabe aussehen
soll.
Wann wird etwas ausgegeben?
SEL = 1: Es wird nichts ausgegeben.
Wenn der Format-String nicht mit $P beginnt, dann startet
die Ausgabe mit der positiven Flanke von SEL.
Wenn der Format-String mit $P beginnt, wird die Ausgabe
periodisch gestartet. $P100 bedeutet, dass jede Sekunde
eine Ausgabe erfolgt (100 Hundertstelsekunden). Die interne
Zeit hat eine Auflösung von 1/100 Sek. (10 ms),
deshalb wird die Zeit in Hundertstelsekunden angegeben.
Beginnt der Format-String mit $P100+5, dann erfolgt die
Ausgabe ebenfalls jede Sekunde, aber um 5 Hundertstelsekunden
später, als bei $P100. Damit lässt sich die
Reihenfolge von Ausgaben bei jedem Schleifendurchlauf
festlegen.
Bitte beachten Sie, dass die Periodenangabe $P unbedingt
am Anfang des Strings stehen muss. Wie jeder
Platzhalter muss auch die Periodenangabe mit dem Zeichen
_ abgeschlossen werden.
Wie muss der Format-String aussehen?
Der Format-String enthält Klartext und Platzhalter. Platzhalter
werden in der Ausgabe durch aktuelle Werte
ersetzt (z. B. durch die aktuelle Uhrzeit).
Im Folgenden gilt:
– dd stellt eine Ziffernfolge (maximal 65535) dar.
– Direkt auszugebender Text kann an beliebiger Stelle
eingefügt werden. Verboten sind $ und Leerzeichen.
– Das Zeichen “_“ wird als Leerzeichen ausgegeben.
– Eckige Klammern umschließen Zeichen, die entfallen
können.
– Jeder Platzhalter (evtl. gefolgt von Parametern) muss
mit dem Zeichen „_“ abgeschlossen werden, es sei
denn, er steht am Ende des Format-Strings.
– Der Platzhalter $P muss am Anfang des Format-
Strings stehen.
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– Alle anderen Platzhalter dürfen nur einmal, aber in beliebiger
Reihenfolge im Format-String auftauchen.
– Der Platzhalter $n hat nur dann einen Einfluss auf die
Ausgabe, wenn er vor $N auftaucht.
Platzhalter:
$Pdd[+dd]
Bestimmt die Zeitspanne zwischen den Ausgaben.
$W
Gibt den Wert als Dezimalzahl aus, der am DATA-Eingang
anliegt. Die minimale Anzahl der ausgebenden
Stellen kann mit dem Parameter:$n angegeben werden.
Führende Nullen werden unterdrückt.
Beispiel: $n3_0$W gibt 3 Stellen aus
$B
Gibt den Wert als Binärzahl aus, der am DATA-Eingang
anliegt. Eignet sich gut zum Testen von Einzelsignalen.
Man fasst eine Reihe von Signalen mit BUSREDUCT zusammen
und gibt den Ausgang mit Hilfe der
V24AUSGABE und dem Platzhalter $B aus.
$C
Gibt den Wert als Temperatur aus.
Mit $n können die Anzahl der Stellen verändert werden.
$c
Gibt den Wert als Temperatur ohne Nachkommastellen
aus.
$T
Gibt die aktuelle Uhrzeit in der Form 14:23:01 aus.
$w
Gibt den aktuellen Wochentag aus (SO, MO, DI etc.).
$Z
Gibt den am DATA-Eingang anliegenden Wert als Zeit-
String der Form MO:12:23 aus, sofern der Wert kleiner
oder gleich 10079. Ist der Wert größer, wird -$Z zu hoch-
ausgegeben. Der Wert repräsentiert die Zahl der Minuten
ab Sonntag 0 Uhr.
Wenn der Wert kleiner oder gleich 1439 ist (23:59), wird
der Zeit-String in der Form 12:23 ausgegeben, also ohne
Wochentag. Wer nur mit der Tageszeit arbeiten will, kann
damit dafür sorgen, dass die Anzeige des Wochentags
unterbleibt.
Bitte beachten Sie, dass $Z normalerweise dazu verwendet
wird, das Stellen der UHRZEIT oder das Stellen von
Schaltzeiten anzuzeigen (siehe Timerschaltung im Anhang).
In der Regel wird also damit nicht die aktuelle Zeit
angezeigt. Wer allerdings die Zeit nur auf Minuten genau
ausgeben will, kann dies auch mit $Z tun. Der DATA-Eingang
der LCD-/V24AUSGABE muss dabei mit dem
Ausgang von UHRZEIT verbunden sein.
$Ndd[.dd][+|-dd[.dd]]
Normierte Ausgabe des Wertes, der am DATA-Eingang
anliegt. Der Wert wird mit der Zahl unmittelbar hinter $N
multipliziert. Falls dahinter ein Plus- oder Minuszeichen
und eine weitere Zahl folgen, wird diese Zahl zum Ergeb-
nis der Multiplikation addiert bzw. davon subtrahiert. Beide
Zahlen können ganze Zahlen sein oder einen Dezimalpunkt
mit anschließenden Nachkommastellen
(maximal 4) enthalten. $N0.005 normiert die Werte 0 bis
1000 auf 0 bis 5.0. Damit kann man sich die Analogeingänge
direkt in Volt ausgeben lassen. Für die Darstellung
von Temperaturen in Grad Celsius wäre eventuell eine
Normierung der Form $N0.088-19.7 erforderlich.
Ist bei der Normierung eine Division erforderlich, muss in
der Normierung der Kehrwert eingegeben werden.
Beispiel: eine Division durch 5 würde in $N0.2 resultieren
$n
Stellt für den nachfolgenden Platzhalter $N und $C die
Anzahl der auszugebenden Vor- und Nachkommastellen
ein (Default: 5 und 1). Beispiel: $n1_2_$N0.0025_Volt...,
damit würde man eine Ausgabe der Form 2.50 Volt erhalten.
Führende Nullen werden unterdrückt. Die Summe der
Stellen darf 9 nicht überschreiten.
$q
Gibt die interne Zykluszeit in ms aus. Das ist die Zeit, die
vergeht, um alle Bauteile des Schaltplans einmal abzuarbeiten.
Optimal ist eine Zykluszeit unter 10ms. Dauert ein
Schleifendurchlauf länger als 10ms, dann ist die genaue
Einhaltung sehr kurzer Zeiten für Oszillatoren usw. nicht
mehr gewährleistet. Dieses Intervall ist dann entsprechend
länger.
$Q
Gibt die Anzahl der Schleifendurchläufe (Zyklen) pro Sekunde
aus.
Erweiterung für das LCD-Display
Das Display setzt auf den Funktionsumfang der V24Ausgabe
auf und benutzt die selben Parameter. Im
Formatstring kann zusätzlich die Position für die Ausgabe
bestimmt werden.
$Lxx_y
Gibt die Position auf dem LCD an. Dabei ist xx die Zeile
(0-15) und y die Spalte (0-1).
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Asynchrone oder Synchrone
Verarbeitung
Unter den Einstellungen des Downloaders kann ausgewählt
werden, ob der SPS-Code synchron oder asynchron
verarbeitet wird.
Synchrone Verarbeitung (Voreinstellung)
Bei dieser Einstellung werden intern synchron verarbeitet.
In jedem Zyklus wird jedes Gatter einmal abgearbeitet,
und die Ausgänge der Gatter werden erst dann geschaltet,
wenn das Script vollständig abgearbeitet wurde
(vollständiger Zyklus). Darum ist es irrelevant, in welcher
Reihenfolge das Script erstellt wurde.
Wenn z.B. zwischen Eingang und Ausgang fünf Funktionen
platziert sind, von denen jede mit ihrem Ausgang den
Eingang der nächsten speist, dann gelangt die Eingangsinformation
erst nach fünf Zyklen zum Ausgang. Die
Reihenfolge und Bezeichnungen der Elemente haben darauf
keinen Einfluss.
Hinweis:
Die digitalen Hardware-Ausgänge werden nicht synchron
angelegt.
Asynchrone Verarbeitung
Bei dieser Einstellung werden die Gatter nach Ihrer alphabetischen
Reihenfolge abgearbeitet und ihre Ausgänge
haben sofort Auswirkung auf die Eingänge der nachgeschalteten
Gatter. Sind z.B. zwischen Eingang und
Ausgang fünf Funktionen platziert, von denen jede mit ihrem
Ausgang den Eingang der nächsten speist, dann
gelangt die Eingangsinformation entweder gleich am
Ende des Zyklus oder unter Umständen erst nach fünf Zyklen
zum Ausgang, je nach alphabetischer Reihenfolge.
FAQ
Dieser Abschnitt behandelt häufig gestellte Fragen (Frequently
Asked Questions, FAQ).
In der Beschreibung ist von verschiedenen Befehlen
in EAGLE die Rede, wie kann ich sie eingeben?
Sie können jeden Befehl in EAGLE in die Kommandozeile
eintippen und mit der Enter-Taste aktivieren. Dabei sind
Abkürzungen erlaubt, solange sie eindeutig sind, und
Groß-/Kleinschreibung spielt keine Rolle. Oder Sie können
mit der Maus das entsprechende Symbol (Icon) am
linken und oberen Rand des Schaltplaneditor-Fensters
anklicken. Wenn Sie den Cursor eine Weile über einem
solchen Icon lassen, dann erscheint der Name des Befehls
in einem kleine Fenster. Einige wenige Befehle sind
nicht über ein Icon sondern über die Menüs Datei, Bearbeiten
usw. zugänglich.
Wie kann ich mich schnell über einen EAGLE-Befehl
informieren?
Tippen Sie help befehlsname in die Kommandozeile ein,
Ich sehe keine SPS-Funktionen, wenn die den ADD-
Befehl verwende?
Verwenden Sie bitte den Bibliotheksbrowser im Control-
Panel-Fenster von EAGLE, um SPS-Bauteile
hinzuzufügen.
Wenn ich ein Bauteil platzieren will, erscheint die Meldung
„Bauteil xy hat kein Package“?
Es genügt ein Druck auf 'F11' mit anschließenden ESC,
um diese Meldung von EAGLE abzuschalten.
Sollte F11 nicht funktionieren, starten Sie das ULP:“initmsps.ulp“.
Wie kann ich z. B. beim MOVE- oder DELETE-Befehl
ein Objekt selektieren, das nahe bei anderen Objekten
liegt?
Liegen die Aufhängepunkte mehrerer Objekte nahe beieinander,
dann nimmt der Cursor beim Anklicken die
Form eines Vierfachpfeils an. Betätigen Sie so oft auf die
rechte Maustaste, bis das gewünschte Objekt hell dargestellt
wird, und selektieren Sie es dann mit der linken
Maustaste.
Ich will einen Eingang oder Ausgang in die Schaltung
bringen, aber ich finde diese nicht.
Alle On-Board-Elemente sind in einem Bauteil (MICRO-
SPS) enthalten. Ist dieses Bauteil in der Schaltung vorhanden,
dann kann man mit dem INVOKE-Befehl seine
einzelnen Funktionen in die Schaltung holen. Klicken Sie
das INVOKE-Icon an und dann auf die linke untere Ecke
des Zeichnungsrahmens. Aus dem sich öffnenden Menü
können Sie die On-Board-Funktion auswählen. Schneller
geht es mit der Taste F11, vorausgesetzt, Sie haben das
User-Language-Programm init-msps.ulp ausgeführt.
Die Anschlüsse von Bauteilen werden mit grünen
Kreisen und Texten dargestellt. Wie kann ich sie verschwinden
lassen?
Deaktivieren Sie den Pins-Layer, indem Sie entweder in
die Kommandozeile disp -pins eintippen oder das Icon
des DISPLAY-Befehls anklicken und im sich öffnenden
Menü den Pins-Layer mit der Maus ausschalten.
Wie kann ich verhindern, dass die Beschreibung der
Beispiele und Texte wie „Value bestimmt Zeitbasis“ in
der Schaltung sichbar sind?
Deaktivieren Sie die Layer Description und Info, indem
Sie entweder in die Kommandozeile disp -descr -info eintippen
oder das Icon des DISPLAY-Befehls anklicken und
im sich öffnenden Menü die beiden Layer mit der Maus
ausschalten.
Netz, Signal: Was ist der Unterschied?
Beide Begriffe werden in diesem Dokument identisch verwendet.
Netze bzw. Signale werden mit dem NET-Befehl
gezeichnet, nicht mit dem WIRE-Befehl!
Welche Bedeutung hat ein BUS?
Sie können mit dem BUS-Befehl eine Bus-Linie zeichnen,
die allerdings nur optische Bedeutung hat. Mit einer Bus-
Linie werden keine Signale verbunden. Wenn man den
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NET-Befehl aktiviert und dann zuerst auf einen Bus klickt,
dann kann man aber Netze mit bestimmten Namen erzeugen,
abhängig vom Namen des Busses. Siehe Help-
Funktion. Da in EAGLE Netze dann verbunden sind, wenn
sie denselben Namen haben (auch wenn sie optisch nicht
zusammenhängen), bieten Busse eine elegante Möglichkeit,
Schaltungen übersichtlich zu gestalten (siehe
Timerschaltung im Anhang).
Wie kann ich verhindern, dass ich vor lauter Netzen
den Überblick verliere?
Netze mit gleichem Namen sind per Definition verbunden.
Sie brauchen also die Netzlinien nicht immer optisch zu
verbinden. Bei größeren Schaltungen weisen Sie zusammengehörigen
Abschnitten einfach mit dem NAME-
Befehl denselben Namen zu. Um das auch optisch sichtbar
zu machen, sollten Sie mit dem LABEL-Befehl die
Signalnamen in der Nähe der Netzlinien platzieren. Siehe
auch BUS-Befehl.
Ich will eine Gruppe von Bauteilen löschen oder verschieben
Verwenden Sie zuerst den GROUP-Befehl, um zu definieren,
welche Bauteile der Gruppe angehören sollen.
Nach dem Anklicken des GROUP-Icons können Sie einen
rechteckigen Bereich wählen, indem Sie die linke
Maustaste gedrückt halten und den Cursor bis zum diagonalen
Eckpunkt ziehen, oder Sie können einen beliebigen
Bereich wählen, indem Sie mit der linken Maustaste der
Reihe nach die Eckpunkte eines Polygons bestimmen.
Ein abschließender Klick mit der rechten Maustaste
schließt das Polygon, das die Gruppe definiert. Sobald
eine Gruppe definiert ist, können Sie diverse Befehle auf
die Gruppe mit der rechten Maustaste ausführen. Wenn
Sie zum Beispiel die Elemente der Gruppe löschen wollen,
selektieren Sie den DELETE-Befehl und klicken
anschließend mit der rechten Maustaste einen beliebigen
Punkt in der Schaltung an. Analog dazu können Sie Gruppenelemente
bewegen.
Kann ich nur die Elemente in einem rechteckigen Bereich
komplett verschieben oder löschen?
Nein, Sie können beliebige Bereiche wählen. Siehe vorherige
Frage.
Ich brauche in der Schaltung noch einmal eine Funktion,
die schon vorhanden ist. Wie geht das am
einfachsten?
Sie können eine Funktion auch mit dem COPY-Befehl
platzieren. Aktivieren Sie den COPY-Befehl, klicken Sie
auf das zu kopierende Bauteil und dann an die Stelle, wo
Sie die Kopie platzieren wollen. Für On-Board-Funktionen
(z. B. Ein-/Ausgänge) ist diese Methode nicht geeignet, da
sich diese Elemente im Bauteil MICRO-SPS befinden und
mit dem COPY-Befehl das ganze Bauteil kopiert wird. Dieses
Bauteil darf aber nur ein einziges Mal in der
Schaltung vorkommen.
Ich will einen ganzen Bereich der Schaltung vervielfältigen.
Geht das?
Grundsätzlich ja, und zwar mit den Befehlen GROUP,
CUT und PASTE. Achten Sie aber darauf, dass Sie keine
On-Board-Elemente kopieren, da dann das Bauteil MI-
CRO-SPS verbotenerweise mehrfach in der Schaltung
vorkommt. Definieren Sie zuerst eine Gruppe mit dem
GROUP-Befehl, wie in einer früheren Frage beschrieben.
Selektieren Sie dann den CUT-Befehl, und klicken Sie
dann einen Punkt in der Zeichnung mit der linken Maustaste
an. Dieser Punkt wird zum Referenzpunkt beim
Platzieren der Kopie. Jetzt klicken Sie auf das PASTE-
Icon und platzieren mit der linken Maustaste die am Cursor
hängende Gruppenkopie. Weitere Kopien können Sie
mit PASTE und Klick mit linker Maustaste platzieren.
Welche Bedeutung hat der Name eines Bauteils?
EAGLE-Bauteile können einen Namen und einen Value
haben. Der Name dient dazu, ein bestimmtes Bauteil in
der Schaltung eindeutig zu identifizieren, deshalb darf jeder
Name nur einmal vorkommen. In MicroSPS-
Schaltungen haben Namen keine besondere Bedeutung
(Ausnahme: Abarbeitung gleicher Funktionen in alphabetischer
Reihenfolge). Man kann einem Bauteil einen
Namen zuweisen, indem man den NAME-Befehl aktiviert,
das Bauteil mit der Maus anklickt und im sich öffnenden
Eingabefenster den Namen eintippt. Der Name des Bauteils
MICRO-SPS (MSPS1) sollte nicht geändert werden,
da sonst die Prüfung, ob dieses Bauteil mehrfach platziert
ist, nicht mehr funktioniert.
Was ist mit dem Value eines Bauteils gemeint, und
wie weise ich den Value zu?
Der Value eines Bauteils ist in EAGLE üblicherweise der
Wert eines Widerstands oder Kondensators oder der Typ
einer integrierten Schaltung. In MicroSPS-Schaltungen
hat der Value bestimmter Bauteile eine spezielle Bedeutung.
Bei zeitabhängigen Funktionen gibt er z. B. an, ob
die Zeiten als Stunden, Minuten, Sekunden oder Hundertstelsekunden
interpretiert werden. Beim Bauteil WERT
gibt der Value den Zahlenwert an, den diese Funktion an
das angeschlossene Signal liefert.
Man weist einem Bauteil einen Value zu, indem man den
VALUE-Befehl aktiviert, das Bauteil anklickt und und im
sich öffnenden Eingabefenster den Value eintippt. Sollen
mehrere Bauteile denselben Value bekommen, etwa sek,
dann tippt man value sek in die Kommandozeile ein und
klickt der Reihe nach jedes Bauteil an, das diesen Value
bekommen soll.
Funktionsliste, Anweisungsliste: Was ist der Unterschied?
Beide Begriffe sind gleichwertig, damit ist die Datei *.mss
gemeint, die nach Drücken von F12 erzeugt wird.
Kann ich zum Testen den Zustand mehrerer 1-Bit-Signale
darstellen?
Verbinden Sie die zu testenden Signale mit den Eingängen
der BUSREDUCT-Funktion und schließen Sie an
den Ausgang den DATA-Eingang der V24AUSGABE-
Funktion an. Belegen Sie den VALUE der V24AUSGABE
mit dem String $P100_$B. Sie erhalten dann jede Sekunden
eine bitweise Ausgabe der zu testenden Signale
in der Form:
0000000000001011
Dabei entspricht die am weitesten rechts stehende Ziffer
dem Eingang I0 usw.
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Warum kann ein Netz optisch mit einem Anschluss
verbunden sein, mit dem es elektrisch nicht verbunden
ist?
Wenn Sie ein Bauteil so absetzen, dass ein Anschluss auf
einem Netz liegt, dann entsteht eine „elektrische“ Verbindung.
Wenn Sie ein Netz bewegen und absetzen,
entsteht keine „elektrische“ Verbindung. Deshalb sollten
Sie mit dem SHOW-Befehl kontrollieren, ob Netze tatsächlich
mit den zugehörigen Pins (Anschlüssen)
verbunden sind. Aktivieren Sie den SHOW-Befehl und klicken
Sie der Reihe nach die entsprechenden Netze an.
Ist ein Netz mit einem Pin verbunden, leuchten beide auf.
Wie finde ich das Netz N$4?
Tippen Sie in die Kommandozeile show n$4 (mit Eingabetaste
abgeschlossen) ein, dann wird dieses Netz hell
dargestellt.
Wie kann ich an einem Digitaleingang die Werte 0 und
1 anlegen?
Ist ein Eingang offen, liefert der Digitaleingang den Wert
0; wird er mit Vpp verbunden, liefert er 1. Sinnvollerweise
verbindet man also Vpp über einen Taster, Schalter oder
ein Relais mit dem Eingang. Taster geschlossen liefert 1,
Taster offen liefert 0.
Kann ich meine Projekte mit der EAGLE-Freeware-
Version realisieren?
Die Freeware entspricht technisch der EAGLE-Light-Version.
Sie dürfen die Freeware zum Testen und für nichtkommerzielle
Anwendungen einsetzen. Wenn Sie mit Ihren
Schaltungen (direkt oder indirekt) Geld verdienen,
müssen Sie eine Lizenz erwerben.
Die genauen Unterschiede zwischen EAGLE Light, Standard
und Professional finden Sie auf der CadSoft-
Homepage (www.cadsoft.de). Für die MicroSPS-Entwicklung
ist die einzige Einschränkung der Light-Version, dass
sie nur eine einzige Schaltplanseite zulässt.
Darf ich kommerzielle Projekte realisieren?
Wenn Sie mit unserer Mikrocontroller-Software oder
-Hardware (direkt oder indirekt) Geld verdienen, müssen
Sie eine Lizenz bei uns: info@MicroSPS.com erwerben.
Wie kann ich eine weitere Schaltplanseite anlegen?
Voraussetzung ist, dass Sie wenigstens mit der Standard-
Version von EAGLE arbeiten. In der Aktionsleiste über
dem Schaltplanfenster sehen Sie ein Auswahlmenü, in
dem 1/1 steht, sofern der Schaltplan aus einer Seite besteht.
Mit Hilfe dieses Menüs können Sie neue Seiten
anlegen und bestehende löschen.
Kann ich meine MicroSPS-Schaltungen in einem eigenen
Verzeichnis speichern?
Installieren Sie die MicroSPS-Software wie auf Seite 7 beschrieben,
geben Sie dem Projektverzeichnis aber einen
anderen Namen und löschen Sie die Beispielschaltungen.
Wählen Sie im Control Panel dieses Projekt aus.
Es bleiben keine Variablen nach Aus- und Einschalten
gespeichert.
Diese Funktion ist noch nicht implementiert.
Wichtige Begriffe
Default
Bezeichnet den voreingestellten Wert, wenn kein spezieller
Wert angegeben wurde. Wenn ein Eingang
beispielsweise nicht mit einem Netz verbunden ist, dann
ist sein Defaultwert in der Regel 0. Beim Oszillator ist der
Defaultwert für TL und TH zum Beispiel 1.
Modulo
An verschiedenen Stellen wird der Begriff modulo verwendet.
Das ist eine mathematische Operation wie plus oder
minus. A modulo B bedeutet, A wird durch B ganzzahlig
dividiert und der Rest ist das Ergebnis. Beispielsweise ist
103 modulo 10 = 3. Da Computer Zahlen nur bis zu einem
maximalen Wert darstellen können, gibt es einen
Überlauf, wenn z. B. bei einer Addition dieser Wert überschritten
wird. Das konkrete Ergebnis lässt sich in diesem
Fall elegant mit der Operation modulo ausdrücken. Bei
16-Bit-Arithmetik ist die maximal darstellbare Zahl 65535
und das Ergebnis jeder Operation wird: Ergebnis modulo
65536. Solange beispielsweise A+B kleiner als 65536 ist,
erhalten wir das erwartete Ergebnis, weil (A+B) modulo
65536 identisch mit A+B ist. Wird die Maximalzahl um 1
überschritten, ist das Ergebnis der Operation 0, wird sie
um 2 überschritten, ist das Ergebnis 1, und so weiter. Einfacher
ausgedrückt: Nach einem Überlauf beginnt die
Zählung nach der größten Zahl wieder bei 0.
Retriggerbar
Wenn ein Eingang retriggerbar ist, heißt das, der Vorgang
wird erneut gestartet, sobald die Triggerbedingung (z. B.
positive Signalflanke) erneut eintritt. Er ist nicht retriggerbar,
wenn die erste Flanke den Ablauf bestimmt und eine
erneute Flanke keine Auswirkungen auf den Funktionsablauf
hat.
Schleifendurchlauf, Zyklus
Die MicroSPS arbeitet alle in der Schaltung vorhandenen
Funktionen in einer Endlosschleife ab. Die Zeitauflösung
beträgt 10 ms. Dauert ein Schleifendurchlauf länger als
10 ms, dann ist die genaue Einhaltung sehr kurzer Zeiten
(im Bereich von 10 ms) nicht mehr gewährleistet. Die Zykluszeit
kann mittels des Debuggers ausgelesen oder mit
den Parametern $Q (Anzahl Zyklen pro Sekunde) oder $q
(Dauer eines Schleifendurchlaufs in ms) im Display angezeigt
werden.
String
Eine Zeichenfolge. Wenn beispielsweise der VALUE eines
Bauteils mit der Zeichenfolge 1000_500_0 belegt ist,
dann sprechen wir vom Value-String. Wenn der Value der
V24AUSGABE mit $P100_$W belegt ist, sprechen wir
vom Format-String, weil er das Format der Ausgabe bestimmt.
Value
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Bei manchen Bauteilen kann oder muss ein Value angegeben
werden, z. B. bei der MATH-Funktion. Klicken Sie
in EAGLE das Symbol für den VALUE-Befehl an oder tippen
Sie value in die Kommandozeile ein (abschließen mit
Eingabetaste) und klicken Sie dann das betreffende Bauteil
an. Im sich öffnenden Eingabefenster können Sie
dann den Value-String eingeben.
Fehlermeldungen und Warnungen
Fehler in Schaltung
FEHLER: mehrere Ausgänge an Signal x
Ein Signal darf nur an einem Ausgang angeschlossen
sein. Suchen Sie das Signal mit SHOW signalname.
FEHLER: Signal x mit keinem Ausgang
verbunden
Ein Signal muss mit mindestens einem Ausgang verbunden
sein. Suchen Sie das Signal mit SHOW
signalname.
FEHLER: Signal x mit keinem Eingang
verbunden
Ein Signal muss mindestens mit einem Eingang verbunden
sein. Suchen Sie das Signal mit SHOW
signalname.
FEHLER: mehr als 254 Signale
Es sind nur maximal 254 Signale erlaubt.
FEHLER: Bauteil Micro-SPS mehrfach
vorhanden (SHOW msps2)
Die Grundeinheit, das Bauteil Micro-SPS, darf nur einmal
platziert werden. Sie haben entweder mit ADD das Bauteil
mehrfach platziert oder mit CUT und PASTE Teile davon
(z. B. einzelne Ein- oder Ausgänge) kopiert. Der Defaultname
von Micro-SPS ist msps1, msps2 etc. Suchen Sie
deshalb mit SHOW msps2 die unerlaubt platzierten „Gates“,
und löschen Sie sie. Kommt die Fehlermeldung
erneut, suchen Sie nach weiteren „Gates“ mit den Namen
msps3, msps4 usw. Sie können auch eine Bauteileliste
mit dem Befehl EXPORT PARTLIST dateiname ausgeben,
um zu sehen, welche Bauteile in der Schaltung sind.
FEHLER: unzulaessiger Funktionsname
(Gate-Name)
Sie haben ein Bauteil in die Schaltung geholt, das nicht
aus der Original-MicroSPS-Bibliothek stammt oder die
Versionen von Übersetzer und Bibliothek passen nicht zusammen.
FEHLER: Uhr mehr als einmal vorhanden
Das Bauteil UHRZEIT darf nur einmal platziert werden.
FEHLER: Bauteil x erfordert VALUE im
zulaessigen Zahlenbereich
Sie müssen dem Bauteil mit dem VALUE-Befehl einen
Zahlenwert zuweisen. Suchen Sie das Bauteil mit SHOW
bauteilname.
FEHLER: Bauteil x erfordert gueltigen VALUE
Sie müssen dem Bauteil mit dem VALUE-Befehl einen
gültigen String zuweisen. Suchen Sie das Bauteil mit
SHOW bauteilname.
FEHLER: Konflikt zwischen x und y
Sie haben On-Board-Funktionen in der Schaltung platziert,
die sich gegenseitig ausschließen, z. B. ALGEIN#3
und POT#3 oder ALGEIN#0 und ALGEIN4_20#0. Siehe
Regeln für die Erstellung eines MicroSPS-Funktionsplans,
Seite 8.
Zu hoher Speicherbedarf
FEHLER: zu viele Merker ...
FEHLER: zu viele Signale ...
FEHLER: zu viel RAM erforderlich ...
FEHLER: zu viel ROM erforderlich ...
Fehler im User-Language-Programm
Die folgenden Fehlermeldungen sollten nie erscheinen,
Sie weisen auf ein fehlerhaftes Programm hin.
FEHLER in ULP: unzulaessiger EA-Typ: ...
FEHLER in ULP: Bauteil x: Bitangabe nicht numerisch
in FTab
FEHLER in ULP: Bauteil x: falsche Signalzahl in FTab
Fehler in Bibliothek
Die folgenden Fehlermeldungen sollten nie erscheinen,
Sie weisen auf eine fehlerhafte Bibliothek hin.
FEHLER in Bibliothek: Bauteil x: Pin y hat mehr als
ein _-Zeichen im Namen
FEHLER in Bibliothek: Bauteil x: Pin y hat kein _-Zeichen
im Namen
FEHLER in Bibliothek: Bauteil x: Pin y hat unzulässige
Pin-Direction
Warnungen
WARNUNG: Bauteil x erfordert u. U. einen VALUE
Der Value darf in diesem Fall „leer“ sein, weil automatisch
ein Defaultwert eingesetzt wird. Sie sollen aber überprüfen,
ob das gewollt ist.
WARNUNG: x offene Anschluesse an Baustein y
Bauteile dürfen offene Anschlüsse haben. Sie sollen aber
überprüfen, ob das gewollt ist.
21

Das MicroSPS-Projekt Anhang
Alle MicroSPS-Funktionen in der Übersicht
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