AVR Controller für Frontpanel

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Hallo zusammen,

wie schon erwähnt hab ich bei meiner S100 den originalen Controller des Frontpanels gegen einen pinkompatiblen Atmel AVR Controller (ATmega8515) ausgetauscht. Der ist damit frei programmierbar und somit kann man das Verhalten des Frontpanels 100% selbst kontrollieren.

Hardware-Modifikation:
Als erstes muss der alte Controller runter und ein 44-poliger PLCC-Sockel rauf. Das ist der schwierigste Teil.
Der Quarz muss auch noch gegen einen 16 MHz Typ getauscht werden, am besten auch dafür einen Sockel einlöten (z.B. Buchsenleiste oder ein Stück eines IC-Sockels), dann kann man wieder problemlos den alten Controller mit Quarz einsetzen.
Da leider der Reset-Pin im Gegensatz zum Original invertiert, muss man den noch fest auf 5V legen. Dafür setzt man an geeigneter Stelle einen Jumper. Man kann dafür z.B. einfach D1 oder CE4 kurzschließen oder den Jumper wie im den Bildern zu sehen ist montieren.

Hier sieht man zwei Bilder davon:
(Der rote Fädeldraht ist nicht nötig)





Programmierung des Bootloaders:
Chip in geeignetes Programmiergerät stecken und bootloader.hex flashen.
Fuses richtig setzen:
BOOTSZ = Boot flash size = 256 Words (512 Bytes)
BOOTRST aktivieren
SUT_CKSEL = Ext. Crystal High Freq.

Programmieren der Firmware:
Aktivieren des Bootloaders:
Power-Taste gedrückt halten und S100 einschalten. Im Bootloader blinken die LEDs schnell und rot. Man kann jetzt mit der Power-Taste den PC hochfahren.

Unter Windows kann die Firmware (s100-avr-fp.hex) mit AvrProg (ist in AVR Studio dabei) geflasht werden, unter Linux funktioniert z.B. AVRDUDE:

Code: Alles auswählen

avrdude -p m8515 -c avr910 -P /dev/ttyS1 -b 38400 -u -U flash:w:s100-avr-fp.hex


Funktionen der Firmware:
Fernbedienung der S100 wird komplett unterstützt und als PS2-Tastatur emuliert.
Es wird keine Maus emuliert (das Original macht das wohl).
Die Tastenwiederholrate und -verzögerung kann eingestellt werden.
Kondensator-Mod ist nicht nötig. Die Power-Logik ist momentan wie folgt:
Ein Druck der Power-Taste an der Fernbedienung oder ein kurzer Druck am Frontpanel (< 3s) generiert einen kurzen Puls, um den PC runterzufahren. Ist das nach 30s noch nicht geschehen, wird hart ausgeschaltet (abschaltbar mit #define AUTO_POWER_OFF 0). Drücken > 3s schaltet ebenfalls hart ab (nur am FP).
Es wird erkannt, ob der PC auch wirklich ausgeschaltet wurde (anhand der Spannung an den PS2-Pins, abschaltbar mit #define HOST_POWER_SYNC 0).
Die bekannten seriellen Kommandos funktionieren wie gewohnt, zusätzlich gibt es ein paar neue (alles Hex-Zahlen):

Code: Alles auswählen

Original Kommandos:
A2 B2  =  Umstellen von grün blinkend auf grün leuchtend
A2 B1  =  Shutdown

Neue Kommandos:
A2 D0               : Sprung in den Bootloader
A2 D1               : Gibt die Firmwareversion aus
A2 D2 ww xx yy zz   : Setzen einer Aufwachzeit nach der der PC wieder gebootet werden soll.
                      Die Zeit ist in Sekunden (ab sofort) als 32-Bit Wert. 'ww' ist das Low-Byte.
                      Das FP antwortet mit "OK\n".

                      Der PC muss dann mit A2 B1 runtergefahren werden und wacht dann automatisch
                      nach der eingestellten Zeit wieder auf.

Beispiele für Linux:

Aktivieren des Bootloaders:     echo -ne '\xa2\xd0' > /dev/ttyS1
Flashen der Firmware:           avrdude -p m8515 -c avr910 -P /dev/ttyS1 -b 38400 -u -U flash:w:s100-avr-fp.hex
Beenden des Bootloaders:        echo -ne 'E' > /dev/ttyS1
Umschalten auf grün:            echo -e '\xa2\xb2\xa2\xb2\xa2\xb2' > /dev/ttyS1
    oder kürzer:                echo -ne '\xa2\xb2' > /dev/ttyS1
Weckzeit 1h (3600s = 0xe10):    echo -e '\xa2\xd2\x10\x0e\x00\x00' > /dev/ttyS1
Runterfahren:                   echo -e '\xa2\xb1\xa2\xb1\xa2\xb1' > /dev/ttyS1
    oder kürzer:                echo -ne '\xa2\xb1' > /dev/ttyS1


Ich hoffe, das ist so einigermaßen verständlich...

Gruß,
twinpeaks

EDIT:
2008-10-18: Neue Firmware Version 0.2 angehängt.
2008-11-11: Skripte zum Programmieren des Timers angehängt
2008-11-13: Skripte etwas angepasst. Box fährt jetzt auch automatisch runter.
2008-11-25: Firmware Version 0.3 (unterstützt automatisches booten des PCs nach Einschalten der Box (AUTO_POWER_ON) und deaktivieren des harten Abschaltens nach Timeout des Shutdowns (AUTO_POWER_OFF). Siehe main.h.
Shutdown Skripte etwas geändert.

[frickelkram]

Hey, sieht ja super aus! Mich juckt es schon wieder in den Fingern.
Deine Software emuliert alle Funktionen der Fernbedienung? Du hast mir der Lösung bis jetzt nur das "fürchterliche" Verhalten der Frontplatte verbessert aber noch keine zusätzlichen Funktionalitäten eingebaut. Hast Du über einen PS/2 Tastatur Eingang nachgedacht? Ich würde gerne meine alte PS/2 Tatstatur parallel zum Frontpanel betreiben. "Einfache" Umschalt-Lösungen zwischen zwei Tastaturen habe ich nicht zuverlässig ans Laufen gebracht. Es scheitert immer an der gleichzeitigen, korrekten Initialisierung der Tastatur und des Frontpanels.

[da5id]

Hi,

das sieht ja schon mal gut aus, damit hast du mir zumindest die Suche nach dem passenden AVR und das Problem mit dem invertierten Reset-Pin erspart. DANKE!!!

Auch die Bootloaderfunktion der AVRs zu integrieren finde ich an sich nicht schlecht und lobenswert, sofern man öfters etwas an der Firmware ändern möchte und eine dauerhafte Verbindung zur seriellen Schnittstelle besteht - verwendet man den Controller aber nur für einen bestimmten Zweck, ist das etwas umständlich, da der uC ja sowieso vor dem Einbau im Programmer programmiert werden muss.

Aber nochmal, wirklich gute Arbeit!

Eine Frage noch: Hat das einen besonderen Grund, weshalb du einen 16 MHz Oszillator verwendest? (Man könnte den Quarz doch sicher komplett wegrationalisieren, den uC mit einem internen Takt von 1 MHz arbeiten lassen und mit einer Baudrate von z.B. lediglich 4800 oder 2400 Baud ansprechen.

P.S.: Hab mal ein Foto von einer Frontpanel-Platine gemacht, die den uC bereits gesockelt hat, scheint also mind. 2 Versionen zu geben... ich glaube, dass war aus einer Box mit PCI - vielleicht besteht da ja irgendein Zusammenhang!?!

[da5id]

@frickelkram

Hast Du über einen PS/2 Tastatur Eingang nachgedacht?

Scheint so, als wenn er nur einen PS/2 Port verwendet, d.h. du kannst sowieso mittels eines Adapters für den J20 den anderen Port für eine Tastatur verwenden...

Btw. vielleicht kam das in meinen Ausführungen nicht so ganz rüber, aber prinzipiell sind die PS/2 Tastatur und Maus Schnittstellen identisch, soll heißen, du kannst eine PS/2 Tastatur am Maus oder am Tastatur-Port betreiben, ist nur in der Bootphase interessant, da das BIOS nur auf eine Tastatur am PS/2-Tastatur-Anschluss reagiert... im Betriebssystem (zumindest unter Linux) ist das völlig egal...

[frickelkram]

Hi,
ich habe mit dem PS/2 Port schon ein wenig herum gespielt.
Maus und Tastatur sind auf J20 getrennt heraus geführt. Das BIOS der S100 erwartet eine angeschlossene PS/2 Tastatur (normalerweise das Frontpanel). Der Maus-Port spielt meines Wissens nach für das BIOS keine Rolle, soweit ich das bisher untersucht habe widmet sich das Frontpanel auch nicht dem Maus-Port.
Über die Init-Befehle des BIOS, auf dem PS/2 Tastaturport, erkennt das Frontpanel ob die Box startet, wenn keine Init-Befehle ankommen schickt das FP den Reset Befehl ... daher die "Boot Schleife" wenn man _lediglich_ den PS/2 Port von der Frontplatte trennt. Was das BIOS aber definitiv nicht kann ist zwei PS/2 Tastaturen initialisieren. Daher meine Idee eine Tastatur durch zu schleifen und den MC der FP diese Tastatur initialisieren lassen ...
Ich habe aber tatsächlich noch nicht ausprobiert was passiert wenn man den Mausport benutzt. Das BIOS der S100 kann sicherlich nichts damit anfangen, aber die Hardware Erkennung von Linux könnte die Tastatur finden. Ich hätte dann zwar immer noch keine Tastatur mit der ich beim Booten ins BIOS gehen kann, aber zumindest unter Linux würde es laufen.
Hat das schon mal jemand ausprobiert?

[da5id]

Gut, dann scheinst du ja die grundsätzliche Funktionsweise des Frontpanels verstanden zu haben, mehr dazu findest du z.B. in diesem Thread oder hier

Ich habe ja vorher bereits gesagt, dass es nur für das BIOS relevant ist an welchem Port die Tastatur hängt, da, wie du richtig erkannt hast, zum einen das Initialisierungssignal nur an den PS/2-Tastatur-Port gesendet wird und zum anderen, sich nur mittels einer Tastatur an diesem Port, auch BIOS Einstellungen vornehmen lassen bzw. ins BIOS-Setup zu gelangen ist (abgesehen von einer USB Tastatur)... willst du im BIOS nichts verändern, ist es egal an welchem Port sie hängt...

Warum veränderst du nicht einfach die Firmware von twinpeaks, dass die Tastatur-Scancodes der Fernbedienung nicht über den PS/2-Tastatur- sondern über den -Maus-Port gesendet werden (wie es der IC89C52A auch macht)... fertig ist
Dann brauchst du die Tastatur gar nicht vom uC initialisieren zu lassen, kannst sie direkt über den J20 betreiben und ganz normal vom BIOS initialisieren lassen ... und somit sogar zum verändern der BIOS-Einstellungen benutzen.
Im Endeffekt haste dann genauso Fernbedienungsfunktion (am PS/2-Maus) parallel zur PS/2-Tastatur (am PS/2-Tastatur-Port), ohne große frickelei...

Ich hätte dann zwar immer noch keine Tastatur mit der ich beim Booten ins BIOS gehen kann, aber zumindest unter Linux würde es laufen.
Hat das schon mal jemand ausprobiert?

Ja hab ich... schließ' einfach mal zwei Tastaturen an und gib in einer Konsole dmesg | grep keyb ein, dann wirst du sehen, dass 2 Tastaturen erkannt werden...

[twinpeaks]

@frickelkram:

Hast Du über einen PS/2 Tastatur Eingang nachgedacht?

Ja, aber mangels Eigenbedarf nicht implementiert, sorry.

@da5id:

Warum veränderst du nicht einfach die Firmware von twinpeaks, dass die Tastatur-Scancodes der Fernbedienung nicht über den PS/2-Tastatur- sondern über den -Maus-Port gesendet werden (wie es der IC89C52A auch macht)... fertig ist

Ist schon über den Mausport realisiert! Als ich Dein Posting zu dem Thema gelesen hatte, hab ich das glatt mal ausprobiert und es funktioniert tatsächlich auf beiden Schnittstellen. Beim Nachmessen hab ich dann auch gesehen, dass das Original den "Mausanschluss" für die Tastatur nutzt. Danke für diesen Hinweis!

Auch die Bootloaderfunktion der AVRs zu integrieren finde ich an sich nicht schlecht und lobenswert, sofern man öfters etwas an der Firmware ändern möchte und eine dauerhafte Verbindung zur seriellen Schnittstelle besteht - verwendet man den Controller aber nur für einen bestimmten Zweck, ist das etwas umständlich, da der uC ja sowieso vor dem Einbau im Programmer programmiert werden muss.

Wer den Bootloader nicht braucht, kann die Firmware auch direkt flashen, sollte auch funktionieren. Aber wenn man mal doch umprogrammieren will ist man froh wenn es ohne großen Aufwand geht.

Eine Frage noch: Hat das einen besonderen Grund, weshalb du einen 16 MHz Oszillator verwendest? (Man könnte den Quarz doch sicher komplett wegrationalisieren, den uC mit einem internen Takt von 1 MHz arbeiten lassen und mit einer Baudrate von z.B. lediglich 4800 oder 2400 Baud ansprechen.

Ich wollte 38400 Baud um kompatibel zu bleiben. Ich hab auch gar nicht probiert, ob es mit dem internen Oszillator funktionieren würde, da ich den Tausch des Quarzes für keinen großen Aufwand halte und eine genaue Zeitbasis ist ja auch nützlich (z.B. für die Wake-Up-Funktion).

[SvenGWK]

Hi,

ich finde Deine Idee wirklich toll, vor allem die Timersteuerung ist eine sehr interessante Sache für die Nutzung als VDR...
Wie genau arbeitet der Timer?
Konntest du grobe Abweichungen feststellen oder läuft der so genau das man eine aufnahme die z.B. 1 Woche in der Zukunft liegt noch mit +/- 1Minute programmieren kann?
Und - last but not least - würdest Du eventuell mit Bootloader geflashte AVR´s gegen Unkostenbeitrag verschicken?

[da5id]

Wer den Bootloader nicht braucht, kann die Firmware auch direkt flashen, sollte auch funktionieren. Aber wenn man mal doch umprogrammieren will ist man froh wenn es ohne großen Aufwand geht.

Wolte es nur mal angemerkt haben, gerade für andere User die mitlesen - könnte nicht ganz so kundige vielleicht verwirren... aber wie gesagt, ist hierbei ne gute Idee!

Auch die Weckfunktion ist mal ein nettes Gimmick, soviel zum Thema "...aber noch keine zusätzlichen Funktionalitäten eingebaut"... (muss aber auch gestehen, dass anfangs übersehen zu haben, da die Schrift in den Code-Boxen 'n Griff ins Klo ist. .. )
Wäre auch nett, wenn man die Weckfunktion direkt über die Fernbedienung programmieren könnte (per Tastenkombination oder so, ohne taskprogramme oder ähnlichen krams)...

Wie machst du das mit dem ausschalten per Software, also nicht über eines der beiden Ausschaltknöpfe, wird dafür immer noch ein Ausschaltskript benötigt oder erkennt deine Firmware anhand irgendeiner Referenz, wenn das System plötzlich ausgeschaltet ist? (eventuell könnte man ja dafür eine Leitung zu +5VD ziehen und die dort anliegenden Spannungen vergleichen)

Die Sache mit dem Quarz war auch mehr eine Interessen Frage, hätt ja sein können, dass was konkretes hinter den 16 MHz steht (hab schon befürchtet, dass eine Diskussion über Baudraten und Oszillatoren ausbricht)... in jedem falle fährt man sicherer mit externem Taktgeber, gerade bei Baudraten über 9600.
Die Baudrate von 38400 bei zu behalten ist bestimmt auch nicht verkehrt, um z.B. die Kompatibilität mit dem kursierenden Ausschaltskript zu gewährleisten...

[Grave]

Das hört sich ja super an. Genau nach sowas war ich grad im vdr-forum am suchen. Auch von meiner Seite die FRage nach mit Bootloader geflahtem AVR gegen Unkostenbeitrag (bin seit längerem am bauen und deshalb sind fast alle meine Elektroniksachen in Kisten verstaut)

Gruß Grave

[Grave]

Könnte man das harte Abschalten nach 30s auch noch abschalten. Wenn zum Beispiel beim beenden die Festplatte überprüft wird. Oder wie bei meinem andern VDR. Der schaltet erst nach 3 Stunden inaktivität von alleine ab. Nehme ich Abends nen Film auf und geh ins Bett, drück ich einmal den Power Button und er fährt dann nach der Aufnahme runter.

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@SvenGWK:

Wie genau arbeitet der Timer?
Konntest du grobe Abweichungen feststellen oder läuft der so genau das man eine aufnahme die z.B. 1 Woche in der Zukunft liegt noch mit +/- 1Minute programmieren kann?

Ich habs ehrlich gesagt noch nicht wirklich getestet, nur über ein paar Minuten. Die Genauigkeit eines Quarzes liegt i.d.R. bei ca. +-50 ppm. Das macht in einer Woche +-30 Sekunden. Man muss den PC ja nicht auf die Minute genau aufwecken, da würde ich einfach 5 oder 10 Minuten vorher booten, dann reichts auf jeden Fall. Das Starten der Aufnahme ist ja weiterhin Aufgabe der Software.

Und - last but not least - würdest Du eventuell mit Bootloader geflashte AVR´s gegen Unkostenbeitrag verschicken?

Hehe, auf diese Frage hab ich gewartet... Ja, kann ich machen. Wer Interesse hat, bitte Mail oder PN an mich, damit ich abschätzen kann, wieviele zusammenkommen. Der Controller kostet ca. EUR 2,-, den Quarz würde ich dann vielleicht am besten auch gleich mitbestellen. Evtl. noch den PLCC Sockel, dann wäre der Teilesatz komplett, dann müsst ihr nicht extra noch was selbst besorgen.
Reine Materialkosten bei Reichelt sind ca. 2,50. Es kommen dann noch die anteiligen Versandkosten dazu (ich muss das Zeugs ja auch erst bestellen) plus den Versand zu euch.
Rechnet mal mit ca. 5,- incl. Versand.


@da5id

Wäre auch nett, wenn man die Weckfunktion direkt über die Fernbedienung programmieren könnte (per Tastenkombination oder so, ohne taskprogramme oder ähnlichen krams)...

Hmm, da die S100 kein Display hat, müsste man die Zeit blind eintippen. Ich denke, das geht über Software besser. Und nur die Box zu einer bestimmten Zeit aufzuwecken bringt ja erstmal nichts, es muss ja auch der VDR wissen, was er dann machen soll.
Meiner Meinung nach müsste der VDR dem Frontpanel mitteilen, wann es den PC wieder booten soll, er weiß ja wann er was aufnehmen muss.
Es gibt doch bestimmt schon solche Weck-Lösungen, wie funktioniert es denn da? Vielleicht kann ich auch das Verhalten kompatibel zu einem schon vorhandenen Protokoll machen.

Wie machst du das mit dem ausschalten per Software, also nicht über eines der beiden Ausschaltknöpfe, wird dafür immer noch ein Ausschaltskript benötigt oder erkennt deine Firmware anhand irgendeiner Referenz, wenn das System plötzlich ausgeschaltet ist? (eventuell könnte man ja dafür eine Leitung zu +5VD ziehen und die dort anliegenden Spannungen vergleichen)

Momentan erkennt die Firmware noch nicht automatisch, wenn das System einfach herunterfährt. Es wird aber schon beim manuellen Herunterfahren überprüft, ob das System auch tatsächlich abschaltet. Eine extra Leitung ist dafür nicht nötig, das geht auch anhand der Spannung an den PS2 Pins.
Sollte also kein Problem sein, diese Funktion einzubauen.

@Grave

Könnte man das harte Abschalten nach 30s auch noch abschalten. Wenn zum Beispiel beim beenden die Festplatte überprüft wird. Oder wie bei meinem andern VDR. Der schaltet erst nach 3 Stunden inaktivität von alleine ab. Nehme ich Abends nen Film auf und geh ins Bett, drück ich einmal den Power Button und er fährt dann nach der Aufnahme runter.

Könnte man natürlich auskommentieren wenn man das so will.

So ist das halt mit so einer flexiblen Hardware. Jeder setzt sie anders ein und hat andere Wünsche oder Prioritäten. Mit einer Eine-für-alle Lösung macht man nie alle glücklich. Aber wenn ich weiß welche Funktionen ihr vermisst, kann ich natürlich darüber nachdenken, ob sie machbar sind und sie evtl. einbauen.

Gruß,
twinpeaks

[Allodo]

Kling ja super.

Habe ich das jetzt richtig verstanden, dass mit dem Austausch auch eine "vernünftige" Wake-Up-Funktionalität hergestellt werden kann? Das ist derzeit das einzige was mir noch fehlt abgesehen von dem Wechsel der Beleuchtung durch den Software-Shutdown.

Allerdings nutze ich WinXP mit DVBViewer. Der Software-Shutdown funktioniert, das System wird auch richtig runtergefahren und der Rechner schaltet sich ab. Nur die Frontpanelbeleuchtung bleibt beharrlich auf grün, da es von der ganzen Aktion nichts mitbekommen hat.

Wie müsste der "Timer" angesteuert werden? Ginge das auch über den Taskplaner?

Bin auf jeden Fall stark interessiert an der käuflichen Lösung

[SvenGWK]

Super sache, ich habe da definitv Interesse...
Die Timersache im VDr einzubinden dürfte relativ simpel sein.
Es gibt da mehrere Varianten, 2 schreiben Wakeup Zeiten ins bios, (NVRAM-Wakeup und ACPI-Wakeup) - eine andere aber scheint wie geschaffen dafür zu sein einfach nur ein paar Zeilen im Script zu ändern.
diese setzt einen fest programmierten Aufwachzeitpunkt voraus.
Es sollte idealerweise der 1. 1. 00:00 Uhr sein
Wenn der VDR mit programmiertem timer heruntergefahren wird, errechnet er einfach die Zeitdifferenz die von der realen Zeit bis zum Timerzeitpunkt besteht.
Diese zieht er vom festprogrammierten Zeitpunkt ab und stellt die Systemuhr entsprechend.

Angenommen du programmierst einen Timer der in 4h30m minuten starten würde, setzt der VDR beim herunterfahren die Systemzeit auf den 31.12. 19:30 Uhr
Beim nächsten start erreechnet ein Script die "echte" Zeit wieder her und stellt die Uhr entsprechend ein damit sie wieder richtig läuft.
Das ist nur die grobe Umschreibung, in Wirklichkeit werden noch anpassbare vor- und nachlaufzeiten mit eingebastelt die das Script vom timer bekommt.
Aber eben diesen Wert mit dem dort die Systemuhr gestellt wird kann man doch ganz einfach für die programmierung Deines Timers verwenden wenn ich mich nicht täusche,oder?

[twinpeaks]

@Allodo:

Habe ich das jetzt richtig verstanden, dass mit dem Austausch auch eine "vernünftige" Wake-Up-Funktionalität hergestellt werden kann?

Im Prinzip ja. Aber bis das eine komplette Lösung ist, muss noch die Software so angepasst werden, dass die den Wake-Up-Timer programmiert.

Allerdings nutze ich WinXP mit DVBViewer. Der Software-Shutdown funktioniert, das System wird auch richtig runtergefahren und der Rechner schaltet sich ab. Nur die Frontpanelbeleuchtung bleibt beharrlich auf grün, da es von der ganzen Aktion nichts mitbekommen hat.

Diese Erkennung versuche ich als nächstes einzubauen.

Wie müsste der "Timer" angesteuert werden? Ginge das auch über den Taskplaner?

Es braucht zwei Dinge:
1. Das Frontpanel muss über die serielle Schnittstelle die Aufweckzeit gesendet bekommen.
2. Irgendeine Aktion (z.B. Aufnahme) muss dann entweder sofort beim nächten Booten oder zeitgesteuert aktiviert werden.

Für den zweiten Punkt könnte man evtl. den Taskplaner verwenden, sofern sich darüber die gewünschte Aktion starten lässt. Aber irgend jemand muss vorher den Wecker stellen, damit die Box nicht verpennt und rechtzeitig aufwacht.


@SvenGWK:

Angenommen du programmierst einen Timer der in 4h30m minuten starten würde, setzt der VDR beim herunterfahren die Systemzeit auf den 31.12. 19:30 Uhr
Beim nächsten start erreechnet ein Script die "echte" Zeit wieder her und stellt die Uhr entsprechend ein damit sie wieder richtig läuft.

Hört sich ja grässlich umständlich an, aber vermutlich gibt es dafür einen Grund.
Gibt's dazu irgendwo Infos, Doku, Quellcode? Irgendein Stichwort, nach dem ich suchen kann?

Gruß,
twinpeaks