Die geocaching 5x7 DotMatrix-LED Magnetbake (W006Z005) von Jochen Wienstroth steht unter einer Creative Commons: Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland Lizenz.

Seit es bei mir Magnetbaken mit 7Segment-Anzeigen gibt tauchen regelmäßig mal Menschen auf, die unbedingt ein k,m,w oder andere Zeichen programmiert haben wollen, die sich auf 7 Segmenten einfach nur besch...eiden bis gar nicht darstellen lassen. Da kann man beliebig viel und lange versuchen zu erklären - es ist vielen Menschen einfach nicht beizubringen, dass das nicht geht - auch wenn "7Segment-Anzeigen" sogar im normalen "analogen" Leben völlig normal und gängig als Preisschildchen zum Selbstausmalen in Geschäften hängen.

Nunja - um nicht noch mehr Zeit in vergebliche Argumentationen zu investieren, und natürlich auch, um endlich mal wieder "was mit blinkenden Lämpchen" (Grüße an die Dosenfischer) zu machen hab ich mich dann mal an die Aufgabe begeben, was gegen dieses Problem zu unternehmen.

In der "grünen Hölle" geht der Trend zu 16Segment-Anzeigen, diese fand ich aber irgendwie immer schon ebenso unerotisch wie unhandlich groß, daher hab ich mich da schon relativ früh ausgeklinkt. Der Formfaktor, der dabei bisher rausgekommen ist, ist dementsprechend auch (bisher) das Zentrifugenröhrchen bzw. ein Plastik-Vogelhaus, beides fand ich ja noch nie besonders attraktiv als Elektronik-Gehäuse. Beim Stöbern durch den Fundus von mehr oder weniger skurrilen LED-Anzeigen bin ich irgendwann mal bei Reichelt über die TA07 als 5x7 LED DotMatrix-Anzeige gefallen, ursprünglich gedacht als ein "Blöckchen" in riesigen Laufschrift-Anzeigen, wie man sie z.B. in Zügen o.Ä. findet. Ein kurzer Datenblatt-Check ergab, dass diese von Breite und Höhe knapp, aber sicher in einen 12cm-Petling passen müsste. Damit war dann die Idee für die 5x7 LED-DotMatrix Magnetbake geboren. Damit sich das Platinen-machen auch lohnt, sollte auch "DIE COMMUNITY™" was vom Projekt haben, und so habe ich mich wieder für Atmel und den altebewährten Dot-Deeh-Double-Youh-Assembler-Style entschieden.

Während der Winter 2012-2013 in den letzten Zügen lag habe ich mich dann irgendwann mal in der Werkstatt und im CAD-System vergraben und mal versucht, eine entsprechende Schaltung zu malen und vor allen Dingen auch, sie so im CAD-System zu layouten, dass das Ganze nachher in einen 12cm-Petling hineingeht. So viel Ehrgeiz muss schon sein. Natürlich heißt das dann relativ kleine Bauteile und damit nicht unbedingt anfängertaugliche Bausätze, aber manchmal müssen eben Opfer gebracht werden. Die Schaltung war schnell gemalt, das Layout ein erstaunlich harter Kampf, der ERSCHRECKEND VIELE erschreckend lange Tage verschlungen hat. Die relativ geringe maximal mögliche Platinenbreite, gepaart mit dem Riesen-SO20W-Gehäuse des AtTiny261A und der unmöglichen Pinbelegung der Versorgungsspannungen (wenn ich den Verrückten bei Atmel erwische, der die verbrochen hat....) forderten erschreckenden Zeitaufwand. Irgendwann war dann aber doch die letzte Luftlinie abgehakt, die Machbarkeit damit erwiesen, und ich habe mir dann erstmal meinen Entwicklungs-Prototypen in THT-Riesengroß auf Lochraster aufgebaut:

Prototyp der 5x7 Dotmatrix LED-Magnetbake auf Lochraster improvisiert

Der ISP-Steckverbinder ist aus Komfortgründen auch gleich wieder mit in der Schaltung enthalten, und die ISP-Signale sind auch wie bei der 7Segment-Magnetbake wieder benutzt, um bloß keine Pins zu verschwenden. SCK dient als Ausgang für einen Spaltentreiber, und MISO und MOSI sind wie gehabt Eingänge, die von der Software mit Funktionalität belegt werden (Deaktivierung Lebenszeichen-Blitz um Strom zu sparen und Ausgabe Auslösungszähler - beides wie gehabt).

Timingkritische und stromsparende Dinge programmiert man immer noch am Besten in Assembler - ich vermute mal, wenn ich versucht hätte sowohl die Software als auch das relativ große Character-ROM mit Einträgen für 128 Zeichen in Basis-Koma zu realisieren wäre der Prozessor recht früh aus allen Speicher-Nähten geplatzt. Und das muss ja wirklich nicht sein, auch wenn es natürlich die footprintkompatible Option des nächstgrößeren AtTiny461A gäbe. In Assembler ist im verwendeten AtTiny261A noch erstaunlich viel Platz (mehr als 600 Zeichen Länge) für die auszugebene Botschaft. Also mehr als genug, und auch mehr als die Generation SMS braucht, um zu kommunizieren. Die Software ist eine Erweiterung der Atmel-7Segment-Magnetbake W006Z003, daher tat sich schon relativ schnell etwas auf dem Logic-Analyzer, der zum Debuggen angeklepst war:

Logic-Analyzer: Darstellung der Ziffer 7 auf dem LED-Display

Kaum blinkten die ersten LEDs, da war sie auch schon wieder da - diese Faszination von computergesteurt blinkenden Lämpchen, die einen sofort in ihren Bann zieht und dafür sorgt, dass die Weiterentwicklung der Software in großen Schritten vorwärts geht und relativ schnell auch beendet war.

Mit dem Ergebnis bin ich inzwischen so zufrieden, dass ich es als Software auch zur beliebigen nichtkommerziellen Nutzung auf die Menschheit loslassen kann, allerdings hat die Erfahrung (nicht nur bei mir) der letzten Jahre gezeigt, dass gerade geocaching Hard- und Software gerne von Menschen kommerziell genutzt wird, die NICHT an der Hard- oder Softwareentwicklung beteiligt waren. Daher gibt es im Gegensatz zu anderen Projekten von mir die Software auch NICHT als Original-Assembler- Quellcode, sondern nur in einer.... äh.... "vorgekauten Version", die zwar jeder in Bezug auf Ausgabetext selbst nach eigenen Bedürfnissen zusammenkonfigurieren kann, die aber auch als Aufwach- Meldung beim ersten Einschalten des Gerätes eine Art "Nag-Screen" als Copyright-Hinweis relativ schnell durch die Anzeige durchrauscht.

Nichtsdestotrotz: Wer meint, dass diese Software für was taugt, kann sie gerne für privaten Eigenbedarf beliebig oft einsetzen, ich möchte mir allerdings eine kommerzielle Nutzung verbitten bzw. ausschließlich Partnerfirmen, mit denen ich eine Kooperation eingegangen bin vorbehalten - sonst muss ich doch noch das Lawyerpult in Stellung bringen. Wer die Software geradezu unvergleichlich toll, praktisch und genial findet, darf mich gerne flattrn oder mir ein Getränk nach Wahl ausgeben ;).

Eigenschaften meiner Software:

• Stromverbrauch Magnetbake ohne Lebenszeichen-Blitz: 150nA (Option aktivierbar über Jumper auf ISP-Steckverbinder),
• Stromverbrauch Magnetbake mit Lebenszeichen-Blitz alle 16s: 5-6µA,
• Stromverbrauch Reaktivlicht tagsüber: 5-6µA,
• Stromverbrauch Reaktivlicht nachts: 14µA.
• Automatischer Test (mit Fehleranzeige auf 5x7 DotMatrix-LED), ob die Fuses richtig gesetzt sind, das ist ja bei Atmel immer wieder ein ewiger Quell der Unfreude...
• Maximale Länge der Anzeigebotschaft: ca. 400 Zeichen, als 7Bit-ASCII-Klartext einzugeben. Zeichen, die oberhalb von 0x7f liegen und diverse andere Sonderzeichen sind an ungebräuchliche / ungenutzte Stellen der unteren 7 Bit gemappt und über vordefinierte Konstanten abrufbar. (Datei "Sonderzeichen.inc", enthält Umlaute, das Grad-Zeichen, EURO-Zeichen, Fortschrittsbalken, Smiley, Herzchen und andere lustige Pseudografiken).
• Auslösungs-Zähler im EEPROM
• Debug-Modus: Anzeige Auslösungs-Zähler (in hex) über Konfigurations-Eingang auf dem ISP-Steckverbinder
• Ressourcennutzung: Je nach Länge der Botschaft ist das 2kByte Flash des AtTiny261A knapp unter oder knapp über 70% voll. Keine Ahnung, warum Menschen mit diesem Prozessor Platzprobleme haben, ich habe nun wirklich ziemlich geast mit Ressourcen und sogar noch 640 Byte Character-ROM, aber da geht noch reichlich was rein ;). Ansonsten brauche ich 2 Byte EEPROM und das interne SRAM nur für den Stack...
• Konfigurationsbits für den Anwender: Textausgabe auf dem Kopf (Jeder Mensch hat ja irgendwie eine andere Vorzugsrichtung, in der er Petlinge montiert), Ansteuerpolaritäten für Spalten und Zeilen frei wählbar (je nachdem, ob und welche externen Treiber vorhanden sind oder um "invertierte" Darstellung "dunkle Schrift auf hellem Grund" möglich zu machen), Funktionalität als Reaktivlicht oder als Magnetbake (identische Software, aber unterschiedliche Schaltungen).

Es wurde dann doch so eng auf der Platine, dass es zwei unterschiedliche Platinen geworden sind je nachdem, ob eine Reaktivlicht-Variante oder eine Magnetbaken-Variante benötigt wird. Beides zusammen als Bestückungsoption passte leider nicht (elegant) auf die gleiche Platine. Aus den Magnetbaken- Platinen kann man jedoch (notfalls) mit einem einzigen einfachen Fädel-Trick Reaktivlichter machen.

Aufgebautes Funktionsmuster: Matrix-Bake im 12cm Petling mit CR123

Wie man sieht, ist das Ganze doch erstaunlich kompakt geworden - was wieder den Vorteil hat, dass es im eingebauten Zustand im Petling nicht so herumschlabbert. Support und Weiterentwicklungsberichte gibt es auch wie bisher gehabt in einem eigenen Thread mit dem Thema "Magnetbake mit 5x7 DotMatrix LED & AtTiny261A" in der grünen Hölle, da ich meine Heimatseiten immer noch gewohnheitsmäßig zu Fuß in HTML programmiere und mir "die Trollgrube unter den Artikeln" (wie fefe die Kommentarfunktion in blogs immer so hübsch beschreibt) faulerweise spare.

Damit man sich besser vorstellen kann, wie denn jetzt so eine angezeigte Botschaft hinterher im Petling aussieht - und dass jetzt wirklich im Prinzip beliebige Zeichen dargestellt werden können, hab ich mal ein Video mit meinem Taschenknips gemacht und bei Duröhre hinterlegt. Man verzeihe mir die schlechte Aufnahmequalität und das Darth-Vader-artige Schnaufen im Hintergrund, vielleicht mache ich das auch irgendwann nochmal neu und hübscher:

Wer keine Lust hat, sich entsprechende Hardware auf Lochraster nach obenstehender Dokumentation selbst aufzubauen und zu programmieren, der kann diese auch käuflich erwerben. Die 5x7 Dot-Matrix-Bake ist für 34,95€ (incl. MwSt.) über mich direkt zu beziehen. Wer keine Angst vor Lötkolben hat, kann um Geld zu sparen auch die fertig bestückte Platine (ohne Batterie und Petling) für 29,00€ kaufen und dann selbst programmieren und mit Batterie in einen Petling einhausen. Wer wirklich fit in SMD-Bestückung ist kann auch hier natürlich nur die nackte Platine kaufen für 3€ und sich die nötigen Brocken selbst auftreiben (das Projekt ist bewußt Reichelt-tauglich gehalten), allerdings sollte man dazu WIRKLICH FIT in SMD-Bestückung sein und auch sofort ein Bild im Kopf haben, wenn "4fach Arrays 1206 quer" als kleinste Lötstellen auf der Platine erwähnt werden.
Bei Interesse einfach ein Mehl an wutz(ät)chrysophylax(punkt)de schicken.

Aktueller Restbestand Platinen: >30 Stück

Die geocaching 5x7 DotMatrix-LED Magnetbake (W006Z005) von Jochen Wienstroth steht unter einer Creative Commons: Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland Lizenz.