MPL MCDISK-E Manuel d'utilisateur

DIPLOMARBEITInterface f¨urKommunikationssysteme f¨urSchwerstbehinderte basierend aufIR–Sensorenausgef¨uhrt am Institut f¨urAllgemeine Elektrotechnik u

2 VORWORTHistoryIm Zuge der Updates von pdfTEX versuche ich dieses Dokument weiter zu verbessern,obwohl die mir daf¨ur zur Verf¨ugung stehende Zeit nu

92 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHES7 6 5 4 3 2 1 0TMOD Gate C/T M1 M0 Gate C/T M1 M0Bit Erkl¨arungGate Damit kann die Laufkontrolle e

9.6. PROZESSOR–HARDWARE 93Schnittstelle kann in vier Moden betrieben werden, wobei aber nur einer der Spezifikationaus dem Kapitel8.3 entspricht; diese

94 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHES7 6 5 4 3 2 1 0S0CON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RIBit Erkl¨arungSM0 Bit zur Einstellung des seriel

9.6. PROZESSOR–HARDWARE 957 6 5 4 3 2 1 0IEN0 EA EAD ES1 ES0 ET1 EX1 ET0 EX0Bit Erkl¨arungEA alle InterruptsEAD ADCES1 I2CES0 serielle SchnittstelleET

96 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHES9.6.6.1 Idle–ModeDer Idle–Mode h¨alt die CPU und manche Hardware an, sodaß sich der Stromverbrauch

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 97tes Programm aufzuf¨uhren. F¨ur die Definitionen werden noch einige Erl¨auterungen zuminternen Speichersystem des Prozesso

98 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHESAbbildung 9.4: Darstellungen des RAMs des 80C552: links unterer Bereich mit Register-banken [1] —

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 99R3_1: DS 1R4_1: DS 1R5_1: DS 1R6_1: DS 1R7_1: DS 1; Bank 2 ; in Verwendung f¨ur Interrupts der Stufe 1R0_2: DS 1R1_2: DS

100 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESBed2 BIT Error.2 ; Bedienungsfehler2 - Mod 3 E2 beim zweiten mal l¨anger on als acctimeFat1 BIT

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 101ftime: DS 1 ; Speicher zur Zeitmessung f¨ur’s Blinkenbtime: DS 1 ; Speicher zur Zeitmessung f¨ur’s BatterietestenStufe:

Teil IAllgemeines3

102 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESIch habe auch die Portbits mit eigenen Namen versehen. Dies hat zwei Gr¨unde: Er-stens kann man

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 103C_P5 EQU 4 ; Code f¨ur P5C_ABatt EQU 22 ; Code f¨ur ABatt; Ger¨a teSG_MS EQU 0 ; Multiswitch selbstSG_TS EQU 1 ; Telefon

104 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESwerden definiert. Es ist gerade in diesem Z usammenhang sehr wahrscheinlich, daß sichdiese Werte

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 105In der n¨achsten Schichte befinden sich alle ausf¨uhrenden Module. F¨ur jeden Bedienmo-dus (Mod1 bis Mod8) ist ein eigene

106 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESCSEG AT SIO0 ; serielle Schnittstelleajmp Ser ; zur Serviceroutine; ---------------------CSEG AT

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 107push Acc ; A sichernclr RS1 ; auf Bank 1 schaltensetb RS0push R0_0 ; Register 0 in Bank 0 sichernpush R1_0 ; Register 1

108 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHES9.7.2.2.3 Timer 0Timer0: push PSW ; PSW sichernpush Acc ; A sichernsetb RS1 ; Registerbank 2 w¨a

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 109Tim_M: jnb MMon,Tim_L ; springe wenn nicht im Mousemodejb ScOn,Tim_L ; springe wenn nicht im Scanmodeclr RS1 ; Registerb

110 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESAlle stime wird im Programmiermodus die einzige LED rotiert, in einem Scanmo-dus der n¨achste Au

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 111mov S0Buf,#SG_MS ; eigene Kennung sendenmov Stufe,#Stufe0 ; Stu fe auf Anfang zur¨ucksetzenajmp Ser_End ; das war’s f¨ur

112 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESSer_ZA: mov Speich,SerBuf ; g¨ultiges Register speichernmov S0BUF,#SOk ; Ok sendenajmp Ser_End ;

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 113reti ; das war’sSer_Kon:cjne A,#MaxCode,Ser_Ko1 ; springen wenn A != MaxCodesjmp Ser_Ko2 ; A == MaxCodeSer_Ko1:jc Ser_Ko

114 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESBefehl abgespeichert, da beim Eintreffen des Argumentes die Information, welcherBefehl¨uberhaupt

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 115clr TI ; Interruptbit l¨oschenmov S0Buf,#SG_MS ; eigene Kennung sendenmov IEN0,#10010111b ; Interrupts erlaubensetb SIni

116 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHES9.7.2.5.1 CompTA; Unterroutinen; =============; CompTA ; Bit CompTA (void); ****** ; setzt Carry

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 1179.7.2.5.5 LEDsOff; LEDsOff ; void LEDsOff (void); ******* ; restored die Latches wieder; Ver¨a nder t Latch0 & Latch1

118 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHES9.7.2.5.10 Warte; Warte ; void Warte (wait) [ wai t wird nur von Inte rrup t verwendet]; *****Wa

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 119sjmp Pu_L ; rechte Taste aktivierenPu_N: cjne moutr,#rechts,Pu_O ; springe wenn mouseout != rechtssetb MRsel ; LED f¨ur

120 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESacall WClick ; Wartenclr MRT ; rechte Maustaste offacall mL1 ; Latch 1 aktualisierenret ; das wa

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 121clr MOn ; LED f¨ur MOn onsjmp NexO_G ; n¨achster SammelpunktNexO_F: cjne soutr,#M_On,NexO_I ; springe wenn sout != Mouse

Kapitel 1EinleitungDieses Kapitel soll den Leser in die Problematik der technischen Bed¨urfnisse von Schwerst-behinderten einf¨uhren und die Notwendig

122 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHES9.7.2.5.17 FatalError; Notfallende; ===========FatalError: ; stellt alles auf aus und geht in de

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 123Das Modul f¨ur den Modus 1 setzt die Definitionen aus dem Kapitel 4.1.1 genau um. Beijedem Durchlauf wird auf eine vorhan

124 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHES9.7.3.3 Mod3; Modus 3; *******Mod3: cjne att,#A_OK,atst2 ; springe wenn Modus wech sel beantragt

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 125Mo4_F: clr Bed1 ; Bedienungsfehler 1 l¨oschensjmp Mod4 ; alles wieder von vorneMo4_D: jnb E2, Mo4_G ; springen wenn E2 n

126 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESder letzten Schichte ausgef¨uhrt werden, ist dieses Modul extrem kurz. E s muß nur, wie dieander

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 1279.7.4 Messageauswertung; Attention Test; **************att_tst:setb abusy ; Attentionbearbeitung startetcjne att,#A_OK,a

128 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESacall att_AA ; LEDs in Ordnung bringenclr abusy ; Attention verlassenljmp Mod1 ; und los geht’sa

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 129ljmp Prog ; Programmierung erm¨oglichenatt_K: cjne att,#A_HW,att_L ; springe wenn atten != A_HWmov Modus,#M_New ; neuer

130 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESsjmp att_AL ; zum n¨achsten Sammelpunktatt_AI: cjne moutr,#rechts,att_AJ;springe wenn mout != re

9.7. DAS PROGRAMM”THEPROG“ 131acall Pr_Kar ; Karrenzzeit neu einstellenPro_A: mov A,ODIP ; alte DIP-Einstellu nge n f¨ur den Vergleich in Acjne A,DIP,

6 KAPITEL 1. EINLEITUNG1.2.1 UmweltkontrollsystemeIn diese Kategorie fallen alle Ger¨ate, die dem Patienten eine Ver¨anderung seiner Umwelterm¨ogliche

132 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWI CKLUNG DES MULTISWITCHESPr_End: clr Ansch ; zur Sicherheit Ans chl ußfe hler l¨oschenmov C,oA1 ; A1 restorenmov A1,Cmov

Kapitel 10Entwicklung der Software f¨ur den PCIm folgenden wird die Entwicklung des”einfachen“ Programmes”DoSwitch“auf einemPC beschrieben, das mir be

134 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P Cdie detaillierte Beschreibung f¨ur jemanden ohne Vorkenntnisse den Rahmen dieser Diplom-arbeit sp

10.2. DAS PROGRAMM”DOSWITCH“ 135struct Gadget *myList = NULL;struct Gadget *mySlider = NUL L;struct Gadget *myWrite = NULL ;struct Gadget *myCycle = N

136 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P C10.2.2.1 machszu/* sicheres Schließen aller R esou rcen */void machszu(int code){if (SerOpen) Clo

10.2. DAS PROGRAMM”DOSWITCH“ 137GT_SetGadgetAttrs(myNum2,mywindow,NULL,GTNM_Format,"",TAG_DONE);GT_SetGadgetAttrs(myNum3,mywindow,NULL,GTNM_

138 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P CEasyRequest(mywindow,&myeasy,NULL);machszu(10);}ShowNum(len);}Diese Funktion arbeitet genauso

10.2. DAS PROGRAMM”DOSWITCH“ 13910.2.2.7 ReadReg/* Prozedure zum Lesen des eingestellten Registers *//* test: wenn true, werden Fehlermeldungen durchg

140 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P C{SWrite(1); /* positive Antwo rt *//* Connect disablen und Info ausgeben */GadOn();GT_SetGadgetAt

10.2. DAS PROGRAMM”DOSWITCH“ 14110.2.3.2 Librarys¨offnenIntuitionBase = (struct IntuitionBase *) OpenLibrary("intuition.library", 39L);if (!(

1.2. BEREITS K¨AUFLICHE GER¨ATE 7ferngesteuert bedient.Weiters z¨ahlen zu den Umweltkontrollsystemen die Alarm– und Notrufsysteme. Schwerst-behinderte

142 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P C/* Readgadget erstellen */mynewgadget.ng_TopEdge=22;mynewgadget.ng_GadgetText="Read";my

10.2. DAS PROGRAMM”DOSWITCH“ 143mynewgadget.ng_LeftEdge=181;mynewgadget.ng_GadgetText="2";mynewgadget.ng_GadgetID=7;mynewgadget.ng_Flags=PLA

144 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P C10.2.3.5 Ports f¨ur das serielle Device¨offnen/* Ports herstellen */if ((SerialMP = (struct MsgPo

10.2. DAS PROGRAMM”DOSWITCH“ 14510.2.3.7 Kontrollroutine/* Warten f¨ur immer */for(;;){Wait(1L<< mywindow->UserPort->mp_SigBit);/* Holen u

146 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P Ccase 9: /*Reset */GadOff(); /* Bedienungselemente aus */GT_SetGadgetAttrs(myConnect,mywindow,NULL

10.3. DIE FUNKTIONEN UND DIE BEDIENUNG 147}}} /* falscher Alarm, nur f¨ur GadTools! */}}Die gesamte Routine wird solange wiederholt, bis das Schließga

148 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P CGrund daf¨ur und ein erneuter Versuch nach einem Neustart sollte zum Erfolg f¨uhren; eineVerbesse

10.3. DIE FUNKTIONEN UND DIE BEDIENUNG 149Abbildung 10.2: Programm nach dem Start: links erfolgreicher Verbindungsaufbau —rechts erfolgloser Verbindun

150 KAPITEL 10. ENTWICKLUNG DER SOFTWARE F¨UR DEN P CWrite: Mit diesem Gadget wird der im Slider–Gadget eingestellte Wert im aktuellen Re-gister gespe

Kapitel 11Entwicklung der Hardware desMultiswitchesDieses Kapitel zeigt die Entwicklung der Hardware, wie sie in der letzten Version derDiplomarbeit h

8 KAPITEL 1. EINLEITUNGGroßtastatur; die Texte werden bei diesem Ger¨at vorher digital aufgezeichnet.1.2.3 ComputereingabehilfenEine in letzter Zeit i

152 KAPITEL 11. ENTWICKLUNG DER HARDWARE DES MULTISWITCHESAbbildung 11.1: Gesamtschaltplan des Prints100nF / 63V) und Ladekondensator (C3 = 470µF / 50

11.3. IR–EMPF¨ANGER 153Abbildung 11.2: Beispielschaltung f¨ur die Dimensionierung der Referenzspannungsquel-le [2]1mA gew¨ahlt. Aus dem Ohmschen Geset

154 KAPITEL 11. ENTWICKLUNG DER HARDWARE DES MULTISWITCHESverlust so gering wie m¨oglich zu halten. Dies war notwendig, da der Prozessor keinen eige-n

11.6. EXTERNE LATCHES 15511.6 externe LatchesWie im vorigen Kapitel erl¨autert, mußten f¨ur diese Version des Prints zwei externe Latchesverwendet wer

156 KAPITEL 11. ENTWICKLUNG DER HARDWARE DES MULTISWITCHES11.9 serielle Treiber/Empf¨angerZur Unterst¨utzung einer RS232–Schnittstelle nach den aktuel

11.13. EING¨ANGE 157des Ausgangsstromes (keine starken Pullups) aber externe Pullup–Widerst¨ande ben¨otigtwerden.11.13 Eing¨angeAlle Eing¨ange¨uber Kl

158 KAPITEL 11. ENTWICKLUNG DER HARDWARE DES MULTISWITCHESIC1 L7805 TO220 1AIC2 80C552 PLCC68Sockel PLCC68IC3 LM385Z TO92IC4 MV601 DIL16IC5 LM311N DIL

11.14. ST¨UCKLISTE 159R1 1k5 K 0.125WR2 180k M 0.125WR3 100k M 0.125WR4 100k M 0.125WR5 33k M 0.125WR6 100k K 0.125WR7 100k K 0.125WR8 47E K 0.125WR9

160 KAPITEL 11. ENTWICKLUNG DER HARDWARE DES MULTISWITCHESC1 100n Polyester 63VC2 100n Polyester 63VC3 470µ Elko 50VC4 2µ2 Tantal 35VC5 100n Polyester

Teil IIIpraktische Ausf¨uhrung161

1.3. BEDIENUNG VON GER¨ATEN DURCH SCHWERSTBEHINDERTE 91.2.3.2 Mouse–EmulatorenEin einfacher Ersatz f¨ur eine Standard–Mouse ist der Trackball. Der Vor

Kapitel 12Printentwicklung des MultiswitchesIn diesem Kapitel werden alle Unterlagen und Informationen zur Printerstellung vermittelt.Wie in den voran

164 KAPITEL 12. PRINTENTWICKLUNG DES MULTISWITCHESAbbildung 12.1: Best¨uckungsplan der Endversion

12.2. PRINTUNTERLAGEN 165Abbildung 12.2: Bauteilseite der Endversion12.2 PrintunterlagenIm folgenden werden die Printunterlagen im Maßstab 1:1 immer i

166 KAPITEL 12. PRINTENTWICKLUNG DES MULTISWITCHESAbbildung 12.3: L¨otseite der EndversionPrints dienen, da die CAD–Unterlagen f¨ur solche Zwecke auf

Kapitel 13Herstellung der HardwareIn diesem Kapitel soll die komplette Herstellung der Hardware beschrieben werden; weiterswird auch der Fehlersuchvor

168 KAPITEL 13. HERSTELLUNG DER HARDWARE13.2.1 das Testprogramm”TheTest“Das folgende Programm wurde f¨ur fast alle Hardwaretests herangezogen. Um den

13.2. HARDWARTESTS 169E1 BIT P4.0 ; Eingang 1E1in BIT P4.1 ; Eingang 1 inE2 BIT P4.2 ; Eingang 2E2in BIT P4.3 ; Eingang 2 inE3 BIT P4.4 ; Eingang 3E3i

170 KAPITEL 13. HERSTELLUNG DER HARDWARE; ---------------------CSEG AT T01 ; Timer 1 overflowreti ; unused; ---------------------CSEG AT SIO0 ; seriel

13.2. HARDWARTESTS 171djnz ftime,Tim_A ; springe wenn nicht Blinken; <--- alle flash ticksmov ftime,#flash ; ftime reloadenmov A,Latch0 ; LED-Einst

10 KAPITEL 1. EINLEITUNGDaher hat man M¨oglichkeiten entwickelt, alle oben genannten Ger¨ate nur mit diesen Be-wegungen zu steuern.An dieser Stelle m¨

172 KAPITEL 13. HERSTELLUNG DER HARDWARE; Unterroutinen; =============; mL1 ; void mL1 (void); *** ; schreibt den aktuellen Wert von Latch1 ins Latch

13.2. HARDWARTESTS 173In der folgenden Auflistung sind alle gefundenen Hardwarefehler und deren Behebungaufgef¨uhrt. Zum Teil wurden Hardwarefehler je

174 KAPITEL 13. HERSTELLUNG DER HARDWARE13.3 Ge h¨auseherstellung und EinbauObwohl dieser erste Testprint nie f¨ur den Einbau in ein Geh¨ause gedacht

13.3. GEH¨AUSEHERSTELLUNG UND EINBAU 175und die Fassungen der LEDs gehalten.Die beiden Modis”Switch“ und”Mouse“ sind auch optisch durch die Rahmen get

176 KAPITEL 13. HERSTELLUNG DER HARDWARE

Kapitel 14History des Programms”TheProg“Im folgenden wird die Versionsgeschichte des Programms”TheProg“ beschrieben. Ab derVersion 0.74 wurde das Prog

178 KAPITEL 14. HISTORY DES PROGRAMMS”THEPROG“• Codeoptimierung durch Ersatz von jb und clr durch jbc.0.74• FatalError–LED–Einstellungen korrigiert.•

179• Fehler in Timerinterruptroutine im Prog–Mode behoben.• Fehler bei LED–Initialisierung im Prog–Mode behoben.• Fehler bei Interrupteinschr¨ankung i

180 KAPITEL 14. HISTORY DES PROGRAMMS”THEPROG“• Fehler beim IR–Empfang behoben; Variable als Register bei falsch aktivierterBank angesprochen.•¨Uberwa

Teil IVBeschreibungen des Ger¨ates181

1.3. BEDIENUNG VON GER¨ATEN DURCH SCHWERSTBEHINDERTE 111.3.1.1 mechanische SensorenMechanische Sensoren sind langl¨aufig als Schalter bzw. Taster bekan

Kapitel 15Funktionsbeschreibung desMultiswitchesIn diesem Kapitel wird in kurzer Form der Funktionsumfang dieses Ger¨ates beschrieben.Diese Beschreibu

184 KAPITEL 15. FUNKTIONSBESCHREIBUNG DES MULTISWITCHES15.2.1 SwitchmodeDas Ger¨at befindet sich nach dem Einschalten immer in diesem Modus. Mit Hilfe

15.4. PROGRAMMIERUNGEN 185de werden die Ausg¨ange 1 und 2 solange aktiviert, wie der Sensor in E1 gehalten wird,im Mousemode wird pro Aktivierung des

186 KAPITEL 15. FUNKTIONSBESCHREIBUNG DES MULTISWITCHESdrei Fehlermeldungen ausgegeben. Sollte einmal ein schwerer interner Fehler auftreten, soschalt

Kapitel 16BedienungsanleitungIn diesem Kapitel wird eine kurze, sehr einfach gehaltene Bedienungsanleitung angegeben.Diese Version ist noch nicht f¨ur

188 KAPITEL 16. BEDIENUNGSANLEITUNG16.3 E ingabemodisUm dieses Ger¨at mit nahezu allen bekannten Sensoren bedienen zu k¨onnen, wurden achtverschiedene

16.4. ARBEITSMODIS 189Wenn im Mousemode das Scannen aktiviert ist, ver¨andern sich die oben aufgelistetenEingabemodis nur insofern, als daß die Funkti

190 KAPITEL 16. BEDIENUNGSANLEITUNGNext ausw¨ahlt und mit ausl¨ost; mit jedem Dr¨ucken von springt die Selektor–LEDauf den n¨achsten Ausgang.M¨och

16.6. ERWEITERUNGEN 191sollten eigentlich nie auftreten, außer bei unsachgem¨aßer Handhabung mit einem PC–Steuerprogramm.16.6 E rweiterungenDer Multis

InhaltsverzeichnisVorwort 1I Allgemeines 31 Einleitung 51.1 Schwerstbehinderte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2 bere

12 KAPITEL 1. EINLEITUNGAbbildung 1.7: Beispiele f¨ur Sensoren: links mechanische r Sensor — rechts pneumatischerSensor1.3.2 Auswertung von ImpulsenPr

192 KAPITEL 16. BEDIENUNGSANLEITUNG12Karrenzzeit-Einstellung als Verh¨altnis der Referenz zeit3  out 3 on/off falls das 3. Ger¨at nicht angeschlossen

16.7. EINSTELLUNGEN 19316.7.2 ProgrammiermodusDer Programmiermodus kann durch den DIP–Schalter 8 aktiviert werden. Damit wirdautomatisch die aktuelle

194 KAPITEL 16. BEDIENUNGSANLEITUNG16.8 Re setAlle Zeiten bleiben auch bei einer Unterbrechung der Spannungsversorgung erhalten. EinenGeneralreset (al

Teil VAnhang195

NachwortDiese Diplomarbeit hat zwar l¨anger gedauert als zuerst geplant (ca. 10 Monate) undkonnte leider nicht alle Anforderungen erf¨ullen, hat jedoc

198 NACHWORTwurde, was eine problemlose und einfache M¨oglichkeit zur Bearbeitung großer Dokumentemit Bildern, Formeln und Tabellen darstellt.

Literaturverzeichnis[1] Data Handbook IC20 – 1997, Philips Components Division, 1996[2] Datenblatt des LM385, National Semiconductors, Dezember 1994,

200 LITERATURVERZEICHNIS

Anhang A80C562In diesem Kapitel sind die Darstellungen des Prozessors 80C562 enthaten, die im Kapitel6 ab Seite 47 wegen der¨Ubersichtlichkeit nicht i

1.4. DERZEIT BESTEHENDE M¨ANGEL K¨AUFLICHER SYSTEME 13techniken entwickelt werden, da die Einzelger¨ate keine”Ausstiegsmen¨upunkte“ besitzen,um wieder

14 KAPITEL 1. EINLEITUNG

Kapitel 2bisherige ForschungenDas Institut f¨ur Biomedizinische Technik und Physik im AKH Wien hat eine Arbeitsgruppemit dem Titel”Hightech — Technik

16 KAPITEL 2. BISHERIGE FORSCHUNGENder Bedienung von technischen Ger¨aten von Schwerstbehinderten1, was zur Ausschreibungdieser Diplomarbeit f¨uhrte.1

Kapitel 3Anforderungsprofil des Ger¨atesIn diesem Kapitel sollen in allgemeiner Form die Anforderungen an das Ger¨at dargelegtwerden; technische Einzel

18 KAPITEL 3. ANFORDERUNGSPROFIL DES GER¨ATESwird, der z.B. auf einem Rollstuhl fix montiert werden kann und somit automatisch beimHeranfahren an den C

Kapitel 4PflichtenkatalogIn diesem Kapitel werden die technischen Anforderungen an das Ger¨at detailliert festge-halten und die Bedie nungsmodis definie

20 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOGdar, der als Toggle–Ausgang3fungiert.Im folgenden werden nun die Steuermodis definiert und eine kurze Motivation jedes Mo

4.1. UMSCHALTFUNKTION 21mit dem Zeitpunkt der Deaktivierung ein Impuls mit der einstellbaren Dauer von toutamderzeit aktivem Ausgang A(n) ausgegeben.¨

ii INHALTSVERZEICHNIS4.1.4 Mod4 (Double + Select) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.1.5 Mod5 (IR) . . . . . . . . . . . . . . . . .

22 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOGAusgangA(n)E3E1Reftref+1 +1toutAbbildung 4.2: Zeitplan von Mod2

4.1. UMSCHALTFUNKTION 234.1.3 Mod3 (Double)Manche Sensoren sind nur in der Lage kurze Impulse konstanter L¨ange abzugeben; dazuz¨ahlen Stirnrunzelscha

24 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOG¨ahnlichen Mod2 besteht auch beim Mod4 der Nachteil der konstanten Ausgangsimpulsdau-er.Der Zeitplan von Mod4 is t in de

4.1. UMSCHALTFUNKTION 254.1.5 Mod5 (IR)Der Mod5 wird aktiviert, wenn kein Sensor in E1–E3 eingesteckt ist und ist vorwiegend imZusammenhang mit der”EO

26 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOG4.2 Mouse–FunktionDas Ge r¨at soll eine Erweiterung bestehe nder Mouse–Emulatoren darstellen. Dabei werdennur die Tasten

4.3. TELEFONFUNKTION 27erhalten bleibt.4.2.2 Mod6 (Scan–Single) & Mod7 (Scan–Double)Diese beiden Modis sind die direkte Fortf¨uhrung der Bedienung

28 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOGLIST commandThe command ‘LIST’ shall cause the MT to send the current valuesof one or more parameters from the particula

4.3. TELEFONFUNKTION 29Anfragen geantwortet und das waren bis auf eine Ausnahme abschl¨agige Mitteilungen. DieFirma Nokia jedoch hat mich ans Forschun

30 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOGnach Umweltkontrollger¨at — teilweise oder vollst¨andige Bedienung innerhalb geschlossenerR¨aume6oder mit Hilfe einer di

4.4. ZUSAMMENARBEIT DER DREI FUNKTIONEN 31Da die Wahl einer Telefonnummer, besonders durch Eingabe der volls¨andigen Nummer,sehr langwierig sein kann,

INHALTSVERZEICHNIS iii8 vom Telefonproblem zur seriellen Schnittstelle 678.1 allgemeines zu Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOGlefon bedienen zu k¨onnen; bei dieser IR–Umgehung ist es nat¨urlich schon notwendig, vomMousemode in den Switchmode zu w

4.6. STROMVERSORGUNG 33Patienten durchgef¨uhrt werden k¨onnen. Diese erfolgt daher mit dem Sensor, der daf¨ur inE1 eingesteckt sein muß.4.5.3 Karrenz–

34 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOGin den Power–Down–Modus¨ubergef¨uhrt werden und der Spe icher wird von einer Lithium–Backup–Batterie erhalten, damit all

4.8. ZUSAMMENFASSUNG 35IRjNextjSwitchjD–ClickjClickjMouse offj jRj jMj jLjMouse onj jA3j jA2j jA1On SelMouseE1E2E3NotrufVersSub–DA1A2A3Abbildung 4.

36 KAPITEL 4. PFLICHTENKATALOGKapitel 4.5 definiert, verh¨alt. Die Positionen 0 und 1 werden zur Einstellung der Karrenz-zeit — ebenfalls im Kapitel4.5

Teil IItheoretische Ausf¨uhrung37

Kapitel 5ProzessorauswahlZur Verwirklichung des Projektes mußte ein entsprechender Prozessor ausgew¨ahlt werden,der f¨ur dieses Ger¨at optimal geeigne

40 KAPITEL 5. PROZESSORAUSWAHLexterner Schaltungsaufwand: Da das Ger¨at in einem relativ kleinen Geh¨ause unterge-bracht werden soll, ist der externe

5.3. M¨OGLICHKEIT II: 80C562 41Die weiteren Features im¨Uberblick:• Der Prozessor unterst¨utzt einen externen Interrupt; alle Interrupts haben die gle

iv INHALTSVERZEICHNIS9.6.6 Power–Reduction–Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 959.6.6.1 Idle–Mode . . . . . . . . . . . . . . . . .

42 KAPITEL 5. PROZESSORAUSWAHLAbbildung 5.2: logische Darstellungen der Prozessoren 80C552 (links) und 80C562(rechts) [1]• Der Prozessor unterst¨utzt

5.4. GEGEN¨UBERSTELLUNG DER PROZESSOREN 43• Spannungsversorgung von 4 bis 6V; 2 bis 6V im Power–Down–Modus• PLCC 68 Geh¨ause1• 3 Timer/Counter• synchr

44 KAPITEL 5. PROZESSORAUSWAHL5.4.2 Vorteile des 80C562 gegen¨uber dem PIC16C74Der Nachteil des kleineren Versorgungsspannungsbereiches des 80C562 wir

5.4. GEGEN¨UBERSTELLUNG DER PROZESSOREN 45ben¨otigt und nur einmal gebrannt werden kann; eine Softwareerneuerung kann somit nurdurch einen neuen Proze

46 KAPITEL 5. PROZESSORAUSWAHL

Kapitel 6ProzessorarchitekturWie bereits oben1kurz angeschnitten, ist die Prozessorarchitektur des 80C5622so gestal-tet, daß sie diesem Projekt entgeg

48 KAPITEL 6. PROZESSORARCHITEKTURAbbildung 6.1: Blockdiagramm des 80C552 [1]Seite ist der Teil des 80C51 Grundbausteins umrandet dargestellt, der Res

6.2. MEMORY–ORGANISATION 49Abbildung 6.2: Darstellungen zur Erl¨auterung der Speicher–Organisation [1]Beim Datenspeicher ist der interne und der exter

50 KAPITEL 6. PROZESSORARCHITEKTURAbbildung 6.3: Darstellung des internen Datenspeichers [1]register vorgesehen, die aber identisch mit Teilen des unt

6.4. BEFEHLSSTRUKTUR 51Interruptleitungen vorgesehen. Die m¨oglichen Quellen sind in Abbildung 6.4 dargestellt.Abbildung 6.4: Darstellung der Interrup

INHALTSVERZEICHNIS v9.7.2.5.17 FatalError . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1229.7.3 die Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

52 KAPITEL 6. PROZESSORARCHITEKTURTransfer–Befehle: Move, extern Move, Pop, Push und TauschBit–Befehle: Setzen, L¨oschen, Tauschen, Und, Oder und Tran

Kapitel 7erste Programm¨uberlegungenUm¨uberhaupt zu den klaren Definitionen im Kapitel 4 ab Seite 19 zu kommen, mußte ichdie Vorgaben genau durchdenken

54 KAPITEL 7. ERSTE PROGRAMM¨UBERLEGUNGENBefehl Erkl¨arungTEST Testen auf (if then)CALL Unterroutine aufrufenRETURN verlassen einer UnterroutineGOTO S

7.2. PSEUDOCODE–PROGRAMM 55132 ... Fatal4: attention nic ht 0...5 (unbekannte Message)133 ... Fatal5: mouseout nich t 1...4 (unm¨oglicher Ausgang)Kons

56 KAPITEL 7. ERSTE PROGRAMM¨UBERLEGUNGENZeichenerkl¨arung:=================TEST ... Testen auf (if then)CALL ... Unterroutine aufrufenRETURN ... verl

7.2. PSEUDOCODE–PROGRAMM 57Mod2:TEST attention=0YESTEST E1=onYESticks=0 ; zur ZeitmessungTEST (switchout=3) || (mousemode = on)YESCALL TOGGLECALL Entp

58 KAPITEL 7. ERSTE PROGRAMM¨UBERLEGUNGENYESticks=0CALL EntprellMod3-1: TEST E2=on ; Warten auf erstes LoslassenYESTEST ticks<acctimeYESGOTO Mod3-1

7.2. PSEUDOCODE–PROGRAMM 59Test attention=1 ; abgesteckter E2!YESError=0GOTO attention-test:NOGOTO Mod4-2:NOError=0GOTO Mod4:NO%%EntprellMod4-5: TEST

60 KAPITEL 7. ERSTE PROGRAMM¨UBERLEGUNGENGOTO attention-test:;*********************** Modus 7 ******************* **** *** **** **** **** ***; Scanmod

7.2. PSEUDOCODE–PROGRAMM 61NO%%EntprellRETURNNORETURN;*********************** stepselect **************************************stepselect:CALL nextout

vi INHALTSVERZEICHNIS11 Entwicklung der Hardware des Multiswitches 15111.1¨Ubersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

62 KAPITEL 7. ERSTE PROGRAMM¨UBERLEGUNGENCALL Warteout1=offRETURNNOTEST switchout=2 ; Ausgang 2YESout2=onwait=outtimeCALL Warteout2=offRETURNNOTEST sw

7.2. PSEUDOCODE–PROGRAMM 63YESattention=0 ; Message l¨oschenCALL Moduserkennungatt-1: TEST Mod=0YESGOTO att-1:NOError=0 ; ##ErrorTEST Mwitch=inYESatte

64 KAPITEL 7. ERSTE PROGRAMM¨UBERLEGUNGENNOTEST attention=4YESGOTO att-3: ; Mousemode=onNOTEST attention=5YESGOTO att-2:NOError=132GOTO FatalError:;**

7.2. PSEUDOCODE–PROGRAMM 65;*********************** Toggle ******************************************; Toggled den Ausgang 3 wenn Mousemode=off oder (

66 KAPITEL 7. ERSTE PROGRAMM¨UBERLEGUNGENIR,E1,E2,E3 setzt Mod=0 & att enti on= 1progable setzt attention=2Mswitch setzt attention=3 wenn Mswitch=

Kapitel 8vom Telefonproblem zurmultifunktionalen seriellenSchnittstelleIn diesem Kapitel wird die komplette Ansteuerung des Telefons und die sich aus

68 KAPITEL 8. VOM TELEFONPROBLEM ZUR SERIELLEN SCHNITTSTELLEbestimmtes Modell ergeben. Dies ist f¨ur eine zukunftsorientierte Entwicklung jedoch nicht

8.3. SERIELLE SCHNITTSTELLE 69verwendet werden. Um jedoch die Kompatibilit¨at mit der Version 1.0 nicht zu verlieren,melden sich alle Karten zun¨achst

70 KAPITEL 8. VOM TELEFONPROBLEM ZUR SERIELLEN SCHNITTSTELLEchert werden. Sp¨atere Erweiterungen, wie eine Alarmgebung¨uber ein Funkmodul, sinddamit e

8.3. SERIELLE SCHNITTSTELLE 71A B$00 + Kennung$FF + Kennung$00Abbildung 8.1: Darstellung eines”positiven“ Verhandlungsprotokollsstartender Stromversor

INHALTSVERZEICHNIS vii16 Bedienungsanleitung 18716.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18716.2 Versorg

72 KAPITEL 8. VOM TELEFONPROBLEM ZUR SERIELLEN SCHNITTSTELLEauch¨altere Ger¨ategenerationen und k¨onnen entsprechend darauf reagieren. In diesem Fallw

8.3. SERIELLE SCHNITTSTELLE 73vom Multiswitch postiv ($00) oder negativ ($01) beantwortet wird. Erst danach darf vomPC das erste Argument¨ubertragen w

74 KAPITEL 8. VOM TELEFONPROBLEM ZUR SERIELLEN SCHNITTSTELLEGruppe αCode Register Write Code Register Write Code Register Write1 P1  2 P3  3 P4 4 P

8.3. SERIELLE SCHNITTSTELLE 75Um die obigen Definitionen der drei Befehle noch deutlicher zu machen, werde ich imfolgenden f¨ur jeden der Befehle ein B

76 KAPITEL 8. VOM TELEFONPROBLEM ZUR SERIELLEN SCHNITTSTELLEgew¨unschte Register (in diesem Fall wieder 18 = $12), das vom Multiswitch als beschreibba

Kapitel 9Software–Entwicklung desMultiswitchesDie Software–Entwicklung war eine der Hauptarbeitsteile des Projektes und wurde vorder Hardwareentwicklu

78 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHESentnehmen.9.1 Prinzipielles zur ProgrammierspracheDie Software wurde in reinem Assembler–Code gesc

9.3. DER ASSEMBLER 79der Herstellerfirma ersetzen. An dieser Stelle soll nur soviel vermittelt werden, um relativproblemlos den Source–Code lesen zu k¨

80 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHES$DATE()Das Datum wird auf jede neue Seite im Listing geschrieben.$VERSION()Die Versionsbezeichnung

9.3. DER ASSEMBLER 81EQUDamit k¨onnen Konstante Symbolen, aber auch Symbole Symb olen zugeordnet wer-den; in den Zuordnungen k¨onnen auch Operatoren u

VorwortDiese Dokumentation ist in vier Teile gegliedert, um ein einfaches Lesen und schnellesAuffinden der f¨ur den Leser relevanten Teile zu erm¨oglich

82 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHESDBITWie DS aber mit Bits.DBIm Code–Segment werden beliebig viele Datenbytes mit den angegebenen We

9.4. DIE PIN–BELEGUNG 83P0.0 A0/D0P0.1 A1/D1P0.2 A2/D2P0.3 A3/D3Port 0P0.4 A4/D4P0.5 A5/D5P0.6 A6/D6P0.7 A7/D7P1.0 Karr0P1.1 Karr1P1.2 out3onP1.3 out2

84 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHESL0.0 MLSel Mouse L SelL0.1 MMSel Mouse M SelL0.2 MRSel Mouse R SelL0.3 MOff Mouse offL0L0.4 MC Mouse

9.5. DER BEFEHLSSATZ 85arithmetische Befehle:ADD Zum Ziel wird der Operand hinzuaddiert.Ziel: AOperand: #data, Rr, @Rr, directSUBB Vom Ziel wird der O

86 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHESMOV Der Operand wird ins Ziel kopiert.Ziel: A, Rr, @Rr, direct, DPTROperand: #data, Rr, @Rr, direc

9.6. PROZESSOR–HARDWARE 87AJMP Sprung zu einer 11–Bit–AdresseLJMP Sprung zu einer 16–Bit–AdresseSJMP Sprung zu einer relativen 8–Bit–AdresseJZ Sprung

88 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHES1. Standardbuffer2. Adressbuffer3. I2C–Buffer4. Analogbuffer9.6.1.1 StandardbufferDie Ports 2, 3, 4 und

9.6. PROZESSOR–HARDWARE 899.6.1.2 AdressbufferPort 0 besteht ausschließlich aus Adressbuffer. Dies sind Portbits, die sowohl nach VCCals auch GND einen”

90 KAPITEL 9. SOFTWARE–ENTWICKLUNG DES MULTISWITCHES7 6 5 4 3 2 1 0ADCON ADC.1 ADC.0 ADEX ADCI ADCS AADR2 AADR1 AADR0Bit Erkl¨arungADC.1 Bit 1 des ADC

9.6. PROZESSOR–HARDWARE 91Abbildung 9.2: Darstellung zum Mode 1 der Timer 0 und 1 [9]Abbildung 9.3: Darstellung zum Mode 2 der Timer 0 und 1 [9]nutzte