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Dieses Projekt war 2008 noch nicht im Blog, ich habe es 2015 aus dem alten CMS kopiert.

Das fertige Hackbrett -- äußerlich original, bis auf das Kabel

Das fertige Hackbrett — äußerlich original, bis auf das Kabel

Die Version, die sich in Frankreich aus dem Psalterium entwickelte, wurde auf französisch ‚doulcemér‘ genannt, dieser Name stammt vermutlich vom lateinischen ‚dulce melos‘, ’süßes Lied‘ oder ‚lieblicher Klang‘. In England heißt das Hackbrett heute noch ‚hammered dulcimer‘.

Wikipedia — ‚Hackbrett‚

Eine Tastatur kann eine sehr persönliche Sache sein. Insbesondere wenn es sich dabei um ein sehr gut gebautes Modell handelt, wie zum Beispiel eine IBM Model M. Das Design der Model M stammt von 1984, sie hat aber auch Heute noch eine grosse Fangemeinde. Sie hatte die üblichen Anschlüsse für alte Tastaturen: erst den 5poligen DIN-Stecker, später einen PS/2-Stecker. Zumindest meines Wissens nach wurde dieses Modell nie in einer USB-Variante herausgebracht.

Ein Bekannter wusste dass ich schon öfter Geräte mit USB-Anschluss gebastelt habe, und eines davon verhält sich sogar wie eine Tastatur (Es ist nicht wirklich eine Tastatur… aber das ist eine andere Geschichte… ;-) ). Er ist ein grosser Freund der Model M, also fragte er ob ich einer Tastatur mit kaputter Elektronik neues Leben einhauchen könnte. Dies ist das Ergebnis…

Hard- und Software

Ein erster Prototyp

Ein erster Prototyp

Der grösste Teil der Elektronik in einer Tastatur ist die Tastenmatrix. Man kann sich das so vorstellen dass die Tasten auf einem Raster aus horizontalen (Reihen) und vertikalen (Spalten) Leiterbahnen verteilt sind. Im Fall einer Model M haben wir es mit einer 8×16-Matrix zu tun. Acht Spalten in 16 Reihen, oder anders rum, je nachdem wie man sich das vorstellt. Jede Taste ist mit einer Reihe und einer Spalte verbunden. Wenn man drauf drückt wird die Verbindung an dieser Kreuzung hergestellt.

An dieser Matrix hängt ein Tastaturcontroller. Das ist ein Chip mit einer Reihe von I/O-Pins die den Zustand der Matrix überwachen. Am anderen Ende ist ein Interface mit dem der Chip dem Computer seine Befunde mitteilt. Ach ja, und nicht zu vergessen: der Chip hat auch drei Ausgänge zur Ansteuerung der LEDs für Num-, Caps- und Scroll-Lock.

In diesem Projekt habe ich den Tastaturcontroller und seine Schaltung durch einen ATmega32 und eine eigene Schaltung ersetzt. Der ATmega scannt die Matrix, steuert die LEDs und spricht mit dem Computer.

Für die angenehme Weiterentwicklung habe ich einen Boot-Loader in dem Chip untergebracht. Damit ist es möglich, der Tastatur eine neue Firmware zu verpassen ohne sie auseinander nehmen zu müssen. Und ohne einen speziellen Programmer zu brauchen.

Andere Hardware?

Original alt

Original alt

Wie geschrieben hängt der Controller in diesem Projekt nur an einer Tastaturmatrix. Diese Art von Matrix findet man in allen möglichen Tastaturen, von Tastentelefonen über klassische Computer wie den C=64 oder den Schneider CPC, Tastaturen wie die von Sun, mit Anschlüssen die nicht an PC passen, bis hin zu modernen Tastaturen die ein paar zusätzliche Features brauchen könnten.

Ein Layout habe ich zwar bislang nur für die IBM Model M gemacht, aber ich will zumindest noch eine Sun-Tastatur umbauen. Ich schätze dass ich dazu den Scan-Algorithmus umbauen muss, weil die Matrix bei Sun nicht in 16×8-Form angeordnet ist. Die Positionen der Tasten auf der Matrix werden wahrscheinlich auch anders sein, die werde ich rausfinden müssen. Und natürlich wird dann eine Platine mit anderem Layout fällig.

Features

Powered by Kicad

Powered by Kicad

Im Moment macht die Tastatur alles was man von einer Standard-Tastatur erwarten kann die man irgendwo aus dem Regal zieht. Aber da sich der ATmega32 in der Tastatur die meiste Zeit einfach nur langweilt sind einige zusätzliche Features denkbar. Man denke an ‚magische Tastendrücke‘ die einige versteckte Funktionen an- oder ausschalten können, so etwas wie:

  • komplette Sätze oder Phrasen auf einzelne Tastendrücke abschicken
  • ‚Autofeuer‘-Funktion auf Tasten die sowas normalerweise nicht haben, beispielsweise Alt+F4
  • Tastaturlayout umstellen ohne den Computer umzukonfigurieren
  • prellende Tasten ein- oder ausschalten, um Leute zu verwirren die den Computer benutzen wollen
  • zufälliges Auslösen von Caps-Lock
  • Die Pfeiltasten zu einem Mausersatz machen, ohne dafür spezielle Software zu brauchen

Mit ein paar Änderungen an der Hardware würden sogar noch deutlich mehr Möglichkeiten offen stehen:

  • die Oldtimer-Tastatur in eine supermoderne kabellose Bluetooth-Tastatur umbauen
  • Keylogger-Funktionen einbauen, zum Beispiel auf SD-Karte
  • einen USB-Hub in die Tastatur einbauen

Wer nur ein wenig so darüber denkt wie ich wird nicht lange brauchen um selbst auf nützliche — oder besser: unnütze — Ideen zu kommen. ;-)

Benutzung

Die fertige Tastatur wird einfach an USB angeschlossen. Alle LEDs blinken kurz auf um zu zeigen dass das Gerät initialisiert ist.

Dann kann die Tastatur wie immer benutzt werden. Wenn zusätzliche Features eingebaut werden wird es zusätzliche Bedienungsanleitungen geben.

Nachteile

Ich weiss nicht wie die Hersteller von Tastaturen mit dem Problem der Geister-Tasten umgehen. Ich habe keine speziellen Massnahmen zu deren Verhinderung getroffen. Ich hoffe einfach mal, dass die Ingenieure bei IBM die Tasten in einer Weise auf der Matrix verteilt haben die das Problem minimiert. Aufgetreten sind solche Probleme bei mir bislang zwar nicht, aber ich wollte darauf hinweisen dass ich keine Gegenmassnahmen getroffen habe.

Danke!

Moderner Oldtimer

Moderner Oldtimer

Ich danke wieder mal Objective Development für die Möglichkeit, den USB-Treiber in meinem Projekt benutzen zu können.

Ich habe mich sehr stark von Spaceman Spiff’s c64key inspirieren lassen. Diese Software basiert auf seinen Ideen.

Dann geht Dank an xleave, der mir die Platine geätzt hat (von den vielen blöden Elektronikfragen mal ganz abgesehen die er schon von mir vor den Latz gekriegt hat…).

Und ich danke natürlich FaUl vom Chaostreff Dortmund für die Idee zu dem Projekt.

Lizenz

Meine Arbeit, also alles außer dem USB-Treiber, fällt unter die GNU General Public License (GPL). Eine Kopie der GPL liegt dem Projekt bei. Der USB-Treiber untersteht einer gesonderten Lizenz von Objective Development. In firmware/usbdrv/License.txt befinden sich weitere Informationen dazu.

Download

Siehe auch…

  • clickykeyboards.com – eine Seite zur IBM Model M
  • RUMP – praktisch das gleiche Projekt, eine parallele Entwicklung
  • Geekhack – Lochraster-Version, basiert auf Dulcimer

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DulcimerDas Autoquarium ist zwar mittlerweile auch fast fertig (in der ersten Ausbaustufe), aber zwischenzeitlich habe ich mich noch einem weiteren Projekt gewidmet. Das ist seit gerade eben online. Ebenfalls in der ersten Ausbaustufe: Dulcimer.

Der Name klingt erstmal nichtssagend, aber wer sich den grünen Kasten auf der Seite durchliest kann sich vielleicht denken warum ich ihn gewählt habe (Hint: wenn das nicht reicht kann man auch in der englischen Version spicken). :-)

Um das auch hier nochmal kurz zusammenzufassen: es geht um eine ziemlich alte klassische Tastatur: die IBM Model M. Ich wurde gefragt ob ich die zu einer USB-Tastatur umbauen kann, und hier ist das Ergebnis. Wer mit dem Namen nichts anfangen kann möge sich vielleicht mal bei eBay die Preise ansehen für die diese ‚alten Dinger‘ gehandelt werden…

Wie auch immer: diese eine spricht jetzt schon fließend USB. Und wenn ich Zeit dazu habe werde ich da noch ein paar Nettigkeiten einbauen. Ideen stehen ja schon auf der Seite, für neue bin ich immer offen. Eines meiner Ziele ist zum Beispiel — ohne mich über die Krankheit lustig machen zu wollen — eine (ein- und ausschaltbare) Tourette-Tastatur… :-D

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Ich bin auf ein merkwürdiges Phänomen in C gestoßen, vielleicht kann mir das jemand erklären. Extrem eingedampft sieht das Problem so aus:

int main(int argc, char* arg[]) {
    int i = 0;
    switch (i) {
        case 0:
            int j = 7;
            break;
    }
}

Der Compiler (aufgerufen mit ‚gcc test.c‘) sagt dazu „t.c:5: error: expected expression before ‚int‘„. Mit geschweiften Klammern funktioniert der case-Block dagegen prima:

case 0: {
    int j = 7;
    break;
}

Zu meinem grössten Erstaunen klappt auch folgender Block:

case 0:
    i = 3;
    int j = 7;
    break;

Es geht halt nur nicht wenn direkt nach dem case eine Variablendeklaration kommt.

Wenn man schon innerhalb eines case eine Variable deklarieren kann… warum dann nicht ganz am Anfang? Ich meine: ich habe ja Lösungen für das Problem. Mir fehlt halt nur das ‚Problembewusstsein‘. Kann mir das jemand vermitteln?

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Ich weiß auch nicht warum ich den Feed von ladyada noch nicht im Reader hatte. Dass es da interessante Projekte gibt weiß ich schon seit Jahren. Mit diesem Satz hat sie mich jetzt doch überzeugt:

I remember a few years ago I went to a party and ended up talking to Mar about how much I hated Chapter 9 of the USB standard. USB is pretty much a perfect example of what happens when committees design protocols: its bad enough that it will ruin a party.

Kein Wunder, nachdem ich wieder das ganze Wochenende mit Controllern verbracht habe. Unter anderem auch, um die USB sprechen zu lassen…

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Doch, eigentlich gibt es jede Menge Kram den ich noch irgendwo auf meiner Seite unterbringen will. So viel dass ich jetzt einen ganzen Monat nicht dazu gekommen bin, das auch tatsächlich zu machen.

Im Aquarien-Teil der Schatenseite ist zum Beispiel noch nichts von meinem zweiten Aquarium zu lesen. Darin leben Krebse (CPO) und Garnelen (White Pearl), mittlerweile sogar schon mehrere Generationen… aber man kommt ja zu nix…

Mittlerweile sind die ehedem vergammelten Flanken meiner Mopete auch nicht mehr in einem ganz so desolaten Zustand. Spannende Sache: so tief habe ich mich noch nie in einen Motor reingeschraubt. Jetzt funktioniert alles wieder und wartet auf Veröffentlichung… aber man kommt ja zu nix…

Das und sonstige Tätigkeiten die so zum Leben gehören — unter anderem ein neues Projekt in der Firma, ein Festival-Kurzurlaub über Pfingsten, ein zweiter Kurzurlaub zu einem Konzert in Berlin, ein zweites Konzert der gleichen Band in Münster — halten mich sogar schon seit über einem Monat davon ab an meinem aktuellen Mikrocontroller-Projekt zu basteln. Obwohl das eigentlich gerade in einer spannenden Phase ist… aber man kommt ja zu nix…

… nicht mal zum Bloggen.

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Habe ich eigentlich schonmal erzählt^Wgeschrieben wie ich zu der Mikrocontroller-Bastelei gekommen bin? Nein? Gerade bin ich beim Aufräumen auf den Link gestossen der einer der Haupt-Anlässe war: Alarm Clock of the Short Now.

Das ist zwar ein PIC und kein AVR, und das ist ein denkbar simples Projekt. Sowas wollte ich aber auch bauen. Erst. Die Idee habe ich dann aber immer weiter gesponnen, und damit bin ich bis jetzt noch nicht fertig. Irgendwann werde ich den ultimativen Wecker bauen. Erwähnt habe ich den hier schon öfter, man möge die Suche bemühen. Alle Projekte die ich bis jetzt gemacht habe — und auch einige die ich noch ‚in der Pipe‘ habe — waren praktisch nur die Vorgeschichte, um alles zu lernen was ich brauche um einen anständigen Wecker zu bauen. ;-)

Mehr werde ich aber auch Heute nicht zu dem Thema spinnen, ich bin selbst extrem gespannt wann es soweit ist… Ich habe wie gesagt gerade nur den Link gefunden und wollte dem mal anständig Tribut zollen.

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AutoquariumGestern ist es erstmalig untergegangen, Heute dann erstmalig wieder auf.

Ich habe ja im Oktober schon mal mein Aquariencomputer-Projekt erwähnt, auch wenn es damals noch keinen Namen hatte. Ein paar bescheuerte Ideen (und eine Websuche die (praktisch) keine Fundstellen ergab) weiter war ich überzeugt davon dass man ein (teil-)automatisiertes Aquarium ja eigentlich nur Autoquarium nennen kann. Oder? ;-)

Seitdem ist eine Menge Zeit vergangen, die ich nicht zuletzt mit dem Aufbau eines dazu passenden Aquariums verbracht habe. Gestern Abend war dann aber der große Moment an dem ich beides zusammenführen konnte, und erstmalig die Lampen des neuen Aquariums gedimmt wurden.

Auf dem Bild sieht man den aktuellen Zustand des Teils: oben links die Relais-Karte (die hoffentlich im Laufe dieser Woche zum Einsatz kommen kann), links außen mein treues X22 mit dem das ganze Ding entwickelt wurde (und das da noch zu Testzwecken angeschlossen war), unten rechts das Bedienteil das später in ein Gehäuse kommt und dann sichtbar untergebracht wird, und darüber die Hauptplatine und das Dimmer-Modul.

Die Hauptplatine kommuniziert mit der Peripherie über einen sogenannten I2C-Bus. Das findet einerseits auf dem blauen Kabel statt (zur Relais-Platine wird auch noch eins führen), andererseits auf dem Steckverbinder zwischen den beiden Platinen. Letzterer ist durchgeschleift, so dass an das Dimmer-Modul noch weitere Platinen angeschlossen werden können, damit zum Beispiel auch pH- oder Redox-Werte gemessen, oder die Daten per Netzwerk verfügbar gemacht werden können. Das ist aber noch Zukunftsmusik.

Was bis jetzt funktioniert ist die Temperaturmessung an drei Stellen (im Wasser, über dem Wasser und in der Umgebung) und die Lichtsteuerung für die Leuchtstoffroehren (LEDs kommen später). Die Lampen werden nach einer Art Programm gedimmt, das als einfache Textdatei auf der SD-Karte liegt. Im Wesentlichen sieht das im Moment so aus:

07:45:00, 08:15:00, lamp3, , 127
08:00:00, 08:30:00, lamp2, , 127
08:00:00, 08:45:00, lamp4, , 80
08:15:00, 09:00:00, lamp1, , 127
12:00:00, 12:30:00, lamp3, , 30
12:15:00, 12:45:00, lamp2, , 30
12:30:00, 13:00:00, lamp1, , 30
14:00:00, 14:30:00, lamp2, , 127
14:15:00, 14:45:00, lamp1, , 127
14:30:00, 15:00:00, lamp3, , 127
14:30:00, 15:00:00, lamp4, , 127
18:30:00, 19:00:00, lamp4, , 80
20:00:00, 23:30:00, lamp4, , 0
21:00:00, 22:00:00, lamp1, , 0
21:15:00, 22:15:00, lamp3, , 0
21:30:00, 23:00:00, lamp2, , 0

Die Zeile 07:45:00, 08:15:00, lamp3, , 127 bewirkt zum Beispiel, dass in der Zeit von 07:45 bis 08:15 die Lampe 3 von ihrem vorherigen Zustand (deshalb die beiden Komma) auf volle Helligkeit (127) heraufgedimmt wird. Dabei ist lamp1 die vordere Röhre über dem Becken, lamp2 die mittlere (jeweils 865er Osram), lamp3 die hintere (840er Osram) und lamp4 die ‚obere‘ (ebenfalls 840er Osram), die beleuchtet nicht das Becken sondern die bepflanzte Rückwand darüber.

Wenn die Lampen auf 0 heruntergedimmt werden leuchten sie immer noch, wenn auch nur schwach. Später soll in dem Moment die Relaiskarte dafür sorgen dass die Lampen auch tatsächlich ausgeschaltet werden, im Moment wird das noch durch Zeitschaltuhren erledigt. Aber wie gesagt: ich hoffe dass die Relais noch diese Woche fertig werden…

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Das ModulEigentlich ist es vermessen, die Bastelei Projekt zu nennen. Aber nachdem ich bei den Instructables praktisch genau den gleichen Aufbau gefunden habe dachte ich mir dass ich das doch eben online setze. Obwohl ich das schon im August irgendwann gebaut habe und das eigentlich nicht vor hatte…

Bread-Power (Benamsung ist nicht immer meine Stärke…) ist ein kleines Modul mit dem man ein Steckbrett komfortabel mit einer sauberen 5V-Spannung versorgen kann. Und bei Bedarf nebenbei auch noch mit einer anderen Spannung die das Netzteil liefert, irgendwas zwischen 7,5 und 12V.

Zu finden ist das ganze auf der Schatenseite.

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Das Modul

Das Modul

Ja, der Name klingt viel zu großspurig für eine kleine Bastelei wie diese. Aber was besseres fiel mir nicht ein.

Es handelt sich um eine kleine Schaltung für den Einsatz auf einem Steckbrett. Mikrocontroller-Schaltungen laufen meistens mit 5V, billige Steckernetzteile weigern sich aber diese Spannung zu liefern. Also beginnt der Aufbau einer Schaltung auf einem Steckbrett in der Regel mit dem Zusammenstecken der Spannungsversorgung.

Spätestens nach dem dritten Mal ist das langweilig, deshalb habe ich mir das so zusammengebaut dass es ‚en bloc‘ zu verwenden ist. Im Nachhinein denke ich, dass eine Diode zum Verpolungsschutz nicht schlecht gewesen wäre. Die Herausforderung für den ambitionierten Nachbauer besteht also darin, die passende Stelle dafür zu finden… ;-)

Die Beschriftung habe ich übrigens mit Eagle zusammengebastelt, obwohl die eigentlich absolut unabhängig von der Schaltung ist. Wer sie haben möchte: ich stelle sie hier mit zum Download.

Plagiarismus?

Der Schaltplan

Der Schaltplan

Ich wollte das eigentlich nicht veröffentlichen. Nachdem ich aber im Make-Magazin einen Link auf ein ähnliches Projekt bei Instructables gesehen habe, und einen Link auf die Bauanleitung bei SparkFun, habe ich es doch gemacht.

Ich kann nur sagen: mein Aufbau ist zumindest älter als der Instructables-Beitrag. :-)

Wahrscheinlich ist die Idee einfach nur so naheliegend dass da jeder von alleine drauf kommt.

Download

Siehe auch…

  • SparkFun – detaillierte Beschreibung eines ähnlichen Aufbaus
  • Instructables – Schritt-für-Schritt Beschreibung eines ähnlichen Aufbaus