Raspberry Pi und 1-Wire

2014-06-19T13:30:20Z

Sky64: /* GPIO4-Port */

'''ACHTUNG, DIESE SEITE IST NOCH IN DER ENTWICKLUNG'''
Der [[:Kategorie:Raspberry Pi|Raspberry Pi]], abgekürzt RPi ist ein Einplatinencomputer der [http://www.raspberrypi.org/ Raspberry Pi Foundation], der unter Linux läuft und über eine Vielzahl von Anschlüssen verfügt.

FHEM läuft auf allen Modell des Raspberry Pi. Während [[:Kategorie:Raspberry Pi|hier]] die Installation von FHEM beschrieben wird, soll sich diese Seite nur mit dem Anschluss von 1-Wire Devices an den RPi befassen.

== Hardware ==
Bereits von der Hardware her bietet der RPi verschiedene Möglichkeiten zum Anschluss von 1-Wire-Devices

=== USB-Port ===
Über einen der USB-Ports des RPi mit entsprechendem Adapter. Hierbei sollte, wenn es sich nicht nur um wenige 1-Wire-Devices handelt, ein USB-Hub mit eigener Stromversorgung zwischengeschaltet werden. Mit USB-Extendern lässt sich dies bequem auch bis zu 20m entfernt vom RPi bewerkstelligen.

Alle bekannten USB/1-Wire Adapter arbeiten mit dem RPi. Allerdings ist es möglicherweise (nur, wenn Fehler auftreten !) nötig, dafür ein Kernel-Update durchzuführen, da in manchen älteren Versionen des Linux-Kernels für den RPi Fehler im USB-Stack enthalten sind.

=== COC-Modul ===
Anschluss über ein COC-Modul des Herstellers [http://busware.de busware.de]. Siehe hierzu im Detail [[COC und 1-wire]]].

=== RPI2-Modul ===
Anschluss über ein RPI2-Modul des Herstellers [http://www.sheepwalkelectronics.co.uk/RPI2.shtml Sheepwalk Electronics]. Dieses Modul wird direkt auf den internen I2C-Bus des RPi aufgesteckt. Im Kaufzustand bietet es für den 1-Wire-Bus sowohl eine RJ45-Buchse, als auch einen Schraubklemmenanschluss. Diese sind leider beide so hoch, dass das Modul nicht mehr in das RPi-Gehäuse passt. Hier kann aber leicht abgeholfen werden (to be continued).

Zur Ansteuerung ist auf dem RPi zunächst das Starten zweier Kernelmodule nötig, dazu als root ausführen

<nowiki>modprobe i2c-bcm2708
modprobe i2c-dev</nowiki>
Der automatische Start dieser beiden Module kann in der Datei /etc/modules eingetragen werden. Bei Vorhandensein des Paketes i2c-tools wird dann die korrekte Erkennung des Adapters mit dem Befehl

<nowiki>i2cdetect -y 1</nowiki>
überprüft, der 1-Wire-Busmaster DS2482-100 sollte als I2C-Device mit der ID 0x18 gefunden werden.

=== GPIO4-Port ===
'''ACHTUNG, Klären: Welche 1-Wire Devices, und wie viele davon werden mit diesem Modul unterstützt'''
Anschluss direkt am GPIO-Port des RPi.

Dazu wird im ersten Schritt der 1-Wire Bus (bzw. zum Test nur ein einzelner Sensor) mit dem GPIO-Port des RPi verbunden, und zwar
*1-Wire GND an GND vom Pi (Pin 6)
*1-Wire Datenleitung an GPIO04 (Pin 7)
*1-Wire VDD an +3,3V vom Pi (Pin 1)
*Ausserdem ist noch ein Pullup-Widerstand von z.B. 4,7kOhm zwischen Pin1 und Pin7 zu schalten.

Obwohl die nominale Spannung für 1-Wire Devices 5V beträgt, ist hier die verringerte Spannung nötig, weil die GPIO-Ports des RPi nur 3,3, V vertragen und durch höhere Spannungen zerstört werden. Als Alternative kann man den 1-Wire Bus auch 5V (Pin 2) anschließen, dann '''muss''' aber zwingend das Signal der 1-Wire Datenleitung durch einen Spannungsteiler (z.B. 10 kOhm und 6.8 kOhm) auf 3,3 V begrenzt werden. Besser man verwendet einen aktiven Pegelwandler der sich mit einem einfachen MOS-FET realisieren lässt : [[1-Wire Pegelwandler]]

Zur Ansteuerung ist auf dem RPi zunächst das Starten zweier Kernelmodule nötig, dazu als root ausführen

<nowiki>modprobe w1-gpio pullup=1</nowiki>
<nowiki>modprobe w1-therm</nowiki>

Waren die Schritte erfolgreich, gibt es jetzt im Verzeichnis ''/sys/bus/w1/devices/'' für jeden Sensor ein Unterverzeichnis mit seiner Kennung, z.B. ''28-000004e147d6''. Die dort stehende Datei ''w1_slave'' enthält das Ergebnis der Datenübertragung vom Sensor. Um die Module dauerhaft zu laden, sind sie noch in die Datei ''/etc/modules'' einzutragen.

Um den 1-Wire Bus in FHEM einzubinden, muss noch das Modul 58_GPIO4.pm aus dem Verzeichnis ''/opt/fhem/contrib'' in das Hauptverzeichnis ''/opt/fhem/FHEM/'' kopiert werden und mit
:<code>define RPi GPIO4 BUSMASTER</code>
bekannt gemacht werden. Nach einem Neustart von FHEM werden die Sensoren automatisch erkannt (FHEM-Forum-Beitrag [http://forum.fhem.de/index.php/topic,10431.0.html]).

Das beschriebene Kernelmodul unterstützt momentan die IDs 10- (DS1820 u. DS18S20) sowie 28- (DS18B20). Im "Auslieferungszustand" können maximal 10 Sensoren angeschlossen werden.
Unter [http://www.raspiprojekt.de/anleitungen/schaltungen/9-1wire-mit-temperatursensor-ds18b20.html?showall=&start=4] ist beschrieben, wie man die Anzahl erhöhen kann. Anschließend ist nur noch ein Neustart des RPi nötig.

=== UART-Schnittstelle ===
Der RPi verfügt auch über eine UART-Schnittstelle, an diese kann direkt ein Serielles 1-Wire Interface angeschlossen werden (IN VORBEREITUNG)

== Software ==
Die Ansteuerung des 1-Wire Bus auf dem RPi kann durch unterschiedliche Software-Systeme erfolgen. Verbreitet mit FHEM sind

* '''OWX''' sowie die zugehörigen Frontendmodule OWAD, [[OWCOUNT]], OWID, OWLCD, OWMULTI, OWSWITCH und OWTHERM. Das '''OWX'''-Modul operiert direkt auf der jeweiligen Hardware (USB bzw. Seriell) oder liest die Daten über Netzwerk (COC/CUNO/Arduino) und reicht sie an spezialisierte Frontendmodule weiter.
* '''OWServer''', ein Modul, welches die vorhergehende Installation des Softwarepaketes [http://www.owfs.org OWFS] erfordert. OWFS startet einen speziellen Server, der die Kommunikation mit der Hardware übernimmt und die Daten dann an '''OWServer''' weiterleitet. Die Installtion bzw Kompilierung vom OWServer auf dem Rasperry ist unter [[OWServer & OWDevice#owfs Pakete installieren|owfs Pakete installieren]] beschrieben. Zu OWServer passt ein generisches Frontendmodul OWDevice, siehe [[OWServer & OWDevice]].

Nachfolgend ist die Kompatibilität dieser Softwaresysteme mit den einzelnen Hardware-Möglichkeiten aufgeführt.

{| class="wikitable"
! Anschluss
! Gerät
! Unterstützte 1-Wire Devices
! Besonderheit
! Stromversorgung 1-Wire Bus
|-
| Direkt an USB
| DS9490 Adapter
|
| funktioniert nicht, weil der enthaltene Chip DS2490 derzeit nur über libusb ansteuerbar ist. Abhilfe ist in Arbeit.
|  ??
|-
| Direkt an USB
| USB9097 Adapter
| rowspan="8" | Alle von OWX unterstützten Devices, d.h. DS18x20, DS1822 Temperatursensor DS2406, DS2408, DS2413 Schalter DS2423 Zähler DS2438 Multisensor DS2450 4 Kanal ADC LCD-Controller von [http://www.fuchs-shop.com/de/shop/6/1/13372316/ Louis Swart] Alle anderen 1-Wire Devices: Nur ID

| funktioniert auf der FB7390, das Kernelmodul ch341.ko findet man [https://sites.google.com/site/fhemarduino/file-cabinet/ch341.ko?attredirects=0&d=1 hier]
| Ja, 5V
|-
| Direkt an USB
| Eigenbau, mit FT232RL und DS2480 Bus-Master
| funktioniert, Fertiggeräte eventuell bei EBay erhältlich, siehe auch [[Interfaces für 1-Wire]]
| Ja, 5V
|-
| Direkt an USB
| LinkUSBi Adapter
| funktioniert, verwendet das FTDI Kernelmodul. Achtung: Es kann zu Timing-Problemem kommen. Erhältlich z.B. [http://www.fuchs-shop.com/de/shop/17/1/13372210/ hier]
| Ja, 5V an Pin2 (limited to 50mA)
|-
| Über USB-zu-Seriell-Konverter 9- oder 25-polig mit Winchiphead CH341-Chip
| Konverter + DS9097U-(009/S09, E25)
| funktioniert auf der FB7390, das Kernelmodul ch341.ko findet man [https://sites.google.com/site/fhemarduino/file-cabinet/ch341.ko?attredirects=0&d=1 hier]
| Nur bei den 25-poligen Modellen als Standard, bei den 9-poligen Modellen externe Versorgung oder Modifikation des DS9097 nötig
|-
| Über USB-zu-Seriell-Konverter 9- oder 25-polig mit Prolific PL2303-Chip
| Konverter + DS9097U-(009/S09, E25)
| funktioniert auf der FB7390, das Kernelmodul pl2303.ko findet man [https://groups.google.com/group/fhem-users/attach/1c0530caa5d8a864/pl2303.ko?part=2&authuser=0 hier]
| Nur bei den 25-poligen Modellen als Standard, bei den 9-poligen Modellen externe Versorgung oder Modifikation des DS9097 nötig
|-
| Über USB-zu-Seriell-Konverter 9- oder 25-polig mit FTDI RL232-Chip
| Konverter + DS9097U-(009/S09, E25)
| funktioniert auf der FB7390, das Kernelmodul ftdi_sio.ko ist auf der FritzBox vorhanden
| Nur bei den 25-poligen Modellen als Standard, bei den 9-poligen Modellen externe Versorgung oder Modifikation des DS9097 nötig
|-
| Direct an USB
| Arduino mit USB-Anschluss (UNO, Mega, Nano...)
| rowspan="2"| 1-Wire Bus direkt am Arduino (reine Softwarelösung) oder (stabiler im Betrieb) in Verbindung mit DS2482-Busmaster (am I2C des Arduinos). Mit DS2482-100 ist 1 1-Wire-Bus (optional mit Strong-pullup über externen MosFET), mit DS2482-800 sind 8 busse (nur mit internem Strong-pullup) an 1 Arduino gleichzeitig möglich.
| rowspan="2"| Ja, 3,3V oder 5V je nach Arduino-modell.
|-
| Über Netzwerk
| Arduino mit Ethernetshield, Arduino mit ENC28J60-shield, Arduino Ethernet
|-
| Über Netzwerk und CUNO
| CUNO
| Mit OWX: Alle von OWX unterstützten Devices Ohne OWX: Nur DS18x20, DS1822 Temperatursensor
| funktioniert mit gewissen Einschränkungen, siehe [[CUNO und 1-wire]]
| Ja, aber nur 3,3 V. Kann allerdings zu 5V modifiziert werden
|-
| Über Netzwerk und Ethersex-Gerät
| AVR-Net-IO oder ähnliches
| DS18x20, DS1822 Temperatursensor DS2502 EEPROM DS2450 4 Kanal ADC
| funktioniert, siehe [[FHEM und 1-Wire]]und [[AVR-NET-IO]] 
|  ??
|}

= Links =
* [http://neubert-volmar.de/Hausautomation/RaspberryPi/index.html Neubert & Vollmar EDV-Dienstleistungen]
[[Kategorie:Raspberry Pi]]
[[Kategorie:1-Wire]]
[[Kategorie:Interfaces]]

1-Wire Pegelwandler

2014-06-19T13:25:17Z

Sky64: Pegelwandler

Wenn man 1-Wire-Sensoren mit 5V-Pegeln betreibt oder betreiben muss und der Eingang am Controller nur 3,3V verträgt, dann bietet sich neben einem einfachen Spannungsteiler ( der die nutzbare Kabellänge merklich einschränkt) ein aktiver Pegelwandler an. 
Solche Pegelwandler findet man auch beim I2C- bzw. TWI-Bus. Deshalb lassen sich entsprechende ICs wie den [http://www.mikrocontroller.net/part/PCA9306 PCA9306] verwenden.
Für einen einzelnen 1W-Pegelwandler ist das aber zu aufwendig. 
Hier kann man die gängige Schaltung mit einem MOS-FET und 2 Widerständen ( die ev. schon vorhanden sind ) verwenden :

[[Datei:1w pegelwandler.jpg|rahmenlos|1W-Pegelwandler]]

Die Widerstände sind unter Umständen auf 3,3 bis 4,7KOhm zu verringern.
Damit lassen sich dann auch DS18x20-Sensoren im parasitären Modus (also mit nur 2 Drähten) betreiben.

[[Kategorie:1-Wire]]
[[Kategorie:Interfaces]]
[[Kategorie:Hardware]]

Datei:1w pegelwandler.jpg

2014-06-19T13:10:56Z

Sky64:

1-Wire Pegelwandler

2014-06-19T13:09:58Z

Sky64: Die Seite wurde neu angelegt: „Wenn man 1-Wire-Sensoren mit 5V-Pegeln betreibt oder betreiben muss und der Eingang am Controller nur 3,3V verträgt, dann bietet sich neben einem einfachen Sp…“

Wenn man 1-Wire-Sensoren mit 5V-Pegeln betreibt oder betreiben muss und der Eingang am Controller nur 3,3V verträgt, dann bietet sich neben einem einfachen Spannungsteiler ( der die nutzbare Kabellänge merklich einschränkt) ein aktiver Pegelwandler an.
Solche Pegelwandler lassen sich mit einem FET und 2 Widerständen ( die ev. schon vorhanden sind ) realisieren :

[[Datei:1w pegelwandler.jpg|rahmenlos|1W-Pegelwandler]]

Die Widerstände sind unter Umständen auf 3,3 bis 4,7KOhm zu verringern.
Damit lassen sich dann auch DS18x20-Sensoren im parasitären Modus (also mit nur 2 Drähten) betreiben.

[[Kategorie:1-Wire]]
[[Kategorie:Interfaces]]

Benutzer:Sky64

2014-06-03T20:19:52Z

Sky64: Die Seite wurde neu angelegt: „'''Hallo''' Mein Name ist Ronald. Ich bin gelernter Elektroniker und beschäftige mich seit über 40 Jahren mit Elektonik. Außerdem bin Funkamatuer mit Lizen…“

'''Hallo'''

Mein Name ist Ronald.
Ich bin gelernter Elektroniker und beschäftige mich seit über 40 Jahren mit Elektonik.
Außerdem bin Funkamatuer mit Lizenzklasse A ([http://www.darc.de www.darc.de]).

FHEM betreibe ich seit Ende 2012 primär zur Steuerung meiner Heizung und alles andere wächst drum herum.

FHEMWiki - Benutzerbeiträge [de]

Raspberry Pi und 1-Wire

1-Wire Pegelwandler

Datei:1w pegelwandler.jpg

1-Wire Pegelwandler

Benutzer:Sky64