Elektronik Labor

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Im Labor „elektronische Schaltungstechnik“ werden Software und Hardware gemeinsam entwickelt. Dabei wird auf die Kenntnisse folgender Fächer zurückgegriffen:

Elektrotechnik I und II
Informatik I und II
Elektronische Schaltungstechnik
Mikroprozessor-Technik

Wichtig:

Bleiben Sie mit uns in Kontakt! Trotzdem es zeitweise Wochen mit eigenständigen Bearbeitung gibt, ist der Austausch wichtig, damit zu den jeweiligen Abgaben ein sinnvolles Ergebnis abgeliefert wird.
Suche Sie den Austausch mit den anderen Studierenden. Meistens haben Sie die Lösung, zum Problem eines anderen und umgekehrt.
Wenn Sie erst eine Woche vor der Abgabe mit dem Designen oder Programmieren beginnen, wird es in der Regel eng. Besonders, wenn es Unklarheiten und Nachfragen gibt. Beginnen Sie frühzeitig.
Versuchen Sie Spaß am Layouten und Programmieren zu finden. Es ist wie Puzzeln, nur dass Sie selbst das Bild bestimmen!

Der Semesterablauf staffelt sich im 3. Semester mit dem Fach Mikroprozessor-Technik, damit die Kenntnisse der Software sinnvoll angewandt werden können.

Die Tätigkeit im Elekronik Labor unterteilt sich in mehrere Schritte. Für diese habe ich jeweils Tipps für Sie zusammengestellt.

0. Schritt: Einarbeiten in die Umgebung

Beachten Sie für die Arbeit im D137 und D706 die entsprechende Laborordnung.
Beginnen Sie frühzeitig mit der Dokumentation. Dazu habe ich Randbedingungen für die Dokumentation zusammengestellt.
Falls Sie Unklarheiten zu den Laboreinrichtungen haben, so finden Sie hier die Anleitungen der Laborgeräte.
Tipps zu Eagle:
- Prof. Plate (HS München) hat diverse Links zu Eagle zusammengestellt. Diese ersetzen zwar den Unterricht nicht, können aber zur Wiederholung sinnvoll sein.
- Ein weiteres gutes Eagle-Tutorium finden Sie auf Youtube unter: https://www.youtube.com/watch?v=YoVen9os4Sk

1. Schritt: Gruppen- und Themenfindung, Komponentenrecherche, Projekt- und Testplanung

Hier finden Sie den ersten „Prozess“, d.h. eine (abstrakte) Beschreibung was zu tun ist, um ein erstes Teilergebnis („Output Products“) zu erhalten und abzulegen.
Neben der abstrakten Beschreibung sind weiterführende Links angegeben.
Der Smiley zeigt Schritte an, die vom Professor durchgeführt werden müssen

Prozess 1: Ideenfindung

Input Products	Work	Output Products
keine	W1.¹⁾. Einarbeitung in Management-Tool durcharbeiten (in der ersten Semesterwoche) W2.²⁾ Projektidee wurde gefunden W3.³⁾ Projektidee an Betreuer zurückmelden W4. Der Betreuer legt die Projektidee im Management-Tool an W5.⁴⁾ Projekt-Definition im Management-Tool vervollständigen W6. Informieren des Betreuers W7. Der Betreuer lädt zur Durchsprache und Abnahme der Projekt-Definition ein	OP1. Projekidee OP2: Projekt-Definition
Input Condition		Output Condition
keine		OC1. OP1. und OP2. abgelegt OC2. OP1. und OP2. abgenommen
¹⁾ zu W1: Die Projektplanung der Software und Elektronik wird im serverbasierten Tool „Redmine“ verfolgt. Ich bitte Sie sich dazu in der ersten Semesterwoche die Anleitung zu Redmine durchzulesen und abzuarbeiten ²⁾ zu W2: Dazu eignen sich Methoden wie Brainstorming. Eine zweite Variante ist der Blick auf die bereits vorhandenen EST Labor Projektideen. Eine dritte Variante ist direkt nach Bauteilen zu suchen. Vorteilhaft ist es mehrere Ideen anzugeben, da nicht jede umsetzbar ist Um den groben Hardware- und Software-Aufwand abzustecken, sollten Sie die Leitplanken durchlesen. ³⁾ zu W3.: Die Rückmeldung erfolgt idealerweise über einen Eintrag im aktuellen Semester in der Projektübersicht und eine Mail an den Betreuer. ⁴⁾ zu W5.: Verwenden Sie hierzu die Vorlage und vervollständigen Sie die Seiten in Redmine

2. Schritt: Auswahl der Hardware-Komponenten und Modularisierung

Prozess 2: Hardware-Auswahl und Modularisierung

Input Products	Work	Output Products
IP1: Projekidee IP2: Projekt-Definition	W1. Eine Einteilung in grobe Software- und Elektronikmodule wurde erstellt W2.¹⁾ Die Anforderungen an Hardwareelemente wurden spezifiziert W3. Die passenden Hardwareelemente wurden gefunden W4. Die Verfügbarkeit der Elemente wurde geprüft W5. Der Betreuer wurde über die Hardwarekomponenten informiert
Input Condition		Output Condition

¹⁾ zu W2: Die Tipps für die Elektronik-Konzeptionierung sollen Ihnen helfen, die geeigneten Elemente zu finden Hardware-Anbieter und typische Komponenten

3. Schritt: Entwickeln des Schaltplans

Prozess 3: Schaltplan erstellen

Input Products	Work	Output Products
IP1: Projekidee IP2: Projekt-Definition	W1. Durchsicht der benötigten Datenblätter W2. Erstellen der Schaltung (*.sch) in eagle (Ändern eines vorandenen Boards) W3. Regelmäßige Durchsprache mit dem Betreuer W4. Ablegen der genutzten Datenblätter W5. Informieren des Betreuers	OP1: Schematic-files OP2: Datenblätter
Input Condition		Output Condition
IC1: Projektidee vom Betreuer abgenommen		OC1: Files abgelegt
Tipps für die Schaltungserstellung Checkliste für die Schaltungserstellung Anleitung für die Weitergabe der BOM eine kurze Liste von Eagle Tipps

4. Schritt: Entwickeln des Platinenlayouts

Für die Laborleitung: Erstellen des Nutzens

Prozess 4: Entwickeln des Platinenlayouts

Input Products	Work	Output Products
IP1. Schaltplan der Platinen	W1. Durchsicht der benötigten Datenblätter W2. Erstellen der Schaltung (*.sch) in eagle (Ändern eines vorandenen Boards) W3. Regelmäßige Durchsprache mit dem Betreuer W4. Ablegen der genutzten Datenblätter W5. Informieren des Betreuers	OP1. Schematic-files OP2: Datenblätter
Input Condition		Output Condition
IC1. Schaltplan vom Betreuer abgenommen		OC1. Files abgelegt
Tipps für das Platinenlayout Checkliste für das Layout

5. Schritt: Entwickeln der Software

Mit der Erstellung der Software bzw. der Softwaresystem-Entwicklung kann bereits parallel zur Schaltplan-Erstellung bzw. direkt danach begonnen werden.
Lesen Sie sich die Vorgaben für die Softwareentwicklung durch.
Machen Sie sich dazu zunächst Gedanken,
- was die Software tun muss (übergeordnete Tätigkeiten),
- und in welcher Abfolge sie das tun soll
Dann können Sie sich überlegen,
- wie diese einzelnen Tätigkeiten C-Funktionen zugeordnet werden können,
- wie die C-Funktionen von einander abhängen,
- welche Schnittstellen die C-Funktionen untereinander benötigen, (Datentyp, Wertebereich, Name)
Erst dann sollten Sie überlegen wie der Code aussieht. Hier hilft ein Blick in die Datenblätter und Application Notes der µController und Chips. Dort sind nicht selten Algorithmen oder Codeschnipsel vorgegeben.
Weitere Tipps fürs Programmieren können auch helfen.

6. Schritt: HW Inbetriebnahme

7. Schritt: Bug-Fixing

8. Schritt: Dokumentation und Software-Abgabe

Dokuwiki
- Auf der Seite MEXLE-Platinen ist für Sie jeweils eine Projektseite und eine Seite für jede Platine angelegt.
- In diesen Seiten habe ich die von mir erwarteten Kapitel Ihnen bereits eingefügt.
- Ziel ist, dass kommende Studierende mit Ihren Kenntnissen die Projekte weiterführen und neue Projekte darauf aufbauen können.
- Beachten Sie, dass die Seiten zu den Platinen das beschreiben sollen, was diese explizit betrifft. D.h. auch Software, welche für diese Platine notwendig ist (z.B. bei Motortreiber-Platine der Motortreiber-Code bzw. die Links, welche geholfen haben).
- Die Projektseite soll die Beschreibung enthalten, wie die Einzelteile zueinander gehören und wie die Entwicklung vonstatten gegangen ist
- Eine Kurzzusammenfassung für den Umgang mit Dokuwiki finden Sie im DokuWiki Cheatsheet
Noten-relevante Tipps finden Sie unter den allgemeinen Hinweisen zu schriftlichen Arbeiten
Bitte beachten Sie Folgendes für die Ablege der finalen Software:
- Legen Sie Ihr Programm mit main.c sowie weitere für Ihr Projekt benötigte c- und h-Files in SVN in Ihrem Projekt im Ordner „91. Abgabe Code“ ab.
- Überprüfen Sie, ob aus diesen Files in einem neuen Projekt lauffähiger Code erstellt werden kann.
- Die ATMEL-spezifischen Dateien (*.cproj, *.atsln, Debug-Ordner, etc.) bitte nicht mit ablegen.
- Wenn etwas zu beachten ist (z.B. Anlegen neuer Compiler Symbole, wie F_CPU), sollte dies in die Programmbeschreibung aufgenommen werden.

9. Schritt: Präsentation

Falls Sie etwas am Rechner zeigen wollen, sollten Sie diese Inhalte bis einer halben Stunde vor Beginn aller Präsentationen bei Herrn Spohrer abgeben. Ansonsten kommt es zu Verzögerungen und damit zu Abzügen bei der Präsentation.
Herr Spohrer bietet auch die Möglichkeit bei der Präsentation eine Kamera zu nutzen, um live-Bilder darzustellen. Beachten Sie, dass das Kamerabild nicht gleichzeitig mit Powerpoint gezeigt werden kann.
Pro Projekt (mit Software und Hardware) sind 8 Minuten Präsentation und 3 Minuten Fragen vorgesehen.
Bei reinen Software-Projekten bzw. Hardware-Projekten sind dies 5 Minuten Präsentation und 2 Minuten Fragen.
Gut wäre folgenden Inhalt einzubinden:
- Kurzvorstellung Projekt
- Aufteilung der Funktionen auf Systemebene (z.B. EVA-Prinzip)
- Hardware-Konzept
- Software-Konzept (bitte sparsam mit Codezeilen in der Präsentation umgehen; besser Übersicht als Flussdiagramm o.ä.)
- Ergebnisse (Falls es technische Schwierigkeiten gab, können diese technisch aufgezeigt werden.)
Beachten Sie, dass
- bei 8 Minuten 20 Folien definitiv zu viel sind – 5..10 Folien sollten ausreichen.
- Zeilencode und Schaltungen in der Regel zu klein/komplex sind, um diese auf einer Folie lesen zu können.
  Bitte stattdessen vereinfachte Übersichten zeigen. Layout ist häufig kein Problem.
Toll wäre ein „Spässle“ mit einzufügen. Dies lockert den Vortrag auf und bietet sich am Anfang bzw. am Ende besonders an, z.B. als Aufhänger für das Projekts.
Ihr elektronisches System sollte auch „live“ gezeigt werden - vorteilhafterweise in Funktion oder in einer Art, welche die Funktion skizziert (z.B. Messung mit Oszi, Input mit Funktionsgenerator, Ersatz von Platinen). Meist ist diese Präsentation nach den Ergebnissen passend.
Achten Sie auf die Zeit!

10. Schritt: Aufräumen

Ziel ist zum Semesterende das Labor in dem Zustand zu haben, welches man sich zum Semesteranfang als frischer Studierender in diesem Labor wünscht.
Damit ist aber nicht nur die persönlichen Arbeitsumgebung gemeint, sondern auch die nicht zugeordneten Arbeitsplätze. Es wird also eine Reinhaltung über die „selbst erzeugte Unordnung“ hinaus erwartet.
Folgender Zielzustand muss für die Arbeitsplätze wieder erreicht werden:
- Die Schubladen der einzelnen Plätze wieder sehen wieder aus wie angegeben. Also Kabel, Stecker etc. sind nachgezählt und eine Fehlliste ist erstellt.
- Der Arbeitsplatz ist gereinigt. D.h. Keine Kaffeeränder, Papierschnipsel, Radierbrösel etc. auf der Arbeitsfläche und auch nicht auf der Fläche über dem Monitor.
- Es sind keine Komponenten mehr auf dem Steckbrett.
Folgender Zielzustand muss für die bestellten Komponenten erreicht werden:
- Alle bestellten Komponenten sind in die Komponentenmagazine einsortiert. Die Schubladen und auch die Gurte sind beschriftet.
- Alle bestellten Komponenten sind in der Teiledatenbank eingetragen
Folgender Zielzustand muss für die Lötplätze mit Mikroskope wieder erreicht werden:
- Der Arbeitsplatz ist gereinigt. D.h. Keine Kaffeeränder, Papierschnipsel, Radierbrösel etc. auf der Arbeitsfläche.
- Es liegen keine Komponenten, Kabel und Platinen herum.
- Bei jedem Arbeitsplatz sind die Pinzetten abgelegt.
- Die Entlötstationen wurden auf Funktion getestet und der Labormeister ist über das Ergebnis informiert.
- Der Tisch neben den Lötplätzen ist leer
Folgender Zielzustand muss für die Tische bei der Platinenfräse und Reflow-Ofen wieder erreicht werden:
- Es liegen keine Komponenten, Kabel und Platinen herum.

Onlinekurs der TU-Berlin
Sehr ausführliche Skriptsammlung von Herrn Prof. Plate (HS München). Dort sind Tipps zum Löten, Programmieren und allgemeinen Entwickeln rund um Mikrocontroller, Embedded Systems zu finden.

Elektronik Labor

Einführung und Einordnung

Semesterablauf und Tipps

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