Linux Hardware Hacks

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

Prolog

Spannungsversorgung der Schaltungen

Sicherheitshinweise

Embedded Systems

1.1 Einführung

1.1.1 Design von Embedded Systems

1.1.2 Hardware für Embedded Systems

1.2 Embedded Linux

1.3 Was man fur¨ Embedded Linux benötigt

1.4 Linux booten

1.4.1 Den Kernel booten

1.4.2 System V-Init

1.5 Entwicklungsumgebung

1.6 Hardwarezugriffe

1.7 Grafikausgabe

1.8 Linux ganz klein

Die eigene Linux-Distribution

2.1 Einführung

2.2 Das Root-Dateisystem bauen

2.2.1 Konfiguration des Kernels

2.2.2 Kompilation des Kernels

2.2.3 Installation des Kernels

2.2.4 Root-Dateibaum erstellen

2.2.5 Aufbau des Verzeichnisbaums

2.2.6 CD-ROM brennen

2.2.7 Inhalt von ISO-Dateien ändern

2.2.8 Live-CD auf die Schnelle

2.3 Weitere Wege zur eigenen Distribution

E/A-Programmierung

3.1 Compiler und Bibliotheken

3.2 Prozesse und Signale

3.2.1 Prozesse

3.2.2 Signale

3.2.3 Prozesskommunikation mit Pipes

3.2.4 Programme schlafen legen

3.3 User-Mode-Programmierung

3.3.1 Programme mit Root-Rechten ausstatten

3.3.2 UID und GID

3.3.3 Zugriff auf E/A-Ports im User-Space

3.4 Device-Treiber

3.4.1 Das Device-Konzept

3.4.2 Konzept der Gerätetreiber

3.4.3 Kernel-Module

3.4.4 Portbereiche reservieren

3.4.5 Dateifunktionen implementieren

3.4.6 Daten von Treiberinstanzen

3.4.7 IO-Control

Standard-PC-Schnittstellen

4.1 PC-Schnittstellen

4.2 Die serielle Schnittstelle

4.2.1 Die serielle PC-Schnittstelle

4.2.2 Die RS232C-Schnittstelle (V.24)

4.2.3 Die RS422-Schnittstelle

4.2.4 Die RS485-Schnittstelle

4.2.5 Die Stromschnittstelle(TTY)

4.2.6 Programmierung mit C

4.2.7 Programmierung mit Perl

4.3 Die parallele Schnittstelle

4.3.1 Hardware der parallelen Schnittstelle

4.3.2 Port-Typen

4.3.3 Programmierung der parallelen Schnittstelle

4.3.4 Die Parapin-Bibliothek

4.3.5 Ansprechen der Schnittstelle in Perl

4.4 Der Joystick-Port

4.5 Der interne Lautsprecher

4.6 Die Tastaturschnittstelle

4.7 Die USB-Schnittstelle

4.7.1 USB-Hardware

4.7.2 USB-Geräte für Linux

Chip-Schnittstellen

5.1 Die SPI-Schnittstelle

5.2 Der I2C-Bus

5.3 Der 1-Wire-Bus

Digitale Ein- und Ausgabe

6.1 TTL und CMOS koppeln

6.2 Eingangs-Interface-Schaltungen

6.3 Taster und Schalter

6.3.1 Kontaktprellen

6.3.2 Tastatur-Interfaces

6.3.3 Reed-Kontakte und Hall-Schalter

6.3.4 Optokoppler

6.4 Ausgangs-Interface-Schaltungen

6.4.1 Verstärker-ICs

6.4.2 Feldeffekt-Transistoren

6.4.3 IGBTs

6.4.4 Optokoppler

6.4.5 Ansteuerung von Wechselspannungsverbrauchern

6.4.6 Halbleiter-Relais

6.4.7 Relais

6.4.8 Jogdial einmal anders

Motorsteuerung

7.1 Einführung

7.2 Entstörung

7.3 Motoren steuern mit einer H-Brücke

7.3.1 H-Brücke (H-Bridge) mit diskreten Bauteilen

7.3.2 H-Brücke mit integrierten Schaltungen

7.4 Drehzahlsteuerung mittels PWM

7.5 Servosteuerung

7.5.1 Der FT 639

7.5.2 Der MIC 800

7.6 Schrittmotoren

7.6.1 Arbeitsprinzip von Schrittmotoren

7.6.2 Ansteuerung eines Schrittmotors

7.6.3 Kenngrößen eines Schrittmotors

7.6.4 Schrittmotor-Interface

7.6.5 Beschleunigung und Verzögerung

Anzeigen und Displays

8.1 LED-Anzeigen

8.2 Displays

8.2.1 LCD- und OLED-Grundlagen

8.2.2 Displaytypen

8.2.3 Zeichenadressierung

8.2.4 Anschluss des LC-Displays

8.2.5 Ansteuerung von LCDs

8.2.6 Eigene Zeichen definieren

8.2.7 Initialisierung des Displays

8.2.8 Display-Software

8.3 LCD für Warmduscher

8.4 Grafikdisplays

Fernschalten

9.1 Infrarot-Fernsteuerung

9.2 Funk-Fernsteuerung

9.3 Fernsteuerung per Mobiltelefon

Digitale Fotosensoren

10.1 Fotohalbleiter

10.1.1 Fotoelemente und Fotodioden

10.1.2 PIN-Dioden

10.1.3 Fototransistoren

10.1.4 Fotowiderstände

10.2 Lichtschranken

10.2.1 Exkurs: Timerbaustein NE555

10.2.2 Lichtschranken mit Gleichlicht

10.2.3 Lichtschranken mit Wechsellicht

10.3 Optische Abstands-Sensoren

10.3.1 Abstandssensor IS471F

10.3.2 Abstände per Infrarot messen

Die analoge Welt

11.1 Analogschaltungen

11.1.1 Kondensatoren

11.1.2 Festwiderstände

11.2 Operationsverstärker-Grundlagen

11.2.1 Operationsverstärker-Grundschaltungen

11.2.2 Operationsverstärker-Kenngrößen

11.2.3 Differenzverstärker

11.3 Die Digital-Analog-Wandlung

11.3.1 Digital-Analog-Wandler

11.3.2 Realisierung von D/A-Wandlern

11.4 Die Analog-Digital-Wandlung

11.4.1 Das Abtasttheorem

11.4.2 Analog/Digital-Wandler

11.4.3 Sample-and-Hold-Schaltung

11.4.4 Konversionsfehler

11.4.5 Realisierung von A/D-Wandlern

Messung von Spannung, Strom und Widerstand

12.1 Präzisions-Widerstands-Vorteiler

12.2 Widerstandsmessung

12.3 Messbrücke

Sensoren

13.1 Potentiometer als Weg- oder Winkelsensoren

13.2 Temperatursensoren

13.2.1 Heißleiter

13.2.2 Kaltleiter

13.2.3 Platin-Temperaturmesswiderstand

13.2.4 Halbleiter-Temperatursensoren

13.2.5 Temperaturmessung mit Thermoelementen

13.2.6 Temperaturmessung mit Quarzen

13.3 Druck- und Kraftsensoren

13.3.1 Dehnungsmessstreifen

13.3.2 Folien-Kraftsensoren

13.3.3 Drucksensoren

13.4 Beschleunigungs-Sensoren

13.5 Kompass-Sensoren

13.6 Kapazitive Sensoren (Feuchtesensoren)

13.7 Schallsensoren

13.8 Gassensoren

13.9 Messung von Radioaktivität

13.9.1 Der Geigerzähler

13.9.2 Geigerzähler-Schaltungstechnik

13.9.3 Software zum Zählen der Impulse

13.10 Spezielle Fotosensoren

13.10.1 Licht-Spannungs-Wandler

13.10.2 Farbsensoren

13.11 Bewegungsmelder

13.11.1 Infrarot-Bewegungsmelder

13.11.2 Radar-Bewegungsmelder

13.12 Kameraüberwachung

Datenauswertung

14.1 Messfehler

14.2 Filterung von Messwerten

14.3 Statistische Verarbeitung von Messwerten

14.3.1 Tabellarische und graphische Darstellung

14.3.2 Mittelwert, Varianz, Standardabweichung, Standardfehler

14.3.3 Minimum, Maximum, Median, Modalwert

14.3.4 Aufrufbeispiel

14.3.5 Lineare Regression

14.4 Grafik-Tools für die Messwert-Darstellung

14.4.1 Gnuplot

14.4.2 LabPlot

14.4.3 Datendarstellung mit MRTG

Anhang

A.1 Literatur

A.2 Links

A.3 Bezugsquellen

Stichwortverzeichnis