Difference between revisions of "Zentrale Z21PG"

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[[Datei:XpressNet_logo.jpg|80px|link=XpressNet]][[Datei:loconet_logo.jpg|80px|link=Loconet]][[Datei:S88-N_logo.jpg|80px|link=Rückmeldung]]
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[[File:DCC_Zentrale_Box.JPG|thumb|180px|Zentrale in Eurobox]]
 
[[File:DCC_Zentrale_Box.JPG|thumb|180px|Zentrale in Eurobox]]
[[File:DCC_Zentrale.JPG|thumb|Modellbahn DCC Zentrale mit Netzwerk, XpressNet und LocoNet Anschluss]]
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[[File:DCC_Zentrale.JPG|thumb|Prototyp Aufbau DCC Zentrale mit Netzwerk, XpressNet und LocoNet Anschluss]]
 
[[File:Z21_Zentrale_wiring.jpg|thumb|Anschlüsse der Z21 DCC Zentrale]]
 
[[File:Z21_Zentrale_wiring.jpg|thumb|Anschlüsse der Z21 DCC Zentrale]]
 
Die komfortable aber sehr teure Modellbahnsteuerung  [http://www.z21.eu/ Z21 von Roco] und der genutzte [[Special:MyLanguage/XpressNet|XpressNet]]-Bus brachte mich auf die Idee, eine eigene Zentrale zu entwickeln.  
 
Die komfortable aber sehr teure Modellbahnsteuerung  [http://www.z21.eu/ Z21 von Roco] und der genutzte [[Special:MyLanguage/XpressNet|XpressNet]]-Bus brachte mich auf die Idee, eine eigene Zentrale zu entwickeln.  
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:* Kommunikation via Ethernet über "[[Special:MyLanguage/Z21 mobile|Z21 LAN Protokoll]]" von [http://www.z21.eu ROCO/Fleischmann]. Anbindung von allen [https://www.z21.eu/de/produkte/z21/anschluesse-z21#52-1271 Steuerungsprogrammen], welche die [http://www.z21.eu Z21 von ROCO] untersützen. Als Handregler kann die [https://www.roco.cc/de/product/235722-0-0-0-0-0-0-004001-0/products.html Roco 10813 WLAN-Multimaus] oder die [https://www.z21.eu/de/produkte/z21-app Z21 App] genutzt werden.
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:* Kommunikation via Ethernet über "[[Special:MyLanguage/Z21 mobile|Z21 LAN Protokoll]]" von [http://www.z21.eu ROCO/Fleischmann]. Anbindung von allen [https://www.z21.eu/de/produkte/z21/anschluesse-z21#52-1271 Steuerungsprogrammen], welche die [http://www.z21.eu Z21 von ROCO] untersützen. Als Z21 kabelloser Handregler kann die [https://www.roco.cc/de/product/235722-0-0-0-0-0-0-004001-0/products.html Roco 10813 WLAN-Multimaus], die [https://www.z21.eu/de/produkte/z21-app Z21 App] oder eine [[Z21_WLAN_MultiMaus#Z21_multiMAUS.C2.AE_mit_WLAN_aufr.C3.BCsten | MultiMaus kabellos]] umgebaut genutzt werden.
 
:::* [https://www.arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Main/ArduinoEthernetShield Z21 Ethernet Interface] <!--(SPI ClientSelect (CS) des W5100 über Pin D10). -->
 
:::* [https://www.arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Main/ArduinoEthernetShield Z21 Ethernet Interface] <!--(SPI ClientSelect (CS) des W5100 über Pin D10). -->
:::* [http://esp8266-server.de/ Z21 WLAN Interface] (Accesspoint- und/oder Client-Betrieb)
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:::* [[Zentrale#WiFi_.28WLAN_Add-On.29 | Z21 WLAN Interface]] (Accesspoint- und/oder Client-Betrieb)
 
:::* Ausgabe der Temperatur, Gleisspannung und Stromaufnahme in Rocrail/Z21 App
 
:::* Ausgabe der Temperatur, Gleisspannung und Stromaufnahme in Rocrail/Z21 App
 
:* [http://www.nmra.org/dcc-working-group NMRA-DCC-Standard], <ref name="DCC">Das Motorola Format (MM) wird nicht unterstützt!</ref>  
 
:* [http://www.nmra.org/dcc-working-group NMRA-DCC-Standard], <ref name="DCC">Das Motorola Format (MM) wird nicht unterstützt!</ref>  
:::* 29 Funktionen (Licht F0, F1 bis F28) steuerbar,
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:::* <del>29x</del> <span style="color:red">32767x</span> Funktionen (Licht F0, F1 bis <del>F28</del> <span style="color:red">[NEU v4.97: F68]</span>) steuerbar, <span style="color:red">NEU v4.97: mittels Binary State bis F32767</span> [http://normen.railcommunity.de/RCN-212.pdf (RCN-212)]
:::* bis zu 2048 Weichen schalten,
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:::* bis zu 2048 Weichen schalten, <span style="color:red">NEU v4.97: DCCext nach [http://normen.railcommunity.de/RCN-213.pdf RCN-213 (Abschnitt 2.3)]</span>
 
:::* externer Booster Ausgang für ROCO 10761/10764 Digitalverstärker oder CDE-Anschluss
 
:::* externer Booster Ausgang für ROCO 10761/10764 Digitalverstärker oder CDE-Anschluss
:::* integrierter DCC Booster mit RailCom® Cutout (beliebiger H-Brückentreiber [L6206N, L298N] mit Kurzschlusserkennung über ACK-Sence oder TLE5205 bis 5A)
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:::* integrierter DCC Booster mit RailCom® Cutout (beliebiger H-Brückentreiber [L6206N, L298n] mit Kurzschlusserkennung über ACK-Sense)
:::* [[Special:MyLanguage/Railcom|RailCom® Cutout]] über Z21 mobile App Einstellungen de/-aktivierbar (Support ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.76]])
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:::* [[Special:MyLanguage/Railcom|RailCom® Cutout]] über Z21 mobile App Einstellungen de/-aktivierbar  
:::* CV lesen und schreiben (optionaler Programmiergleisausgang) (Support ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.75]])
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:::* CV lesen und schreiben Bit-/Byte Mode am Programmiergleisausgang nach [http://normen.railcommunity.de/RCN-216.pdf RCN-216]
:::* Globaler [[Special:MyLanguage/Railcom|RailCom® Detector]] für POM, programmieren am Hauptgleis (nur für Arduino MEGA)
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:::* CV lesen und schreiben mittels POM am Hauptgleis mittels globalem [[Special:MyLanguage/Railcom|RailCom® Detector]] (nur für Arduino MEGA) nach [http://normen.railcommunity.de/RCN-217.pdf RCN-217]
 
:::* Standard Fahrstufen im Sketch auswählbar (14/28/128)
 
:::* Standard Fahrstufen im Sketch auswählbar (14/28/128)
:* S88N<ref> S88N Unterstützung von bis zu 62x Modulen mit je 8 Ports und Raildata (DCC-Signal) .</ref> Rückmeldebus ([[Special:MyLanguage/Lok_Rückmeldung|Arduino Simpel S88 Interface]])  
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:* S88N<ref> S88N Unterstützung von bis zu 62x Modulen mit je 8 Ports und Raildata (DCC-Signal) .</ref> Rückmeldebus ([[Special:MyLanguage/S88_USB-Interface|Arduino Simpel S88 Interface]])  
::* <span style="color:red">NEU:</span> kontinuierliches DCC Signal am S88N (Support ab [[Special:MyLanguage/DCC#Download|Arduino DCC Interface Library]] v5.20)
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::* kontinuierliches DCC Signal am S88N  
 
:* [[Special:MyLanguage/XpressNet|XpressNet]]<ref>Bis zu 31 Endgeräte (Roco LokMaus2, Roco MultiMaus) können am XpressNet angeschlossen werden.</ref> mit Version 3.6 (Lenz)
 
:* [[Special:MyLanguage/XpressNet|XpressNet]]<ref>Bis zu 31 Endgeräte (Roco LokMaus2, Roco MultiMaus) können am XpressNet angeschlossen werden.</ref> mit Version 3.6 (Lenz)
::* schnellere Abfrage von Clients und CV schreiben (Support ab [[XpressNet#XpressNet_Master|XpressNetMaster Library v2.0]])
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::* schnellere Abfrage von Clients und CV lesen/schreiben
::* <span style="color:red">NEU:</span> Automatisch Umschaltung zwischen Master (Zentrale) und Slave (Endgerät)
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::* Automatische Umschaltung zwischen Master (Zentrale) und Slave (Endgerät)
:* [[Special:MyLanguage/Loconet|LocoNet]]<ref>Support F0 bis F8</ref>  mit Slot-Management für [[Special:MyLanguage/FredI |FRED]] oder DAISY Handregler
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:* [[Special:MyLanguage/Loconet|LocoNet®]]<ref>Support F0 bis F28</ref>  mit Slot-Management für [[Special:MyLanguage/FredI |FRED]] oder DAISY Handregler
:::* Support für F9 bis F28 (ab v4.72)
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:::* Support für F9 bis F28 von Uhlenbrock
 
:::* LocoNet-Client Mode (Slot-Server abschaltbar) für den Anschluss an der Intellibox
 
:::* LocoNet-Client Mode (Slot-Server abschaltbar) für den Anschluss an der Intellibox
 
:::* Programmierung von LocoNet LNCV über die Z21 mobile APP
 
:::* Programmierung von LocoNet LNCV über die Z21 mobile APP
:::* <span style="color:red">NEU:</span> LocoNet Booster Interface (Support ab [[Special:MyLanguage/DCC#Download|Arduino DCC Interface Library]] v5.20)
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:::* LocoNet Booster Interface (LocoNet B)
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:::* LocoNet Fahrtrichtung invertiert für Client-Mode an Intellibox
 
:* <del>[[Special:MyLanguage/DCC#Hardware|DCC-Input]] Anschluss einer "Fremdzentrale" (nur für Arduino MEGA)</del>
 
:* <del>[[Special:MyLanguage/DCC#Hardware|DCC-Input]] Anschluss einer "Fremdzentrale" (nur für Arduino MEGA)</del>
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:* <span style="color:red">NEU:</span> OLED I2C Display SSD1306 oder SH110X zur Anzeige von Systemdaten (Support ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.95]])
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:* OTA Sketch Upload für ESP Hardware
 
:* Extra: [[Special:MyLanguage/Zentrale#Software_Download | Softwareupdate & eigene Anpassungen über Upload des Sketch mittels Arduino IDE.]]
 
:* Extra: [[Special:MyLanguage/Zentrale#Software_Download | Softwareupdate & eigene Anpassungen über Upload des Sketch mittels Arduino IDE.]]
  
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Da dieses Projekt eine persönliche Entwicklung von mir ist bleibt es nicht aus das einige Protokolle nicht 100%tig unterstützt, oder mit kleineren Ungenauigkeiten Implementiert wurden. Hier eine Auflistung der bekannten Bugs:
 
Da dieses Projekt eine persönliche Entwicklung von mir ist bleibt es nicht aus das einige Protokolle nicht 100%tig unterstützt, oder mit kleineren Ungenauigkeiten Implementiert wurden. Hier eine Auflistung der bekannten Bugs:
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:* (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.96]]) ab v4.91 bei aktivem ''DALLASTEMPSENSE'' werden "flasche Daten" auf dem S88N und DCC Interface erzeugt.
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:* (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.96]]) keine DCC Ausgabe in v4.92 bei der Verwendung des ESP32 als Zentrale
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:*  (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.96]]) ab v4.95 inkorrekt Übermittlung an APP und Display der Stromaufnahme am Gleis (nur Darstellung in mA).
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:* (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.96]]) ab v4.94 Probleme bei der Kommunikation (alle Systeme) - XpressNet schaltet ohne erkennbaren Grund auf Client-Mode um.
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:* (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.94]]) Z21 LocoNet From LAN (0xA2) funktioniert nicht, daher keine Kommunikation mit JMRI DecoderPro möglich.
 
:*  (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.89]]) Keine Statusanzeige von LocoNet Belegmeldern in der Z21-App auf mobilen Geräten.  
 
:*  (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.89]]) Keine Statusanzeige von LocoNet Belegmeldern in der Z21-App auf mobilen Geräten.  
 
:*  (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.88]]) Nicht korrekte Initialisierung von EEPROM-Werten beim allerersten Aufspielen der Software.
 
:*  (gelöst, ab [[Special:MyLanguage/Zentrale#Arduino_Z21_DCC_Zentrale_Sketch|v4.88]]) Nicht korrekte Initialisierung von EEPROM-Werten beim allerersten Aufspielen der Software.
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Gerne nehme ich Anregungen und Probleme auf: [mailto:digitalmoba@arcor.de Email] oder diese können auch im [https://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=155901 Stummis Modellbahnforum] diskutiert werden.
 
Gerne nehme ich Anregungen und Probleme auf: [mailto:digitalmoba@arcor.de Email] oder diese können auch im [https://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=155901 Stummis Modellbahnforum] diskutiert werden.
  
==Hardware== <!--T:13-->
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==Hardware==  
 
 
 
<!--T:14-->
 
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Die Arduino Z21 DCC Zentrale erzeugt mithilfe der [[Special:MyLanguage/DCC|DCCInterface Library]] und dem Timer1/Timer2 (wählbar) ein DCC-Signal. Die Zentrale unterstützt je nach gewünschtem Funktionsumfang verschiedene Protokolle. Jedes dieser Protokolle benötigt um mit der Zentrale kommunizieren zu können ein eigenes Interface. Außerdem muss das jeweilige Protokoll im Sketch in der „config.h“ aktiviert werden (Durch ''"//"'' vor dem <code>#define</code> oder <code>#include</code> wird das jeweilige Protokoll deaktiviert!).
 
Die Arduino Z21 DCC Zentrale erzeugt mithilfe der [[Special:MyLanguage/DCC|DCCInterface Library]] und dem Timer1/Timer2 (wählbar) ein DCC-Signal. Die Zentrale unterstützt je nach gewünschtem Funktionsumfang verschiedene Protokolle. Jedes dieser Protokolle benötigt um mit der Zentrale kommunizieren zu können ein eigenes Interface. Außerdem muss das jeweilige Protokoll im Sketch in der „config.h“ aktiviert werden (Durch ''"//"'' vor dem <code>#define</code> oder <code>#include</code> wird das jeweilige Protokoll deaktiviert!).
 
  
 
===<u>LAN Interface</u>=== <!--T:15-->
 
===<u>LAN Interface</u>=== <!--T:15-->
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<!--T:21-->
 
<!--T:21-->
 
Wenn ein preisgünstiger ROCO Booster 10761, 10764 oder Freischmann Digitalverstärker 680801 bereits vorhanden ist, kann dieser als externer Booster genutzt werden. Dafür reicht ein XpressNet-Interface ohne die Funktionalität des MAX485 aus. Die dafür notwendige Kurzschlusserkennung ist in der Software der Zentrale integriert. Im Sketch muss der externe Booster aktiviert werden: <br />
 
Wenn ein preisgünstiger ROCO Booster 10761, 10764 oder Freischmann Digitalverstärker 680801 bereits vorhanden ist, kann dieser als externer Booster genutzt werden. Dafür reicht ein XpressNet-Interface ohne die Funktionalität des MAX485 aus. Die dafür notwendige Kurzschlusserkennung ist in der Software der Zentrale integriert. Im Sketch muss der externe Booster aktiviert werden: <br />
<code>#define BOOSTER_EXT <br /> #define BOOSTER_EXT_ON HIGH <br /> #define BOOSTER_EXT_OFF LOW </code>
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<code>#define BOOSTER_EXT </code>
  
 
<!--T:22-->
 
<!--T:22-->
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Aktivierung des XpressNet-Interface im Sketch mittels: <br />
 
Aktivierung des XpressNet-Interface im Sketch mittels: <br />
<code>#define XPRESSNET <br /> #include <XpressNetMaster.h> </code>
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<code>#define XPRESSNET </code>
  
 
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<!--T:24-->
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Das XpressNet Interface untersützt die automatische Umschaltung zwischen Master und Slave Betrieb. Daher ist es möglich eine Koppelung über XpressNet mit einer vorhanden Zentrale herzustellen um die Z21 Funktionalitäten per Ethernet oder WLAN an dieser nutzen zu können.
 
Das XpressNet Interface untersützt die automatische Umschaltung zwischen Master und Slave Betrieb. Daher ist es möglich eine Koppelung über XpressNet mit einer vorhanden Zentrale herzustellen um die Z21 Funktionalitäten per Ethernet oder WLAN an dieser nutzen zu können.
  
===<u>LocoNet</u>=== <!--T:25-->
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===<u>LocoNet-T (Throttle)</u>=== <!--T:25-->
  
 
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<!--T:26-->
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Durch die Integration eines LocoNet-Interface ist es möglich die Arduino Z21 Zentrale mit der Intellibox zu verbinden oder mit LocoNet-Handregler wie den [[Special:MyLanguage/FredI|Fred]] zu nutzen.  Um den Fred nutzen zu können muss in der Software der notwendige LocoNet Slot-Server aktiviert werden, dann ist ein Anschluss an der Intellibox (welche bereits einen Slot-Server integriert hat) nicht mehr möglich. Die [[Special:MyLanguage/Loconet|LocoNet Library]] nutzt zur Signalerzeugung im Arduino UNO den Timer 1 und im Arduino MEGA den Timer 5. Aktiviert wird das LocoNet-Interface mittels: <br />
 
Durch die Integration eines LocoNet-Interface ist es möglich die Arduino Z21 Zentrale mit der Intellibox zu verbinden oder mit LocoNet-Handregler wie den [[Special:MyLanguage/FredI|Fred]] zu nutzen.  Um den Fred nutzen zu können muss in der Software der notwendige LocoNet Slot-Server aktiviert werden, dann ist ein Anschluss an der Intellibox (welche bereits einen Slot-Server integriert hat) nicht mehr möglich. Die [[Special:MyLanguage/Loconet|LocoNet Library]] nutzt zur Signalerzeugung im Arduino UNO den Timer 1 und im Arduino MEGA den Timer 5. Aktiviert wird das LocoNet-Interface mittels: <br />
 
<code>#define LOCONET <br /> #include <LocoNet.h> </code> <br />
 
<code>#define LOCONET <br /> #include <LocoNet.h> </code> <br />
Der Slot-Server kann mittels <code>#define LnSLOTSRV </code> zugeschaltet werden. Für den Betrieb als LocoNet Client muss der Slot-Server inaktiv sein. Sollen alle Lokinformationen ins LocoNet (auch ohne explizite Anfragen) übermittelt werden, muss <code> #define TXAllLokInfoOnLN true </code> gesetzt werden. Dies kann sinnvoll sein, wenn eine Steuerungssoftware über LocoNet mit der Zentrale kommuniziert. <br />
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Der Slot-Server kann mittels <code>#define LnSLOTSRV </code> zugeschaltet werden. Für den Betrieb als LocoNet Client muss der Slot-Server inaktiv sein. <br />
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Wenn der am Arduino vorhandene USB-Anschluss nicht für Debugging genutzt werden soll kann dieser auch zur Kommunikation als [[Arduino_Loconet_Buffer | LocoNet Buffer]] genutzt werden. Dieser läuft mit 57600 bps und kann mittels <code> #define LnBufferUSB </code> aktiviert werden. <br />
 
<u>Beachte:</u> Das LocoNet-Interface unterstützt jetzt auch die Funktionen bis F28!
 
<u>Beachte:</u> Das LocoNet-Interface unterstützt jetzt auch die Funktionen bis F28!
  
====<u>LocoNet-B</u>==== <!--T:73-->
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===<u>LocoNet-B (Booster)</u>=== <!--T:73-->
 
[[Datei:Arduino_LocoNet-B_Beispiel.jpg|thumb|160px|Arduino LocoNet-B Anschluss]]
 
[[Datei:Arduino_LocoNet-B_Beispiel.jpg|thumb|160px|Arduino LocoNet-B Anschluss]]
 
Zum Anschluss eines LocoNet-Booster (Uhlenbrock 63240 Power 4 oder ähnliches) wird am LocoNet-Bus auf den Leitungen 1 und 6 (Raildata) ein DCC-Signal benötigt. Für die Erzeugung des Signals mit einem 12 Volt Pegel wird ein kleiner 1A H-Brückentreiber IXYS IXDF604PI in 8-Pin PDIP Bauform genutzt. Dieser wird angesteuert vom DCC-Signal (PIN 6) oder beim Arduino MEGA über den seperaten PIN 11, wo ein konstantes DCC-Signal ausgegeben wird. Dies kann direkt an IN A und IN B des IXYS angelegt werden. Die Signalisierung für das An- und Abschalten oder bei Kurzschuss des Booster erfolgt mittels LocoNet-Befehlen an die Zentrale.
 
Zum Anschluss eines LocoNet-Booster (Uhlenbrock 63240 Power 4 oder ähnliches) wird am LocoNet-Bus auf den Leitungen 1 und 6 (Raildata) ein DCC-Signal benötigt. Für die Erzeugung des Signals mit einem 12 Volt Pegel wird ein kleiner 1A H-Brückentreiber IXYS IXDF604PI in 8-Pin PDIP Bauform genutzt. Dieser wird angesteuert vom DCC-Signal (PIN 6) oder beim Arduino MEGA über den seperaten PIN 11, wo ein konstantes DCC-Signal ausgegeben wird. Dies kann direkt an IN A und IN B des IXYS angelegt werden. Die Signalisierung für das An- und Abschalten oder bei Kurzschuss des Booster erfolgt mittels LocoNet-Befehlen an die Zentrale.
  
 
<!--T:74-->
 
<!--T:74-->
<u>Hinweis:</u> Eine Unterstützung erfolgt ab Software v4.83!
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<u>Hinweis:</u> Eine Unterstützung erfolgt ab Software v4.83! Die Anschaltung für den IXYS Brückentreiber ist auf der [https://pgahtow.de/w/Datei:Arduino_MEGA_Zentrale.png Z21PG Mega Version] unten links zu finden. Es kann auch jeder andere Brückentreiber verwendet werden.
  
 
===<u>S88N</u>=== <!--T:27-->
 
===<u>S88N</u>=== <!--T:27-->
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Rückmeldungen können mit dem S88N-Interface an die Steuersoftware weitergeleitet werden. Es werden bis zu 62 Rückmeldemodule mit 8 Eingängen unterstützt. Einstellungen zur Anzahl der abzufragenden Module lassen sich über die Webkonfiguration mittels LAN oder WLAN vornehmen. Aktiviert wird das S88-Interface mittels:<br />
 
Rückmeldungen können mit dem S88N-Interface an die Steuersoftware weitergeleitet werden. Es werden bis zu 62 Rückmeldemodule mit 8 Eingängen unterstützt. Einstellungen zur Anzahl der abzufragenden Module lassen sich über die Webkonfiguration mittels LAN oder WLAN vornehmen. Aktiviert wird das S88-Interface mittels:<br />
 
<code>#define S88N </code> <br />
 
<code>#define S88N </code> <br />
<u>Hinweis:</u> Ab ca. 5 Modulen sollte ein [[Special:MyLanguage/Lok_Rückmeldung#HSI-S88N-USB_Interface_.28v1.02.29|Ausgangstreiber 74HC244]] für den S88 Bus verwendet werden.
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<u>Hinweis:</u> Ab ca. 5 Modulen sollte ein [[Special:MyLanguage/S88_USB-Interface#HSI-S88N-USB_Interface_.28v1.02.29|Ausgangstreiber 74HC244]] für den S88 Bus verwendet werden.
  
 
<!--T:76-->
 
<!--T:76-->
Line 144: Line 158:
 
<!--T:30-->
 
<!--T:30-->
 
[[Datei:TLE_Booster3R.png|thumb|160px|TLE Booster3R für Railcom ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Booster/Version3/TLE%20Booster3R.sch Eagle])]]
 
[[Datei:TLE_Booster3R.png|thumb|160px|TLE Booster3R für Railcom ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Booster/Version3/TLE%20Booster3R.sch Eagle])]]
[[Datei:L6203_Booster.jpg|thumb|160px|Booster mit L6203]]
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[[Datei:L6203_Booster.png|thumb|160px|Booster mit L6203 ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/zentrale_booster_L6203.sch Eagle])]]
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[[Datei:L298n_Booster_4A.png|thumb|160px|Booster mit L298n, 4A Leistung ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/zentrale_booster_L298n_4A.sch Eagle])]]
 
Der interne Booster wird für den Anschluss eines Programmiergleis als auch für das Hauptgleis verwendet. Damit keine Programmiernachrichten auf das Hauptgleis gelangen ist dort ein Relais vorgeschaltet, welches bei der direkten Programmierung das Hauptgleis abschaltet.
 
Der interne Booster wird für den Anschluss eines Programmiergleis als auch für das Hauptgleis verwendet. Damit keine Programmiernachrichten auf das Hauptgleis gelangen ist dort ein Relais vorgeschaltet, welches bei der direkten Programmierung das Hauptgleis abschaltet.
 
Die Aktivierung im Sketch erfolgt mittels: <br />
 
Die Aktivierung im Sketch erfolgt mittels: <br />
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<!--T:31-->
 
<!--T:31-->
[[Datei:Z21_globalRailComDetector.png|thumb|160px|global RailCom Detector ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/global_RailCom_Detector_Z21.sch Eagle])]]
 
 
Ab der Softwareversion v4.70 ist es möglich [[Special:MyLanguage/Railcom|Railcom]] zu aktivieren. Um die für [[Special:MyLanguage/Railcom|Railcom]] notwendige Abtastlücke zu erzeugen, muss der interne Booster wie folgt angeschlossen werden. Für die Ansteuerung des Booster wird nun ab v4.70 auch das DCC Signal auf den GO/STOP2 Pin (Booster intern) negiert ausgegeben. Der Anschluss des internen Booster erfolgt damit so: "DCC = DCC1", DCC2 des Booster muss an GO/STOP2 (NDCC) angeschlossen werden.  
 
Ab der Softwareversion v4.70 ist es möglich [[Special:MyLanguage/Railcom|Railcom]] zu aktivieren. Um die für [[Special:MyLanguage/Railcom|Railcom]] notwendige Abtastlücke zu erzeugen, muss der interne Booster wie folgt angeschlossen werden. Für die Ansteuerung des Booster wird nun ab v4.70 auch das DCC Signal auf den GO/STOP2 Pin (Booster intern) negiert ausgegeben. Der Anschluss des internen Booster erfolgt damit so: "DCC = DCC1", DCC2 des Booster muss an GO/STOP2 (NDCC) angeschlossen werden.  
 
<br>
 
<br>
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<!--T:32-->
 
<!--T:32-->
 
Soll eine Kurzschlusserkennung über den Messwiderstand (SENCE) erfolgen muss dies 'aktiviert' werden: <br />
 
Soll eine Kurzschlusserkennung über den Messwiderstand (SENCE) erfolgen muss dies 'aktiviert' werden: <br />
<code>#BOOSTER_INT_CURRENT_SHORT_DETECT </code> <br />
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<code>#BOOSTER_INT_MAINCURRENT </code> <br />
Zur Anzeige der Stromaufnahme zum Beispiel in Rocrail über einen Messwiderstand (SENCE) muss im Sketch <Code>#define BOOSTER_INT_MAINCURRENT</Code> aktiviert werden.  
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Gleichzeit wird dies zur Anzeige der Stromaufnahme zum Beispiel in Rocrail über einen Messwiderstand (SENCE) genutzt.  
 
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<br />
  
 
<!--T:33-->
 
<!--T:33-->
 
Damit ist nun auch künftig möglich ist eine H-Brücke mit Kurzschlussdetection (zum Beispiel TLE5206-2 mit 5A) weiter zu nutzen kann der "SHORT2" über im Sketch mittels <Code>#define BOOSTER_INT_TLE5206</Code> aktiviert werden. Im anderen Fall kann der "SHORT2" auch für die Kurzschlusserkennung eines externen CDE-Booster genutzt werden, dies ist mittels <Code>#define BOOSTER_EXT_CDE</Code> zu aktivieren.
 
Damit ist nun auch künftig möglich ist eine H-Brücke mit Kurzschlussdetection (zum Beispiel TLE5206-2 mit 5A) weiter zu nutzen kann der "SHORT2" über im Sketch mittels <Code>#define BOOSTER_INT_TLE5206</Code> aktiviert werden. Im anderen Fall kann der "SHORT2" auch für die Kurzschlusserkennung eines externen CDE-Booster genutzt werden, dies ist mittels <Code>#define BOOSTER_EXT_CDE</Code> zu aktivieren.
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[[Datei:Z21_globalRailComDetector.png|thumb|left|160px|global RailCom Detector ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/global_RailCom_Detector_Z21.sch Eagle])]]
  
  <!--T:77-->
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Bei der Verwendung von einem Booster ohne Kurzschlusserkennung  
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  Bei der Verwendung von einem Booster ohne Kurzschlusserkennung  
 
  (z.B. L6203 / L298n), muss diese mittels SENCE Widerstand erfolgen  
 
  (z.B. L6203 / L298n), muss diese mittels SENCE Widerstand erfolgen  
  und im Sketch auch aktiviert sein!
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  und im Sketch auch aktiviert sein --> <Code>#define BOOSTER_INT_MAINCURRENT</Code>!
 
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<!--T:78-->
 
<!--T:78-->
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Am Ausgang der H-Brücke kann ein allgemeiner [[Special:MyLanguage/Railcom|Railcom]] Detector angeschlossen werden. Über diesen können beim Programmieren mittels POM die CV-Daten von Dekodern auf dem Hauptgleis ausgelesen werden. Der RailCom Detector muss zwischen H-Brücken Ausgang RAIL_1/RAIL_2 und dem Prog. Relais installiert werden. Bei der MEGA Variante wird "RAILCOM_RX" mit dem Serial3 Port verbunden. Ein Pull-Up von 100k kann für eine bessere RailCom Erkennung optional am Ausgang des UND installiert werden.
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In der Konfiguration ist der Detector über <Code>#define DCCGLOBALDETECTOR</Code> zu aktivieren.
  
 
<!--T:69-->
 
<!--T:69-->
Am Ausgang des Booster3R kann ein allgemeiner [[Special:MyLanguage/Railcom|Railcom]] Detector angeschlossen werden. Über diesen können beim Programmieren mittels POM die CV-Daten von Dekodern auf dem Hauptgleis ausgelesen werden. Der RailCom Detector muss zwischen TLE Ausgang RAIL_1/RAIL_2 und dem Prog. Relais installiert werden. Bei der MEGA Variante wird "RAILCOM_RX" mit dem Serial3 Port verbunden. Ein Pull-Up von 100k kann für eine bessere RailCom Erkennung optional am Ausgang des UND installiert werden.
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Zur besseren CV# Erkennung wurde probehalber in Version 4.94 ein Operationsverstärker LM358 am SENCE Eingang des Arduino hinzugefügt.  
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'''Diese Änderung hat sich als nicht notwendig erwiesen und entfällt daher wieder in der nächsten Version!'''
  
 
===<u>WiFi (WLAN Add-On)</u>=== <!--T:34-->
 
===<u>WiFi (WLAN Add-On)</u>=== <!--T:34-->
Line 180: Line 197:
 
[[Datei:ESP_Arduino_Modul.jpg|left|190px|ESP Arduino WiFi Modul]]
 
[[Datei:ESP_Arduino_Modul.jpg|left|190px|ESP Arduino WiFi Modul]]
 
[[Datei:ESP8266-01_Modul.png|thumb|160px|ESP Serial Anschluss ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/ESP8266_WiFi/ESP8266-01.sch Eagle])]]
 
[[Datei:ESP8266-01_Modul.png|thumb|160px|ESP Serial Anschluss ([http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/ESP8266_WiFi/ESP8266-01.sch Eagle])]]
Für die WiFi-Kommunikation wird das ESP82660-01 Modul eingesetzt. Das ESP-Modul benötigt ein eigenes Sketch, welches im [[Special:MyLanguage/Zentrale#Z21_WLAN_Add-On_Sketch|Downloadbereich]] heruntergeladen werden kann. Das ESP-Modul verbindet sich mittels [https://www.arduino.cc/en/Reference/Serial Serial] mit der Zentralen-MCU.
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Für die WiFi-Kommunikation bei der Verwendung eines MEGA oder UNO wird das ESP8266-01 Modul oder ein [https://wolles-elektronikkiste.de/wemos-d1-mini-boards WeMos D1 Mini] eingesetzt. Das ESP-Modul benötigt ein eigenes Sketch, welches im [[Special:MyLanguage/Zentrale#Z21_WLAN_Add-On_Sketch|Downloadbereich]] heruntergeladen werden kann. Das ESP-Modul verbindet sich mittels [https://www.arduino.cc/en/Reference/Serial Serial] mit der Zentralen-MCU.
 
Anschluss ESP8266 WLAN-Modul: <br />
 
Anschluss ESP8266 WLAN-Modul: <br />
 
:* Arduino UNO  = Serial (0,1) [oder über Software Serial (13,12)]
 
:* Arduino UNO  = Serial (0,1) [oder über Software Serial (13,12)]
Line 186: Line 203:
 
:* andere      = Serial (0,1) <br />
 
:* andere      = Serial (0,1) <br />
 
Die Kommunikation mit dem ESP erfolgt nicht mittels AT-Befehlen, sondern über ein modifiziertes Z21 LAN Protokoll mit Client-Erkennung (Sketch für ESP im [[Special:MyLanguage/Zentrale#Z21_ESP8266_WLAN-Modul_Sketch|Downloadbereich]]). Da das ESP-Modul mit 3,3Volt (ca. 200mA) arbeitet ist ein extra Spannungsregler und Pegelwandler auf dem WLAN-Interface zu installieren. Die zwei Taster auf dem Adapter im Bild, sind für das aufspielen des Sketch (Firmware-Update) und Reset beim ersten installieren des ESP-Moduls nötig. Programmiert wird das ESP wie ein Arduino, aus einer angepassten [https://github.com/esp8266/Arduino Arduino IDE] heraus. <br />
 
Die Kommunikation mit dem ESP erfolgt nicht mittels AT-Befehlen, sondern über ein modifiziertes Z21 LAN Protokoll mit Client-Erkennung (Sketch für ESP im [[Special:MyLanguage/Zentrale#Z21_ESP8266_WLAN-Modul_Sketch|Downloadbereich]]). Da das ESP-Modul mit 3,3Volt (ca. 200mA) arbeitet ist ein extra Spannungsregler und Pegelwandler auf dem WLAN-Interface zu installieren. Die zwei Taster auf dem Adapter im Bild, sind für das aufspielen des Sketch (Firmware-Update) und Reset beim ersten installieren des ESP-Moduls nötig. Programmiert wird das ESP wie ein Arduino, aus einer angepassten [https://github.com/esp8266/Arduino Arduino IDE] heraus. <br />
Für den Anschluss an der Zentrale können die auf dem Adapter installierten Taster und LED entfallen! Diese sind nur für die einmalige Programmierung notwendig. Um WLAN in der Zentrale zu aktivieren muss folgende Zeile einkommentiert werden: <code>#define WIFI</code> <br />
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Für den Anschluss an der Zentrale können die auf dem Adapter installierten Taster und LED entfallen! Diese sind nur für die einmalige Programmierung notwendig.  
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Um WLAN in der Zentrale bei der Verwendung einer Hardware <u>ohne integriertes</u> WiFi zu aktivieren muss folgende Zeile einkommentiert werden:  
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<nowiki>#define WIFI</nowiki>
 
Das ESP8266 stellt einen AcessPoint (AP) bereit. Über diesen kann mithilfe eines Webbrowser (http://192.168.0.111) die Standard-Einstellungen (SSID "Z21_ESP" und Passwort "12345678") und der WLAN Client-Betrieb (Client-Mode) an einem vorhandenen WLAN-Router konfiguriert werden. Wenn das S88-Interface genutzt wird, kann über das Webinterface auch die Modulanzahl angepasst werden.
 
Das ESP8266 stellt einen AcessPoint (AP) bereit. Über diesen kann mithilfe eines Webbrowser (http://192.168.0.111) die Standard-Einstellungen (SSID "Z21_ESP" und Passwort "12345678") und der WLAN Client-Betrieb (Client-Mode) an einem vorhandenen WLAN-Router konfiguriert werden. Wenn das S88-Interface genutzt wird, kann über das Webinterface auch die Modulanzahl angepasst werden.
  
 
<!--T:79-->
 
<!--T:79-->
Optional kann auch ein "WeMos D1 mini ESP8266" als fertiges Board für das WiFi-Interface genutzt werden.
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Optional kann auch ein [https://wolles-elektronikkiste.de/wemos-d1-mini-boards WeMos D1 Mini Board mit ESP8266] als fertiges Board für das WiFi-Interface genutzt werden.
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===<u>OLED Display</u>===
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Zur Darstellung von Systemdaten kann ein I2C OLED Display mit Treiber SSD1306 oder SH110X mit 128x64 Pixel am Aufbau der Zentrale mit [[Z21_Arduino_Zentrale_(Atmega2560) | Arduino MEGA]], [[Z21_Arduino_Zentrale_(WeMosD1mini) | ESP8266]] oder [[Z21_Arduino_Zentrale_(ESP32) | ESP32]] installiert werden. Die Daten auf dem Display werden je nach aktivierten Komponenten angepasst. Gundsätzlich werden die Systemdaten wie Version, Powerzustand, Stromaufnahme und IP-Adressen dargestellt. Zur Aktivierung des OLED Display muss <code>#define Z21DISPLAY FIND</code> aktiviert werden. Die Angabe der Display I2C Adresse ist dann nicht notwendig, diese wird beim Starten selbst mittels integriertem I2C-Scanner ermittelt.
 +
 
 +
===<u>Dallas Temperatursensor</u>===
 +
Über das "One-Wire" Protokoll kann ein Dallas 18B20 Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur am internen Booster installiert werden. Der Termperaturwert wird dabei nicht für eine Abschaltung verwendet und dient lediglich der Information des Nutzer im Steuerungsprogramm und der Z21 App. Der Temperatursensor kann nur in Zusammenhang mit einem [[Z21_Arduino_Zentrale_(Atmega2560) | Arduino MEGA Aufbau]] verwendet werden und wird mittels: <code> #define DALLASTEMPSENSE</code> aktiviert.
  
 
===<u>Debugging (optional)</u>=== <!--T:36-->
 
===<u>Debugging (optional)</u>=== <!--T:36-->
Line 197: Line 223:
 
Um im Bedarfsfall interne Daten über den Serial Monitor überwachen zu können, gibt es dafür eine Debug-Ausgabe. Diese <u>muss</u> beim Arduino UNO und aktivem XpressNet oder WLAN komplett deaktiviert sein! <br />
 
Um im Bedarfsfall interne Daten über den Serial Monitor überwachen zu können, gibt es dafür eine Debug-Ausgabe. Diese <u>muss</u> beim Arduino UNO und aktivem XpressNet oder WLAN komplett deaktiviert sein! <br />
 
Aktiviert wird das Debugging mittels:
 
Aktiviert wird das Debugging mittels:
<code>#define Debug Serial </code> <br />
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<code>#define Debug Serial </code> und <code>#define DebugBaud 115200 </code> muss auch aktiviert werden und legt die Geschwindigekeit fest.<br />
<code>#define DebugBaud 115200 </code> muss auch aktiviert werden und legt die Geschwindigekeit fest.<br />
+
'''Der ESP8266 hat bei aktiviertem LocoNet-Interface eine feste Serial Datenrate von: 16660 Baud!'''<br>
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Einstellung welche Daten/Protokolle ausgegeben werden sollen: <br />
 
Einstellung welche Daten/Protokolle ausgegeben werden sollen: <br />
 
<code>#define DEBUG </code> Ausgabe von Einstellungen und Softwareversion <br />
 
<code>#define DEBUG </code> Ausgabe von Einstellungen und Softwareversion <br />
 +
<code>#define DEBUG_WLAN_CONFIG </code> Ausgabe der WLAN Einstellungen, IP-Adressen, SSID, Passwort, etc. <br />
 
<code>#define REPORT </code> Ausgabe der Zustände von S88 Rückmelder <br />
 
<code>#define REPORT </code> Ausgabe der Zustände von S88 Rückmelder <br />
 +
<code>#define REQEST </code> Ausgabe der Rückmeldung bei Anfragen für Zustände (Loks, Weichen, CVs) <br />
 
<code>#define LnDEB </code> Ausgabe LocoNet Kommunikation <br />
 
<code>#define LnDEB </code> Ausgabe LocoNet Kommunikation <br />
 
<code>#define XnDEG </code> Ausgabe XpressNet Kommunikation <br />
 
<code>#define XnDEG </code> Ausgabe XpressNet Kommunikation <br />
Line 207: Line 236:
 
<code>#define Z21DATADEBUG </code> Ausgabe RAW Daten des Z21 Protokoll <br />
 
<code>#define Z21DATADEBUG </code> Ausgabe RAW Daten des Z21 Protokoll <br />
 
<code>#define Z21SYSTEMDATADEBUG  </code> Regelmäßige Ausgabe der Systemwerte <br />
 
<code>#define Z21SYSTEMDATADEBUG  </code> Regelmäßige Ausgabe der Systemwerte <br />
<code>#define DEBUG_WLAN_CONFIG </code> Konfiguration des ESP8266 Interface mit IP-Adressen, SSID, Passwort, etc. <br />
 
<code>#define RCDEB </code> RailCom RAW Daten werden ausgegeben. <br />
 
  
 
== [http://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/ Software] == <!--T:44-->
 
== [http://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/ Software] == <!--T:44-->
Line 216: Line 243:
 
: ''' [[Arduino#Hardware|Arduino Plug-In:]]''' Anpassung der [http://pgahtow.de/?open=arduinoIDE Arduino IDE] für die Funktion mit Sanguino oder ESP-Modul sind unter [[Special:MyLanguage/Arduino#Hardware|Arduino#Hardware]] beschrieben.
 
: ''' [[Arduino#Hardware|Arduino Plug-In:]]''' Anpassung der [http://pgahtow.de/?open=arduinoIDE Arduino IDE] für die Funktion mit Sanguino oder ESP-Modul sind unter [[Special:MyLanguage/Arduino#Hardware|Arduino#Hardware]] beschrieben.
  
 +
==== <u>Arduino Z21 DCC Zentrale Sketch</u> ====
 
<!--T:47-->
 
<!--T:47-->
Das Sketch kann universal für den Arduino UNO [eingeschränkt], Arduino MEGA, Sanguino Mikroprozessor ATmega1284p oder auf dem ESP (ab Sw. v4.91) eingesetzt werden. ([[Arduino#Hardware|Übersicht Arduino Mikroprozessoren]]) <br />
+
:*[https://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v497.zip/download Arduino Z21 DCC Zentrale v4.97 (29.04.22) Download] - Multi Plattform Support (Arduino UNO/NANO/MEGA/Sanguino sowie ESP8266 (160 MHz) und ESP32)
 +
<u>Hinweis:</u> Für eine korrekte Funktion des WLAN beim AVR ist das [[Zentrale_Z21PG#Z21_WLAN_Add-On_Sketch|aktuelle v37 WLAN Add-On Sketch]] für das WLAN Modul notwendig.
 +
Derzeit keine Funktion auf den ESP32!
  
==== <u>Z21 WLAN Add-On Sketch</u> ==== <!--T:48-->
+
<!--T:50-->
 
+
Das Sketch kann universal für den Arduino UNO [eingeschränkt], Arduino MEGA, Sanguino Mikroprozessor ATmega1284p oder auf dem ESP (ab Sw. v4.91) eingesetzt werden. ([[Arduino#Hardware|Übersicht Arduino Mikroprozessoren]]). Der Sketch für den Betrieb der Z21PG Zentrale muss vor dem Upload noch entsprechend der genutzten Hardware konfiguriert werden.
<!--T:49-->
 
:* [https://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/wlan_sketch/Z21_ESPArduinoUDP_v32.ino Z21 ESP8266 UDP v32 Sketch (07.04.2021) Download] - mit automatischer Baudratenbestimmung <br />
 
Diese Software ist für das WLAN Add-On basierend auf dem ESP8266 für die Arduino Z21 DCC Zentrale (Arduino NANO/UNO/MEGA version) notwendig. Sie muss in das ESP8266, mit Hilfe der Arduino IDE, hochgeladen werden. Die Software beinhaltet einen AJAX Webserver zur Konfiguration und die Option die S88-Modulanzahl zu ändern. Außerdem ist ein Reset Fall-back (Timeout) des Daten-Buffer für die Serial-Kommunikation zur Arduino Z21 DCC Zentrale implementiert. Zu beachten ist, dass es sich hierbei nur um das Sketch handelt welches für das WLAN-Modul notwendig ist, dies ist keine eigenständige Zentrale. <br />
 
'''Info:''' Bei Konfigurationsänderungen am AccessPoint (AP) wird dieser beim Speichern automatisch neu gestartet - es erfolgt dadurch keine Rückmeldung oder Bestätigung des Speichervorgangs! Eine freie Kanalauswahl (1-13) für den AP ist nur möglich, wenn keine Client Verbindung besteht. <br />
 
 
 
<!--T:80-->
 
* NEU v32: Übertragung des Client-IP-Hash zur Identifizierung der angemeldeten Clients
 
* Fix v32: leere/falsche Darstellung der SSID und Passwort, wenn keine Daten im EEPROM vorhanden sind.
 
* Fix v27: Akzeptiert jetzt auch eine SSID mit nur einem Zeichen.
 
 
 
==== <u>Arduino Z21 DCC Zentrale Sketch</u> ==== <!--T:50-->
 
 
 
<!--T:51-->
 
:*[https://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v491.zip/download Arduino Z21 DCC Zentrale v4.91 (20.05.21) Download] - Multi Plattform Support (Arduino UNO/NANO/MEGA/Sanguino sowie ESP8266/ESP32)
 
  
 
<!--T:81-->
 
<!--T:81-->
 
Änderungen:
 
Änderungen:
<!--
+
* v4.97: NEU: Lok Funktionen bis F68 und Binary States bis F32767
* Add [[Special:MyLanguage/Railcom|Railcom]] und global Railcom Detektor über Serial3 für MEGA und I2C für UNO. Lesen von CV Daten über POM.
+
* ______: NEU: DCCext für Zubehördekoder
* Fix XpressNet Kommunikation
+
* ______: Fix: Display Darstellung verbessert und neue Pikogramme hinzugefügt
* Fix Kommunikation im LocoNet-Client Modus mit der Intellibox (Fahrtrichtungsproblem).
+
* ______: Fix: direct CV# lesen wurde komplett überarbeitet
* Wireless & LAN: Support für kombinierte UDP Pakete. Zusätzlich Verbesserung im "DCC Interface Library" bei der CV-Programmierung.
+
* v4.96: Fix: für CV lesen auf dem Programmiergleis
* LocoNet mit Slotserver (Master/Slave Betrieb) - Zum Beispiel als LocoNet Slave an einer Intellibox (ab Arduino DCC Interface Library ab v2.2!)
+
* ______: NEU: OLED Display SH110X Driver support
* Weichen über LocoNet steuerbar und Anpassung der LocoNet Nachrichtenübertragung ins Z21-Protokoll.
+
* ______: Fix: Fehlerbeseitigung beim Laden der Daten auf dem Display
* Add: Kurzschlusserkennung über "Current Sence" programmier ACK Widerstand möglich.
+
* ______: NEU: I2C Scanner für automatisches erkennen der Display Adresse
* Anpassung LocoNet Bibliothek für den Umgang mit langen Lokadressen.
+
* ______: NEU: ESP8266 mit XpressNet und LocoNet support
* Fix von kleinen Fehlern beim Einlesen von Analog-Werten
+
* v4.95: Fix: [[Z21_Arduino_Zentrale_(WeMosD1mini) | Sketch für WeMos D1 mini (ESP8266) optimiert]]
* Zusatzlicher DCC PIN beim Arduino MEGA ohne Abschaltung
+
* ______: NEU: OLED Display SSD1306 I2C Unterstützung
* Gleisspannung ist beim nach dem Starten direkt aktiv
+
* ______: Fix: ACK Booster wurde wieder entfernt!
* Verbesserung der Serial-Kommunikation mit dem ESP WLAN Interface
+
* ______: Fix: WLAN Datenverarbeitung blockierungsfrei
* Unterstützung des günstigen ENC28J60 Ethernet Interface
+
* v4.94: Fix: ACK Erkennung verbessert (ACK Booster)
* Fix Befehle im LocoNet Client-Mode
+
* ______: NEU: LocoNet LocoBuffer über USB
* Fix beim Loconet Dispatch mit Adressen > 127
+
* ______: Fix: LocoNet-Z21 Übertragung, Unterstützung für JMRI (Decoder Pro)
* Fix für lange UDP Packete über WiFi und Anpassung an Anrdoid App (Stellpult Bug)
+
* ______: Fix: Z21 Protokoll Fehler ausgebessert
-->
+
* v4.93: Fix: Anpassung Abfrage Lokdaten im Client Modus (LocoNet/XpressNet)
 +
* ______: NEU: Dauerhafte Speicherung der Boardcast Flags je Client IP
 +
* v4.92: NEU: Dasiy II LocoNet Support (F9-F28) und Fahrtrichtung invertiert für Intellibox Slave-Mode
 +
* ______: Fix: ESP32 DCC Support und Pin Konfiguration
 +
* v4.91: Fix: LocoNet Daten Verarbeitung
 +
* ______: NEU: Unterstützung ESP32 Plattform
 
* v4.90: NEU: Temperatursensor mit DS18B20 möglich
 
* v4.90: NEU: Temperatursensor mit DS18B20 möglich
* v4.90: Fix: DCC RailCom Cutout Länge.
+
* ______: Fix: DCC RailCom Cutout Länge.
* v4.90: NEU: Seriennummer ist die geladene Arduino Z21 Versionsnummer
+
* ______: NEU: Seriennummer ist die geladene Arduino Z21 Versionsnummer
* v4.90: NEU: EEPROM wird beim Starten geprüft und beim RESET mit default Werten initialisiert.
+
* ______: NEU: EEPROM wird beim Starten geprüft und beim RESET mit default Werten initialisiert.
* v4.90: Fix Kommunikation mit WDP
+
* ______: Fix: Kommunikation mit WDP
* v4.90: Fix Übertragung LocoNet Belegmerderdaten zur Z21-APP (09.04.2021)
+
* ______: Fix: Übertragung LocoNet Belegmerderdaten zur Z21-APP (09.04.2021)
* v4.91: Fix LocoNet Daten Verarbeitung
 
* v4.91: NEU Unterstützung ESP32 Plattform
 
  
 
<!--T:70-->
 
<!--T:70-->
Line 270: Line 289:
 
:*[http://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/ Arduino Z21 DCC Zentrale Sourceforge]''
 
:*[http://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/ Arduino Z21 DCC Zentrale Sourceforge]''
  
<!--T:52-->
+
==== <u>Z21 WLAN Add-On Sketch</u> ====
<!--
+
:* [https://sourceforge.net/projects/f944.pgahtow.p/files/wlan_sketch/Z21_ESPArduinoUDP_v38.ino Z21 ESP8266 UDP v38 Sketch (02.05.2022) Download] - ESP8266 (Wemos D1 mini) Serial WLAN Client Software für Arduino Z21 Zentrale <br />
;* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v44.zip Arduino DCC Zentrale v44 (160118) Download] - Wireless LAN (Wifi) : Support für kombinierte UDP Paket im WLAN und LAN. Zusätzlich Verbesserung im "DCC Interface Master" bei der CV-Programmierung.
+
Diese Software ist für das WLAN Add-On basierend auf dem ESP8266 für die Arduino Z21 DCC Zentrale (Arduino NANO/UNO/MEGA version) notwendig. Sie muss in das ESP8266, mit Hilfe der Arduino IDE, hochgeladen werden. Die Software beinhaltet einen AJAX Webserver zur Konfiguration und die Option die S88-Modulanzahl zu ändern. Außerdem ist ein Reset Fall-back (Timeout) des Daten-Buffer für die Serial-Kommunikation zur Arduino Z21 DCC Zentrale implementiert. Zu beachten ist, dass es sich hierbei nur um das Sketch handelt welches für das WLAN-Modul notwendig ist, dies ist keine eigenständige Zentrale. <br />
 +
'''Info:''' Bei Konfigurationsänderungen am AccessPoint (AP) wird dieser beim Speichern automatisch neu gestartet - es erfolgt dadurch keine Rückmeldung oder Bestätigung des Speichervorgangs! Eine freie Kanalauswahl (1-13) für den AP ist nur möglich, wenn keine Client Verbindung besteht. <br />
  
<!--T:53-->
+
<!--T:80-->
;* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v43.zip Arduino DCC Zentrale v43 (151117) Download] - Wireless LAN (Wifi) : LocoNet mit Master/Slave Betrieb - Anschluss als LocoNet Slave an einer Intellibox <br />(LocoNet Slave nur mit Arduino DCC Interface Library ab v2.2!) <br />
+
* NEU v38: Anpassung Serial Kommunikation, fix Problem beim Verbinden mit AP
;* <span style="color: red;">Neue Pinbelegung für den internen Booster!<span>
+
* Fix v35: Update Client Port Information bei jedem Paket
 
+
* NEU v34: Erweiterung des Access-Point zur Unterstützung von bis zu 8 Clients!
<!--T:54-->
+
* Fix v33: ESP installierte LED Signalisiert Datenübertragung; Regelmäßige Port Prüfung für Clients entfernt.
;* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v42.zip Arduino DCC Zentrale v42 (151017) Download] - Wireless LAN (Wifi) : Weichen über LocoNet steuerbar und Anpassung der LocoNet Nachrichtenübertragung ins Z21-Protokoll.
+
* NEU v32: Übertragung des Client-IP-Hash zur Identifizierung der angemeldeten Clients
 
+
* Fix v32: leere/falsche Darstellung der SSID und Passwort, wenn keine Daten im EEPROM vorhanden sind.
<!--T:55-->
+
* Fix v27: Akzeptiert jetzt auch eine SSID mit nur einem Zeichen.
;* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v41.zip Arduino DCC Zentrale v41 (151005) Download] - Wireless LAN (Wifi) : Anpassung der Funktion für die externe Kurzschlusserkennung.
 
 
 
<!--T:56-->
 
;* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v4.zip Arduino DCC Zentrale v4 (151003) Download]- Wireless LAN (Wifi) : WiFi Support durch ESP8266. Für die Funktion des Sketch der Version 4 ist zusätzlich die Z21 Bibliothek notwendig.
 
 
 
<!--T:57-->
 
<br />
 
 
 
==== <u>DCC Zentrale Version 3x und älter</u> ==== <!--T:58-->
 
 
 
<!--T:59-->
 
;* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v32.zip Arduino DCC Zentrale v32 (150915) Download] : Anpassungen des S88-Bus-Timing (Timer 3 im Arduino MEGA und ATmega 1284p)
 
 
 
<!--T:60-->
 
;* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v31.zip Arduino DCC Zentrale v31 (150803) Download] : angepasste Version für Sanguino, '''Änderung der Timer''', LocoNet auch für Arduino UNO aktivierbar! <br /><span style="color: red;">(Ab dieser Version ist die neue DCC Interface Library mit Timer 2 notwendig!) </span>
 
 
 
<!--T:61-->
 
<br />
 
'''Ältere Versionen:'''
 
* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v3.zip Arduino DCC Zentrale v3 (150803) Download] : beliebige Aktiv-/Deaktivierung von Zusatzfunktionen (HTTP, S88, DCC Input for MEGA mit Update, XpressNet, LocoNet for MEGA)
 
* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v2.zip Arduino DCC Zentrale v2 (150322) Download] : mit zusätzlichem XpressNet Master Interface.
 
* [http://sourceforge.net/projects/pgahtow/files/Z21_mobile/DCC_Zentrale/Z21_Ethernet_DCC_Zentrale_v1.zip Arduino DCC Zentrale v1 (150228) Download] : Grundversion: nur DCC, S88 und Z21 mobile Protokoll.
 
-->
 
  
 
===<u>[https://www.arduino.cc/en/Guide/Libraries notwendige Bibliotheken]</u>=== <!--T:62-->
 
===<u>[https://www.arduino.cc/en/Guide/Libraries notwendige Bibliotheken]</u>=== <!--T:62-->

Latest revision as of 15:36, 18 June 2022

Eigenbau | Zentrale Z21PG | Z21 mobile | XpressNet | LocoNet | Booster

Arduino UNO Version | Arduino MEGA Version | ESP8266 (WeMos D1 mini) Version | ESP32 Version | Sanguino Version

Other languages:
Deutsch • ‎English
Z21 logo.png
Dcc logo.jpg
Railcom logo.gif
XpressNet logo.jpg
Loconet logo.jpg
S88-N logo.jpg

Grundlage

Zentrale in Eurobox
Prototyp Aufbau DCC Zentrale mit Netzwerk, XpressNet und LocoNet Anschluss
Anschlüsse der Z21 DCC Zentrale

Die komfortable aber sehr teure Modellbahnsteuerung Z21 von Roco und der genutzte XpressNet-Bus brachte mich auf die Idee, eine eigene Zentrale zu entwickeln. Im Mittelpunkt dieser Idee, stand die Absicht, die dort eingebrachte umfangreiche Hardware zu reduzieren bzw. durch Software zu ersetzen. Die Eigenbauzentrale sollte auch ein Netzwerk Interface (für APP und PC), XpressNet, S88 und LocoNet Bus bereitstellen.
Hier wird der Aufbau einer Z21 DCC Digitalzentrale auf Basis eines Arduino (Arduino MEGA über AliExpress ab 7,30 Euro) zur Steuerung der Modellbahn über das Z21 LAN Protokoll beschrieben. Auf den Arduino MEGA wird in der Grundversion dazu ein Ethernet Shield mit dem W5100 Chip (bei AliExpress ab 4,80 Euro), aufgesetzt. Mit diesem Ethernet Shield, kann der Arduino MEGA in ein bestehendes Netzwerk integriert werden und über einen Router mit WLAN mit Handreglern oder der Computersoftware zum Beispiel Rocrail kommunizieren. Durch Erweiterungen lässt sich zum Beispiel ein WLAN AP/Client mittels ESP8266 in die Zentrale integrieren.

Funktionsumfang

  • 29x 32767x Funktionen (Licht F0, F1 bis F28 [NEU v4.97: F68]) steuerbar, NEU v4.97: mittels Binary State bis F32767 (RCN-212)
  • bis zu 2048 Weichen schalten, NEU v4.97: DCCext nach RCN-213 (Abschnitt 2.3)
  • externer Booster Ausgang für ROCO 10761/10764 Digitalverstärker oder CDE-Anschluss
  • integrierter DCC Booster mit RailCom® Cutout (beliebiger H-Brückentreiber [L6206N, L298n] mit Kurzschlusserkennung über ACK-Sense)
  • RailCom® Cutout über Z21 mobile App Einstellungen de/-aktivierbar
  • CV lesen und schreiben Bit-/Byte Mode am Programmiergleisausgang nach RCN-216
  • CV lesen und schreiben mittels POM am Hauptgleis mittels globalem RailCom® Detector (nur für Arduino MEGA) nach RCN-217
  • Standard Fahrstufen im Sketch auswählbar (14/28/128)
  • kontinuierliches DCC Signal am S88N
  • schnellere Abfrage von Clients und CV lesen/schreiben
  • Automatische Umschaltung zwischen Master (Zentrale) und Slave (Endgerät)
  • Support für F9 bis F28 von Uhlenbrock
  • LocoNet-Client Mode (Slot-Server abschaltbar) für den Anschluss an der Intellibox
  • Programmierung von LocoNet LNCV über die Z21 mobile APP
  • LocoNet Booster Interface (LocoNet B)
  • LocoNet Fahrtrichtung invertiert für Client-Mode an Intellibox

Notes

Informationen und Austausch zum Aufbau finden sich im Stummis Modellbahnforum.

bekannte Bugs

Da dieses Projekt eine persönliche Entwicklung von mir ist bleibt es nicht aus das einige Protokolle nicht 100%tig unterstützt, oder mit kleineren Ungenauigkeiten Implementiert wurden. Hier eine Auflistung der bekannten Bugs:

  • (gelöst, ab v4.96) ab v4.91 bei aktivem DALLASTEMPSENSE werden "flasche Daten" auf dem S88N und DCC Interface erzeugt.
  • (gelöst, ab v4.96) keine DCC Ausgabe in v4.92 bei der Verwendung des ESP32 als Zentrale
  • (gelöst, ab v4.96) ab v4.95 inkorrekt Übermittlung an APP und Display der Stromaufnahme am Gleis (nur Darstellung in mA).
  • (gelöst, ab v4.96) ab v4.94 Probleme bei der Kommunikation (alle Systeme) - XpressNet schaltet ohne erkennbaren Grund auf Client-Mode um.
  • (gelöst, ab v4.94) Z21 LocoNet From LAN (0xA2) funktioniert nicht, daher keine Kommunikation mit JMRI DecoderPro möglich.
  • (gelöst, ab v4.89) Keine Statusanzeige von LocoNet Belegmeldern in der Z21-App auf mobilen Geräten.
  • (gelöst, ab v4.88) Nicht korrekte Initialisierung von EEPROM-Werten beim allerersten Aufspielen der Software.
  • (gelöst, ab v4.86) Aufhängen der Zentrale beim öffenen des Stellpult mit der Android Z21 App. (Stellpult Bug)
  • (gelöst, ab XpressNetMaster Libary v2.9.0) Beim CV lesen am XpressNet hängt sich die Multimaus auf.

Gerne nehme ich Anregungen und Probleme auf: Email oder diese können auch im Stummis Modellbahnforum diskutiert werden.

Hardware

Die Arduino Z21 DCC Zentrale erzeugt mithilfe der DCCInterface Library und dem Timer1/Timer2 (wählbar) ein DCC-Signal. Die Zentrale unterstützt je nach gewünschtem Funktionsumfang verschiedene Protokolle. Jedes dieser Protokolle benötigt um mit der Zentrale kommunizieren zu können ein eigenes Interface. Außerdem muss das jeweilige Protokoll im Sketch in der „config.h“ aktiviert werden (Durch "//" vor dem #define oder #include wird das jeweilige Protokoll deaktiviert!).

LAN Interface

Das LAN-Interface kann mittels "#define LAN" im Sketch aktiviert werden. Es stellt die Kommunikation der Z21 Protokoll Library über das Kabel gebundene W5100 Arduino Shield bereit. Die IP-Adresse um das LAN-Interface zu erreichen ist Standardmäßig fest auf 192.168.0.111/24 eingestellt und wird nicht automatisch über DHCP bezogen. NUR über das Webinterface (Webseite) kann die IP-Adresse geändert werden. Das Webinterface muss dafür im Sketch mittels #define HTTPCONF" aktiviert sein und der Client muss sich im entsprechenden Netzwerkbereich befinden! Ein Reset der IP-Adresse kann beim Einschalten der Zentrale (Betriebsspannung) und gleichzeitigem Drücken des Power On/Off Taster durchgeführt werden (DCC LED blinkt schnell, solange der Taster gerückt wird).

Bei der Verwendung am Arduino UNO mit WLAN über Software Serial, 
kann das LAN-Interface nicht aktiviert werden!

Wenn nach dem Einschalten der Zentrale keine Verbindung über die Ethernet-Schnittstelle (W5100) möglich ist und diese nach dem Drücken von RESET auf dem LAN Interface sich aufbaut, dann muss ein 1uF Kondensator, C- nach GND 0V, C+ nach RESET auf dem Shield installiert werden. Das LAN W5100 Board ist dann immer direkt nach Power on (ohne Betätigung der Reset Taste) erreichbar.

DCC Input Interface

Mit Hilfe des DCC Fremdeingang wird der DCC Datenstrom einer angeschlossenen DCC Zentrale mit in das eigene DCC Signal integriert. Hierbei erfolgt keine Rückkommunikation zu der externen Zentrale. Der Anschluss kann verwendet werden um zum Beispiel eine Piko Fern / Digi 1 (55019) zu nutzen. Da kein Timer zur Dekodierung notwendig ist läuft ist diese Integration unter allen Zentralen-MCUs möglich. Um das DCC-Interface zu verwenden, muss dies mittels #define DECODER im Sketch aktiviert werden.

Wird in den aktuellen Versionen nicht mehr unterstützt!

XpressNet Interface mit Booster Support (externer Booster)

Arduino XNet Booster Interface (Eagle)

Wenn ein preisgünstiger ROCO Booster 10761, 10764 oder Freischmann Digitalverstärker 680801 bereits vorhanden ist, kann dieser als externer Booster genutzt werden. Dafür reicht ein XpressNet-Interface ohne die Funktionalität des MAX485 aus. Die dafür notwendige Kurzschlusserkennung ist in der Software der Zentrale integriert. Im Sketch muss der externe Booster aktiviert werden:
#define BOOSTER_EXT

Um eine Kommunikation mit der Lokmaus2 oder Multimaus herzustellen, ist ein XpressNet-Interface mit dem MAX485-Treiber notwendig. Die Z21 Zentrale arbeitet dann wie ein XpressNet Master für die LokMaus2 oder MultiMaus. Es können dabei bis zu 31 XpressNet Slaves (Clients) an die Arduino Z21 DCC Zentrale angeschlossen werden.

Aktivierung des XpressNet-Interface im Sketch mittels:
#define XPRESSNET

In der rechts dargestellten Schaltung ist der Aufbau der DCC Ansteuerung des ROCO Boosters 10761 und das XpressNet-Interface dargestellt. Am XpressNet-Interface sind möglicherweise noch zusätzliche Pull Up/Down und/oder eine XpressNet Bus-Terminierung an der Leitung A und B notwendig (siehe XpressNet Hardware).

Das XpressNet Interface untersützt die automatische Umschaltung zwischen Master und Slave Betrieb. Daher ist es möglich eine Koppelung über XpressNet mit einer vorhanden Zentrale herzustellen um die Z21 Funktionalitäten per Ethernet oder WLAN an dieser nutzen zu können.

LocoNet-T (Throttle)

Arduino LocoNet Master und S88N Interface (Eagle)

Durch die Integration eines LocoNet-Interface ist es möglich die Arduino Z21 Zentrale mit der Intellibox zu verbinden oder mit LocoNet-Handregler wie den Fred zu nutzen. Um den Fred nutzen zu können muss in der Software der notwendige LocoNet Slot-Server aktiviert werden, dann ist ein Anschluss an der Intellibox (welche bereits einen Slot-Server integriert hat) nicht mehr möglich. Die LocoNet Library nutzt zur Signalerzeugung im Arduino UNO den Timer 1 und im Arduino MEGA den Timer 5. Aktiviert wird das LocoNet-Interface mittels:
#define LOCONET
#include <LocoNet.h>

Der Slot-Server kann mittels #define LnSLOTSRV zugeschaltet werden. Für den Betrieb als LocoNet Client muss der Slot-Server inaktiv sein.
Wenn der am Arduino vorhandene USB-Anschluss nicht für Debugging genutzt werden soll kann dieser auch zur Kommunikation als LocoNet Buffer genutzt werden. Dieser läuft mit 57600 bps und kann mittels #define LnBufferUSB aktiviert werden.
Beachte: Das LocoNet-Interface unterstützt jetzt auch die Funktionen bis F28!

LocoNet-B (Booster)

Arduino LocoNet-B Anschluss

Zum Anschluss eines LocoNet-Booster (Uhlenbrock 63240 Power 4 oder ähnliches) wird am LocoNet-Bus auf den Leitungen 1 und 6 (Raildata) ein DCC-Signal benötigt. Für die Erzeugung des Signals mit einem 12 Volt Pegel wird ein kleiner 1A H-Brückentreiber IXYS IXDF604PI in 8-Pin PDIP Bauform genutzt. Dieser wird angesteuert vom DCC-Signal (PIN 6) oder beim Arduino MEGA über den seperaten PIN 11, wo ein konstantes DCC-Signal ausgegeben wird. Dies kann direkt an IN A und IN B des IXYS angelegt werden. Die Signalisierung für das An- und Abschalten oder bei Kurzschuss des Booster erfolgt mittels LocoNet-Befehlen an die Zentrale.

Hinweis: Eine Unterstützung erfolgt ab Software v4.83! Die Anschaltung für den IXYS Brückentreiber ist auf der Z21PG Mega Version unten links zu finden. Es kann auch jeder andere Brückentreiber verwendet werden.

S88N

Arduino S88 Singel Master Schaltplan

Rückmeldungen können mit dem S88N-Interface an die Steuersoftware weitergeleitet werden. Es werden bis zu 62 Rückmeldemodule mit 8 Eingängen unterstützt. Einstellungen zur Anzahl der abzufragenden Module lassen sich über die Webkonfiguration mittels LAN oder WLAN vornehmen. Aktiviert wird das S88-Interface mittels:
#define S88N
Hinweis: Ab ca. 5 Modulen sollte ein Ausgangstreiber 74HC244 für den S88 Bus verwendet werden.

Da durch den Aufbau des S88-Bus eine "Verkettung" erzeugt wird, nimmt die Geschwindigkeit des Auslesens der Zustände ab, umso mehr Module genutzt werden. Da nicht immer eine komplette Kette mit 62 Rückmeldemodulen angeschlossen ist, sollte die Anzahl der maximal abzufragenden Module in der Software begrenzt werden. Dies erfolgt über das vom LAN- oder WiFi-Interface bereitgestellt Webinterface (Webseite).

interner Booster mit Railcom

TLE Booster3R für Railcom (Eagle)
Booster mit L6203 (Eagle)
Booster mit L298n, 4A Leistung (Eagle)

Der interne Booster wird für den Anschluss eines Programmiergleis als auch für das Hauptgleis verwendet. Damit keine Programmiernachrichten auf das Hauptgleis gelangen ist dort ein Relais vorgeschaltet, welches bei der direkten Programmierung das Hauptgleis abschaltet. Die Aktivierung im Sketch erfolgt mittels:
#define BOOSTER_INT

Ab der Softwareversion v4.70 ist es möglich Railcom zu aktivieren. Um die für Railcom notwendige Abtastlücke zu erzeugen, muss der interne Booster wie folgt angeschlossen werden. Für die Ansteuerung des Booster wird nun ab v4.70 auch das DCC Signal auf den GO/STOP2 Pin (Booster intern) negiert ausgegeben. Der Anschluss des internen Booster erfolgt damit so: "DCC = DCC1", DCC2 des Booster muss an GO/STOP2 (NDCC) angeschlossen werden.
Seit der Softwareversion v4.88 ist nun der Booster mit dem H-Brückentreiber L6203 als Standard definiert. Der zuvor genutzte TLE5206 ist leider nicht mehr lieferbar und musste deshalb ersetzt werden.

Soll eine Kurzschlusserkennung über den Messwiderstand (SENCE) erfolgen muss dies 'aktiviert' werden:
#BOOSTER_INT_MAINCURRENT
Gleichzeit wird dies zur Anzeige der Stromaufnahme zum Beispiel in Rocrail über einen Messwiderstand (SENCE) genutzt.

Damit ist nun auch künftig möglich ist eine H-Brücke mit Kurzschlussdetection (zum Beispiel TLE5206-2 mit 5A) weiter zu nutzen kann der "SHORT2" über im Sketch mittels #define BOOSTER_INT_TLE5206 aktiviert werden. Im anderen Fall kann der "SHORT2" auch für die Kurzschlusserkennung eines externen CDE-Booster genutzt werden, dies ist mittels #define BOOSTER_EXT_CDE zu aktivieren.

global RailCom Detector (Eagle)


Bei der Verwendung von einem Booster ohne Kurzschlusserkennung 
(z.B. L6203 / L298n), muss diese mittels SENCE Widerstand erfolgen 
und im Sketch auch aktiviert sein --> #define BOOSTER_INT_MAINCURRENT!

Am Ausgang der H-Brücke kann ein allgemeiner Railcom Detector angeschlossen werden. Über diesen können beim Programmieren mittels POM die CV-Daten von Dekodern auf dem Hauptgleis ausgelesen werden. Der RailCom Detector muss zwischen H-Brücken Ausgang RAIL_1/RAIL_2 und dem Prog. Relais installiert werden. Bei der MEGA Variante wird "RAILCOM_RX" mit dem Serial3 Port verbunden. Ein Pull-Up von 100k kann für eine bessere RailCom Erkennung optional am Ausgang des UND installiert werden. In der Konfiguration ist der Detector über #define DCCGLOBALDETECTOR zu aktivieren.

Zur besseren CV# Erkennung wurde probehalber in Version 4.94 ein Operationsverstärker LM358 am SENCE Eingang des Arduino hinzugefügt. 
Diese Änderung hat sich als nicht notwendig erwiesen und entfällt daher wieder in der nächsten Version!

WiFi (WLAN Add-On)

ESP Arduino WiFi Modul
ESP Serial Anschluss (Eagle)

Für die WiFi-Kommunikation bei der Verwendung eines MEGA oder UNO wird das ESP8266-01 Modul oder ein WeMos D1 Mini eingesetzt. Das ESP-Modul benötigt ein eigenes Sketch, welches im Downloadbereich heruntergeladen werden kann. Das ESP-Modul verbindet sich mittels Serial mit der Zentralen-MCU. Anschluss ESP8266 WLAN-Modul:

  • Arduino UNO = Serial (0,1) [oder über Software Serial (13,12)]
  • Arduino MEGA = Serial2 (16,17)
  • andere = Serial (0,1)

Die Kommunikation mit dem ESP erfolgt nicht mittels AT-Befehlen, sondern über ein modifiziertes Z21 LAN Protokoll mit Client-Erkennung (Sketch für ESP im Downloadbereich). Da das ESP-Modul mit 3,3Volt (ca. 200mA) arbeitet ist ein extra Spannungsregler und Pegelwandler auf dem WLAN-Interface zu installieren. Die zwei Taster auf dem Adapter im Bild, sind für das aufspielen des Sketch (Firmware-Update) und Reset beim ersten installieren des ESP-Moduls nötig. Programmiert wird das ESP wie ein Arduino, aus einer angepassten Arduino IDE heraus.
Für den Anschluss an der Zentrale können die auf dem Adapter installierten Taster und LED entfallen! Diese sind nur für die einmalige Programmierung notwendig.

Um WLAN in der Zentrale bei der Verwendung einer Hardware ohne integriertes WiFi zu aktivieren muss folgende Zeile einkommentiert werden:

#define WIFI

Das ESP8266 stellt einen AcessPoint (AP) bereit. Über diesen kann mithilfe eines Webbrowser (http://192.168.0.111) die Standard-Einstellungen (SSID "Z21_ESP" und Passwort "12345678") und der WLAN Client-Betrieb (Client-Mode) an einem vorhandenen WLAN-Router konfiguriert werden. Wenn das S88-Interface genutzt wird, kann über das Webinterface auch die Modulanzahl angepasst werden.

Optional kann auch ein WeMos D1 Mini Board mit ESP8266 als fertiges Board für das WiFi-Interface genutzt werden.

OLED Display

Zur Darstellung von Systemdaten kann ein I2C OLED Display mit Treiber SSD1306 oder SH110X mit 128x64 Pixel am Aufbau der Zentrale mit Arduino MEGA, ESP8266 oder ESP32 installiert werden. Die Daten auf dem Display werden je nach aktivierten Komponenten angepasst. Gundsätzlich werden die Systemdaten wie Version, Powerzustand, Stromaufnahme und IP-Adressen dargestellt. Zur Aktivierung des OLED Display muss #define Z21DISPLAY FIND aktiviert werden. Die Angabe der Display I2C Adresse ist dann nicht notwendig, diese wird beim Starten selbst mittels integriertem I2C-Scanner ermittelt.

Dallas Temperatursensor

Über das "One-Wire" Protokoll kann ein Dallas 18B20 Temperatursensor zur Überwachung der Temperatur am internen Booster installiert werden. Der Termperaturwert wird dabei nicht für eine Abschaltung verwendet und dient lediglich der Information des Nutzer im Steuerungsprogramm und der Z21 App. Der Temperatursensor kann nur in Zusammenhang mit einem Arduino MEGA Aufbau verwendet werden und wird mittels: #define DALLASTEMPSENSE aktiviert.

Debugging (optional)

Um im Bedarfsfall interne Daten über den Serial Monitor überwachen zu können, gibt es dafür eine Debug-Ausgabe. Diese muss beim Arduino UNO und aktivem XpressNet oder WLAN komplett deaktiviert sein!
Aktiviert wird das Debugging mittels: #define Debug Serial und #define DebugBaud 115200 muss auch aktiviert werden und legt die Geschwindigekeit fest.
Der ESP8266 hat bei aktiviertem LocoNet-Interface eine feste Serial Datenrate von: 16660 Baud!

Einstellung welche Daten/Protokolle ausgegeben werden sollen:
#define DEBUG Ausgabe von Einstellungen und Softwareversion
#define DEBUG_WLAN_CONFIG Ausgabe der WLAN Einstellungen, IP-Adressen, SSID, Passwort, etc.
#define REPORT Ausgabe der Zustände von S88 Rückmelder
#define REQEST Ausgabe der Rückmeldung bei Anfragen für Zustände (Loks, Weichen, CVs)
#define LnDEB Ausgabe LocoNet Kommunikation
#define XnDEG Ausgabe XpressNet Kommunikation
#define Z21DEBUG Ausgabe Z21 Protokoll Kommunikation
#define Z21DATADEBUG Ausgabe RAW Daten des Z21 Protokoll
#define Z21SYSTEMDATADEBUG Regelmäßige Ausgabe der Systemwerte

Software

Die Software ist mit der Arduino IDE geschrieben.

Arduino Plug-In: Anpassung der Arduino IDE für die Funktion mit Sanguino oder ESP-Modul sind unter Arduino#Hardware beschrieben.

Arduino Z21 DCC Zentrale Sketch

Hinweis: Für eine korrekte Funktion des WLAN beim AVR ist das aktuelle v37 WLAN Add-On Sketch für das WLAN Modul notwendig. 
Derzeit keine Funktion auf den ESP32!

Das Sketch kann universal für den Arduino UNO [eingeschränkt], Arduino MEGA, Sanguino Mikroprozessor ATmega1284p oder auf dem ESP (ab Sw. v4.91) eingesetzt werden. (Übersicht Arduino Mikroprozessoren). Der Sketch für den Betrieb der Z21PG Zentrale muss vor dem Upload noch entsprechend der genutzten Hardware konfiguriert werden.

Änderungen:

  • v4.97: NEU: Lok Funktionen bis F68 und Binary States bis F32767
  • ______: NEU: DCCext für Zubehördekoder
  • ______: Fix: Display Darstellung verbessert und neue Pikogramme hinzugefügt
  • ______: Fix: direct CV# lesen wurde komplett überarbeitet
  • v4.96: Fix: für CV lesen auf dem Programmiergleis
  • ______: NEU: OLED Display SH110X Driver support
  • ______: Fix: Fehlerbeseitigung beim Laden der Daten auf dem Display
  • ______: NEU: I2C Scanner für automatisches erkennen der Display Adresse
  • ______: NEU: ESP8266 mit XpressNet und LocoNet support
  • v4.95: Fix: Sketch für WeMos D1 mini (ESP8266) optimiert
  • ______: NEU: OLED Display SSD1306 I2C Unterstützung
  • ______: Fix: ACK Booster wurde wieder entfernt!
  • ______: Fix: WLAN Datenverarbeitung blockierungsfrei
  • v4.94: Fix: ACK Erkennung verbessert (ACK Booster)
  • ______: NEU: LocoNet LocoBuffer über USB
  • ______: Fix: LocoNet-Z21 Übertragung, Unterstützung für JMRI (Decoder Pro)
  • ______: Fix: Z21 Protokoll Fehler ausgebessert
  • v4.93: Fix: Anpassung Abfrage Lokdaten im Client Modus (LocoNet/XpressNet)
  • ______: NEU: Dauerhafte Speicherung der Boardcast Flags je Client IP
  • v4.92: NEU: Dasiy II LocoNet Support (F9-F28) und Fahrtrichtung invertiert für Intellibox Slave-Mode
  • ______: Fix: ESP32 DCC Support und Pin Konfiguration
  • v4.91: Fix: LocoNet Daten Verarbeitung
  • ______: NEU: Unterstützung ESP32 Plattform
  • v4.90: NEU: Temperatursensor mit DS18B20 möglich
  • ______: Fix: DCC RailCom Cutout Länge.
  • ______: NEU: Seriennummer ist die geladene Arduino Z21 Versionsnummer
  • ______: NEU: EEPROM wird beim Starten geprüft und beim RESET mit default Werten initialisiert.
  • ______: Fix: Kommunikation mit WDP
  • ______: Fix: Übertragung LocoNet Belegmerderdaten zur Z21-APP (09.04.2021)


Ältere Versionen können über Sourceforge heruntergeladen werden:

Z21 WLAN Add-On Sketch

Diese Software ist für das WLAN Add-On basierend auf dem ESP8266 für die Arduino Z21 DCC Zentrale (Arduino NANO/UNO/MEGA version) notwendig. Sie muss in das ESP8266, mit Hilfe der Arduino IDE, hochgeladen werden. Die Software beinhaltet einen AJAX Webserver zur Konfiguration und die Option die S88-Modulanzahl zu ändern. Außerdem ist ein Reset Fall-back (Timeout) des Daten-Buffer für die Serial-Kommunikation zur Arduino Z21 DCC Zentrale implementiert. Zu beachten ist, dass es sich hierbei nur um das Sketch handelt welches für das WLAN-Modul notwendig ist, dies ist keine eigenständige Zentrale.
Info: Bei Konfigurationsänderungen am AccessPoint (AP) wird dieser beim Speichern automatisch neu gestartet - es erfolgt dadurch keine Rückmeldung oder Bestätigung des Speichervorgangs! Eine freie Kanalauswahl (1-13) für den AP ist nur möglich, wenn keine Client Verbindung besteht.

  • NEU v38: Anpassung Serial Kommunikation, fix Problem beim Verbinden mit AP
  • Fix v35: Update Client Port Information bei jedem Paket
  • NEU v34: Erweiterung des Access-Point zur Unterstützung von bis zu 8 Clients!
  • Fix v33: ESP installierte LED Signalisiert Datenübertragung; Regelmäßige Port Prüfung für Clients entfernt.
  • NEU v32: Übertragung des Client-IP-Hash zur Identifizierung der angemeldeten Clients
  • Fix v32: leere/falsche Darstellung der SSID und Passwort, wenn keine Daten im EEPROM vorhanden sind.
  • Fix v27: Akzeptiert jetzt auch eine SSID mit nur einem Zeichen.

notwendige Bibliotheken

Hier sind die notwendigen Bibliotheken aufgeführt. Nur damit ist das Sketch der DCC Zentrale lauffähig. Informationen wie ihr Bibliotheken installiert, findet ihr auf der Arduino Webseite (engl.).


Rechtsbehelf

Hinweis:
Die auf dieser Webseite vorgestellte Software und Schaltungen können für den privaten Gebrauch 
frei genutzt werden, eine kommerzielle Verwertung bedarf einer schriftlichen Genehmigung.
  1. Das Motorola Format (MM) wird nicht unterstützt!
  2. S88N Unterstützung von bis zu 62x Modulen mit je 8 Ports und Raildata (DCC-Signal) .
  3. Bis zu 31 Endgeräte (Roco LokMaus2, Roco MultiMaus) können am XpressNet angeschlossen werden.
  4. Support F0 bis F28