Roboterarme, Schmähbriefe und der Flurfunk: Arduino Developer Summit, Tag zwei

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Arduino.org hat zum Entwicklertreffen geladen – in luftiger Höhe auf dem Mont-Blanc-Massiv. Unser Autor Tam Hanna hat die nur per Seilbahn mögliche Anreise nicht gescheut und berichtet von ganz oben. Wie in seinem Report vom ersten Tag des Developer Summits zu lesen, ging es am Donnerstag um den Arduino als ganzes. Der Freitag, der zweite und letzte Tag des Gipfeltreffens, beschäftigte sich mit spezifischen Änderungen und Neuerungen im Hardware- und Softwarebereich. Unser Autor hat inzwischen wieder festen Boden unter den Füßen und hat uns auch vom zweiten Tag einen ausführlichen Bericht zukommen lassen.

Platinen im Überblick

Domenico La Fauci – Kenner der Arduinoszene kennen und lieben ihn als Mimmo – kam aufgrund von Überziehungen anderer Sprecher abermals zum Handkuss, dabei war sein Vortrag bereits um einen Tag nach hinten geschoben worden. Seine Ausführungen zur Technik der MCUs waren allerdings hörenswert. Beginnen wir mit dem als Nachfolger des Yún vorgesehenen Tian, der Schwachstellen des Vorgängers entschärft.

Arduino: Mikrocontroller für Quereinsteiger

Der Name Arduino bezeichnet sowohl ein einfaches, günstiges Mikrocontroller-Board als auch die zugehörige Programmiersprache und das Entwicklungswerkzeug.

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Erstens ist der M0-Prozessor nun in der Lage, den Linux-Teil nach Belieben abzuschalten und so den Energiebedarf des Gesamtsystems zu senken. Vorteil Nummer zwei ist ein verbesserter Brücken-Chip. Waren die UARTs der beiden Microcontroller beim Yún noch miteinander verbunden, so schaltet der Tian eine intelligentere Brücke dazwischen. Bei aufgebauter Verbindung zwischen PC und Prozessrechner sind so beide MCUs direkt ansprechbar – Francesco empfahl auf explizite Anfrage die Vorstellung, dass sich auf der Workstation "zwei Terminals öffnen". Die erste Generation der Brücke basiert auf Cypress-Technologie, in nicht allzu ferner Version wird auch hier ein IC aus dem Hause STM seinen Dienst versehen. Zu guter Letzt gibt es nun 4 GByte interner Speicher, die laut Mimmo "schneller als die bisher verwendeten SD-Karten" arbeiten.

Dreiklang

Auch der Arduino Primo ist eine Drei-Chip-Lösung: Der nRF52 steht in der Mitte der in der folgenden Abbildung grafisch zusammengefassten Architektur. Der Chip aus dem Hause STM dient als eine Art "System-Controller", der – unter anderem – Debugging ermöglicht. Beide mit dem ESP8266 ausgestatteten Controller bieten zudem die Möglichkeit an, Code per WLAN hochzuladen.

Der NRF-IC aus dem Hause Nordic kommt auch im Primo Core zu Ehren: Es handelt sich dabei um eine kleine runde Platine, die als End Node im IoT-Bereich zum Einsatz kommen soll. Besonders interessant ist der Primo Core in Kombination mit dem AlicePad: Am Ende steht hier ein für intelligente Kleidung vorgesehenes Einplatinencomputersystem, das in der Zukunft sogar drahtlos aufgeladen werden kann.

Diese Kombination ermöglicht die Realisierung des am ersten Tag des Treffens vorgestellten Architekturkonzepts. Primo und/oder Zero agieren dabei als Endpunkte, während Yún oder Tian für die Weiterleitung der Daten ins Internet vorgesehen sind. Als Cloud-Server kommt im Idealfall my.arduino.org zum Einsatz – außer einem Foto gibt es davon aber noch nicht sonderlich viel zu sehen.

Industrie-Arduino

Mit dem Industrial 101 geht man derweil auf die Jagd nach kommerziellen Kunden. Es handelt sich dabei um einen Arduino 101, der in Form eines LGA-Moduls vorliegt. Während der Entwicklung der Hardware steckt man das Teil in ein Breakout-Board – nach getaner Arbeit verwirft man dieses, um den 101-Kern wie ein Bluetooth-Modul in eigene Schaltungen einzulöten.

Zum mit einem optionalen Display ausgestatteten Star Otto gibt es aktuell eigentlich nicht viel zu sagen. Das Board bietet 53 GPIO-Pins an und erinnert im Großen und Ganzen an die bekannten Discovery-Boards aus gleichem Hause.

Damit bleibt eigentlich nur noch die Frage nach der Verfügbarkeit: Die meisten der hier erwähnten und in der Bilderstrecke zu sehenden Platinen sollen gegen September für Entwickler erhältlich sein. Der Primo kann mitunter schon einen Monat früher in Sample-Stückzahlen verfügbar werden – wir halten Sie in diesem Bereich auf jeden Fall am Laufenden.

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Neue Boards auf den Arduino Developer Days (8 Bilder)

Konkurrenten werden zu Freunden

Vor dem Aufkommen des Arduinos galt Microchips PIC 16F84A – unter anderem aufgrund der Arbeit einer Person mit dem Pseudonym sprut – als Quasi-Standard für Mikrocontroller-Bastlerei. Microchips Referent Guy McCarthy konnte ob seiner siebzehnjährigen Geschichte beim Unternehmen beim Arduino-Gipfel die eine oder andere Anekdote feilbieten.

So wollte Microchip schon 2010 Kontakt mit Arduino aufnehmen, wurde damals aber mit den freundlichen Worten "get lost" empfangen. Die Reaktion darauf war das chipKit: Es handelt sich dabei um eine PIC32-basierte Platine, die zwar Arduino-kompatibel ist, sich dabei aber auch an Profis wendet und einen klaren Weg hin zu professionellen Produkten bietet. Witzigerweise handelt es sich dabei um eine weitgehend offene Marke – die Marke chipKit lässt sich problemlos lizenzieren und wird mittlerweile von diversen Unternehmen mit hauseigener Hardware ergänzt.

Die damalige Arduino-Gruppe zeigte sich über diese Entwicklung nicht erfreut: Ein Distributor weigerte sich, die Produkte zu vertreiben – den vierseitigen Brief voller Beleidigungen können wir hier leider nicht reproduzieren.

Im zweiten Teil seines Talks stellte McCarthy die diversen Bibliotheken aus dem Hause Microchip vor, die die Realisierung von komplexeren Programmieraufgaben mit den hauseigenen Controllern ermöglichen. Besonders stolz ist man auf die eigenen TCP-Stacks: Neben einen nur für Microchip-MCUs zulässigen Stack wurde ein zweiter Stack entwickelt, der von der Lizenzierung her portierbar ist. Als kleinen Bonus gibt es einen HTTP-Server, der die Realisierung von REST-APIs erleichtert.

In nicht allzu ferner Zukunft – McCarthy sprach von "im Laufe des Jahres" - soll ein als LoRa bezeichneter Funkstandard verfügbar werden. Das Produkt bietet eine Reichweite von mehr als 5 Kilometern, kommt dabei aber mit sehr wenig Energie aus.

Futter für den Coder

Die diversen hardware-technischen Neuerungen setzen natürlich auch auf Seiten der Software Innovation und Änderung voraus. Das Framework Linino litt am Arduino Yún unter den Ineffizienzen des Firmata-Protokolls: Das Einbauen eines neuen Sensorsystems setzte die Deklaration eines neuen Frame-Typs voraus.

Davide Ciminaghi ließ sich bei der Realisierung des für die Hardware-Einbindung in Linino zuständigen MCUIO stattdessen vom PCI-Protokoll inspirieren: Die dahinterstehende Idee ist ein eher primitives Kommunikationssystem, in dem Zugriffe durch das Anpassen der Inhalte bestimmter Speicherzellen erfolgen. Zur Vermeidung von Problemen mit dem dynamischen Adjustieren der Inhalte des Device Trees wurde die serielle Schnittstelle in einen eigenen "Bus-Raum" transponiert, der in der Abbildung kurz skizziert ist.

Neben dem kabelgebundenen MCUIO wird es mit LininoIO auch eine Abart des Bus-Standards für die Ansteuerung kabelloser Sensoren geben – sie ist im Moment noch nicht für den praktischen Einsatz geeignet. MCUIO ist derweil bereits im Linino-Kernel implementiert; es gibt auch schon Treiber für einige häufig verwendete Peripheriegeräte (Stichworte: GPIO und I²C).

So interessant Kernel-Treiber auch sein mögen: Für den durchschnittlichen Nutzer eines Arduinos spielen sie keine besonders große Rolle. Er freut sich viel mehr über diverse Erweiterungen im Bereich des per WLAN aufrufbaren Web-Interfaces – es hört nun auf den Namen Arduino.js, und wurde durch Nutzung des OS.js-Frameworks um diverse Features erweitert.

Der Lohn der Mühen ist der in der folgenden Abbildung gezeigte Desktop, der neben einem komfortablen Einstellungsassistenten sogar einen interaktiven Terminal-Client mitbringt.

Als Alternative dazu gibt es auch das Arduino WiFi Web Panel, mit dem sich grundlegende Steuerungsaufgaben ohne Codierung realisieren lassen – der genaue Unterschied zwischen den beiden Lösungen wird im Laufe der nächsten Wochen erklärt. Zudem ist im Moment geplant, dass auch existierende Yún-Platinen mittels Upgrade in den Genuss von Arduino OS kommen sollen.

Sei kommunikativ

Eines der Hauptargumente für den kombinatorischen Aufbau von Yún & Co. ist, dass das Linux-Subsystem die Realisierung fortgeschrittener Kommunikationsaufgaben ermöglicht. Leider hatten Durchschnittsentwickler davon bisher wenig – wer einmal ein natives Programm mit einem Sketch verbinden wollte, singt bald ein Lied, das von Liebe und Leid erzählt.

Zur Lösung dieses Problems rollt man eine als Ciao bezeichnete Bibliotheksarchitektur aus – der weit verbreitete italienische Gruß bedeutet auf Chinesisch so viel wie Brücke. Die dahinterstehende Idee ist einfach: Ein als Ciao Core bezeichneter "Server" stellt als Connectors bezeichnete Module bereit, die sich vom Prozessrechnercode aus auf eine einfache Art und Weise ansprechen lassen. Dies ist in den folgenden Abbildungen illustriert – beachten Sie die Einfachheit des Aufrufs auf MCU-Seite.

Zu guter Letzt besinnt man sich ob des Arduino Star Otto auf die Ursprünge der Arduino-Technologie zurück: Mit AGFX steht eine Bibliothek in den Startlöchern, die grundlegende Zeichenoperationen mit einer an Processing angelehnten API ermöglicht.

Grundlagenforschung, ...

Das Start-up Solbian entstand aus dem Bedürfnis eines bekannten italienischen Segelbootkommandanten, der das Gewicht seiner Dschunke reduzieren wollte. Die Firma bietet spezielle Solarzellen ein, die sich durch besondere Robustheit auszeichnen.

Beim Arduino Developer Summit stellte der Chef-Entwickler die Probleme bei der Ausbalancierung von Systemen vor, die aus mehreren Solarzellen bestehen. Im Grunde genommen geht es hier – wie so oft – um die Vermeidung von Ausgleichsströmen zwischen verschieden stark beleuchteten Zellen. Produktive Hardware gab es noch nicht zu sehen – die Planungen von Arduino gehen aber wohl davon aus, in Zukunft die "kleineren" Einplatinencomputer mit Solarenergie zu versorgen.

Auch wenn der Roboterarm Braccio – zumindest in der Theorie – für 250 Euro zu haben ist, können wir den an Industrieroboter von Stäubli & Co. erinnernden Einarm-Roboter nur in den Bereich der Grundlagenforschung zählen. Das Arduino-Team ist sich dieser Sache übrigens bewusst: Als empfohlene Aufgaben für das Gerät schlägt man die Realisierung eines intelligenten Stativs oder eines Solarzellen-Sonnenfolgers vor.

... Verbreitung und ...

Das mittlerweile bei Arduino arbeitende Qualcomm-Urgestein Kathy Giori sprach kurz über die Rolle von Arduino in der technischen Bildung und der Nutzung in IoT-Projekten: Witzigerweise wird die Arduino-IDE stellenweise sogar in kommerziellen Produkten eingesetzt.

Yoshihiro Tsuboi präsentierte im Auftrag von Switch-Science interessante Distributionskonzepte aus Japan. Prozessrechner und die dazugehörenden Bauteile werden dort sowohl in Universitäten als auch Buchhandlungen vertrieben.

... Grüße vom Flurfunk

Kongresse leben davon, was off the record gesagt wird. Adabeis konnten beim Arduino Developer Summit unter anderem erfahren, dass das "direkte" Ausführen von Arduino-Code am nRF52 im Moment zwar erfolgt – langfristig ist aber die Umstellung auf ein Echtzeitbetriebssystem vorgesehen. Der in der Modulationsdomäne besonders gut sichtbare Jitter wird dabei in Kauf genommen, um – Zitat: "technisch weniger hoch stehenden Entwicklern den Zugang zu fortgeschrittenen Funktionen zu erleichtern."

Thema Nummero zwei war der japanische Halbleiter- und Maker-Markt. US-amerikanische Maker bevorzugen laut den Anwesenden physikalisch große Projekte, während japanische Maker ihre Befriedigung eher in der Realisierung von Details finden. Ein weiteres erhellendes Detail in diesem Zusammenhang ist das Verhalten von Toyota: Während die Firma die Maker Faire Bay Area sponsert, wird die Veranstaltung in Tokio nicht unterstützt.

Ein weiteres Detail ist, dass STM bei Distributoren wegen der sehr geringen Preise nicht sonderlich populär ist. Witzigerweise gelten die Lokalvertretungen des franko-italienischen Unternehmen als sehr freigiebig: Nucleo-Boards werden in Asien und dem angelsächsischen Raum demnach geradezu unter die Leute geworfen.

Fazit

Aus Sicht der Teilnehmer war die Premiere des Arduino Developer Summit ein voller Erfolg – bei der gemeinsamen Abreise vom Skyway Montebianco gab es niemanden, der den Aufwand bedauerte.

Es ist offensichtlich, dass Frederico Musto die Rolle seines Unternehmens Arduino.org als "Innovation Enabler" versteht und mit seinem Team nach bestem Wissen und Gewissen umzusetzen sucht. Langfristigen Erfolg kann Arduino nur dann haben, wenn es seinen Kunden beim "Schaffen von Werten" hilft ... (pek)