Forschung

Forschung

Forschung am Puls der Zeit

Fundamentale Umbrüche sind in der Software-Entwicklung eher die Regel als die Ausnahme. Umso wichtiger ist es für Unternehmen, am Puls der Zeit zu bleiben, neue Impulse aufzunehmen und gewinnbringend für Kunden umzusetzen. Die intensive Zusammenarbeit in der Forschung mit dem Fachbereich Elektrotechnik der Hochschule für Wirtschaft und Technik (htw saar) in Saarbrücken ist dabei für die 1.A Connect GmbH ein zentraler Baustein. Dazu gehört es, neue Produkte und Anwendungen zu denken, neue Technologien auszuprobieren und engagierte neue Mitarbeiter direkt aus der Hochschule heraus zu gewinnen.

Aktuelle Forschungsprojekte

Der digitale Rollator

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung und unter der Leitung von Dr. Dagmar Renaud vom Institut für Gesundheitsforschung und -technologie der htw-saar unterstützen wir die Entwicklung eines Rollators mit digitalen Assistenzsystemen. Der digitale Rollator wird künftig nicht mehr nur als Geh- und Einkaufshilfe oder Sitzbank fungieren, sondern durch Hightech-Accessoires zu einem altersgerechten Assistenzsystem weiterentwickelt. Im Fokus des Vorhabens stehen die Förderung und der Erhalt der Mobilität älterer Menschen. Das Gesamtziel des Projektes ist es, durch den Einsatz eines digitalen Rollators bestehende Sturzangst zu vermindern, Sicherheit zu vermitteln und somit Mobilität aufrecht zu erhalten oder wiederherzustellen. Dadurch soll zu Aktivität und sozialer Teilhabe beigetragen werden.

Prof. Martin Buchholz Partner

“Für uns ist die Kooperation in der Forschung mit Unternehmen aus der Region eine wichtige Aufgabe. Sie bietet viele Impulse für unsere Ausbildungsarbeit und ermöglicht es den Studenten, wichtige Erfahrungen für den Berufseinstieg zu sammeln. In der Kooperation mit der 1.A Connect GmbH konnten wir bereits mehrere Projekte sehr erfolgreich umsetzen. Dabei hilft uns besonders die hohe Kompetenz, langjährige Erfahrung und Flexibilität des Unternehmens in der Software-Entwicklung.”

Prof. Dr. Ing. Martin Buchholz, Leiter Forschungsgruppe RI-ComET (langjähriger Forschungs- und Projektpartner der 1.A Connect GmbH)

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Der digitale Pflegesessel

Im Sport sind die „Wearables“ bereits verbreiteter Standard. Körperliche Leistung, Blutdruck und andere Werte werden gemessen, gesammelt und ausgewertet. Warum nicht diese Technologien nutzen, um älteren Menschen einen längeren Verbleib in den eigenen vier Wänden zu ermöglichen?

Das ist die Grundidee für den digitalen Pflegesessel, den wir gemeinsam mit der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes und der Devita GmbH, dem Hersteller von hochwertigen Pflegesesseln in Oberthal, entwickelt haben.

Der Pflegesessel verfügt über unterschiedliche Kommunikationsfunktionen; er übermittelt über Sensoren Werte einzelner Körperfunktionen (z.B. Blutdruck). Die Daten werden „im Sessel“ gesammelt und nur auf Anfrage nach außen gegeben.

Der digitale Pflegesessel

Der FunkPi

Funk-Pi

FunkPi – Open Source Hard- und Software

Dieses Funkmodul ist ein Erweiterungsboard für den Raspberry Pi ®. Es wurde als Open Source Hard- und Software für den Hausautomations-Sektor entwickelt. Gerade in dem Sektor arbeiten die verschiedenen Hersteller mit sehr unterschiedlichen Funk-Protokollen, eine echte Vernetzung von verschiedenen Systemen und Komponenten ist nicht möglich. Das Ziel dieses Projektes ist es, eine offene (open source) Plattform für die Umsetzung von Technologie übergreifenden Projekten zu bieten.

Das ganze System, FunkPi und Raspberry Pi, passt in ein Standard- Hutschienengehäuse.

Das Board

Der Texas Instruments Tiva TM4C129 ist ein 32Bit ARM Cortex M4F Controller mit 120MHz Taktfrequenz. Er verfügt über 256 KByte RAM, 1024 KByte Flash und benutzt das Realtime-Betriebssystem RTOS. Wir haben einen Befehlsinterpreter entwickelt, über den alle implementierten Funktionen über alle Kommunikationsschnittstellen genutzt werden können. Der Controller verfügt über eine mit einem Capacitor gepufferte Echtzeituhr. Die Programmierung des Controllers erfolgt über eine zehnpolige Standard JTAG Schnittstelle. Als Entwicklungsumgebung verwenden wir den von Texas Instruments kostenfrei zu Verfügung gestellten Code Composer

FunkPi-Board
FunkPi-Transceiver

Der Transciever

Die zwei Texas Instruments Transceiver vom Typ CC1101 haben jeweils ein Antennenmatching für 868MHz und 433MHz und werden über einen Combiner an einem eingezogenen Antennenanschluss nach außen geführt. Dadurch können die meisten Hausautomatisierungsprotokolle für Sensoren und Aktoren abgedeckt werden. Wir haben bereits einige Protokolle implementiert und stellen die Quellen auf unserer Webseite zu Verfügung (Anwendungsbeispiele). So haben ambitionierte Entwickler eine Grundlage, auf der sie eigene Funkprotokolle entwickeln können, die wir auch in unsere Quellen übernehmen und mit anderen teilen.

Die Schnittstellen

Die Kommunikation mit dem Raspberry PI erfolgt über die UART Schnittstelle. Das Modul ist mit allen bisher erschienenen Raspberry Modellen kompatibel. Das Modul kann aber auch ohne Raspberry betrieben werden. Wird das Modul über USB mit einen PC verbunden, erfolgt die Kommunikation über einen virtuellen Serial Port. Für die galvanisch getrennte Ethernet Schnittstelle stehen sowohl ein TCP Server, als auch ein Client zu Verfügung. Alle Einstellungen werden auf einer microSD-Karte gespeichert. Karten bis zu 32GByte Speicherkapazität werden unterstützt. Zusätzliche externe Erweiterungen können über einen 26pol Pfostenstecker angeschlossen werden. Dieser enthält acht analoge Eingäng, acht GPIOs und drei UART Schnittstellen.

FunkPi-Schnittstellen
FunkPi-Display

Das Display

Das optionale 320 x 240 Pixel Grafik Display ist über SPI mit dem Controller verbunden und unterstützt eine 16Bit Farbdarstellung. Unsere Betriebssystem-Implementierung stellt einfache Befehle bereit, um sehr leicht Text und Grafiken anzuzeigen.

Die Stromversorgung

Das Modul ist für eine 12 bis 24V Stromversorgung ausgelegt. Es sind ein 3,3V Schaltregler für den Controller und das Display integriert und ein 5V Schaltregler zur Versorgung eines angeschlossenen Raspberry Pi. An diesen darf dann kein separates Netzteil mehr angeschlossen werden. Die Stromversorgung ist verpolungssicher ausgelegt und hat eine integrierte Strombegrenzung.

FunkPi-Stromversorgung

Beispiele

Ein Python 2 Beispielprogramm für den FunkPi. Es gibt die Werte der 8 analogen Eingänge (Eingänge 9 – 16 des 26 poligen Anschlusses) auf dem FunkPi-Display wieder.

# -*- coding: iso-8859-1 -*-
import time
import serial
import string
# Serielle Einstellungen für den FunkPi
ser = serial.Serial(
    port='/dev/ttyAMA0', baudrate=115200, parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_ONE, bytesize=serial.EIGHTBITS)

out = '' #Buffer
list=[]
#Löscht den kompletten Bildschirm 
ser.write('Clear \r\n' )
time.sleep(0.5)
#leert den Buffer
ser.flushInput()
#Gibt die Werte der 8 analogen Eingänge zurück. Es hat eine 12 Bit Auflösung
ser.write('GETANALOG \r\n' )

for x in xrange (0,10):
 out+=ser.readline()
list=out.splitlines() #Gibt eine Liste der Zeilen in der Zeichenfolge zurück

if list.count > 8:
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'20'+' A1: '+list[2]+'\r\n')
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'40'+' A2: '+list[4]+'\r\n')
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'60'+' A3: '+list[6]+'\r\n')
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'80'+' A4: '+list[8]+'\r\n')
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'100'+' A5: '+list[10]+'\r\n')
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'120'+' A6: '+list[12]+'\r\n')
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'140'+' A7: '+list[14]+'\r\n')
 ser.write('SETTEXT'+ ' ' +'20'+' '+'160'+' A8: '+list[16]+'\r\n')

Ein Python 2 Beispielprogramm zum ein und ausschalten einer Funksteckdose mit einstellbarem System- und Unit-Code (12345|ABCDE) mit 433 MHz. Der Kanal wird über die DIP-Schalter an der Steckdose eingestellt. In dem Beispiel sind die System-Code DIP-Schalter alle eingeschaltet (entspricht 11111) und der Kanal/Unit-Code steht auf A (also A=eingeschaltet ; B=ausgeschaltet ; C=ausgeschaltet ; D=ausgeschaltet; E=ausgeschaltet). Das Programm schaltete die Steckdose ein, wartet fünf Sekunden und schaltet sie wieder aus.

# -*- coding: iso-8859-1 -*-
#pytho 2 program
#import modules 
import time
import serial

# Serielle Einstellungen für den FunkPi
ser = serial.Serial(port='/dev/ttyAMA0',baudrate=115200,parity=serial.PARITY_NONE,stopbits=serial.STOPBITS_ONE,bytesize=serial.EIGHTBITS)



#Es schaltet den Kanal in der angegebenen drahtlosen Steckdose ein und aus.
# Einschalten
ser.write("POWERSOCKET 11111 A 1\r")
ser_line=ser.readline()
print  ser_line

#leert den Buffer und wartet 5 sekunden 
time.sleep(5)
ser.flushInput()
#Ausschalten
ser.write("POWERSOCKET 11111 A 0\r")
ser_line=ser.readline()
print  ser_line

Hier ein Beispielprogramm in Python 2 zum Einstellen der Hintergrund- und Schriftfarbe auf dem Display.

# -*- coding: iso-8859-1 -*-

import time
import serial

# Serielle Einstellungen für den FunkPi
ser = serial.Serial(
    port='/dev/ttyAMA0', baudrate=115200, parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_ONE, bytesize=serial.EIGHTBITS
)

# Farbwerte für das Display
Black= '0'
Navy='15'
DarkGreen='992'
DarkCyan='1007'
Maroon='30720'
Purple='30735'
Olive='31712'
LightGrey='50712'
DarkGrey='50712'
Blue='31'
Green='2016'
Cyan='2047'
Red='63488'
Magenta='63519'
Yellow='65504'
White='65535'
Orange='64800'
GreenYellow='45029'
Pink='63519' 

# Hintergrundfarbe Blau=31 auswählen
ser.write('SETBKCOLOR '+ Blue+'\r\n')
# Display löschen
ser.write('CLEAR '+'\r\n')
time.sleep(1)

# Textfarbe Rot=63488 auswählen
ser.write('SETTEXTCOLOR '+ Red+'\r\n') 

# Text an pos x=20 y=30 ausgeben
ser.write('SETTEXT 20 30 Hallo Funkpi\r\n')

ser.write('SETTEXTCOLOR '+ White+'\r\n')
ser.write('SETTEXT 20 60 Hallo Funkpi\r\n')

ser.write('SETTEXTCOLOR '+ Black+'\r\n')
ser.write('SETTEXT 20 90 Hallo Funkpi\r\n')