Anleitung (deutsch)

Verwendung als Simulator

Gegenüber einem angeschlossenen PC  kann das Modul bis zu 5 verschiedene Standard-Eingabegeräte gleichzeitig simulieren. Derzeit können folgende Geräte simuliert werden:

• Tastatur
• digitales Gamepad
• analoges Gamepad
• Maus

Am Modul angeschlossene Quellen wie Taster, Schalter, Encoder, Potentiometer usw. lassen sich über eine Konfigurationsoberfläche diesen simulierten Geräten zuordnen, mit Funktionen versehen und verhalten sich dann so als wären Sie Teil des simulierten Eingabegeräts. Zahlreiche Einstellmöglichkeiten machen die Konfiguration sehr flexibel.

Durch Makrofähigkeit sind die simulierten Geräte sehr viel leistungsfähiger als ihre echten Pendants. Makros sind Schrittfolgen von mehreren Ereignissen. Beispielsweise kann in einer simulierten Tastatur ein Puls an einem Eingang nicht nur zur Übertragung eines einzelnen Tastendrucks führen, sondern eine ganze Reihe von Ereignissen in einstellbarer Geschwindigkeit führen, wie zum Beispiel mehrere Menüoptionen nacheinander auswählen.

Weiterhin lassen sich mehrere komplette Konfigurationen (mit jeweils mehreren simulierten Geräten) gleichzeitig im Modul speichern und später im Betrieb per Tastendruck oder vom PC aus mittels einer kleinen Kommandozeilenapplikation aktivieren. Das ist sehr praktisch, wenn die angeschlossenen Eingabegeräte von verschiedenen Applikationen genutzt werden sollen, die unterschiedliche Zuordnungen benötigen, zum Beispiel wenn mehrere Arcade-Emulatoren in einem Frontend zusammengefasst sind.

Verwendung als universelles I/O-Interface

Seit Firmware Version 5.21 ist zusätzlich und gleichzeitig zur Nutzung als Simulator auch die Verwendung als universelles PC-gesteuertes I/O-Interface möglich. Vom PC aus lassen sich Datenrichtungen aller Ports setzen, Eingänge lesen und Ausgänge beschreiben, sowie weitere Funktionen des Moduls fernsteuern, zum Beispiel der Wechsel der ausgewählten Konfiguration.

Diese neue Funktionalität eröffnet komplett neue Möglichkeiten mit dem Modul. Es lassen sich LEDs, Lampen, Motoren, Displays und vieles mehr anschließen und vom PC aus ansteuern. Für viele Anwendungsfälle gibt es besondere Adaptermodule.

Die Steuerung all dieser Funktionen wurde im Arcaze USB SDK zusammengefasst und ist in der Dokumentation zum Arcaze SDK und ArcazeRC beschrieben.

Was kann direkt am Modul angeschlossen werden?

Installation des Arcaze Config Tool

Die Installation ist simpel:

1. Laden Sie sich das Arcaze USB Config Tool Setup herunter.
2. Führen Sie es auf Ihrem PC aus. Sie werden durch die einzelnen Schritte der Installation geführt. Wenn auf Ihrem PC noch kein Microsoft .Net (ab Version 2) installiert ist, wird der Installer das automatisch herunterladen und installieren.
3. Nach der Installation finden Sie im Startmenü neue Einträge für das Arcaze-USB Config Tool. Der Firmware Updater ist seit V4.0 direkt im Config Tool enthalten, taucht also nicht mehr gesondert im Startmenü auf.

Achtung! Derzeit muss das Arcaze Config Tool und andere Applikationen, die die Arcaze-DLL einsetzen als Administrator gestartet werden. Dieses Problem wird in Kürze behoben!

Erstes Firmware Update

Zur Zeit gehören eine Version des Arcaze-USB Config Tool und eine Firmware-Version in Modul immer fest zusammen. Da es auf beiden Seiten stetig Neuerungen und Verbesserungen gibt, ist also vor der ersten Inbetriebnahme ein Update der Firmware im Arcaze USB Interface notwendig, damit beides zusammenpasst.

Das Firmware Update ist ganz einfach. Es ist im Arcaze Video Tutorial #2 beschrieben, oder folgen Sie den hier beschriebenen Schritten:

1. Stecken Sie Ihr Modul an einem freien USB-Port ein und warten Sie, bis Windows es vollständig erkannt hat. Achtung! Stecken Sie nur ein einzelnes Arcaze-Modul ein, wenn mehrere Module eingesteckt sind, gibt es derzeit noch keine Auswahlmöglichkeit, welches Modul programmiert werden soll!
2. Starten Sie das Arcaze Config Tool. Es wird beim ersten Start in der Regel melden, dass eine unpassende Firmware-Version gefunden wurde.
3. Wählen Sie im Menü USB->Firmware Update
4. Klicken Sie auf “Update starten”
5. Das angeschlossene Interface wird gesucht und in einen Update-Mode versetzt, währenddessen blinkt eine der Leuchtdioden auf dem Modul.
6. Nach ein paar Sekunden drücken Sie nochmals auf “Update starten”.
7. Daraufhin läuft das Update ca. 5 Sekunden, währenddessen blinkt eine LED unregelmäßig.
8. Fertig! Sie haben nun die aktuellste Firmware in Ihrem Modul!
9. Klicken Sie auf “Schließen”, um das Firmware Update Fenster zu beenden.

Falls es mit diesem Vorgehen Probleme gibt (Modul blinkt nicht, oder wird gar nicht erkannt), verwenden Sie bitte das hier beschriebene Vorgehen.

Start des Arcaze USB Config Tool

Nun können Sie das Arcaze Config Tool starten, um eine erste Konfiguration für Ihr Modul zu erstellen. Klicken Sie dazu auf dem Desktop oder im Startmenü (Start->Arcaze USB Interface) auf “Arcaze-USB Config Tool”.

Die sich öffnende Applikation sollte so aussehen:

Erstellen einer ersten einfachen Konfiguration

1. Schließen Sie das Arcaze-USB Interface an
2. Starten Sie das Arcaze-USB Config Tool (siehe oben)
3. Wählen Sie im DropDown-Menü “Arcaze-Modul” Ihr Modul aus. (Im Screenshot weiter unten heißt es “Macros on All Inputs”). Dieser Schritt ist derzeit immer notwendig!
4. Klicken Sie oben auf das Icon zum Anlegen einer neuen Taster/Schalter-Funktion:
   
5. Ein Dialog öffnet sich:
   
6. Schließen Sie einen Taster oder Schalter an einem der Eingänge des Arcaze an und drücken Sie diesen Taster für einen Moment. Die Anzeige “Port Eingang” springt dann automatisch auf den jeweiligen Eingang. Probieren Sie ruhig mehrere unterschiedliche Eingänge aus. Die ausgewählte Zeile benennt jedenfalls den Eingang, dem die neue Funktion zugewiesen werden wird.
7. Klicken Sie auf der virtuellen Tastatur z.B. “A” an. Das ist die Funktion die wir nun einem der Interface-Ports zuweisen wollen. Funktionen heißen im Config Tool immer “Makro”, da auch mehrere Tasten nacheinander gesendet werden könnten. Alle übrigen Einstellungen lassen Sie zunächst bei den Defaults.
8. Schließen Sie am Modul einen beliebigen Eingang, zum Beispiel durch Drücken eines angeschlossenen Tasters oder durch Kurzschließen mit einer Büroklammer. Im Feld “Eingang” wird die zugehörige Port-Nummer angezeigt und automatisch ausgewählt. Diesem Port wird nun also die Funktion “Taste A” zugewiesen. Nach dem Programmieren wird jeder Druck der hier angeschlossenen Taste ein “A” an den PC senden.
9. Klicken Sie “OK”
10. Im Hauptfenster ist nun eine neue Zeile mit unserem A (bei uns auf Port A01) entstanden:
    
11. Klicken Sie im Menü “USB->Konfiguration in Arcaze schreiben” an. Die neue Konfiguration wird damit in das Modul geschrieben.

Test der neuen Konfiguration

1. Starten Sie einen Texteditor oder z.B. Word.
2. Wenn Sie nun den zuvor konfigurierten Taster am Arcaze USB-Interface drücken, erscheinen die gewünschten ‘A’s im Editor.

Programmieren einer Konfiguration in das Interface

Das haben Sie im letzten Abschnitt bereits gemacht:

1. Schließen Sie das Arcaze-USB Interface an.
2. Starten Sie das Arcaze-USB Config Tool
3. Wählen Sie im DropDown-Menü “Arcaze-Modul” Ihr Modul aus. Dieser Schritt ist derzeit immer notwendig, auch wenn es bereits angezeigt wird.
4. Klicken Sie “USB->Konfiguration in Arcaze schreiben”

Die Konfiguration steht nun im Interface und kann verwendet werden. Falls Sie gegenüber der vorangegangenen Konfiguration die Arten der Devices verändert haben (Gamepad, Keyboard, aus), dann dauert die Enumeration wieder einen Moment. Wenn nur Port-Zuordnungen verändert wurden, dann ist das Device nahezu sofort wieder verfügbar.

Auslesen einer Konfiguration aus dem Interface

1. Schließen Sie das Arcaze-USB Interface an.
2. Wenn Sie mehrere Devices (Keyboards, Gamepads) in konfiguriert haben, dann dauert das bei der ersten Anmeldung einige Zeit. Später geht das für diese Konfiguration schneller. Warten Sie ab, bis alle Devices enumeriert sind.
3. Starten Sie das Arcaze-USB Config Tool
4. Wählen Sie im DropDown-Menü “Arcaze-Modul” Ihr Modul aus. Dieser Schritt ist derzeit immer notwendig, auch wenn es bereits angezeigt wird.
5. Klicken Sie “USB->Konfiguration aus Arcaze lesen”

Die komplette Konfiguration des Moduls wird nun dargestellt.

Erstellen mehrerer Interfaces

Sie können mit dem Arcaze USB Interface nicht nur eine einzelne Tastatur oder Gamepad simulieren, sondern bis zu 5 Stück gleichzeitig. Das macht zum Beispiel Sinn, wenn ein Spiel erfordert, dass jeder Spieler ein eigenes Gamepad hat, oder um die prinzipbedingte Beschränkung der maximalen Anzahl gleichzeitig gedrückter Tasten pro Tastatur zu umgehen. Außerdem muss das erste Interface immer ein Keyboard sein. Für ein Gamepad muss also stets ein zweites Interface eingetragen werden.

Fügen Sie ein neues Interface mit dem “Interface hinzufügen”-Button ein:

Für jedes neue Interface entsteht dann ein Karteireiter, mit einer eigenen Tabelle zur Konfiguration. Hier wurden 4 Interfaces erzeugt, die am Anfang alle den Namen “New” tragen, dieser kann aber angepasst werden:

Das erste Interface muss immer ein Keyboard sein, die bis zu 4 übrigen können frei als Keyboard, Gamepad oder Analog Gamepad definiert werden.

Steckverbinder

Nummer	Beschreibung
1	Button Connector A
2	Button Connector B
3	Analog Connector
4	Extension Connector
5	Interne LEDs
6	optionaler Steckverbinder für externe LEDs
7	USB-Port
8	stehender USB-Port (alternativ zu 7)
9	Programming Connector

 

Button Connector A (1)

Hier werden Taster, Schalter und Inkrementalgeber angeschlossen. Jeder Taster/Schalter wird an ein Paar von zwei nebeneinanderliegende Pins angeschlossen. Diese Paare sind durchnummeriert beschriftet von A01 bis A20. Diese Nummern finden sich dann auch in der Konfigurations-Software wieder.

An diesem Steckverbinder liegt die rechte/innere Reihe auf gemeinsamem GND. Dies ist insbesondere beim Anschluss von Inkrementalgebern zu beachten, von denen die beiden Signalpins an zwei Pins der linken Reihe und der gemeinsame GND-Pin an einem beliebigen Pin der rechten Reihe angeschlossen werden muss.

Button Connector B (2)

Hier werden Taster, Schalter und Inkrementalgeber angeschlossen. Jeder Taster/Schalter wird an ein Paar von zwei nebeneinanderliegende Pins angeschlossen. Diese Paare sind durchnummeriert beschriftet von A01 bis A20. Diese Nummern finden sich dann auch in der Konfigurations-Software wieder.

Die Belegung ist identisch mit dem Button Connector A, nicht gespiegelt. Das bedeutet, dass an diesem Steckverbinder die rechte/äußere Reihe auf gemeinsamem GND liegt. Dies ist insbesondere beim Anschluss von Inkrementalgebern zu beachten, von denen die beiden Signalpins an zwei Pins der linken Reihe und der gemeinsame GND-Pin an einem beliebigen Pin der rechten Reihe angeschlossen werden muss.

Analog Connector (3)

Hier können Potentiometer und andere analoge Quellen angeschlossen werden. Die Eigenschaften des Analog Connector haben sich mit Hardware Version 3.7 verändert. Daher werden die beiden Versionen getrennt beschrieben:

Extension Connector (4)

Hier können zukünftige Erweiterungsplatinen angeschlossen werden. Angedacht sind Erweiterungen zur Ansteuerung von Anzeigen, Lampen, Signalgebern und Motoren. Bisher ist davon aber nichts realisiert und es kann noch kein Termin für die Fertigstellung genannt werden. Wenn es so weit ist, wird es ein Firmware-Update geben.

Interne LEDs (5)

Derzeit werden hier immer die 3 Keyboard-LEDs dargestellt, also NUM-LOCK, CAPS-LOCK und SCROLL-LOCK, es gibt im Moment noch keine Funktion zur weiteren Konfiguration.

Wenn der Bootloader aktiv ist, blinkt eine dieser LEDs (das sehen Sie beim Firmware-Update).

optionaler Steckverbinder für externe LEDs (6)

Alternativ zu den aufgelöteten Leuchtdioden können auch externe LEDs angeschlossen werden. Es gilt das zu den internen LEDs gesagte. Standardmäßig sind aber LEDs auf dem Modul und der Steckverbinder dafür nicht bestückt. Wenn Sie Module mit Steckverbinder für externe LEDs benötigen, fragen Sie bitte an.

Bei Anschluss von LEDs an  diesem Steckveribinder, muss die Kathode an der oberen/äußeren Reihe, die Anode an der unteren/inneren Reihe angeschlossen werden. Bei nachträglichem Anschluss sind die internen LEDs (5) zunächst auszulöten.

USB-Port (7)

Hier wird der PC über das beiliegende USB-Kabel angeschlossen.

stehender USB-Port (8)

Auf Anfrage kann diese USB-Buchse auf der Rückseite des Moduls anstelle (7) bestückt werden. Das ermöglicht den flachen Einbau des Moduls an einer Gehäusewand, der USB-Port schaut dann durch die Gehäusewand. Es ist nicht möglich (7) und (8) gleichzeitig zu bestücken.

Programming Connector (9)

Dieser Steckverbinder wird normalerweise nur während der Produktion des Moduls zur ersten Programmierung des Bootloaders verwendet. Der User hat keine Verwendung dafür. In späteren Versionen wird er nicht mehr bestückt, bzw. wurde auf die Unterseite verlegt.

Anschluss eines normalen Tasters oder Schalters

Insgesamt können maximal 40 Taster oder Schalter pro Modul angeschlossen werden, je 20 an jedem der beiden Button-Steckverbinder. Jeder Taster oder Schalter wird mit 2 Kabeln an einem der nummerierten Paare der Button-Steckverbinder angeschlossen. Die Polarität ist egal.

Anschluss eines Inkrementalgebers

Insgesamt können maximal 20 Inkrementalgeber pro Modul angeschlossen werden, je 10 an jedem der beiden Button-Steckverbinder.

Jeder Inkrementalgeber hat 3 Anschlüsse, 2 Signalpins “A” und “B”, sowie einen gemeinsamen GND-Pin. Die beiden Signalpins müssen an 2 untereinander liegenden Signalpins des Moduls angeschlossen werden, also zum Beispiel jeweils am linken Pin der Paare A01 und A02. Der gemeinsame GND-Pin kann an einem der beiden zugehörigen rechten Pins angeschlossen werden. Der zweite GND-Pin am Modul bleibt frei.

Die Polarität von A und B entscheidet über die Drehrichtung. Wenn die beiden Pins miteinander vertauscht werden, wird dadurch die Drehrichtung umgekehrt.

Weitere Informationen zu Inkrementalgebern finden Sie in diesem Kapitel.

Anschluss eines Potentiometers oder einer anderen analogen Quelle

Eine besonders einfache Erklärung der Analog Ports befindet sich im Arcaze Video Tutorial #1 (Analog Ports).

Potentiometer werden am Analog Port angeschlossen:

 

 

Beispielhaft wurde hier AIN1 angeschlossen, damit die Pins von AIN0 davor sichtbar blieben. AIN1 wird also an folgenden Pins eingesteckt:

• Pin 2 = GND
• Pin 4 = Schleifer
• Pin 6 = VCC33

Die Nummerierung erfolgt hier in Zweierschritten, weil die Pfostenleisten immer im “Zickzack” nummeriert werden.

 

Beispielhaft wurde hier AIN0 angeschlossen, weil das im Foto übersichtlicher erscheint.

• Pin 1 = VCC33
• Pin 2 = GND
• Pin 3 = Schleifer

Die Nummerierung ist hier (anders als in der Vorversion) also fortlaufend. Das ist eine absichtliche Änderung, damit zusammengehörige Signale auf einem Flachkabel auf nebeneinanderliegenden Adern liegen.

 

Verwenden Sie am besten Potentiometer mit einem Widerstandswert

• zwischen 1kΩ und 5kΩ bei PCB Version 3.0 bis 3.6
• zwischen 1kΩ und 100kΩ bei PCB Version 3.7

(1 kΩ = 1 Kiloohm = 1000 Ohm)

Maximal 6 analoge Quellen sind anschließbar, sie sind benannt mit AIN0 bis AIN5, bzw. A0-A5.

Jedes Poti hat 3 Anschlüsse, die beiden Enden der Kohlebahn außen und den Schleifer in der Mitte. Normalerweise wird an den Enden der Kohlebahn eine Spannung angeschlossen, so dass sich über dieser Bahn ein Spannungsverlauf ergibt, der mit dem Schleifer abgenommen werden kann. Steht er am einen Ende der Bahn, beträgt die Spannung Null, am anderen Ende die volle Versorgungsspannung.

Verhält sich das Poti “spiegelverkehrt”, dann sind die äußeren beiden Pins (also VCC33 und GND) miteinander zu vertauschen.

Analoge Eingänge lassen sich nur in einem “Analog Gamepad” Interface nutzen und das erste Interface ist immer ein Keyboard. Daher muss folgendes Vorgehen gewählt werden:

1. mit dem  Button ein zweites (oder höheres) Interface anlegen
   
2. dieses auf Analog Gamepad einstellen
   
3. Mit dem “Create Analog Channel” Button  einen neuen Analog Kanal anlegen
   
4. Im sich öffnenden Fenster den gewünschten Kanal und die Endweret einstellen. Dies ist derzeit am besten im o.g. Tutorial Video dokumkentiert.

Power Driver V3

Das Power Driver Modul erlaubt es dem Arcaze-USB Interface, 20 Lasten mit bis zu 1A pro Port anzusteuern. Es derzeit das Treibermodul mit der höchsten Ausgangsleistung und der höchsten Spannungsfestigkeit. Es hat Push-Pull Ausgänge, alle Ports sind kurzschlussfest und mit Übertemperatursicherung ausgestattet. Es kann beispielsweise auch für Lampen, Sirenen oder Motoren genutzt werden, insbesondere auch aus dem 24V Industriebereich.

Display Driver

LED Driver 2

LED Driver 3

Betrieb des Moduls

Wenn das Interface bereits konfiguriert ist, stellt es einfach eine Ansammlung von Tastaturen und Gamepads dar. Alle Betriebssysteme, die USB Keyboards und Gamepads in einem Composite USB Device unterstützen sollten kompatibel sein. Dazu zählen unter anderem auch alle Windows-Varianten ab Windows 98, sowie die üblichen aktuellen Linux-Systeme. Um das Modul fertig kofiguriert zu betreiben, ist also überhaupt keine besondere Software-Installation auf dem PC erforderlich, er muss nur USB-Keyboards und ggf. Gamepads unterstützen.

Konfiguration des Moduls

Zur Umkonfiguration des Moduls sind im Moment 3 Dinge nötig:

• Windows PC mit Windows XP, Vista oder 7 (32 oder 64 Bit). Ein Config Tool für Linux steht derzeit noch nicht zur Verfügung.
• Derzeit ist Microsoft .Net ab 3.5 notwendig, da Linq verwendet wird. In einer der nächsten Versionen wird wieder .Net 2.0 ausreichen.
• Das Arcaze Config Tool

V1.0

Die allererste Version des Moduls stammt aus dem Jahr 2005 und basiert auf einer völlig anderen Architektur. Sie ist daher nicht kompatibel zur aktuellen Firmware.

V2.0

Version 2 wurde nie veröffentlicht

V3.0 – 3.1

Ab Version 3.0 sind alle Module kompatibel zur aktuellen Firmware. Von V3.0 steht kein Foto zur Verfügung, funktionale Unterschiede zu V3.1 gibt es jedoch nicht.

V3.2

Das auf V3.2 aufgedruckte Pinout der Button Ports gilt für die Versionen 3.0 bis 3.2: Linke Spalte der I/O-Pin, rechte Spalte zugehöriger GND.

V3.3

In Version 3.3 findet eine wichtige Änderung statt: In den vorigen Versionen war das Pinout der beiden Button Ports A und B (die 40poligen Steckverbinder) so ausgeführt, dass sich jeweils links der Eingangspin und rechts daneben der zugehörige GND-Pin befand. Mit dem Erscheinen von Power Driver und Breakout Boards war das ungünstig, weil deren Anschlusskabel an A und B unterschiedlich geführt werden musste. Deswegen wurden die Spalten am Button Port A vertauscht, so dass auf beiden Ports GND jeweils außen und die I/O-Pins innen liegen. Schöner wäre es gewesen, auch die Pinnummern zu spiegeln, so dass auch die Portreihenfolge auf A und B identisch gewesen wäre, aber das hätte zu unterschiedlichen Firmwares geführt, daher wurde diese Änderung nicht unternommen.

Jedenfalls ist diese Änderung bei Ersetzung eines alten Moduls mit Hardware Version 3.2 oder früher durch eine Hardware Version 3.3 oder später zu beachten. Dann ist der Steckverbinder an Port A um 180 Grad zu drehen und die Pins in der Konfiguration zu spiegeln (A01 auf A20, A02 auf A19 usw.)

V3.4

In Version 3.4 wurde der Versuch gemacht, Micro-USB einzuführen, weil sich das in anderen Produkten bewährt hatte und es kostengünstigere Kabel und Buchsen gibt. Leider führte es mangels Gehäuse im Feld zu zahlreichen abgebrochenen Buchsen. Daher wurde Micro-USB in der nächsten Version wieder aufgegeben.

V3.5

Nach den schlechten Erfahrungen wieder zurück zu Standard USB-B.

 

V3.6

Die zwei größten Änderungen an V3.6 sind:

• Die nie sinnvoll verwendeten LEDs 2 und 3 entfallen (dort wurden Caps Lock und Scroll Lock angezeigt).
• Stattdessen wurde ein Taster eingefügt, mit dem der Bootloader ohne Jumper-Trick gestartet werden kann, indem er beim Einstecken des Moduls gedrückt gehalten wird.
• Den Analog-Ports wurden kleine Pulldown-Widerstände spendiert, so dass unbenutzte Analog-Ports im Config-Tool nicht mehr wild herumspringen.

V3.7

V3.7 hat mehrere Änderungen erfahren:

• Die neuen Erweiterungsmodule mit CAN-Schnittstelle stehen vor der Tür, daher wurde ein 10poliger CAN Extension Port hinzugefügt und der bisherige 20polige Extension Port auf “SPI Extension” umbenannt. Funktional ändert sich an letzterem nichts.
• Der Analog Port hat aktive Impedanzwandler bekomen, so dass auch hochohmige Potentiometer angeschlossen werden können, ohne Unlinearitäten zu erzeugen.
• Das Pinout des Analog Ports wurde verändert, um zukünftig lötfreie Verbindungen zu den Potis zu erlauben. Siehe dazu Beschreibung des Analog Connector.
• Das Modul musste um 1cm verlängert werden. Die Abmessungen betragen jetzt 90x60mm anstatt 80x60mm. Die Befestigungsbohrungen befinden sich aber an den gleichen Positionen wie bisher.