Anwendungsprogramme

Zu der Library gehört auch eine Reihe von Anwendungen, welche die Fähigkeiten des Codes demonstrieren oder dem Anwender bei der Fehlerdiagnose helfen. Die folgenden Abschnitte dokumentieren die zentralen Applikationen.

Das Programm listener

Das wichtigste Diagnoseprogramm auf der untersten Ebene ist listener. Es kann mit Hilfe des Adapterkabels serielle Verbindungen zwischen einem Steuerrechner und einer Leistungselektronik belauschen, um Kommunikationsprobleme aller Art zu untersuchen. Dazu wird der Adapter in die bestehende Verbindung eingefügt und sein Ausgang mit dem Rechner verbunden, auf dem listener läuft. Das Programm empfängt und decodiert alle Pakete, die in beiden Richtungen über das Kabel gehen. Ungültigen Daten, die von den anderen Teilnehmern ignoriert werden, erscheinen dabei nicht.

  Usage:
    listener [options]

  This program listens passively on a local serial port for incoming
  packets and dumps them on screen or to a logfile.

  Options:
    -b, --busywait          Use busy waiting (more accurate timing)
    -d, --device name       Serial port device, default /dev/ttyS0
    -h, --help              Show this summary
    -l, --logfile name      Logfile name, default is standard output

  Copyright 2005 Stephan Höhrmann, published under the GPL.

Wie die Pakete ausgegeben werden, zeigt das folgende Beispiel. Jede Zeile entspricht einem Paket, sie beginnt mit einem Zeitstempel, der in Sekunden angegeben ist. Dahinter folgen ein beschreibender Text (nodelink), die Aktion (send oder receive) und der Inhalt des Paketes.

  0.000 nodelink: open    logfile
  0.001 nodelink: send    [request<1> connect, reset=no]
  0.011 nodelink: receive [reply  <1> connect, channel=0]
  0.011 nodelink: send    [request<2> keepalive]
  0.021 nodelink: receive [reply  <2> keepalive]
  0.022 nodelink: send    [request<3> signals, 3:??? 2:??? 1:??? 0:??R]
  0.032 nodelink: receive [reply  <3> signals, 3:... 2:... 1:... 0:..R]
  0.033 nodelink: send    [request<4> disconnect, reset=yes]
  0.043 nodelink: receive [reply  <4> disconnect]
  0.044 nodelink: close   logfile

In jedem Paket stehen nach der Art (request oder reply) und der jeweiligen Sequenznummer die textuell decodierten Nutzdaten. Das Beispiel stellt die Verbindung her, sendet einen Befehl vom Typ CMDKEEPALIVE, schaltet die rote Lampe im Signal 0 ein und trennt die Verbindung schließlich wieder mit einem Reset.

Das Programm simnode

Ein anderes Diagnoseprogramm verwandelt einen Rechner in eine simulierte Leistungselektronik ohne angeschlossene Peripherie. Sie wird über ein serielles Nullmodemkabel an einen beliebigen Steuerrechner angeschlossen. Der Bildschirm des Simulators zeigt den internen Zustand an und kann so gut überwacht werden. Das Programm eignet sich insbesondere dafür, Steuerprogramme auf anderen Systemen wie den TTP-Knoten zu untersuchen.

  Usage:
    simnode [options]

  This program transforms the computer into a simulated railway
  controller node that is controlled by an external host using
  a serial nullmodem cable.

  Options:
    -c, --channel N               Simulator channel number [default 0]
    -d, --device dev              Serial port [/dev/ttyS0]
    -h, --help                    Show this summary
    -l, --logfile filename        Log communication to a file
    -n, --no-visual               Do not show the status display

  Copyright 2005 Stephan Höhrmann, published under the GPL.

Der Bildschirm zeigt alle Sensoren, Aktoren und den Inhalt des EEPROMs in lesbarer Form an.

  --------< Simulated railway controller node >---------------------------

    Channel:     0

    Signals:     (0) ...  (1) ...  (2) ...  (3) ...
    Points:      (0)  .   (1)  .   (2)  .   (3) .

    Contacts:    (0) --- <0>  (1) --- <0> (2) --- <0>  (3) --- <0>
                 C0:0 . C0:1 . C1:0 . C1:1 . C2:0 . C2:1 . C3:0 . C3:1 .

    Track 0:     enabled, off, pwm ratio 0
                 no train, speed 0
    Track 1:     enabled, off, pwm ratio 0
                 no train, speed 0

    EEPROM:      ( 0) 0    ( 1) 0    ( 2) 0    ( 3) 0    ( 4) 0
                 ( 5) 0    ( 6) 0    ( 7) 0    ( 8) 0    ( 9) 0
                 (10) 0    (11) 0    (12) 0

Das Programm nodediags

Die Funktion einer echten Leistungselektronik kann mit Hilfe von nodediags geprüft werden. Das Programm baut Verbindungen über alle verfügbaren Arten von Nodelinks auf und testet dann auf Wunsch die Kommunikation, den gesamten Befehlssatz zur Steuerung der Hardware oder den Zustand der Fehlerzähler. Mit der angeschlossenen Diagnoseplatine ergibt sich ein effektives Gespann, das die meisten denkbaren Fehler aufdecken kann.

  Usage:
    nodediags [options] test(s)

  Diagnostic tool that can connect to a single controller node via all
  available nodelink types and run tests on it as well as on the
  connection itself.

  Options:
    -d, --device spec       Specify all nodelink parameters
    -h, --help              Show this summary
    -l, --logfile name      Log the communication to a file
    -v, --verbose           Show more information if available

  Nodelink specifications used by the device parameter:
    tty:<device filename>
    can:<local CAN device>:<remote node number>:<remote device>
    udp:<remote hostname>:<remote device>
    sim

  Many fields can be left empty and will be filled with default values that
  are identical to those shown in the following examples.
    tty:/dev/ttyS0 (default device)
    can:/dev/pcan32:0:/dev/ttyS0
    udp:node00:/dev/ttyS0
    sim

  The following test programs are available:
    link                    Basic nodelink communication
    hardware                Hardware functionality
    eeprom                  EEPROM error counters (default)

  Copyright 2005 Stephan Höhrmann, published under the GPL.

Kurz gesagt kann das Programm eine Statistik der Paketlaufzeiten aufstellen, die Hardware auf der Diagnoseplatine in einem beobachtbaren Tempo ansteuern sowie die Fehlerzähler im EEPROM des Mikrocontrollers auslesen und zurücksetzen.

Das Programm diagnostics

Die umfangreichsten Tests sind mit diagnostics möglich. Das Programm kann Verbindungen über serielle Kabel, CAN oder UDP zu der Anlage oder dem Testoval aufbauen und so die Kommunikation und die Modellbahnhardware selbst überprüfen. Fast alle Tests existieren in zwei Varianten, einem Schnelltest und einer detaillierten Prüfung. Beispielsweise schaltet der Schnelltest der Weichenantriebe diese in kurzer Folge vor und zurück. Der Beobachter erkennt am gleichmäßigen Klicken, ob sie funktionieren, das Lokalisieren eines Fehlers ist in der kurzen Zeit aber kaum möglich. Der detaillierte Test schaltet die Antrieb einzeln mit langen Pausen und mit Ausgabe der Nummer. So können Ausfälle einem bestimmten Antrieb zugeordnet werden.

  Usage:
    diagnostics [options] test(s)

  Diagnostics utility for the railway system. This program can access the
  error counters of the controller boards and perform a variety of checks
  to test the functionality of the system.

  Options:
    -c, --can device          Use CAN for communication
    -d, --detailed            Run detailed tests instead of quick tests
    -h, --help                Show this summary
    -s, --system name         Select the system to test
    -t, --tty device          Use TTY for communication
    -u, --udp                 Use UDP for communication

  The following systems can be tested:
    oval                      Small test system
    kicking                   Kicking Horse Pass (default)

  The following test functions can be executed on the system:
    signals                   Test signal LEDs inside the blocks
    contacts                  Test contacts, direction and location
    usedtracks                Test track usage sensors
    points                    Test point operating units
    lights                    Test lights on the whole system
    gates                     Test crossing gates, sensors and signals
    bells                     Test crossing bells
    nodelinks                 Test nodelink communication
    eeprom                    Display hardware error counters
    cleareeprom               Reset error counters to zero
    reset                     Reset all controllers
    driveic                   Drive from IC_ST_3 through inner circle
    driveoc                   Drive from OC_ST_1 through outer circle
    drivekh                   Drive from KH_ST_1 through pass
    driveov                   Drive through the test oval

  Copyright 2005 Stephan Höhrmann, published under the GPL.

Besonders interessant ist die Möglichkeit, alle Fehlerzähler der Anlage auszulesen. Das Programm ordnet allen Gleistreibern und Kontakten die Bezeichnungen aus dem Gleisplan zu und ist so einfach zu interpretieren. Funktionen zum Abfahren der verschiedenen Kreise der Anlage runden die Testmöglichkeiten ab.

Das Programm apidemo

Wie Programme zur Steuerung des Fahrbetriebs aussehen, zeigt das einfache Beispielprogramm apidemo. Es initialisiert die Anlage für UDP-Kommunikation und fährt dann einen Zug durch den Outer Circle, Anfang und Endpunkt der Runde ist OC_ST_1. Das Programm schaltet die Lampen, Weichen und Signale entlang des Weges. Die Geschwindigkeit des Zuges wird von dem PID-Regler der Leistungselektronik auf etwa 30 Zentimetern pro Sekunde gehalten und laufend zusammen mit dem aktuell belegten Gleis ausgegeben. Löst der Zug unterwegs Kontakte aus, erscheinen die Ereignisse mit auf dem Bildschirm. Beim Erreichen des Zielblocks reduziert das Programm am ersten Kontakt die Geschwindigkeit und bringt den Zug mit dem zweiten Kontakt zum Stehen. Der Code ist sehr kompakt und kann als Vorlage für neue Anwendungen dienen.