Elektronikentwicklung unter Linux

Clifford Wolf

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 1 Einführung ● Behandelte Themen ● Unvollständigkeit

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und Schematic Einführung Compiler und Libraries

Mathematik

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 2 Behandelte Themen

Einführung ■ Schaltungssimulation ● Behandelte Themen ● Unvollständigkeit Schaltungssimulation ■ Leiterplattenentwurf und Schematic Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries ■ Compiler fuer embedded CPUs und ausgewaehlte Libraries Mathematik

Mechanik ■ Mathematik

■ Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 3 Unvollständigkeit

Einführung ■ Ich kann nur etwas über die Tools erzaehlen die ich selbst ● Behandelte Themen ● Unvollständigkeit verwende.

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Für Hinweise und Ergänzungen bin ich jederzeit offen und

Compiler und Libraries dankbar.

Mathematik

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 4 Einführung

Schaltungssimulation ● QUCS ● GnuCap ● LTspice ● Java Circuit Simulator ● Icarus Verilog ● GTKWave Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und Schematic

Compiler und Libraries

Mathematik

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 5 QUCS

Einführung http://qucs.sourceforge.net/

Schaltungssimulation ● QUCS ● GnuCap ■ Sehr sauber implementierter Simulator ● LTspice ● Java Circuit Simulator ● Icarus Verilog ● GTKWave ■ Gute GUI für Schematic-Entry Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries ■ Alle üblichen Simulationsarten Mathematik

Mechanik ■ Kann Spice, Verilog, Verilog-AMS und VHDL modelle laden

■ Nicht alle standard device models

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 6 GnuCap

Einführung http://www.gnu.org/software/gnucap/

Schaltungssimulation ● QUCS ● GnuCap ■ Weitgehend an Spice angelehnt ● LTspice ● Java Circuit Simulator ● Icarus Verilog ● GTKWave ■ Keine GUI, nur spice-like file-io Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries ■ Unterstützung für mixed-mode simulation Mathematik

Mechanik ■ Support für alle standard device models

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 7 LTspice

Einführung http://www.linear.com/software/

Schaltungssimulation ● QUCS ● GnuCap ■ Windows software - läuft sehr gut unter wine ● LTspice ● Java Circuit Simulator ● Icarus Verilog ● GTKWave ■ Free as in free beer Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries ■ Sehr brauchbares Spice mit GUI Mathematik

Mechanik ■ Nur für analoge Simulationen

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 8 Java Circuit Simulator

Einführung http://www.falstad.com/circuit/

Schaltungssimulation ● QUCS ● GnuCap ■ Java applet (läuft im Browser, mit Java plugin) ● LTspice ● Java Circuit Simulator ● Icarus Verilog ● GTKWave ■ Sehr anschauliche „real-time“ simulation Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries ■ Keine advancten device models Mathematik

Mechanik ■ Eher für accademic use geeignet

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 9 Icarus Verilog

Einführung http://www.icarus.com/eda/verilog/

Schaltungssimulation ● QUCS ● GnuCap ■ Command-line Verilog Simulator ● LTspice ● Java Circuit Simulator ● Icarus Verilog ● GTKWave ■ Erzeugt VCD Dateien Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries ■ Interpreter (also nicht sehr schnelll) Mathematik

Mechanik ■ Verilog 2005 ist nicht vollständig implementiert

■ Support für PLI/VPI bindings

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 10 GTKWave

Einführung http://gtkwave.sourceforge.net/

Schaltungssimulation ● QUCS ● GnuCap ■ Viewer für VCD Dateien ● LTspice ● Java Circuit Simulator ● Icarus Verilog ● GTKWave ■ UI manchmal etwas gewöhnungsbedürftig Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries ■ Auch bei grossen Files relativ schnell Mathematik

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 11 Einführung

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und Schematic ● gEDA ● KiCAD ● Eagle Leiterplattenentwurf und Schematic

Compiler und Libraries

Mathematik

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 12 gEDA

Einführung http://www.gpleda.org/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Sammlung einzelner Tools - u.A. für Schematic Entry und ● gEDA ● KiCAD PCB Design ● Eagle

Compiler und Libraries ■ Schon eine ganze Zeit verfügbar Mathematik

Mechanik ■ Ich persönlich verwende aus gEDA nur Icarus Verilog und GTKWave

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 13 KiCAD

Einführung http://kicad.sourceforge.net/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Schematic Entry und PCB Design ● gEDA ● KiCAD ● Eagle ■ Derzeit noch viele Kinderkrankheiten Compiler und Libraries

Mathematik ■ Mechanik Bei anspruchsvollen Designs habe ich frustriert aufgegeben

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 14 Eagle

Einführung http://www.cadsoft.de/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Mit Einschränkungen (Boardgrösse, etc.) free as in free beer ● gEDA ● KiCAD ● Eagle ■ Nicht besonders gut aber kann das was es tun soll Compiler und Libraries

Mathematik ■ Mechanik Bei anspruchsvollen Designs kann Eagle recht mühsam werden

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 15 Einführung

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und Schematic

Compiler und Libraries ● AVR Gcc Compiler und Libraries ● AVR Libc ● AVRDUDE ● SDCC ● Lib(X)SVF ● V-USB

Mathematik

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 16 AVR Gcc

Einführung http://gcc.gnu.org/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic GCC Port für AVR Microcontroller

Compiler und Libraries ● AVR Gcc ● AVR Libc ■ Macht genau was man erwarten würde ● AVRDUDE ● SDCC ● Lib(X)SVF ● V-USB ■ Erzeugt sehr guten Code Mathematik

Mechanik ■ Man braucht ein paar Kniffe für z.B. Daten im Flash

■ Hardware zugriffe sind über avr-libc gut gekappselt

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 17 AVR Libc

Einführung http://www.nongnu.org/avr-libc/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Kleine Libc für AVR (mit AVR Gcc)

Compiler und Libraries ● AVR Gcc ● AVR Libc ■ Wichtigsten Utility-Functions und Hardware-Kappselung ● AVRDUDE ● SDCC ● Lib(X)SVF ● V-USB ■ Normalerweise braucht man keine Zeile Assembler Code Mathematik mehr Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 18 AVRDUDE

Einführung http://www.nongnu.org/avrdude/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Tool zum reden mit fast allen AVR-Programmern

Compiler und Libraries ● AVR Gcc ● AVR Libc ■ Mehr oder weniger modular (erweitern um Support fuer ● AVRDUDE ● SDCC weitere Programmer ist möglich) ● Lib(X)SVF ● V-USB Mathematik ■ Ein Command-Line-Interface für alle AVR-Programmer Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 19 SDCC

Einführung http://sdcc.sourceforge.net/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Compiler und Assembler für verschiedene Microcontroller:

Compiler und Libraries ● AVR Gcc ● AVR Libc Intel 8051, Maxim 80DS390, ● AVRDUDE Zilog Z80 und Motorola 68HC08 ● SDCC ● Lib(X)SVF ● V-USB ■ Mathematik Derzeit in Entwicklung: Support für PIC16 und PIC18

Mechanik ■ Beinhaltet auch einen Simulator für die Prozessoren

■ Ich habe nur Erfahrung mit dem 8051 Compiler ■ Der erzeugt ekelhaften Code (aber das liegt zum Teil auch am 8051 Design)

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 20 Lib(X)SVF

Einführung http://www.clifford.at/libxsvf/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Library zum schreiben von SVF/XSVF JTAG Playern

Compiler und Libraries ● AVR Gcc ● AVR Libc ■ Fertige examples für Bitbanging-Interfaces und FT2232H ● AVRDUDE ● SDCC ● Lib(X)SVF ● V-USB ■ Support fuer Xilinx Platform Cable USB ist in Arbeit Mathematik

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 21 V-USB

Einführung http://www.obdev.at/products/vusb/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Library für Low-Speed USB 1.1 in Software auf AVRs

Compiler und Libraries ● AVR Gcc ● AVR Libc ■ Etwas Know-How über USB ist notwendig um sinnvoll damit ● AVRDUDE ● SDCC arbeiten zu können ● Lib(X)SVF ● V-USB Mathematik ■ Genial um Projekte mit einem einfachen USB Interface Mechanik auszustatten

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 22 Einführung

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries Mathematik Mathematik ● Maxima ● WxMaxima ● Gnuplot ● Octave ● Cliffords Javascript Elektronik Tools

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 23 Maxima

Einführung http://maxima.sourceforge.net/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Computer Algebra Software

Compiler und Libraries

Mathematik ■ In LISP geschrieben ● Maxima ● WxMaxima ● Gnuplot ● Octave ■ ● Cliffords Javascript Elektronik Sehr vollständig Tools

Mechanik ■ Bis auf aufwendigere Integrale, etc. sehr brauchbar

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 24 WxMaxima

Einführung http://wxmaxima.sourceforge.net/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic GUI für Maxima (in WxWidgets)

Compiler und Libraries

Mathematik ■ Viele Standard-Features über Menüs erreichbar ● Maxima ● WxMaxima ● Gnuplot ● Octave ■ ● Cliffords Javascript Elektronik Eingebaute Maxima Online-Hilfe Tools

Mechanik ■ Support für plots über gnuplot oder nativ

■ Eigenes Tool für Richtungsfelder (z.B. für Differentialgleichungen)

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 25 Gnuplot

Einführung http://www.gnuplot.info/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Commandline plotting Utility

Compiler und Libraries

Mathematik ■ Built-in floating-point math ● Maxima ● WxMaxima ● Gnuplot ● Octave ■ ● Cliffords Javascript Elektronik Import von Text-Datenfiles Tools

Mechanik ■ Interaktive GUI (mit Support zum zoomen etc.)

■ Export in verschiedenen Dateiformaten

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 26 Octave

Einführung http://www.gnu.org/software/octave/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic Matlab-like Numerik Framework

Compiler und Libraries

Mathematik ■ Nicht unbedingt schnell aber umfangreich ● Maxima ● WxMaxima ● Gnuplot ● Octave ■ ● Cliffords Javascript Elektronik Viele Matlab Programme funktionieren ohne oder mit Tools minimalen Änderungen Mechanik

■ Support für Plots über Gnuplot

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 27 Cliffords Javascript Elektronik Tools

Einführung http://svn.clifford.at/tools/trunk/electrotools/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und Schematic ■ Compiler und Libraries Sammlung kleiner Javascript Tools für verschiedene

Mathematik numerische Probleme aus der Elektrotechnik ● Maxima ● WxMaxima ● Gnuplot ● Octave ● Cliffords Javascript Elektronik Tools

Mechanik

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 28 Einführung

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und Schematic Compiler und Libraries Mechanik Mathematik

Mechanik ● QCad ● OpenSCAD

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 29 QCad

Einführung http://www.qcad.org/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic 2D CAD Konstruktionsprogramm für Autocad DXF Dateien

Compiler und Libraries

Mathematik ■ Die jeweils vorletzte Version ist als GPL released Mechanik ■ ● QCad Die jeweils aktuelle Version kostet Geld oder ist als ● OpenSCAD Trial-Version verfügbar

■ Das richtige Arbeiten mit Hilfslinien, etc erfordert etwas Übung

■ Es gibt ein gutes Tutorial auf der Homepage

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 30 OpenSCAD

Einführung http://openscad.org/

Schaltungssimulation

Leiterplattenentwurf und ■ Schematic 3D/2D Konstruktionssoftware für Programmierer

Compiler und Libraries

Mathematik ■ Die Designs sind an Programmiersprachen angelehnte Mechanik Beschreibungen ● QCad ● OpenSCAD ■ Durch die formale Beschreibungen sind parametrische Designs einfach realisierbar

■ Ein interaktives Design ist nicht möglich

■ Über den Austausch von DXF Dateinen kann OpenSCAD mit QCad zusammen verwendet werden

Clifford Wolf, 26. September 2010 http://www.clifford.at/ - p. 31