MATLAB/Octave - Isolator Bricklet

Dies ist die Beschreibung der MATLAB/Octave API Bindings für das Isolator Bricklet. Allgemeine Informationen über die Funktionen und technischen Spezifikationen des Isolator Bricklet sind in dessen Hardware Beschreibung zusammengefasst.

Eine Installationanleitung für die MATLAB/Octave API Bindings ist Teil deren allgemeine Beschreibung.

Beispiele

Der folgende Beispielcode ist Public Domain (CC0 1.0).

Simple (MATLAB)

Download (matlab_example_simple.m)

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function matlab_example_simple()
    import com.tinkerforge.IPConnection;
    import com.tinkerforge.BrickletIsolator;

    HOST = 'localhost';
    PORT = 4223;
    UID = 'XYZ'; % Change XYZ to the UID of your Isolator Bricklet

    ipcon = IPConnection(); % Create IP connection
    i = handle(BrickletIsolator(UID, ipcon), 'CallbackProperties'); % Create device object

    ipcon.connect(HOST, PORT); % Connect to brickd
    % Don't use device before ipcon is connected

    % Get current statistics
    statistics = i.getStatistics();

    fprintf('Messages From Brick: %i\n', statistics.messagesFromBrick);
    fprintf('Messages From Bricklet: %i\n', statistics.messagesFromBricklet);
    fprintf('Connected Bricklet Device Identifier: %i\n', statistics.connectedBrickletDeviceIdentifier);
    fprintf('Connected Bricklet UID: %s\n', char(statistics.connectedBrickletUID));

    input('Press key to exit\n', 's');
    ipcon.disconnect();
end

Simple (Octave)

Download (octave_example_simple.m)

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function octave_example_simple()
    more off;

    HOST = "localhost";
    PORT = 4223;
    UID = "XYZ"; % Change XYZ to the UID of your Isolator Bricklet

    ipcon = javaObject("com.tinkerforge.IPConnection"); % Create IP connection
    i = javaObject("com.tinkerforge.BrickletIsolator", UID, ipcon); % Create device object

    ipcon.connect(HOST, PORT); % Connect to brickd
    % Don't use device before ipcon is connected

    % Get current statistics
    statistics = i.getStatistics();

    fprintf("Messages From Brick: %d\n", java2int(statistics.messagesFromBrick));
    fprintf("Messages From Bricklet: %d\n", java2int(statistics.messagesFromBricklet));
    fprintf("Connected Bricklet Device Identifier: %d\n", statistics.connectedBrickletDeviceIdentifier);
    fprintf("Connected Bricklet UID: %s\n", statistics.connectedBrickletUID);

    input("Press key to exit\n", "s");
    ipcon.disconnect();
end

function int = java2int(value)
    if compare_versions(version(), "3.8", "<=")
        int = value.intValue();
    else
        int = value;
    end
end

API

Prinzipiell kann jede Methode der MATLAB Bindings eine TimeoutException werfen. Diese Exception wird geworfen wenn das Gerät nicht antwortet. Wenn eine Kabelverbindung genutzt wird, ist es unwahrscheinlich, dass die Exception geworfen wird (unter der Annahme, dass das Gerät nicht abgesteckt wird). Bei einer drahtlosen Verbindung können Zeitüberschreitungen auftreten, sobald die Entfernung zum Gerät zu groß wird.

Neben der TimeoutException kann auch noch eine NotConnectedException geworfen werden, wenn versucht wird mit einem Brick oder Bricklet zu kommunizieren, aber die IP Connection nicht verbunden ist.

Da die MATLAB Bindings auf Java basieren und Java nicht mehrere Rückgabewerte unterstützt und eine Referenzrückgabe für elementare Type nicht möglich ist, werden kleine Klassen verwendet, die nur aus Member-Variablen bestehen. Die Member-Variablen des zurückgegebenen Objektes werden in der jeweiligen Methodenbeschreibung erläutert.

Das Package für alle Brick/Bricklet Bindings und die IP Connection ist com.tinkerforge.*

Alle folgend aufgelisteten Methoden sind Thread-sicher.

Grundfunktionen

class BrickletIsolator(String uid, IPConnection ipcon)

Erzeugt ein Objekt mit der eindeutigen Geräte ID uid.

In MATLAB:

import com.tinkerforge.BrickletIsolator;

isolator = BrickletIsolator("YOUR_DEVICE_UID", ipcon);

In Octave:

isolator = java_new("com.tinkerforge.BrickletIsolator", "YOUR_DEVICE_UID", ipcon);

Dieses Objekt kann benutzt werden, nachdem die IP Connection verbunden ist (siehe Beispiele oben).

BrickletIsolator.Statistics BrickletIsolator.getStatistics()

Gibt Statistken des Isolator Bricklets zurück.

Das zurückgegebene Objekt enthält die Public-Member-Variablen long messagesFromBrick, long messagesFromBricklet, int connectedBrickletDeviceIdentifier und String connectedBrickletUID.

Fortgeschrittene Funktionen

void BrickletIsolator.setSPITFPBaudrateConfig(boolean enableDynamicBaudrate, long minimumDynamicBaudrate)

Das SPITF-Protokoll kann mit einer dynamischen Baudrate genutzt werden. Wenn die dynamische Baudrate aktiviert ist, versucht das Isolator Bricklet die Baudrate anhand des Datenaufkommens zwischen Isolator Bricklet und Bricklet anzupassen.

Die Baudratenkonfiguration für die Kommunikation zwischen Brick und Isolator Bricklet kann in der API des Bricks eingestellt werden.

Die Baudrate wird exponentiell erhöht wenn viele Daten gesendet/empfangen werden und linear verringert wenn wenig Daten gesendet/empfangen werden.

Diese Vorgehensweise verringert die Baudrate in Anwendungen wo nur wenig Daten ausgetauscht werden müssen (z.B. eine Wetterstation) und erhöht die Robustheit. Wenn immer viele Daten ausgetauscht werden (z.B. Thermal Imaging Bricklet), wird die Baudrate automatisch erhöht.

In Fällen wo wenige Daten all paar Sekunden so schnell wie Möglich übertragen werden sollen (z.B. RS485 Bricklet mit hoher Baudrate aber kleinem Payload) kann die dynamische Baudrate zum maximieren der Performance ausgestellt werden.

Die maximale Baudrate kann pro Port mit der Funktion setSPITFPBaudrate(). gesetzt werden. Falls die dynamische Baudrate nicht aktiviert ist, wird die Baudrate wie von setSPITFPBaudrate() gesetzt statisch verwendet.

Die minimale dynamische Baudrate hat einen Wertebereich von 400000 bis 2000000 Baud.

Standardmäßig ist die dynamische Baudrate aktiviert und die minimale dynamische Baudrate ist 400000.

BrickletIsolator.SPITFPBaudrateConfig BrickletIsolator.getSPITFPBaudrateConfig()

Gibt die Baudratenkonfiguration zurück, siehe setSPITFPBaudrateConfig().

Das zurückgegebene Objekt enthält die Public-Member-Variablen boolean enableDynamicBaudrate und long minimumDynamicBaudrate.

void BrickletIsolator.setSPITFPBaudrate(long baudrate)

Setzt die Baudrate für die Kommunikation zwischen Isolator Bricklet und angeschlossenem Bricklet. Die Baudrate für die Kommunikation zwischen Brick und Isolator Bricklet kann in der API des Bricks eingestellt werden.

Die Baudrate hat einen möglichen Wertebereich von 400000 bis 2000000.

Für einen höheren Durchsatz der Bricklets kann die Baudrate erhöht werden. Wenn der Fehlerzähler auf Grund von lokaler Störeinstrahlung hoch ist (siehe getSPITFPErrorCount()) kann die Baudrate verringert werden.

Wenn das Feature der dynamische Baudrate aktiviert ist, setzt diese Funktion die maximale Baudrate (siehe setSPITFPBaudrateConfig()).

EMV Tests werden mit der Standardbaudrate durchgeführt. Falls eine CE-Kompatibilität o.ä. in der Anwendung notwendig ist empfehlen wir die Baudrate nicht zu ändern.

Die Standardbaudrate für alle Ports ist 1400000.

long BrickletIsolator.getSPITFPBaudrate()

Gibt die Baudrate zurück, siehe setSPITFPBaudrate().

BrickletIsolator.IsolatorSPITFPErrorCount BrickletIsolator.getIsolatorSPITFPErrorCount()

Gibt die Anzahl der Fehler die während der Kommunikation zwischen Isolator Bricklet und Bricklet aufgetreten sind zurück. Rufe getSPITFPErrorCount() um die Anzahl der Fehler zwischen Isolator Bricklet und Brick zu bekommen.

Die Fehler sind aufgeteilt in

  • ACK-Checksummen Fehler,
  • Message-Checksummen Fehler,
  • Framing Fehler und
  • Overflow Fehler.

Das zurückgegebene Objekt enthält die Public-Member-Variablen long errorCountACKChecksum, long errorCountMessageChecksum, long errorCountFrame und long errorCountOverflow.

int[] BrickletIsolator.getAPIVersion()

Gibt die Version der API Definition (Major, Minor, Revision) zurück, die diese API Bindings implementieren. Dies ist weder die Release-Version dieser API Bindings noch gibt es in irgendeiner Weise Auskunft über den oder das repräsentierte(n) Brick oder Bricklet.

boolean BrickletIsolator.getResponseExpected(int functionId)

Gibt das Response-Expected-Flag für die Funktion mit der angegebenen Funktions IDs zurück. Es ist true falls für die Funktion beim Aufruf eine Antwort erwartet wird, false andernfalls.

Für Getter-Funktionen ist diese Flag immer gesetzt und kann nicht entfernt werden, da diese Funktionen immer eine Antwort senden. Für Konfigurationsfunktionen für Callbacks ist es standardmäßig gesetzt, kann aber entfernt werden mittels setResponseExpected(). Für Setter-Funktionen ist es standardmäßig nicht gesetzt, kann aber gesetzt werden.

Wenn das Response-Expected-Flag für eine Setter-Funktion gesetzt ist, können Timeouts und andere Fehlerfälle auch für Aufrufe dieser Setter-Funktion detektiert werden. Das Gerät sendet dann eine Antwort extra für diesen Zweck. Wenn das Flag für eine Setter-Funktion nicht gesetzt ist, dann wird keine Antwort vom Gerät gesendet und Fehler werden stillschweigend ignoriert, da sie nicht detektiert werden können.

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_SPITFP_BAUDRATE_CONFIG = 2
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_SPITFP_BAUDRATE = 4
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_STATISTICS_CALLBACK_CONFIGURATION = 7
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_WRITE_FIRMWARE_POINTER = 237
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_STATUS_LED_CONFIG = 239
  • BrickletIsolator.FUNCTION_RESET = 243
  • BrickletIsolator.FUNCTION_WRITE_UID = 248
void BrickletIsolator.setResponseExpected(int functionId, boolean responseExpected)

Ändert das Response-Expected-Flag für die Funktion mit der angegebenen Funktion IDs. Diese Flag kann nur für Setter-Funktionen (Standardwert: false) und Konfigurationsfunktionen für Callbacks (Standardwert: true) geändert werden. Für Getter-Funktionen ist das Flag immer gesetzt.

Wenn das Response-Expected-Flag für eine Setter-Funktion gesetzt ist, können Timeouts und andere Fehlerfälle auch für Aufrufe dieser Setter-Funktion detektiert werden. Das Gerät sendet dann eine Antwort extra für diesen Zweck. Wenn das Flag für eine Setter-Funktion nicht gesetzt ist, dann wird keine Antwort vom Gerät gesendet und Fehler werden stillschweigend ignoriert, da sie nicht detektiert werden können.

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_SPITFP_BAUDRATE_CONFIG = 2
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_SPITFP_BAUDRATE = 4
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_STATISTICS_CALLBACK_CONFIGURATION = 7
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_WRITE_FIRMWARE_POINTER = 237
  • BrickletIsolator.FUNCTION_SET_STATUS_LED_CONFIG = 239
  • BrickletIsolator.FUNCTION_RESET = 243
  • BrickletIsolator.FUNCTION_WRITE_UID = 248
void BrickletIsolator.setResponseExpectedAll(boolean responseExpected)

Ändert das Response-Expected-Flag für alle Setter-Funktionen und Konfigurationsfunktionen für Callbacks diese Gerätes.

BrickletIsolator.SPITFPErrorCount BrickletIsolator.getSPITFPErrorCount()

Gibt die Anzahl der Fehler die während der Kommunikation zwischen Brick und Bricklet aufgetreten sind zurück.

Die Fehler sind aufgeteilt in

  • ACK-Checksummen Fehler,
  • Message-Checksummen Fehler,
  • Framing Fehler und
  • Overflow Fehler.

Die Fehlerzähler sind für Fehler die auf der Seite des Bricklets auftreten. Jedes Brick hat eine ähnliche Funktion welche die Fehler auf Brickseite ausgibt.

Das zurückgegebene Objekt enthält die Public-Member-Variablen long errorCountAckChecksum, long errorCountMessageChecksum, long errorCountFrame und long errorCountOverflow.

int BrickletIsolator.setBootloaderMode(int mode)

Setzt den Bootloader-Modus und gibt den Status zurück nachdem die Modusänderungsanfrage bearbeitet wurde.

Mit dieser Funktion ist es möglich vom Bootloader- in den Firmware-Modus zu wechseln und umgekehrt. Ein Welchsel vom Bootlodaer- in der den Firmware-Modus ist nur möglich wenn Entry-Funktion, Device Identifier und CRC vorhanden und korrekt sind.

Diese Funktion wird vom Brick Viewer während des flashens benutzt. In einem normalem Nutzerprogramm sollte diese Funktion nicht benötigt werden.

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_BOOTLOADER = 0
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_FIRMWARE = 1
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_BOOTLOADER_WAIT_FOR_REBOOT = 2
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_FIRMWARE_WAIT_FOR_REBOOT = 3
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_FIRMWARE_WAIT_FOR_ERASE_AND_REBOOT = 4
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_STATUS_OK = 0
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_STATUS_INVALID_MODE = 1
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_STATUS_NO_CHANGE = 2
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_STATUS_ENTRY_FUNCTION_NOT_PRESENT = 3
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_STATUS_DEVICE_IDENTIFIER_INCORRECT = 4
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_STATUS_CRC_MISMATCH = 5
int BrickletIsolator.getBootloaderMode()

Gibt den aktuellen Bootloader-Modus zurück, siehe setBootloaderMode().

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_BOOTLOADER = 0
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_FIRMWARE = 1
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_BOOTLOADER_WAIT_FOR_REBOOT = 2
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_FIRMWARE_WAIT_FOR_REBOOT = 3
  • BrickletIsolator.BOOTLOADER_MODE_FIRMWARE_WAIT_FOR_ERASE_AND_REBOOT = 4
void BrickletIsolator.setWriteFirmwarePointer(long pointer)

Setzt den Firmware-Pointer für writeFirmware(). Der Pointer muss um je 64 Byte erhöht werden. Die Daten werden alle 4 Datenblöcke in den Flash geschrieben (4 Datenblöcke entsprechen einer Page mit 256 Byte).

Diese Funktion wird vom Brick Viewer während des flashens benutzt. In einem normalem Nutzerprogramm sollte diese Funktion nicht benötigt werden.

int BrickletIsolator.writeFirmware(int[] data)

Schreibt 64 Bytes Firmware an die Position die vorher von setWriteFirmwarePointer() gesetzt wurde. Die Firmware wird alle 4 Datenblöcke in den Flash geschrieben.

Eine Firmware kann nur im Bootloader-Mode geschrieben werden.

Diese Funktion wird vom Brick Viewer während des flashens benutzt. In einem normalem Nutzerprogramm sollte diese Funktion nicht benötigt werden.

void BrickletIsolator.setStatusLEDConfig(int config)

Setzt die Konfiguration der Status-LED. Standardmäßig zeigt die LED die Kommunikationsdatenmenge an. Sie blinkt einmal auf pro 10 empfangenen Datenpaketen zwischen Brick und Bricklet.

Die LED kann auch permanent an/aus gestellt werden oder einen Herzschlag anzeigen.

Wenn das Bricklet sich im Bootlodermodus befindet ist die LED aus.

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_OFF = 0
  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_ON = 1
  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_SHOW_HEARTBEAT = 2
  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_SHOW_STATUS = 3
int BrickletIsolator.getStatusLEDConfig()

Gibt die Konfiguration zurück, wie von setStatusLEDConfig() gesetzt.

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_OFF = 0
  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_ON = 1
  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_SHOW_HEARTBEAT = 2
  • BrickletIsolator.STATUS_LED_CONFIG_SHOW_STATUS = 3
int BrickletIsolator.getChipTemperature()

Gibt die Temperatur in °C, gemessen im Mikrocontroller, aus. Der Rückgabewert ist nicht die Umgebungstemperatur.

Die Temperatur ist lediglich proportional zur echten Temperatur und hat eine hohe Ungenauigkeit. Daher beschränkt sich der praktische Nutzen auf die Indikation von Temperaturveränderungen.

void BrickletIsolator.reset()

Ein Aufruf dieser Funktion setzt das Bricklet zurück. Nach einem Neustart sind alle Konfiguration verloren.

Nach dem Zurücksetzen ist es notwendig neue Objekte zu erzeugen, Funktionsaufrufe auf bestehenden führen zu undefiniertem Verhalten.

void BrickletIsolator.writeUID(long uid)

Schreibt eine neue UID in den Flash. Die UID muss zuerst vom Base58 encodierten String in einen Integer decodiert werden.

Wir empfehlen die Nutzung des Brick Viewers zum ändern der UID.

long BrickletIsolator.readUID()

Gibt die aktuelle UID als Integer zurück. Dieser Integer kann als Base58 encodiert werden um an den üblichen UID-String zu gelangen.

BrickletIsolator.Identity BrickletIsolator.getIdentity()

Gibt die UID, die UID zu der das Bricklet verbunden ist, die Position, die Hard- und Firmware Version sowie den Device Identifier zurück.

Die Position kann 'a', 'b', 'c' oder 'd' sein.

Eine Liste der Device Identifier Werte ist hier zu finden. Es gibt auch eine Konstante für den Device Identifier dieses Bricklets.

Das zurückgegebene Objekt enthält die Public-Member-Variablen String uid, String connectedUid, char position, int[] hardwareVersion, int[] firmwareVersion und int deviceIdentifier.

Konfigurationsfunktionen für Callbacks

void BrickletIsolator.setStatisticsCallbackConfiguration(long period, boolean valueHasToChange)

Die Periode in ms ist die Periode mit der der StatisticsCallback Callback ausgelöst wird. Ein Wert von 0 schaltet den Callback ab.

Wenn der value has to change-Parameter auf True gesetzt wird, wird der Callback nur ausgelöst, wenn der Wert sich im Vergleich zum letzten mal geändert hat. Ändert der Wert sich nicht innerhalb der Periode, so wird der Callback sofort ausgelöst, wenn der Wert sich das nächste mal ändert.

Wird der Parameter auf False gesetzt, so wird der Callback dauerhaft mit der festen Periode ausgelöst unabhängig von den Änderungen des Werts.

Der Standardwert ist (0, false).

Neu in Version 2.0.2 (Plugin).

BrickletIsolator.StatisticsCallbackConfiguration BrickletIsolator.getStatisticsCallbackConfiguration()

Gibt die Callback-Konfiguration zurück, wie mittels setStatisticsCallbackConfiguration() gesetzt.

Neu in Version 2.0.2 (Plugin).

Das zurückgegebene Objekt enthält die Public-Member-Variablen long period und boolean valueHasToChange.

Callbacks

Callbacks können registriert werden um zeitkritische oder wiederkehrende Daten vom Gerät zu erhalten. Die Registrierung wird mit MATLABs "set" Funktion durchgeführt. Die Parameter sind ein Gerätobjekt, der Callback-Name und die Callback-Funktion. Hier ein Beispiel in MATLAB:

function my_callback(e)
    fprintf('Parameter: %s\n', e.param);
end

set(device, 'ExampleCallback', @(h, e) my_callback(e));

Die Octave Java Unterstützung unterscheidet sich hier von MATLAB, die "set" Funktion kann hier nicht verwendet werden. Die Registrierung wird in Octave mit "add*Callback" Funktionen des Gerätobjekts durchgeführt. Hier ein Beispiel in Octave:

function my_callback(e)
    fprintf("Parameter: %s\n", e.param);
end

device.addExampleCallback(@my_callback);

Es ist möglich mehrere Callback-Funktion hinzuzufügen und auch mit einem korrespondierenden "remove*Callback" wieder zu entfernen.

Die Parameter des Callbacks werden der Callback-Funktion als Felder der Struktur e übergeben. Diese ist von der java.util.EventObject Klasse abgeleitete. Die verfügbaren Callback-Namen mit den entsprechenden Strukturfeldern werden unterhalb beschrieben.

Bemerkung

Callbacks für wiederkehrende Ereignisse zu verwenden ist immer zu bevorzugen gegenüber der Verwendung von Abfragen. Es wird weniger USB-Bandbreite benutzt und die Latenz ist erheblich geringer, da es keine Paketumlaufzeit gibt.

callback BrickletIsolator.StatisticsCallback
Parameter:
  • messagesFromBrick -- long
  • messagesFromBricklet -- long
  • connectedBrickletDeviceIdentifier -- int
  • connectedBrickletUID -- String

Dieser Callback wird periodisch ausgelöst abhängig von der mittels setStatisticsCallbackConfiguration() gesetzten Konfiguration

Die Parameter sind der gleiche wie getStatistics().

Neu in Version 2.0.2 (Plugin).

In MATLAB kann die set() Function verwendet werden um diesem Callback eine Callback-Function zuzuweisen.

In Octave kann diesem Callback mit addStatisticsCallback() eine Callback-Function hinzugefügt werde. Eine hinzugefügter Callback-Function kann mit removeStatisticsCallback() wieder entfernt werden.

Konstanten

static final int BrickletIsolator.DEVICE_IDENTIFIER

Diese Konstante wird verwendet um ein Isolator Bricklet zu identifizieren.

Die getIdentity() Funktion und der IPConnection.EnumerateCallback Callback der IP Connection haben ein deviceIdentifier Parameter um den Typ des Bricks oder Bricklets anzugeben.

static final String BrickletIsolator.DEVICE_DISPLAY_NAME

Diese Konstante stellt den Anzeigenamen eines Isolator Bricklet dar.