Mathematica - HAT Brick

Dies ist die Beschreibung der Mathematica API Bindings für den HAT Brick. Allgemeine Informationen über die Funktionen und technischen Spezifikationen des HAT Brick sind in dessen Hardware Beschreibung zusammengefasst.

Eine Installationanleitung für die Mathematica API Bindings ist Teil deren allgemeine Beschreibung.

Beispiele

Der folgende Beispielcode ist Public Domain (CC0 1.0).

Sleep

Download (ExampleSleep.nb)

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Needs["NETLink`"]
LoadNETAssembly["Tinkerforge",NotebookDirectory[]<>"../../.."]

host="localhost"
port=4223
uid="XXYYZZ"(*Change XXYYZZ to the UID of your HAT Brick*)

(*Create IPConnection and device object*)
ipcon=NETNew["Tinkerforge.IPConnection"]
hat=NETNew["Tinkerforge.BrickHAT",uid,ipcon]
ipcon@Connect[host,port]

(*Turn Raspberry Pi and Bricklets off in 2 seconds for 30 minutes with sleep indicator enabled*)
hat@SetSleepMode[2,1800,True,True,True]

(*Clean up*)
ipcon@Disconnect[]
ReleaseNETObject[hat]
ReleaseNETObject[ipcon]

API

Prinzipiell kann jede Funktion der Mathematica Bindings, welche einen Wert zurück gibt eine Tinkerforge.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.

Da .NET/Link nicht mehrere Rückgabewerte direkt unterstützt, wird das out Schlüsselwort genutzt, um mehrere Werte aus einer Funktion zurückzugeben. Weitere Informationen über das out Schlüsselwort in .NET/Link sind in der entsprechende Mathematica .NET/Link Dokumentation zu finden.

Der Namensraum für alle Brick/Bricklet Bindings und die IPConnection ist Tinkerforge.*.

Grundfunktionen

BrickHAT[uid, ipcon] → hat
Parameter:
  • uid -- String
  • ipcon -- NETObject[IPConnection]
Rückgabe:
  • hat -- NETObject[BrickHAT]

Erzeugt ein Objekt mit der eindeutigen Geräte ID uid:

hat=NETNew["Tinkerforge.BrickHAT","YOUR_DEVICE_UID",ipcon]

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

Die .NET Runtime hat eingebauten Garbage Collection welche Objekte wieder freigibt, wenn sie vom Programm nicht mehr verwendet werden. Da Mathematica aber selbst nicht automatisch feststellen kann, wann ein Mathematica "Programm" ein .NET Objekt nicht mehr verwendet, muss sich das Programm selbst darum kümmern. Für diesen Zweck wird die ReleaseNETObject[] Funktion in den Beispielen verwendet.

Weitere Informationen über Objekt-Verwaltung mittels .NET/Link sind in der entsprechende Mathematica .NET/Link Dokumentation zu finden.

BrickHAT@SetSleepMode[powerOffDelay, powerOffDuration, raspberryPiOff, brickletsOff, enableSleepIndicator] → Null
Parameter:
  • powerOffDelay -- Integer
  • powerOffDuration -- Integer
  • raspberryPiOff -- True/False
  • brickletsOff -- True/False
  • enableSleepIndicator -- True/False

Setzt den Schlaf-Modus.

Bemerkung

Diese Funktion schaltet die Stromversorgung des Raspberry Pis nach Power Off Delay Sekunden ab. Das Betriebssystem muss manuell heruntergefahren werden, zum Beispiel durch Ausführen von 'sudo shutdown -h now'.

Parameter:

  • Power Off Delay: Zeit in Sekunden bis der RPi/die Bricklets ausgeschaltet werden.
  • Power Off Duration: Dauer in Sekunden für die der RPi/die Bricklets ausgeschaltet bleiben.
  • Raspberry Pi Off: RPi wird ausgeschaltet, falls auf true gesetzt.
  • Bricklets Off: Bricklets werden ausgeschaltet falls auf true gesetzt.
  • Enable Sleep Indicator: Wenn dieser Parameter auf true gesetzt wird, blinkt die Status-LED während der Schlafdauer mit einem Intervall von 1s. Dies verbraucht zusätzliche 0,3mA.

Beispiel: Um den RPi und die Bricklets in 5 Sekunden für 10 Minuten mit aktivierter Status-LED auszuschalten, rufe (5, 60*10, true, true, true) auf.

Diese Funktion kann auch genutzt werden um einen Watchdog zu implementieren. Dazu kann ein Programm geschrieben werden, welches in einer Schleife einmal pro Sekunde folgendes aufruft: (10, 2, true, false, false). Dies führt dazu, dass das HAT den RPi nach 10 Sekunden neustartet, wenn dieser abgestürzt oder stecken geblieben ist.

BrickHAT@GetSleepMode[out powerOffDelay, out powerOffDuration, out raspberryPiOff, out brickletsOff, out enableSleepIndicator] → Null
Parameter:
  • powerOffDelay -- Integer
  • powerOffDuration -- Integer
  • raspberryPiOff -- True/False
  • brickletsOff -- True/False
  • enableSleepIndicator -- True/False

Gibt die Sleep-Mode-Einstellungen zurück, wie von SetSleepMode[] gesetzt.

BrickHAT@SetBrickletPower[brickletPower] → Null
Parameter:
  • brickletPower -- True/False

Kann auf true/false gesetzt werden um die Spannungsversorgung der angeschlossenen Bricklets an/aus zu stellen.

Standardmäßig sind die Bricklets an.

BrickHAT@GetBrickletPower[] → brickletPower
Rückgabe:
  • brickletPower -- True/False

Gibt den Status der Stromversorgung der angeschlossenen Bricklets zurück, wie von SetBrickletPower[] gesetzt.

BrickHAT@GetVoltages[out voltageUSB, out voltageDC] → Null
Parameter:
  • voltageUSB -- Integer
  • voltageDC -- Integer

Gibt die USB- und DC-Input-Versorgungsspannung in mV zurück.

Es gibt drei mögliche Kombinationen:

  • Nur USB verbunden: Die USB-Versorgungsspannung wird auf den DC-Input-Stecker zurückgespeist. Die USB-Spannung wird angezeigt und die DC-Input-Spannung ist etwas niedriger als die USB-Spannung.
  • Nur DC-Input verbunden: Die DC-Versorgungsspannung wird nicht auf den USB-Stecker zurückgespeist. Die DC-Versorgungsspannung wird angezeigt und die USB-Spannung ist 0.
  • USB und DC-Input verbunden: Beide Spannungen werden angezeigt. In diesem Fall ist die USB-Versorgungsspannung ohne Last, sie wird als Backup verwendet wenn der DC-Input getrennt wird (oder die DC-Input-Versorgungsspannung unter die USB-Spannung fällt).

Fortgeschrittene Funktionen

BrickHAT@GetAPIVersion[] → {apiVersion1, apiVersion2, apiVersion3}
Rückgabe:
  • apiVersioni -- Integer

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.

BrickHAT@GetResponseExpected[functionId] → responseExpected
Parameter:
  • functionId -- Integer
Rückgabe:
  • responseExpected -- True/False

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:

  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUSLEEPUMODE = 1
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUBRICKLETUPOWER = 3
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUVOLTAGESUCALLBACKUCONFIGURATION = 6
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUWRITEUFIRMWAREUPOINTER = 237
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUSTATUSULEDUCONFIG = 239
  • BrickHAT`FUNCTIONURESET = 243
  • BrickHAT`FUNCTIONUWRITEUUID = 248
BrickHAT@SetResponseExpected[functionId, responseExpected] → Null
Parameter:
  • functionId -- Integer
  • responseExpected -- True/False

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:

  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUSLEEPUMODE = 1
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUBRICKLETUPOWER = 3
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUVOLTAGESUCALLBACKUCONFIGURATION = 6
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUWRITEUFIRMWAREUPOINTER = 237
  • BrickHAT`FUNCTIONUSETUSTATUSULEDUCONFIG = 239
  • BrickHAT`FUNCTIONURESET = 243
  • BrickHAT`FUNCTIONUWRITEUUID = 248
BrickHAT@SetResponseExpectedAll[responseExpected] → Null
Parameter:
  • responseExpected -- True/False

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

BrickHAT@GetSPITFPErrorCount[out errorCountAckChecksum, out errorCountMessageChecksum, out errorCountFrame, out errorCountOverflow] → Null
Parameter:
  • errorCountAckChecksum -- Integer
  • errorCountMessageChecksum -- Integer
  • errorCountFrame -- Integer
  • errorCountOverflow -- Integer

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.

BrickHAT@SetBootloaderMode[mode] → status
Parameter:
  • mode -- Integer
Rückgabe:
  • status -- Integer

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:

  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUBOOTLOADER = 0
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUFIRMWARE = 1
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUBOOTLOADERUWAITUFORUREBOOT = 2
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUFIRMWAREUWAITUFORUREBOOT = 3
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUFIRMWAREUWAITUFORUERASEUANDUREBOOT = 4
  • BrickHAT`BOOTLOADERUSTATUSUOK = 0
  • BrickHAT`BOOTLOADERUSTATUSUINVALIDUMODE = 1
  • BrickHAT`BOOTLOADERUSTATUSUNOUCHANGE = 2
  • BrickHAT`BOOTLOADERUSTATUSUENTRYUFUNCTIONUNOTUPRESENT = 3
  • BrickHAT`BOOTLOADERUSTATUSUDEVICEUIDENTIFIERUINCORRECT = 4
  • BrickHAT`BOOTLOADERUSTATUSUCRCUMISMATCH = 5
BrickHAT@GetBootloaderMode[] → mode
Rückgabe:
  • mode -- Integer

Gibt den aktuellen Bootloader-Modus zurück, siehe SetBootloaderMode[].

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUBOOTLOADER = 0
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUFIRMWARE = 1
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUBOOTLOADERUWAITUFORUREBOOT = 2
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUFIRMWAREUWAITUFORUREBOOT = 3
  • BrickHAT`BOOTLOADERUMODEUFIRMWAREUWAITUFORUERASEUANDUREBOOT = 4
BrickHAT@SetWriteFirmwarePointer[pointer] → Null
Parameter:
  • pointer -- Integer

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.

BrickHAT@WriteFirmware[{data1, data2, ..., data64}] → status
Parameter:
  • datai -- Integer
Rückgabe:
  • status -- Integer

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.

BrickHAT@SetStatusLEDConfig[config] → Null
Parameter:
  • config -- Integer

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:

  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUOFF = 0
  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUON = 1
  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUSHOWUHEARTBEAT = 2
  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUSHOWUSTATUS = 3
BrickHAT@GetStatusLEDConfig[] → config
Rückgabe:
  • config -- Integer

Gibt die Konfiguration zurück, wie von SetStatusLEDConfig[] gesetzt.

Die folgenden Konstanten sind für diese Funktion verfügbar:

  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUOFF = 0
  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUON = 1
  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUSHOWUHEARTBEAT = 2
  • BrickHAT`STATUSULEDUCONFIGUSHOWUSTATUS = 3
BrickHAT@GetChipTemperature[] → temperature
Rückgabe:
  • temperature -- Integer

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.

BrickHAT@Reset[] → Null

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.

BrickHAT@WriteUID[uid] → Null
Parameter:
  • uid -- Integer

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.

BrickHAT@ReadUID[] → uid
Rückgabe:
  • uid -- Integer

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

BrickHAT@GetIdentity[out uid, out connectedUid, out position, out {hardwareVersion1, hardwareVersion2, hardwareVersion3}, out {firmwareVersion1, firmwareVersion2, firmwareVersion3}, out deviceIdentifier] → Null
Parameter:
  • uid -- String
  • connectedUid -- String
  • position -- Integer
  • hardwareVersioni -- Integer
  • firmwareVersioni -- Integer
  • deviceIdentifier -- Integer

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 Bricks.

Konfigurationsfunktionen für Callbacks

BrickHAT@SetVoltagesCallbackConfiguration[period, valueHasToChange] → Null
Parameter:
  • period -- Integer
  • valueHasToChange -- True/False

Die Periode in ms ist die Periode mit der der VoltagesCallback 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 2.0.1 (Firmware).

BrickHAT@GetVoltagesCallbackConfiguration[out period, out valueHasToChange] → Null
Parameter:
  • period -- Integer
  • valueHasToChange -- True/False

Gibt die Callback-Konfiguration zurück, wie mittels SetVoltagesCallbackConfiguration[] gesetzt.

Neu in Version 2.0.1 (Firmware).

Callbacks

Callbacks können registriert werden um zeitkritische oder wiederkehrende Daten vom Gerät zu erhalten. Die Registrierung erfolgt indem eine Funktion einem Callback Property des Geräte Objektes zugewiesen wird:

MyCallback[sender_,value_]:=Print["Value: "<>ToString[value]]

AddEventHandler[hat@ExampleCallback,MyCallback]

Weitere Informationen über Event-Behandlung mittels .NET/Link sind in der entsprechende Mathematica .NET/Link Dokumentation zu finden.

Die verfügbaren Callback Properties und ihre Parametertypen werden weiter unten 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.

event BrickHAT@VoltagesCallback[sender, voltageUSB, voltageDC]
Parameter:
  • sender -- NETObject[BrickHAT]
  • voltageUSB -- Integer
  • voltageDC -- Integer

Dieser Callback wird periodisch ausgelöst abhängig von der mittels SetVoltagesCallbackConfiguration[] gesetzten Konfiguration

Die Parameter sind der gleiche wie GetVoltages[].

Neu in Version 2.0.1 (Firmware).

Konstanten

BrickHAT`DEVICEUIDENTIFIER

Diese Konstante wird verwendet um einen HAT Brick 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.

BrickHAT`DEVICEDISPLAYNAME

Diese Konstante stellt den Anzeigenamen eines HAT Brick dar.