Aus einem Arduino Uno einen funktionierenden Computer machen


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Gibt es Arduino-Enthusiasten da draußen?

Hey, ich habe darüber nachgedacht und je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr denke ich, dass ich das tatsächlich tun kann. Meine Idee lautet im Grunde: Machen Sie aus einem Arduino Uno-Mikrocontroller einen funktionierenden Computer.

Mein einziges Ziel für diesen Computer ist die Möglichkeit, BASIC-Programme zu bearbeiten und auszuführen. Das ist alles. Ich möchte es nur für die Programmierung, da das ungefähr das einzige ist, woran ich gerade interessiert bin :)

So wie ich das sehe, benötige ich drei Haupthardwarekomponenten:

  1. irgendeine Form einer Anzeige (VGA-Bildschirm oder so etwas)
  2. eine Möglichkeit, Tastatureingaben zu registrieren, und
  3. eine Möglichkeit, Daten im externen Speicher zu speichern.

Kennt jemand eine Möglichkeit, dies zu tun? Ich kenne Möglichkeiten zur Anzeige auf einem Bildschirm, kenne aber keine gute API / Hardwarekomponente zum Registrieren von Tastatureingaben oder zum Speichern von externem Speicher.

Ich werde dabei viel Hilfe brauchen. Kann mir jemand helfen und Ideen und nützliche Tipps und Vorschläge für gute Hardware / eine gute Open-Source-Bibliothek oder zwei, drei oder zehn anbieten?

Hinzugefügt:

Blog Erstellen eines Arduino Uno-Computers für alle Interessierten.


Das klingt nach einem haarsträubenden Projekt;) Ich freue mich darauf zu hören, wie Sie damit umgehen. Ich hoffe, Sie werden Ihre Fortschritte bloggen.
Majenko

1
Ich wollte nur auf ein ähnliches Projekt hinweisen, das von Interesse sein könnte. Der Parallax Propeller- Chip hat sich in Bezug auf BASIC stark weiterentwickelt. Es stehen mindestens zwei verschiedene Dolmetscher zur Verfügung. Außerdem kann das Signal direkt an einen Fernseher eines Monitors ausgegeben werden.
AndrejaKo

1
Es gibt sogar das Demo Board mit VGA, TV, PS / 2-Tastatur und -Maus, Audio und einigen weiteren Anschlüssen. Jetzt weiß ich, dass Sie dies mit einem Arduino tun möchten, aber zumindest könnten Sie die dort vorgestellten Kartenschemata verwenden, um einige grundlegende Hinweise darauf zu erhalten, wie sie die Signalerzeugung usw. durchgeführt haben (alles in Software).
AndrejaKo

Auch +1 für so etwas! Ich erinnere mich, als wir in der Grundschule vom Orao- Computer auf Pentium III-Computer umgestiegen sind, hat BASIC all seinen Charme verloren.
AndrejaKo

1
Eine Alternative zur Verwendung eines VGA-Displays besteht darin, eine LCD-Abschirmung aufzunehmen und diese für die Anzeige zu verwenden. Möglicherweise müssen Sie blinzeln, aber die Anbindung wird VIEL einfacher!
SingleNegationElimination

Antworten:


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Die Tastatur kann einfach mit einer PS / 2-Tastatur erstellt werden - sie ist nur seriell und es gibt viele Tutorials dafür.

Das Speichern von Daten kann einfach auf einer SD-Karte erfolgen - dafür gibt es bereits einen Schutzschild.

Was das Video betrifft - das ist erheblich schwieriger. Wenn Sie beispielsweise möchten, dass der Arduino ein PAL-Videosignal erzeugt, ist Ihre Arbeit für Sie ausgeschnitten. Ja, es ist möglich, und jemand hat ein Arduino "Pong" -Spiel erstellt, aber es ist eine sehr klobige Grafik und nur Schwarzweiß.

Für VGA benötigen Sie eine Schnittstelle, um die Arbeit für Sie zu erledigen. Sparkfun verkaufte früher die Picaso-Grafikkarte , die für die Arbeit mit dem Arduino hergestellt werden konnte, aber leider wurde sie eingestellt und es gibt noch keine Pläne für einen Ersatz.

TBH Ihre beste Wette wäre, so etwas wie ein Wyse-Terminal zu verwenden und mit dem Arduino vollständig seriell zu kommunizieren. Viel einfacher als mit Videosignalen und so weiter zu spielen.


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Ich sehe Olins Punkt hier - wenn Sie nur BASIC bearbeiten / ausführen / lernen möchten, verwenden Sie einfach einen PC.

Wenn das Ziel jedoch die Herausforderung ist, einen Computer zu erstellen, auf dem BASIC ausgeführt werden kann, und gleichzeitig mehr über die Hardware und die Implementierung auf niedrigerer Ebene zu erfahren, ist dies etwas anders. Ich bin alles für solche Dinge, es ist eine großartige Möglichkeit, das Wissen zu verbessern, und ich bin sicher, dass Sie viel davon haben werden. Wie Steven erwähnt, können alle verwirrenden und (meistens) irrelevanten Ebenen, die z. B. Windows hat, entfernt werden, wobei die grundlegenden Konzepte (kein Wortspiel beabsichtigt) erhalten bleiben.

Wie auch immer, Sie könnten für diese ein wenig mächtiger wie die PIC32 etwas sehen wollen, wie es mit allen Funktionen kann viel sein sollte (zB Grund VGA) auf seine eigene ist.
Hier ist eine Arduino-kompatible Karte , die UNO32.
Die Maximite ist ein Computer mit BASIC-Interpreter, der auf einer PIC32 basiert. Vielleicht möchten Sie sich das Design und die Konstruktion ansehen, um ein paar Ideen zu erhalten.


Angesichts der technischen Daten von PCs, auf denen Microsoft Basic unter einem Z80 ausgeführt wird, sollte es kein wirkliches Problem geben.
McKenzm

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Sie haben Glück, weil ich gerade an einem Arduino-PC arbeite! Es ist aber nicht viel, nur das erste Modell. Die Firmware ist auch sehr einfach und hat einen kleinen API-Satz. Aber das Ding funktioniert! Nicht gut genug, um BASIC (oder eine andere Sprache als die eigene) zu bearbeiten, aber dies ist nur das erste Modell. Die Mobo ist ganz einfach, und ich dies . Hier ist die Firmware, die ich verwendet habe:

        #include <LCD4884.h>
#include <SD.h>
#include <SPI.h>
#include <SoftwareSerial.h>

void setup() {   
    lcd.LCD_init();             
    lcd.LCD_clear();
    lcd.LCD_write_string_big(0, 0, "Gilbert", MENU_NORMAL);
    pinMode(10, OUTPUT);
    delay(3000);
}

byte line = 10;
SoftwareSerial FC(8,9);
byte RAM[501];
byte Error = 0;
char tempString[15];

void loop() {
    // <editor-fold defaultstate="collapsed" desc="Initilization">
    FC.begin(4800);
    if (!FC.available()) {
        lcd.LCD_clear();
        lcd.LCD_write_string(0, 0, "FC Failed!", MENU_NORMAL);
        delay(1000);
    }
    int address = 1;
    lcd.LCD_clear();
    lcd.LCD_write_string(0, 0, "SD Init...", MENU_NORMAL);
    if (!SD.begin(10)) {
        lcd.LCD_clear();
        lcd.LCD_write_string(0, 0, "SD Failed!", MENU_NORMAL);
        while (true) {
            ;
        }
    }
    lcd.LCD_clear();
    lcd.LCD_write_string(0, 0, "Loading...", MENU_NORMAL);
    File file;
    file = SD.open("BIOS.mk8", FILE_READ);
    RAM[0] = 53;
    RAM[file.read()] = 8;
    while (file.available()) {
        RAM[address] = file.read();
        address++;
    }
    address++;
    RAM[address] = 55;
    long loops = 0;
    long time1 = 0;
    long time2 = 0;
    address = 0;
    byte instruction = 0;
    int exeaddress;
    byte tempbyte;
    lcd.LCD_clear();
    lcd.LCD_write_string(0, 0, "EMU. Started", MENU_NORMAL);// </editor-fold>
    //emulation loop
    while(true){
        switch(RAM[address]){
            // <editor-fold defaultstate="collapsed" desc="Codes 1-10">
            case 1:
            {//getCycleCount[intvar i]
                tempbyte = (loops) / ((time2 - time1) / 1000);
                convert(address + 1);
                writeInt(exeaddress, tempbyte);
                break;
            }
            case 2:
            {//getTemp[intvar i]
                tempbyte = (((analogRead(A1) / 1024.0) * 5.0) - .5) * 100;
                convert(address + 1);
                writeInt(exeaddress, tempbyte);
                break;
            }
            case 3:
            {//getKey[intvar i]
                //Up 745
                //Down 332
                //Left 0
                //Right 509
                //Center 145
                switch (analogRead(A0)) {
                    case 745:
                    {
                        tempbyte = 1;
                        break;
                    }
                    case 332:
                    {
                        tempbyte = 2;
                        break;
                    }
                    case 0:
                    {
                        tempbyte = 3;
                        break;
                    }
                    case 509:
                    {
                        tempbyte = 4;
                        break;
                    }
                    case 145:
                    {
                        tempbyte = 5;
                        break;
                    }
                }
                convert(address + 1);
                writeInt(exeaddress, tempbyte);
                break;
            }
            case 4:
            {//printLine[variable v]
                if (line > 70) {
                    lcd.LCD_clear();
                    line = 0;
                }
                switch(RAM[address + 1]){
                    case 9:{
                        tempbyte = RAM[address + 1];
                        tempString[0] = char(tempbyte);
                        break;
                    }
                    case 15:{
                        convert(address + 1);
                        break;
                    }
                }
                lcd.LCD_write_string(0, line, tempString, MENU_NORMAL);
                line += 10;
                break;
            }
            case 5:
            {//exe detector
                exeaddress = address;
                break;
            }
            case 7:
            {//lcdClear
                lcd.LCD_clear();
                line = 0;
                break;
            }
            case 10:
            {//declareInteger[string name]
                convert(address + 1);
                tempbyte = 0;
                while (tempbyte != 15) {
                    RAM[address + tempbyte + 1] = tempString[tempbyte];
                }
                break;
            }// </editor-fold>
            case 11:{//getError[intvar i]
                tempbyte = Error;
                Error = 0;
                convert(address + 1);
                writeInt(exeaddress, tempbyte);
                break;
            }
            case 12:{//deadlock
                while(true){;}
                break;
            }
            case 13:{//assignInteger[int value, intvar i]
                tempbyte = RAM[address + 1];
                convert(address + 2);
                writeInt(exeaddress, tempbyte);
                break;
            }
            case 14:{//transferInteger[intvar i1, intvar i2]
                convert(address + 1);
                writeInt(exeaddress, RAM[getIntAddr(exeaddress)]);
                break;
            }
        }
        // <editor-fold defaultstate="collapsed" desc="post loop process">
        address++;
        time2 = millis();
        loops++;
        if (loops < 0) {
            loops = 0;
        }// </editor-fold>
    }
}

void convert(int startAddress){
    byte charadd = 0;
    while(RAM[startAddress] != 6){
        tempString[charadd] = RAM[startAddress];
        charadd++;
        startAddress++;
    }
}

void writeInt(int exeStart, byte value){
    byte count = 0;
    char compare[15];
    while(true){
        if (RAM[exeStart] == 9) {
            exeStart++;
            while (count != 15) {
                compare[count] = RAM[exeStart];
                exeStart++;
                count++;
            }
            if(compare == tempString){
                RAM[exeStart + 2] = value;
                break;
            }else{
                exeStart += 3;
            }
            if(RAM[exeStart] == 8){
                Error = 1;
            }
        }
    }
}

int getIntAddr(int exeStart){
    byte count = 0;
    char compare[15];
    while(true){
        if (RAM[exeStart] == 9) {
            exeStart++;
            while (count != 15) {
                compare[count] = RAM[exeStart];
                exeStart++;
                count++;
            }
            if(compare == tempString){
                return RAM[exeStart + 2];
                break;
            }else{
                exeStart += 3;
            }
            if(RAM[exeStart] == 8){
                Error = 1;
            }
        }
    }
}

Die Methodenbeschreibung ist schwer zu erklären, aber der Code wird als Rohbyte gespeichert. Ich sollte bald Entwicklungssoftware haben ... Hoffe das hilft! Wenn Sie dies jemals für Projekte verwenden möchten, MÜSSEN SIE EINE BIOS.mk8-Datei im Stammverzeichnis der SD haben, sonst funktioniert das System nicht.


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Zum Glück, wenn er es in den drei Jahren seit seiner ersten Frage nicht herausgefunden hat
Scott Seidman

@ ScottSeidman Ja, guter Punkt. Außerdem wird die Firmware noch getestet, und in dieser Version fehlen wichtige Elemente.
Jaca

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Bei allem Respekt vor David Brin (ich mag seine Bücher sehr; ich bin nicht qualifiziert zu beurteilen, wie gut er als Astrophysiker ist), ist er weder Programmierer noch Pädagoge.

Ich war in den Anfängen von PCs in der Nähe und habe programmiert, und ich habe eine ganze Menge BASIC-Code geschrieben. Und seitdem schreibe ich professionell Code.

Der Grund, warum wir damals BASIC verwendet haben, war, dass Ihre beiden Optionen darin bestanden, BASIC zu verwenden oder in Assembly zu schreiben, und Assembly war sowohl schwerer zu verstehen als auch viel umständlicher zu verwenden. So grundlegend.

In den mehr als 30 Jahren seitdem wurden die Programmieranweisungen erheblich verbessert. Meine Frau unterrichtet einen Programmierkurs für Anfänger, in dem Alice (www.alice.org) verwendet wird, und der konzeptionell weitaus besser ist als die älteren Ansätze.

Ich denke, Brins Lösung war ziemlich elegant. Sie könnten etwas ziemlich Einfaches auf einem Raspberry PI bauen. Auf dem Arduino wird es meiner Meinung nach schwierig sein, alles, was Sie brauchen, in 2 KB RAM zu stecken. Das muss das Betriebssystem / Monitor enthalten, das Sie am Ende schreiben, einen Befehlsinterpreter, Code für die Anzeige und Speicher für das Basisprogramm selbst.

Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass Sie eine Menge schwieriger und benutzerdefinierter Programmierungen durchführen müssen, damit Sie Code in einer einfachen Umgebung schreiben können.


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Ich verstehe es nicht Wenn Sie nur eine Möglichkeit zum Programmieren in Basic haben möchten, führen Sie einen Basisinterpreter auf Ihrem PC aus. Ich verstehe nicht, wie Sie erwarten, dass der Arduino dabei hilft. Der Arduino ist ein Mikrocontroller mit viel ausgefallener Software, um die Hardwaredetails zu verbergen. Ein Teil der Kosten hierfür ist eine geringere Leistung und ein höherer Ressourcenverbrauch als das entsprechende Programm, das direkt auf dem bloßen Mikrocontroller ausgeführt wird. Jetzt möchten Sie Arduino-Code schreiben, um ihn wieder in einen Universalcomputer umzuwandeln, damit Sie wiederum einen Basic-Interpreter auf diesem Universalcomputer ausführen können? Das macht wenig Sinn.

Da Ihr einziges Ziel darin besteht, Basic-Programme bearbeiten und ausführen zu können (einen Basic-Interpreter ausführen), beginnen Sie zunächst mit einer allgemeineren Computerplattform, vorzugsweise sogar einer, für die bereits ein Basic-Interpreter verfügbar ist. Ihr PC ist genau eine solche Plattform. Wenn Sie möchten, dass dies externe Hardware ist, klingt es so, als würde ein Standard-Einplatinencomputer Ihre Anforderungen viel besser erfüllen als ein Arduino.

Hinzugefügt:

Sie sagen jetzt, dass Sie nicht auf einem PC ausgeführt werden möchten, und stellen diesen Link auf jemanden, von dem die Befehlszeile Basic für sein Kind lernen soll. Zugegeben, ich habe nicht den ganzen Artikel gelesen (ich mag es nicht, wenn Leute mit Links antworten. Sie sollten in der Lage sein, Ihren Standpunkt in wenigen Sätzen unabhängig zu formulieren), aber ich sehe nicht, wie ein PC einen Befehlszeilen-Basic-Interpreter ausführt geht Ihr Problem nicht an. Warum darf der Basic-Interpreter nicht auf einem PC ausgeführt werden, aber auf einem Arduino? Denken Sie daran, Sie haben vorab gesagt, dass Ihr einziges Ziel darin bestand, Basisprogramme zu bearbeiten und auszuführen. Nichts in dieser Aussage sagt aus, auf welcher Hardware es ausgeführt werden muss, und keine Ihrer nachfolgenden Erklärungen erklärt, warum ein PC nicht gut funktioniert.

Es gibt wahrscheinlich Basic-Interpreter, die in der Befehlszeile ausgeführt werden. Das alte QBASIC funktioniert möglicherweise noch in einem DOS-Kompatibilitätsmodus. Auch wenn dies nicht der Fall ist, da Sie bereit sind, Hardware dafür bereitzustellen, wie kann DOS und QBASIC auf einem PC nicht das liefern, wonach Sie gefragt haben?


Mein Punkt war, dass ich nicht auf einem PC programmieren möchte. Ich möchte in einer ähnlichen Umgebung programmieren wie beispielsweise einem Texas Instruments TI-84 +. Mein Grund dafür? Überprüfen Sie den folgenden Link, "Warum Johnny nicht
codieren

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Dies ist keine wirkliche Antwort. Ja, die Idee des OP mag etwas links vom Zentrum liegen, aber wo wären wir, wenn niemand jemals etwas Außergewöhnliches ausprobieren oder die Grenzen dessen, was bereits existiert, verschieben würde? Dem OP zu sagen, dass es eine dumme Idee ist, ist weder hilfreich noch konstruktiv. Das OP hat beschlossen, dass er es gerne tun würde, und bittet uns um Hilfe bei der Vorgehensweise. Er fragt nicht, ob es eine gute Idee ist oder nicht. Ja, es mag eine schlechte Idee sein, aber das OP wird eine Menge lernen, während es das herausfindet, was selbst wertvoller sein kann als das Endergebnis.
Majenko

@Majenko: Was ich geschrieben habe, ist eine vernünftige Antwort auf das, was das OP ursprünglich geschrieben hat. Denken Sie daran, er sagte: " Mein einziges Ziel für diesen Computer ist die Fähigkeit, BASIC-Programme zu bearbeiten und auszuführen. " Dies sagt nichts darüber aus, dass es auf alternativer Hardware ausgeführt wird. Anscheinend möchte er einen einfachen Basisdolmetscher für das Unterrichten von Kindern. Wie ist es keine gültige Antwort, so etwas auf einem PC auszuführen? Läuft auf einem PC nicht QBASIC oder etwas genau das, wonach er fragt?
Olin Lathrop

1
@Olin Das OP stimmt mir zu ... Ich denke, Sie interpretieren die Frage falsch.
Majenko

2
@Olin - Ich kann Butts verstehen. Erinnern Sie sich an Heimcomputer Ende der 70er, Anfang der 80er? Sie haben einen Speicher mit der Zuordnung 74LS373 hinzugefügt und können E / A über pokeAnweisungen steuern . Keine zu installierenden virtuellen COM-Treiber, kein USB zu irgendwelchen Bridges, keine komplexe Entwickler-IDE zum Laden. SBCs sind vergleichbar, aber im Allgemeinen fehlt die Tastatur- / Videoschnittstelle (und der Kassettenspeicher!) Der Heimcomputer.
Stevenvh


0

Ich mag die Idee, eine gängige App wie BASIC auf einem Arduino auszuführen, besonders wenn Sie sie selbst von Hand erstellt haben. Ich mag die Bequemlichkeit, ein handliches, batteriebetriebenes Arduino-Gerät zu haben, auf dem die gewünschte App ausgeführt wird. Wenn ich es wäre, würde ich vielleicht ein Arduino MEGA verwenden, damit ich genug Stifte für die Tastatur und ein SD-Schild zur Aufbewahrung hätte.

Ich würde ein Farbgrafik-LCD oder einen TFT-Bildschirm anstelle von VGA wählen, um die Programmierung und die Verbindungen zu vereinfachen, um Datum und Uhrzeit (RTC) zu verfolgen, und was ist eine App ohne Internet oder Netzwerk (Ethernet Shield)? Zusätzliche I2C-RAMs (24LC256) vielleicht? Und ein paar I2C MCP223017 für den Fall, dass ich ein paar zusätzliche Ports benötige. Wie wäre es mit mehreren Arduinos, die eine parallele Aufgabe erledigen? Das würde die Leistung verbessern, da bin ich mir sicher.


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Dies ist eine Antwort von sehr schlechter Qualität. Aber hier gibt es einige Gefühle, die sich lohnen könnten, wenn sie aufgeräumt und besser präsentiert würden.
Chris Stratton
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