Morsecode

Morsecode mit dem Raspberry Pi senden und empfangen

Schülerinnen und Schüler können mit dem Programm erfahren, wie der Kommunikationsaustausch mit dem Morsecode funktioniert. So können Unterrichtsinhalte zur

• Kodierung
• Ziele der Kommunikation
• Paketbasierte Kommunikation
• Protokollbasierte Kommunikation (angelehnt an TCP/IP: Aufbau, Checksummen, Paketreihenfolge)
• Verschlüsselung / sicherer Kommunikationsaustausch

umgesetzt werden. Derzeit funktioniert der Kommunikationsaustausch nur unidirektional (Pi A sendet etwas an Pi B, Pi B sendet ACKs / NACKs zur Bestätigung / Ablehnung der Pakete). Diese Entscheidung wurde aus Gründen der Komplexität getroffen.

Voraussetzungen

Es sind nur wenige Voraussetzungen nötig. Python ist bereits installiert.

Hardware

• Zwei Raspberry Pis
• Auf beiden Seiten:
  • Diode zum Blinken (angeschlossen am Steckbrett)
  • Phototransistor zum Empfangen (angeschlossen am Steckbrett)

Einstellungen des Programms

In der Datei pi_a/config_pins.py (bzw. pi_b/config_pins.py) muss auf beiden Seiten der Pin für Diode (senden) und Phototransistor (empfangen) eingestellt werden.

Starten

Am Raspberry Pi müssen dafür die Python-Dateien installiert werden. Dann erfolgt der Aufruf des Programms durch

python main.py

Es zeigt sich das folgende Fenster.

Abstand der Pis testen

Mit dem Skript test_abstand/abstandstest.py kann der Abstand der Pis angepasst werden (zuvor Pins in test_abstand/config_pins_abstand.py einstellen!), sodass die Kommunikation funktioniert. In der Praxis ist ein Abstand von 4 bis 5 cm möglich (je nach Helligkeit der Dioden).

Beispiel

Ein bebildertes Ablaufbeispiel mit weiteren Erklärungen findet sich in der Datei readme/programmablauf_bebildert/ablauf.pdf.

Erklärungen

Ein paar kurze Erklärungen. Weitere Erklärungen sind dem Quelltext zu entnehmen.

Zeichen

Morsezeichen	Bedeutung
-	LANG, DASH
.	KURZ, DOT
#	Trennung zwischen Buchstaben
/	Trennung zwischen Wörtern (Leerzeichen)

Sonderzeichen

Sonderzeichen	Bedeutung
-.-.-	Verbindungsaufbau
...-.	Bestätigung ACK
...-.	Bestätigung ACK
........	Fehler, keine Bestätigung, NACK

Pakete

• maximal 7 Pakete können verschickt werden
  • die ersten 3 Bits eines Paketes bilden die Nummer des Paketes (binär kodiert, die Nummerierung der Pakete beginnt mit 1)
  • dann folgen die Daten-Bits
  • das letzte Bit ist ein Bit für die Checksumme (- für eine gerade Anzahl, . für eine ungerade Anzahl an DOTS, also .)
• weitere Infos: Im Quelltext morsecode_to_packages.py.

Kommunikation

Die Kommunikation läuft in etwa so ab:

Lizenz / License

Alle Dateien in diesem Repository steht unter einer Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International-Lizenz. Die Bedingungen der Lizenz können unter folgendem Link eingesehen werden: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de

Autoren

• Heiner Stroick
• Tim Vormann

Weitere Informationen

Diese Arbeit entstand in einem Seminar zum Raspberry Pi an der TU Dortmund im Sommersemester 2016.