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décodeur dcc pour signaux sncf complexes, avec arduino nano (et pcb)

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trimarco232:
Bonjour,
le décodeur pour signaux sncf à 4 feux, dont j'ai pu écrire un .ino qui fonctionne, est adapté à beaucoup de situations, et économise aux mieux les adresses
il lui manque la gestion des signaux complexes, du clignotement et de la gradation
je me lance dans ce projet dans le but de remplacer les décodeurs sncf LDT d'un ami : c'est pénible (pour moi) à configurer, je ne suis pas parvenu à les faire fonctionner à partir de sa centrale ECOS
l'avantage de l'arduino (entre autres), c'est le moniteur, on pourra depuis le moniteur, regarder ce que la centrale envoie aux addresses du décodeur, et faire un petit menu qui permettra de configurer confortablement le décodeur
en tant qu'homme du hardware (autoproclamé) , j'ai commencé par dessiner un petit pcb, que je vous joins, si vous aimez les images

trimarco232:
c'est du très classique : on a un nano avec des résistances et des borniers ; on y ajoute une alim et l'optocoupleur du dcc
j'ai imaginé le système de résistances suivant :
celles (cms) qui sont sous le nano sont là pour la protection ; elles ont une valeur minimum (470R), autorisant toutes les manoeuvres hasardeuses en aval du nano
à côté du nano, en série avec les résistances de protection, il y a en // 2 types de résistances :
- les cms ont la valeur maximum qui correspond aux leds consommant le moins (rouge, jaune, vert) ; j'ai fixé cette valeur maximum à 3k3, ce qui doit correspondre à 1 mA pour les leds rouge, vert et jaune ;
- les tht 1/8w permettent de réduire la résistances selon la consommation des leds (blanc, violet) ou selon la tensions de seuil (blanc, violet, 2 jaunes en série) pour cela, je me munis d'un assortiment de 1/8w, qui me permettra d'ajuster au cas par cas
.
les 2 borniers ont la configuration suivante
côté gauche
9   8   7 +  6   5   4  +  3   2   1  +
USB
+ 10 11 12 + 13 14 15 + 16 17 18
côté droite
les numéros des sorties sont continus entre le bornier de gauche et le bornier de droite
le + peut aussi, globalement par cavalier, être un - selon l'électrode commune
il y a une 9ème broche, réservée pour un fonctionnement avec des nanos à lgt328p, qui peuvent faire fonctionner leurs broches A6 et A7 en sorties
après 2 prototypes à 19 sorties (19 feux), j'ai réalisé une série de 5 en version "définitive", en utilisant le module avec la puce à 48 broches, ce qui me fait 32 sorties (32 feux en tout)
.
plus qu'à faire la mise au point ....
l'idéal, serait d'avoir une souplesse maximale, afin d'économiser au mieux les broches et les adresses ...
j'ai donc défini plusieurs configurations devant devant satisfaire la grosse majorité des besoins :
// pm les 14 indications (sauf combinées): 00Se, 01Ve, 10Av, 11Vc, 20Sc, 21Ac, 30Ca, 31Cv, 40Pe, 41Pc, 50Ra, 51Rc, 60Ma, 61Mc
// les config sont :
// 8 : 8 feux, 7 adresses : 1fV, 2fS, 3fA, 4fC, 5fO, 6fP, 7fR, 8fM //
// 7 : 7 feux, 6 adresses : 1fV, 2fS, 3fA, 4fC, 5fO, 6fP, 7fR //  00Ve, 01Se, 10Av, 11Vc, 20Sc, 21Ac, 30Ca, 31Cv, 40Pe, 41Pc, 50Ra, 51Rc
// 6 : 6 feux, 5 adresses : 1fV, 2fS, 3fA, 4fC, 5fO, 6fP //  00Ve, 01Se, 10Av, 11Vc, 20Sc, 21Ac, 30Ca, 31Cv, 40Pe, 41Pc
// 5 : 5 feux, 4 adresses : 1fV, 2fS, 3fA, 4fC, 5fO //  00Ve, 01Se, 10Av, 11Vc, 20Sc, 21Ac, 30Ca, 31Cv
// 4 : 4 feux, 4 adresses : 1fV, 2fS, 3fA, 4fC  //  00SV, 01Se, 10Av, 11Vc, 20Sc, 21Ac, 30Ca, 31Cv /// pertinent ?
// 41 : 4 feux, 3 adresses : 1fV, 2fS, 3fA, 4fC //  00Ve, 01Se, 10Av, 11Vc, 20Ca, 21Cv // ligne spéciale
// 42 : 4 feux, 4 adresses : 1fV, 2fS, 3fA, 4fR //  00Ve, 01Se, 10Av, 11Vc, 20Sc, 21Ac, 30Ra, 31Rc // traitement spécial
// 3 : 3 feux, 3 adresses : 1fV, 2fS, 3fA       //  00Ve, 01Se, 10Av, 11Vc, 20Sc, 21Ac
// 31 : 3 feux, 2 adresses : 1fV, 2fS, 3fA      //  00Ve, 01Se, 10Av, 11Vc
// 2 : 2 feux, 2 adresses : 1fV, 2fS //  00Ve, 01Se, (10Av) 11Vc typiquement pour M, Cv, et Mcli // (10Av) interdit
// 21 : 2 feux, 1 adresse : 1fV, 2fVS  //  00Se, 01Ve  pour Cv, M
// 1 : 1 feux, 1 adresse : 1fV // nécessite une condition de nombre de feux, /// comme pour le 3ème Cv et l'A
// 10 : 1 sortie permanente à LOW
// 11 : 1 sortie permanente à HIGH
.
je partage très en amont du projet, c'est pour recueillir vos questions, suggestions, scuds ...

trimarco232:
même pas 1 scud ...
j'ai déniché une version rallongée de nano à lgt8f328p ; elle utilise le même mcu, mais en 48 broches
j'ai dessiné dans la foulée une carte pour celui-ci, en voici une image avec placement des composants en vue d'une réalisation par le service PCB Assembly de chez jlcpcb :
(il y a quand même dans les 70 résistances, on comprendra que j'ai préféré confier cela à un robot)

trimarco232:
les 2 1ers prototypes fonctionnent, ils seront mis en service sur le réseau prochainement
Edit : suite à l'adoption définitive de la technique "capture" du timer1 pour mesurer la durée des 1/2 bits DCC, les prototypes sont disponibles à la vente grâcieuse, (ou à la casse)
j'ai finalement opté pour + de souplesse
un petit dessin pour illustrer le principe : les leds des signaux se raccordent à la suite, il n'y a pas de séparation gauche droite, mais une continuité :
à gauche leds 1 à 10  ↓_↑  leds 11 à 19 à droite
exemple de câblage des signaux sur la 2ème carte dans l'illustration

trimarco232:
les différents signaux peuvent avoir de 1 à 8 feux (les ralentissement et rappels comptent pour 1 feu, car leurs 2 leds jaunes sont câblées en série)
avec les variantes, ça me fait 14 types de signaux différents, c'est peut-être suffisant
la configuration de chaque arduino se fait au moniteur (arduino ou émulation terminal), je trouve dommage de devoir configurer des CV depuis une centrale quand on dispose de l'USB !
il y a un petit menu ; on saisit une lettre pour dire qu'on veut configurer, puis on saisit :
- l'adresse de base
- le type (parmi 14) du 1er signal raccordé
- puis le type des signaux suivants, j'usqu'à ce que toutes les sorties soient occupées
au fur et à mesure des saisies s'affichent les types, l'adresse de chaque indication, le branchement de chaque led, le nombre de leds qui peuvent encore être branchées
dans mon exemple, à la fin, il restait une sortie libre, j'y ai représenté une led, qui peut servir dans le décor, par exemple, en utilisant une adresse ; on peut aussi configurer en sortie permanente, HIGH ou LOW, donc pas besoin d'adresse
quand la config est terminée, le menu propose d'appuyer sur une touche pour sauvegarder la config  ... is that simple
il y a quelques sorties CV (commun voltage, en orange sur le dessin) réparties le long des borniers

au démarrage l'arduino va rechercher la config dans l'eeprom et la place dans la ram
après mûre réflexion, et lecture studieuse du réglement S1A, j'ai retenu l'odre suivant pour les indications :
Ve,Se, Vc,Av, Sc,Ac, Ca,Cv, Pe,Pc, Ra,Rc, M,Mc (Pe c'est le rapPel 30 et Pc le rappel 60, c pour clignotant)
on a donc 14 indications, soit 7 adresses pour le signal le + complexe
Et que c'est pas fini
bien entendu, l'oeilleton est géré, il s'alume et s'éteind en fonction des indications
il y  a aussi les indications combinées : Pa+Av, Pa+Ac, Pc+Av, Pc+Ac, et Rc+Ac, ; elles s'obtiennent simplement en commandant à leur tour les indications compatibles, par exemple si on veut le rapPel 60 + l'Avertissement, on commande d'abord le Pc, puis on commande l'Av, et on obtient Pc+Av
Pc+Av peut aussi être obtenu en commandant d'abord Av, puis Pc
si maintenant on commande le rappell 30, Pe, on obtient Pe+Av, car les 2 indications sont compatibles, il n'y a pas lieu d'effacer l'Av
par contre, si on commande par la suite, par exemple le Ralentissement 30, Ra, le R s'affiche tandis que le A doit s'éteindre progressivement

progressivement ? of course ! alors un peu de technique
bien qu'il doit être possible de lui adapter mon code, j'ai laissé de côté le nano classique au profit du LGT8F328P, car il permet de faire + pour moins cher
j'ai notamment besoin de + de vitesse (32MHz) et d'un 2ème timer à 16 bits, le timer 3
le timer3 me sert à piloter le pwm des leds (19 ou 32 leds suivant le modèle) , selon une rampe de type exponentielle avec une précision de 10 bits sur 45 pas
le timer1 me sert à mesurer les durées des impulsions DCC, avec une précision de 1/2us ; j'utilise l'entrée capture du timer : cela me permet d'avoir une mesure exacte, même si une autre interruption est en cours au moment de la transition du signal DCC, et aussi de disposer d'un filtre qui élimine automatiquement les éventuels parasites du signal ; la suite du décodage se fait selon la bibliothèque d'Aiko Pras, que j'ai adaptée (facilement) pour avoir la fonction capture sur un AVR de type classique

en vrac :
l'ordre de câblage des feux des signaux est le suivant (ça suit peu ou prou l'ordre des indications) : V, S, A, C(ouCv), O, P, R, M ; dans l'exemple , j'ai des signaus de type S,A,V, R (ou S,A,R,V, je ne sais pas, en tous cas chez moi c'est V,S,A,R) : si on suit l'odre des feux comme indiqué ci avant, il faudrait laisser libres les sorties correspondant aux feux C(carré) et O(oeilleton) : j'ai donc créé un type (le 42), qui permet d'éviter ça et de câbler le R directement à la suite du A (on économise 4 sorties dans l'exemple)
j'ai laissé tomber le choix alim par DCC ou dédiée par cavalier : comme le montre l'illustration, si on veut alimenter par le DCC, il suffit de ponter les sorties DCC et alim sur le dernier bornier en bas (notons que chez trimarco232, le câblage des modules suivants est évident, pas besoin de faire de dérivation...)
pour avoir des feux qui s'allument alors que d'autres s'éteignent sur un même signal, on peut avoir jusqu'à 5 leds qui s'alument ou s'éteignent simultanément et progressivement (par exemple, l'indication Ca qui suit l'indication Pe+Av : on a les feux P+A+O qui s'éteignent progressivement, alors que les feux S+C s"allument pareil) ;  j'ai donc 5 tableaux de 8 lignes (le nombre de feux) et 19 colonnes (le nombre d'indications), en PROGMEM, qui me donnent instantanément ce que chacune des 5 leds doit faire, sans que l'AVR n'ait à effectuer le moindre calcul ; c'est un peu fastidieux, mais comme la CPU doit aller vite c'est la bonne méthode ; en principe perso, alors que certains en sont à l'intelligence artificielle, je programme complètement à plat, c'est l'intelligence zéro, tous les cas sont listés, puis pour chaque cas j'ordonne au cpu ce qu'i doit faire

on va terminer par un petit quizz :
dans l'illustration il y a une petite erreur au niveau du câblage, laquelle ?
dans l'ordre des indications, j'ai mis Vc (vert clignotant) dès la 3ème position (2ème adresse, 1ère position), pourquoi ?

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