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USC
 
Übersicht:

Funktion:

Wie der Name Universal-Signal-Controller (USC) schon vermuten läßt, lassen sich mit dem USC verschiedene Datenprotokolle generieren. Der USC wertet die Befehle aus, die er über den zentralen RS485 Bus empfängt und setzt sie in ein Datenformat um, welches vom Booster verstärkt an die Lokdekoder oder/und and Schaltdekoder, die direkt aus der Gleisspannung versorgt werden, gesendet wird. Mögliche Quellen der Befehle sind der PC und die Handfahrpulte (HDCs, WMC).
Der USC löst die beiden bisherigen Module LSC (Lok/Loco-Signal-Controller) und SSC (Schalt/Switch-Signal-Controller) ab, da es nun mit lediglich einem Mikrocontroller-Code möglich ist, sowohl Lok- als auch Schaltdekoder-Protokolle zu generieren. Konkret lassen sich derzeit mit dem USC die folgenden Datenprotokolle generieren:

    MM1-FD        - Funktionsdekoder (z.B. der Funktionsdekoder im Märklin Tanzwagen)
    MM1/2-SD     - Schaltdekoder (z.B. für die Märklin K83 Schaltdekoder)
    MM1/2-Lok    - Lokdekoder (14 FS, abwärtskompatibel zum MM1-Protokoll für Lokdekoder)
    DCC-SD         - DCC-Schaltdekoder
    DCC-Lok        - Lokdekoder (14, 28, 128 FS)

Welche Protokolle der USC generieren soll, läßt sich über die MoBaSbS-Konfigurationssoftware einstellen. Die verschiedenen Konfigurationsmöglichkeiten sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Kombinationen\ Datenformate
MM1/2-Lok
DCC-Lok
MM-FD
MM-SD
DCC-SD
MM1/2- & DCC-Lok
Ja
Ja
Ja
Nein
Nein
MM-SD
Nein
Nein
Nein
Ja
Nein
DCC-SD
Nein
Nein
Nein
Nein
Ja
Kombi-MM
Ja
Ja
Ja
Ja
Nein
Kombi-DCC
Ja
Ja
Ja
Nein
Ja


Wie man der Tabelle entnehmen kann, ist es nicht möglich, den USC so zu konfigurieren, daß DCC- und MM-Schaltdekoder gleichzeitig unterstützt werden.
Da es die Philosophie der MoBaSbS ist, jedem Modul nur eine spezielle Aufgabe zuzuordnen, um die größtmögliche Effiziens - hier beim USC in Bezug auf die Generierung eines Daten-Protokolls - zu erzielen, rate ich generell von der möglichen Kombinierbarkeit, Lok- und Schaltdekoderkommandos von nur einem Modul generieren zu lassen, ab und empfehle dann den mehrfachen Einsatz von USC-Modulen. Nur so kann gewährleistet werden, dass Lokbefehle in minimaler Zeit über das Gleis den Lokdekodern zugführt werden können, ohne dass es durch Schaltkommandos zu einer verzögerten Abarbeitung von Lokbefehlen kommt.
Weiter sollte berücksichtigt werden, dass, wenn der USC so konfiguriert wurde, dass Schaltbefehle ausgegeben werden, alle einlaufenden Schaltbefehle generiert werden, auch wenn diese an Schaltdekoder gerichtet sind, die gar nicht am USC angeschlossen sind.

Auf den folgenden Bildern ist die Hardware des USCs zu sehen. Sowohl das breite, kurze IC in der Mitte (ein SRAM), sowie das rechts davon liegende IC (ein Adresslatch) brauchen seit der Version 4 der MoBaSbS nicht mehr bestückt zu werden.

USC Bestückungsseite
USC Bestückungsseite

USC Lötseite
USC Lötseite

Die im Layout vermerkten Punkte gehen auf spezielle Optionen ein, die im nachfolgenden Abschnitt Aufbauhinweise erklärt werden.

USC_v2a_layout


Das Datensignal am Ausgang des uCs wird über einen RS232-Treiber in ein symmetrisches Signal umgesetzt, welches als Eingangssignal
dem Booster zugeführt wirdt. Über ein Relais kann das Signal zum Booster abgeschaltet werden. Zumindest der bei mir eingesetzte EDITS-Booster schaltet dann das Schienenausgangssignal ab. So kann z.B. bei einem aufgetretenem Kurzschluß die Anlage stromlos geschaltet werden. Die Information über einen detektierten Kurzschluß wird im übrigen an alle Komponenten des Systems weitergereicht; somit auch an den PC.

Kurzschlußerkennung:
Wird vom Booster die Leitung 'Short' (Signal 5 am 9pol SUB-D-Stecker) auf Low-Pegel gehalten, liegt kein Kurzschluß vor. Bei einem Kurzschluß wird die Leitung 'Short' nicht mehr aktiv vom Booster auf dem Low-Pegel gehalten und ein Pull-Up Widerstand (markiert als Punkte 'F) 'auf der Platine zieht die Leitung gegen +5V. Dieser Zustand wird als Kurzschluß detektiert, wenn er eine im USC konfigurierbare Zeit anliegt. Verfügt der angeschlossene Booster über kein Kurzschlußsignal, so kann die Kurzschlußerkennung über die MoBaSbS-Konfigurationssoftware im USC deaktiviert werden..

2ter Boosteranschluß:
Der 2te Boosteranschluß (im Layout als C bezeichnet) kann prinzipiell auch benutzt werden. Beide Booster werden dann über das selbe Steuersignal angesprochen. Dafür muß ein Jumper auf die beiden unteren Pine des Pfostensteckers 'D' gesetzt werden.

Failsafe-Funktion:
Der USC verfügt über eine automatische Abschaltung der Boosterausgänge für den Fall, daß er nicht mehr vom BMC zyklisch angefragt wird. So wird verhindert, dass bei einem Ausfall des BMCs dann unkontrolliert Daten generiert werden und somit Loks ohne Kontrolle fahren.

Aufbauhinweise:

Die 5 LEDs rechst unten auf der Platine dienen lediglich Debugzwecken.
Die LED oben links ist als gelbe LED zu bestücken. Sie  zeigt die korrekte Datenkommunikation zum BMC an. Die beiden LEDs oberhalb der SUB-D Buchsen sollten als grüne LED bestückt werden und zeigen den aktiven Zustand des Relais an. Der Basiswiderstand der Schalttransistoren für die Relais ist im Schaltplan mit 47k angegeben. Bei dem von mir verwendeten Relais (Reichelt: Fin 30.22.9 6V) sollte dieser Widerstand etwas kleiner (27k) gewählt werden, damit das jeweilige Relais sauber schaltet.
Wie weiter oben schon gesagt, entfallen das RAM (schmale oder breite Version)  und das danebenliegende IC (Adresslatch 74HCT573)  ab der Version 4 der MoBaSbS.
Die 5x2pol Stiftleisten vor den SUB-D-Buchsen können alternativ auch als 10pol Wannenstecker bestückt werden. Sie dienen dann als Pfostenstecker zu Testzwecken (Abgriff für Meßgeräte) oder als 10pol Wannenstecker als (interne) Verbindung zum Booster über ein 10pol Flachkabel, wenn z.B. der Booster und die MoBaSbS in einem Gehäuse untergebracht werden.
Weitere Hinweise bzgl. der ISP-Schnittstelle und zum Reset finden sich auf der Seite des BMC.
Der Anschluß des USC findet wieder über die Backplane statt, die alle Module untereinander verbindet.
Die Platine ist für den Einbau in ein 19''-Gehäuse vorbereitet und kann mit einer Frontplatte versehen werden.

  • A
    • Hier können +5V eingespeist werden. Ich nutze diese Einspeisung, wenn ich ein Board ausserhalb des Gehäuses programmieren möchte.
  • B
    • Optionaler Steckplatz für zukünftige Erweiterungen. Bitte keinen Jumper aufstecken.
  • C
    • Zweiter Boosterausgang. Die Komponenten in Kasten C brauchen nicht bestückt zu werden, wenn kein 2ter Booster angeschlossen werden soll.
  • D
    • Über diesen 3poligen Steckplatz wird ausgewählt, ob der 2te Boosterausgang mit dem selben Signal wie der 1ste angesteuert werden soll. In diesem Fall ist ein Jumper auf die beiden unteren Pine zu stecken. Wird der Jumper auf die oberen beiden Pine gesteckt, so wird ein alternatives Boostersignal verwendet (z.B. auch ein Programmiersignal für Lokdekoder). Diese Option wird allerdings derzeit noch nicht unterstützt.
  • E
    • Wird die Platine als reiner Schaltdekoder Signal Controller eingesetzt, so können alle Komponenten entfallen, die innerhalb der gestrichelten Linie liegen.
    • Der externe RAM Baustein (schmale oder breite Ausführung) und das danebenliegende IC (Adresslatch 74HCT573) entfallen ab der Version 4 der MoBaSbS in jedem Fall!
  • F
    • Der hier gezeigte Widerstand zieht das Kurzschlußerkennungssignal des (EDITS-) Boosters gegen VCC. Hat der verwendete Booster kein Kurzschlußsignal, so kann die Kurzschlußerkennung im Controller deaktiviert werden.
  • G
    • Werden mehrere USCs betrieben, so müssen die im Bild eingezeichneten Leitungen getrennt werden.
Sonstiges
Ein paar Informationen zur Technik

Die Lokbefehle werden zyklisch an den Booster gesendet. Die Anzahl der Adressen im zyklischen Update ist prinzipiell konfigurierbar, um an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden zu können. Defaulteinstellung ist derzeit jedoch ein fester Zykluswert von 16 Lokadressen. Finden mehr als 16 Zustandsänderungen für 16 unterschiedliche Lokomotiven gleichzeitig statt (bei grösseren Anlagen kann dies vorkommen), ist dieser Zykluswert bis zu einem Wert von 32 zu erhöhen. Damit ist eine präzise und effiziente Loksteuerung gegeben.
Die USC Kurzschlusserkennung ist für beide Ausgänge separat über das MoBaSbS-Konfigurationstool oder für den primären, unteren Ausgang über den HDC konfigurierbar.

Werden die K83 Module mit einer externen Spannung versorgt, kann die Versorgung über einen Booster entfallen.

Anschluß von 'Nicht-EDITS-Boostern':
Nachstehend eine kleine Interfaceschaltung zum Anschluß von Märklin Boostern an die serielle Schnittstelle des PCs:

Märklin_Booster_an_PC
Wie ich von einem Anwender der MoBaSbS weiß, reicht es den 4k7 Widerstand und die Zener-Diode in der Datenleitung einzubauen.

Hier ein weiteres Bild zum Anschluß des Märklin Boosters an den Ausgang des LSC der MoBaSbS:

Maerklin_Booster_an_MoBaSbS

Und hier die Anpassung für den Anschluß eines LDT Boosters an die MoBaSbS:

LDT_Booster_an_MoBaSbS

Achtung! Ausdrücklich weise ich nochmals darauf hin, daß ich keine Haftung für die hier dargestellten Anschlußvarianten übernehme!

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Patrick Urban