Digitalprojekt

aus DerMoba, der Wissensdatenbank für Modellbahner
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Einleitung

Am DER_MOBA Digitalprojekt arbeiten derzeit viele Entwickler, die sich über die Newsgroup de.rec.modelle.bahn koordinieren. Ziel ist die Schaffung eines skalierbaren - d.h. an die jeweiligen Anforderungen anpassbaren - Digitalsystems zur Modellbahnsteuerung. Einzelne Komponenten dieses Systems können ausgetauscht bzw. je nach Anforderung modular zusammengestellt werden. Dies erfordert, daß zwischen den Komponenten eine lose Koppelung besteht. Diese Koppelung wird durch das Kommunikationsprotokoll SRCP erreicht. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten erfolgt über TCP/IP, also mit herkömmlicher Internet-Technik.

Ein funktionsfähiges Digitalsystem des DER_MOBA Digitalprojekts besteht aus mindestens zwei Programmen: Einem SRCP-Server und einem SRCP-Client. Der Server stellt die eigentliche Schnittstelle zur Hardware der Modellbahnanlage dar und kommuniziert entweder mit einer per Interface angeschlossenen Digitalzentrale oder - im Falle eines DigitalDirekt-Systems - direkt mit den Boostern. Der Client kommuniziert mit Hilfe von SRCP-Kommandos nur mit dem Server und stellt in der Regel ein Steuerungs- oder Bedienprogramm dar. Das Konzept schließt ausdrücklich die gleichzeitige Verwendung mehrerer SRCP-Clients ein, die z.B. auf verschiedene Funktionalitäten (Lokomotivsteuerung, Stellwerk, Ablaufsteuerung etc.) spezialisiert sein können.

Obwohl sehr viele, der derzeit verfügbaren SRCP-Programme, für das Betriebssystem Linux entwickelt wurden, ist das DER_MOBA Digitalprojekt grundsätzlich unabhängig von einem bestimmten Betriebssystem und der dafür notwendigen Hardware. Einige Programme laufen bereits jetzt auch unter anderen Betriebssystemen, andere können mit wenig Aufwand portiert werden.

Das DER_MOBA Digitalprojekt wird dezentral durchgeführt. Informationen zu den einzelnen Programmen werden überlichweise vom jeweiligen Autor über dessen WWW-Seite angeboten. Diese Seite ist deshalb im wesentlichen eine Link-Liste, die einen Überblick über die verfügbare Soft- und Hardware bietet.

Simple Railroad Command Protocol (SRCP)

SRCP-Spezifikation

Die aktuelle SRCP-Spezifikation hat die Version 0.8.3 (HTML, PDF). SRCP 0.8.x ist inkompatibel zu früheren SRCP-Versionen. Bereits vorhandene Software für SRCP 0.7.x wird im Laufe der Zeit auf SRCP 0.8.x umgestellt.

Historische Spezifikationsversionen

Designprinzipien

SRCP benutzt zeilenorientierten Klartext. Der Text besteht aus Kommandos und Informationen. Kommandos werden vom Client an den Server übermittelt, Informationen vom Server an den Client. Jedes Kommando und jede Information besteht aus exakt einer Zeile. Es ist eine maximale Zeilenlänge definiert, um auch Programmieranfängern einfache Fehler wie Pufferüberläufe (Buffer Overflows) vermeiden zu helfen.

Der Server stellt seine Dienste im Netzwerk bereit. Zur Verbindungsaufnahme sind sein Hostname (ersatzweise die IP Adresse) und der Netzwerkport (z.B. 4303) bei jedem Client anzugeben. Der Client kann diese Angaben über andere Dienste anfordern (Bonjour, Zeroconf, Active Directory).

Nach Verbindungsaufnahme wird vom Server eine zunächst anonyme Sitzung (Session) gestartet. Diese wird »Handshake« genannt. In ihr kann der Client verschiedene Betriebsparameter einstellen. Derzeit sind zwei unterschiedliche Betriebsmodi definiert: COMMAND und INFO. Weitere Parameter betreffen z.B. die SRCP-Version, die benutzt werden soll. Da die Wahlmöglichkeit für unterschiedliche Protokollversionen erst ab Version 0.8 des SRCP enthalten ist, bieten frühere, aber noch immer benutzte Versionen des SRCP (0.7), diese Möglichkeit nicht.

Mit dem Befehl GO wird die Handshake-Phase beendet und die noch anonyme Session erhält eine Session-ID. Gleichzeitig wird die Verbindung auf den gewählten Betriebsmodus eingestellt. Die Session-ID ist ein numerischer Wert, der die Sitzung identifiziert.

Im Betriebsmodus INFO wird ausschließlich vom Server zum Client kommuniziert. Es werden alle im Protokoll als INFO gekennzeichneten Angaben (Code 100 bis 199) übertragen. Alle Angaben markieren Veränderungen. Der Client beendet die INFO-Session, indem er die Verbindung kappt (es besteht keine Möglichkeit zur Kommandoübermittlung an den Server).

Im Betriebsmodus COMMAND wartet der Server auf Kommandos vom Client. Sobald ein Kommando eintrifft, wird es bearbeitet, eine Antwort generiert und diese an den Client gesendet. Die Antworten sind Bestätigungen dafür, dass das Kommando angenommen wurde, Fehlermeldungen oder Abfrageergebnisse.

Kommandos bestehen aus einem Kommandowort, einer Adressangabe und weiteren Parametern. Kommandoworte bestehen aus Verben, die eine Tätigkeit beschreiben: SET, GET, INIT, TERM usw. Adressangaben sind im allgemeinen dreiteilig: Ein Bus, eine Gerätegruppe und eine Adressangabe (Decoderadresse).

Eine Gerätegruppe markiert Geräte mit gleichen Parametern. Dies können reale Geräte wie Decoder sein (Jeder hat eine Adresse, einen Motor mit unterschiedlichen Fahrstufen und 0 oder mehr Funktionsausgängen) oder nur logische Geräte wie das TIME-Device sein, die nicht unbedingt ein Hardwarependant haben müssen.

Ein Bus kennzeichnet einen Adressraum, über den verschiedene Geräte erreichbar sind. Im einfachsten Fall ist ein Bus eine Verbindung zwischen dem SRCP-Server und dem Computerinterface der Modellbahnanlage.

Gründe für das Design

Parameterlisten versus benamte Parameter

Die Diskussion wurde per Mehrheitsbeschluß entschieden. Eine technische Über- oder Unterlegenheit einer der beiden Varianten konnte nicht festgestellt werden. Allgemein wurde vermutet, dass benamte Parameter aufwendiger in der Umsetzung sind.

Kommandoworte

Die Kommandoworte wurden zugunsten einer größeren Gerätegruppenzahl klein und abstrakt gehalten. Jeden beeinflußbaren Parameter kann man via GET/SET bearbeiten. Es wurde allgemein für einfacher gehalten, neue Gerätegruppen mit den definierten Kommandos zu kombinieren als für neue Geräte auch neue Kommandos einzuführen.

Kommerzielle Anwendung

Natürlich ist es wünschenswert, daß sich SRCP auch über die Grenzen des DER_MOBA Digitalprojekts verbreitet. Deshalb ist auch der Einsatz von SRCP in kommerziellen Produkten erlaubt. Allerdings sind folgende Bedingungen einzuhalten:

  1. Sowohl in der Software, wie auch in der zugehörigen Dokumentation wird auf die SRCP-Entwicklergruppe und diese Internetseite verwiesen.
  2. Es findet keine eigenmächtige Erweiterung von SRCP statt. Stattdessen werden Erweiterungen mit der SRCP-Entwicklergruppe diskutiert und offiziell in SRCP integriert bzw. verworfen.
  3. Bei kommerziellem Erfolg des jeweiligen Produktes würden wir es gerne sehen, wenn sich die Entwickler über eine Spende zur Unterstützung von DER_MOBA Gedanken machen ;-).

SRCP-Server

Aktiv gepflegte Projekte

Diese SRCP-Server werden aktiv weiterentwickelt. Wer sie einsetzt, hat einen einsatzbereiten und leistungsfähigen Server und kann bei Problemen und Herausforderungen auf Hilfe und Unterstützung setzen.

  • DDW Server - DigitalDirekt-Server für Windows.
    Digitalbetrieb ohne Zentraleinheit und Computerinterface.
    Kontakt: Michael Gräfe
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • erddcd - DigitalDirekt-Server für Linux (DDL)
    Digitalbetrieb ohne Zentraleinheit und Computerinterface (für Linux Kernel 2.4 und 2.6).
    Kontakt: Torsten Vogt
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den Seiten des DDL-Projektes.
  • TrackONE SRCP-Server - SRCP-Server für Windows und die Intellibox.
    Wird benötigt, um SRCP-Clients mit der Intellibox zu betreiben.
    Kontakt: Michael Reukauff
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • srcpd - SRCP-Server für Linux/FreeBSD/Windows (Cygwin)/Mac OS X
    »srcpd« kann zur Steuerung von Anlagen sowohl über verschiedene Digitalzentralen, wie z.B. Intellibox, Märklin Interface 6051, Lenz LI100, Selectrix, Zimo MX1, OpenDCC, als auch über direkt an der seriellen Schnittstelle (RS232) angeschlossene Booster (DDL-Betrieb) genutzt werden. Möglichkeiten zum Anschluß von Rückmeldungen, wie Littfinski HSI-S88 oder S88-Module am Parallelport, sowie weitere Module für seltener vorkommende Schnittstellen (CAN-Bus, I2C) sind ebenfalls vorhanden. Es können auch mehrere Geräte gleichzeitig (z.B. zwei Intelliboxen) eingesetzt werden.
    Kontakt: srcpd-devel@lists.sourceforge.net
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den Projekt-Seiten bei SourceForge.
  • ejsrcpd - Extended Java SRCP-Daemon
    In Java implementierter SRCP-Server mit Plugin-Konzept zur Unterstützung unterschiedlicher Hardware-Schnittstellen.
    Kontakt: Kurt Harders
    Weitere Informationen zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Projektes.

Technologiestudien

Diese SRCP-Server sind entstanden, um Funktionen nicht nur am grünen Tisch testen zu können. Sie können auch als Anregung für Weiterentwicklungen dienen.

  • jsrcpd - Referenzimplementierung von SRCP 0.8.x. Dieses Programm ist eine erste Implementierung von SRCP 0.8.x ohne weitere Funktionalität. Derzeit ist es nicht für den Einsatz in der Modellbahnpraxis geeignet. Es dient in erster Linie den Entwicklern, die noch vorhandenen Fehler und Schwächen von SRCP 0.8.x zu erkennen und zu beheben. Es ist auch als Hilfe für die Entwicklung von SRCP 0.8.x Clients gedacht. Wer einen einsatzfähigen SRCP-Server sucht, sollte sich die weiter oben angeführten Produkte ansehen.
    Kontakt: Olaf Schlachter
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den Seiten des Autors.

SRCP-Clients

  • J-Man - Java-Programm zur manuellen Steuerung von Lokomotiven und Magnetartikeln unter einer grafischen Benutzeroberfläche. Die Weiterentwicklung dieses Programms findet unter einer eigenen Projektseite statt.
  • loco-panel - Monitor zur Überwachung aller aktiven Loks.
  • uhl-programmer - Programmieren von Uhlenbrock-Decodern
  • nmra-programmer - Programmieren von NMRA-DCC-Decodern
  • phpTrainCtrl für SRCP 0.8 (alpha) - u.a. phpTamsProgrammer
    Kontakt: Torsten Vogt
    Weitere Infos zu diesen Programmen und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den Seiten des DDL-Projektes.
  • dtcltiny - manuelle Steuerung von Lokomotiven mit besonders kompakter und übersichtlicher Bedienoberfläche.
    Kontakt: Markus Pfeiffer
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den veralteten Seiten den WWW-Seiten des Autors. Außerdem existiert eine von Guido Scholz weiterentwickelte Version dieses Programms, sowie eine darauf aufbauende Version mit SRCP 0.8-Unterstützung von einer neuen Projektseite.
  • SpDrS60 - grafisches Gleisbildstellpult nach Bundesbahnvorlage mit vorbildgerechter Fahrstraßensicherungslogik.
    Kontakt: Guido Scholz
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit, die Software zu beziehen, gibt es auf den veralteten WWW-Seiten von Stefan Preis sowie der aktuellen Projektseite des Programms.
  • M6051emu - Emulation des Märklin Interfaces 6051 für erddcd.
    Wird benötigt, wenn Nicht-SRCP-Clients (z.B. Railroad&Co) mit erddcd betrieben werden sollen.
    Kontakt: Dieter Schaefer
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den Seiten des DDL-Projektes.
  • rcsh und rcman - Programmiersprache (Railroad Command Shell) und textuelle Bedienoberfläche (rcman)
    Kontakt: Dr. Peer Griebel
    Weitere Infos zu diesen Programmen und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • Programmbibliothken für TCL/Tk und Python - Sammlung nützlicher Routinen und Prozesse für den Selbstprogrammierer: Client-Seiten des srcpd
  • SRCP Recorder - Zeichnet SRCP-Befehle einer laufenden Session auf und spielt sie später wieder ab.
    Kontakt: Matthias Trute
    Weitere Infos zu diesen Programmen und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • SRCP Tester - SRCP-Befehle mit einem Web-Server und PHP generieren.
    Kontakt: Martin Wolf
    Weitere Infos zu diesen Programmen und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den [http://www.stud.mw.tu-muenchen.de/~mw7/familie/martin/hobby/modellbahn/srcptest.html WWW-Seiten (link defekt)] des Autors.
  • Gplan - Gleispläne erstellen und Magnetartikel steuern (für Windows und Linux).
    Kontakt: Michael Gräfe
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • TrackONE SRCP-Keyboard, Gleisplan-Editor und Steuersoftware (für Windows)
    Kontakt: Michael Reukauff
    Weitere Infos zu diesen Programmen und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • JTrain - In Java geschriebener grafischer SRCP-Client zur Steuerung von Lokomotiven und Schaltdecodern mit grafischem Stellpult (für Windows und Linux). Die ursprünglich von Werner Kunkel betreute Original-Internetseite (www.jtrain.de) dieses Programms existiert nicht mehr. Es bestehen noch eine von Guido Scholz weiterentwickelte Version dieses Programms sowie eine darauf aufbauende, von Ingo Bruell betreute Projektseite.
  • Java DCC Network Client (ab Version 2.1) - SRCP-Client zur Steuerung einer Gartenbahn mit einem Sharp Zaurus PDA mit einem WLAN
    Kontakt: Helge Karoska
    Java-SRCP-Client für den PDA Zaurus unter Linux. Das Programms wurde entwickelt zur Steuerung von Loks, Weichen und Zubehör einer Gartenbahn mit einem WLAN. Es kann aber auch universell eingesetzt werden.
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • LD-X-Programmer - Programm zur Programmierung von Decodern der Firma Tams Elektronik (für Windows)
    Kontakt: Michael Geramb
    SRCP-Client (SRCP 0.7.3) für Windows zur Programmierung von Tams-Decodern.
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • TRAINer - SRCP-Client mit Fahrstrassensteuerung, Lokomotiv-Bibliothek, Automatik-Betrieb (für Windows)
    Kontakt: Peter Keintzel
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • SRCP-Pakete für verschiedene Linux-Distributionen - Guido Scholz hat einige der hier gelisteten Linux-Programme weiterentwickelt und diese in einfach zu installierende Pakete (SuSE, Fedora, Debian) verpackt.
    Kontakt: Guido Scholz
    Weitere Infos zu diesem Angebot und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors (hier Linux User Group Burghausen).
  • Traindrive - SRCP-Client zum Steuern von Lokomotiven (Linux- und Windows-Version)
    Kontakt: Fritz Ganter
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • RocRail - Programm zum Steuern von Lokomotiven und Gleisbildstellpult (Linux- und Windows-Version vorhanden)
    Kontakt: Rob Versluis
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • MOBA-Package - Hilfsprogramme für die Entwicklung von SRCP-Clients und -Servern (Windows-Version)
    Kontakt: Roman Lauer
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • EnjoyTheTime - SRCP-Client zum Steuern von Lokomotiven (Windows-Version)
    Kontakt: Michael Geramb
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit, die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • Railroad Express - SRCP-Client zum Steuern von Modellbahnanlagen (Windows-Version)
    Kontakt: Fred Stevens
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit, die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • dras/Kdigirail - SRCP-Client zum Steuern von Modellbahnanlagen (Linux-Version)
    Kontakt: Frank Schmischke
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit, die Software zu beziehen, gibt es auf den WWW-Seiten des Autors.
  • AdHoc-Railway - Java-SRCP-Client zum Steuern von Modellbahnanlagen
    Kontakt: Benjamin Mueller
    Weitere Infos zu diesem Programm und die Möglichkeit, die Software zu beziehen, gibt es auf der Projektseite des Programms.
  • jsrcpc - Java-SRCP-Bibliothek zur Entwicklung von SRCP-Clients
    Kontakt: Benjamin Mueller
    Weitere Infos zu dieser Software und die Möglichkeit, diese zu beziehen, gibt es auf der Projektseite der Bibliothek.

Hardware

Im Rahmens des DDL-Projektes wurde eine Technik entwickelt, mit der ein PC einfach an die Hardware der Modellbahnanlage angeschlossen werden kann. Prinzipiell benötigt man hierfür zwei Informationskanäle, die jedoch auch einzeln betrieben werden können:

  • Ein Kanal zum Senden von Steuerbefehlen an die Anlage
  • Ein Kanal zum Empfang von Rückmeldungen von der Anlage

Das Senden von Befehlen läuft über die serielle Schnittstelle, die im einfachsten Fall über zwei Kabel elektrisch mit einem Booster verbunden ist. Programmtechnisch wird die serielle Schnittstelle hierbei als Signalgenerator für das gewählte Digitalprotokoll genutzt.

Zum Empfang von Rückmeldungen der Anlage benötigt man ein S88-Bus-System, das über Kabelverbindungen und eine 5 V-Spannungsversorgung an die parallele Schnittstelle angeschlossen wird.

Ein übersichtliche Zusammenstellung der für diese Anbindungen notwendigen elektischen Verbindungen gibt es von Holger Seider: http://home.snafu.de/mgrafe/Anleitung_Server.htm

Common Railroad Configuration Files (CRCF)

Ein Entwurf für ein Dateinformat, das eine zentrale Serverkonfiguration beschreibt, stammt von Edbert van Eimeren und ist zur Diskusssion in der Newsgroup de.rec.modelle.bahn freigegeben. Die weitere Entwicklung der Spezifikation und eine Ideensammlung zu dessen Nutzung unter SRCP findet im Abschnitt SRCP-Erweiterungen statt.

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