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Datenübertragung auf 1 Leitung
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Andy19312



Anmeldungsdatum: 22.10.2005
Beiträge: 428

BeitragVerfasst am: 11.04.2009, 21:00    Titel: Datenübertragung auf 1 Leitung Antworten mit Zitat

Nun habe ich mir mal ein Gedanke gemacht, wie man auf 1 Datenleitung einen Digitalsatz übermitteln kann.

Also, wenn ich einen Text habe, dann liegen mir ASCI2 Zeichen vor.
Jetzt lese ich den Text von links nach rechts aus.
Jedes Zeichen wird dann in Binärcode umgewandelt und jenachdem, ob es eine 1 oder 0 ist, wird eine andere Länge der Übertragung gewählt.

Damit meine ich

z.B. logische 1 = 4 ms lang "Spannung liegt an"
logische 0 = 8 ms "Spannung liegt an"

wenn jetzt keine Spannung anliegt, folgt ein Synchronisation für den Empfänger, damit er weiss, wann wieder eine 1 oder 0 folgt

Hier der Quellcode für den Sender:
Code:

#Include Once "windows.bi"

Dim hCom As handle
Dim PortNr As String = "COM1"
Dim modemStat As Dword

'Serielle Schnittstelle öffnen:
hCom = CreateFile(PortNr, GENERIC_READ Or GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL)

dim satz as string
dim textlaenge as uinteger
dim i as uinteger
dim ii as uinteger
dim links as string
dim rechts as string
dim asci2zeichen as single
dim binaer as string

dim taste as string
do
taste = inkey
locate 1,1
print "Serielle Schnittstelle -> Datenübertragung"
print
print "logische 1 = kuerzere Zeiteinheit Spannung +12 V"
print "logische 0 = laengere Zeiteinheit Spannung +12 V"
print "Pause = Synchronisation für den Empfaenger"
print
print "(1) Neuen Text eingeben"
print "(esc) beenden des Programmes"
if taste = Chr(27) then
end
end if
if taste = "1" then
   
'Erstmal den zu übertragenden Text eingeben
input "Bitte geben Sie ihren Text ein:",satz
'Dann die Länge des Textes feststellen
textlaenge = len(satz)


'Nun eine Schleife von 1 bis zur Textlaenge herstellen
for i = 1 to textlaenge

'Buchstabe von links nach rechts auslesen
links = left(satz,i)
rechts = right(links,1)

'In ASCI2 Zeichen umwandeln
asci2zeichen = asc(rechts)
'In Binaercode umwandeln
binaer = bin (asci2zeichen,8)


'alles anzeigen
'print rechts;" ";asci2zeichen;" ";binaer


    'Schleife von 1 bis 8 erzeugen, damit man jedes Zeichen "Binaercode übermitteln kann"
    for ii = 1 to 8
        links = left(binaer,ii)
        rechts = right(links,1)
            'Wenn das Binaerzeichen 1 ist, wird ein Strom auf RTS gegeben und nach einer Zeit wieder weggenommen
            'sleep = 1
            if rechts = "1" then
                EscapeCommFunction(hCom, SETRTS)    'RTS +12V
                'kurz gewartet
                sleep 1
                EscapeCommFunction(hCom, CLRRTS)    'RTS -12V
                sleep 1
            end if
            'Wenn das Binaerzeichen 0 ist, wird ein Strom auf RTS geben und nach einer Zeit wieder weggenommen
            'sleep = 4
            if rechts = "0" then
                EscapeCommFunction(hCom, SETRTS)    'RTS +12V
                sleep 4
                EscapeCommFunction(hCom, CLRRTS)    'RTS -12V
                sleep 1
            end if
   
       
    next

next
cls

end if

loop
'Serielle Schnittstelle schließen:
CloseHandle(hCom)




Hier der Quellcode für den Empfänger:


Code:

#Include Once "windows.bi"

Dim hCom As handle
Dim PortNr As String = "COM1"
Dim modemStat As Dword

'Serielle Schnittstelle öffnen:
hCom = CreateFile(PortNr, GENERIC_READ Or GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL)


DIM i AS INTEGER, hoechsteID AS INTEGER, hoechsterWert AS INTEGER
dim ii as integer
dim id as string
dim wert as string

dim eingangsstrom as single
dim datensignal as uinteger
dim pausensignal as uinteger
dim b as uinteger

dim datensignalbit(1 to 10000) as uinteger

dim binaer as string
do
cls
GetCommModemStatus(hCom, @modemStat)
If modemStat And MS_CTS_ON  Then
    eingangsstrom = 1
Else
    eingangsstrom = 0
end if



'Wenn keine Pause kommt, wird dies ausgeführt
    if eingangsstrom = 1 then
        'Wenn das Datensignal = 0 ist, wird dies ausgeführt
        if datensignal = 0 then
            pausensignal = 0
        end if
    'Und das Datensignal um den Wert 1 addieren
    datensignal = datensignal + 1
    end if
   
    'Wenn eine Pause kommt, wird dies ausgeführt
    if eingangsstrom = 0 then
       
        'Wenn das Pausensignal = 0 ist, wird dies ausgeführt
        if pausensignal = 0 then
            'Variabele b um den Wert 1 addieren
            b = b + 1
            'Und das Datensignal entsprechend im Array ablegen
            datensignalbit(b) = datensignal
            'anschliessend das Datensignal auf den Wert 0 wieder setzen
            datensignal = 0
        end if
   
    'und das Pausensignal um den Wert 1 addieren
    pausensignal = pausensignal + 1

    end if


    hoechsterWert = -1
    FOR i = LBOUND(datensignalbit) TO UBOUND(datensignalbit)
      IF datensignalbit(i) >= hoechsterWert THEN
        hoechsterWert = datensignalbit(i)
        hoechsteID = i
      END IF
    NEXT
   
    id =  TRIM(STR(hoechsteID))
    wert = TRIM(STR(hoechsterWert))


loop
'Serielle Schnittstelle schließen:
CloseHandle(hCom)


in dem Programm für den Empfänger müsste nochwas geändert werden, sodass ich auch weiss, wann eine logische 0 kommt.
Die Variabele wert gibt mir den höchsten Variabelenwert wieder, der im Array vorliegt.
Wie weiss ich aber, dass eine logische 0 kommt.

EDIT
Ich werde noch ein Bild malen, damit man weiss, was ich überhaupt meine "wenn es nicht verständlich genug war, was ich gerade schrieb"



Wie man auf dem Bild sieht, folgen 2 * eine 1, dann 2 * eine 0 und eine 1.
Cu Andy
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Andy19312



Anmeldungsdatum: 22.10.2005
Beiträge: 428

BeitragVerfasst am: 11.04.2009, 21:16    Titel: Antworten mit Zitat

Wiegesagt das senden dürfte theoretisch klappen, jedoch das empfangen noch nicht so richtig.

Der Quellcode sollte bitte so beibehalten werden und nur ergänzt werden.

Wie nennt sich aber diese Datenübertragung?


Zuletzt bearbeitet von Andy19312 am 11.04.2009, 21:44, insgesamt einmal bearbeitet
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St_W



Anmeldungsdatum: 22.07.2007
Beiträge: 955
Wohnort: Austria

BeitragVerfasst am: 11.04.2009, 21:43    Titel: Antworten mit Zitat

Ich kenne mich zwar mit den ganzen Datenübertragungstechniken nicht wirklich gut aus, aber hätte trotzdem einen kleinen Zweifel an deiner Technik:

Was ist wenn dein Signal durch irgend ein anderes externes Signal gestört wird? Ich hoffe ich habe es richtig verstanden, aber wenn z.B. in eine deiner Pausen von extern eine Störung eintrifft, die eine logische 1 "verlängert" ist es ja noch harmlos - da ist nur ein Bit falsch.
Aber wenn z.B. in einer Pause ein kurzer Störimpuls zwischen zwei Signalen auftritt, sind alle Bits nach diesem Störsignal verschoben, oder?


Eine kleine mspaint Grafik zur Verdeutlichung:


Ich hoffe ich hab dich dabei nicht falsch verstanden. Das Grüne Signal ist das Soll-Signal, das Rote ist das Störsignal.
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Aktuelle FreeBasic Builds, Projekte, Code-Snippets unter http://users.freebasic-portal.de/stw/
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Andy19312



Anmeldungsdatum: 22.10.2005
Beiträge: 428

BeitragVerfasst am: 11.04.2009, 21:48    Titel: Antworten mit Zitat

Einer hat mich zum Glück schon verstanden, was ich da meine Zunge rausstrecken

Aber eine Frage an dich, woher sollte das Störsignal kommen?

Wenn die Störsignale wie du es gerade gezeichnet hast auftreten, können wiegesagt falsche Informationen ankommen. Das stimmt.

Ein Datenkabel ist doch von äußeren Faktoren isoliert, damit es zu solchen Störsignalen nicht kommt.

Mich würde aber echt gerne mal interessieren, wie sich diese Datenübertragung nennt.


Ein Dank an dich für die Mühe.

Momentan bin ich selbst noch am grübeln Kopf schütteln
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dreael
Administrator


Anmeldungsdatum: 10.09.2004
Beiträge: 2514
Wohnort: Hofen SH (Schweiz)

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 09:33    Titel: Antworten mit Zitat

Etwas Wikipedia-Lektüre über Codierungen allgemein:

http://de.wikipedia.org/wiki/Leitungscode

Sonst am ehesten geht Dein Prinzip in Richtung Morsecode, wo ebenfalls zwischen kurz und lang unterschieden wird.

Kleiner Nachteil Deiner Software-Lösung: In einem Multitasking-Betriebssystem ist im Allgemeinen überhaupt nicht garantiert, dass das Timing immer perfekt stimmt, so dass die Pulslängen durchaus schwanken können -> somit bist Du bei der möglichen Übertragungsrate entsprechend limitiert. Für einen produktiven Einsatz würde ich daher eine Hardware-Lösung entwickeln, z.B. PCI-Steckkarte (oder bei Industrie-PCs sogar heute noch ISA möglich!) mit Pufferspeicher und Chip mit eigenem Clock, welcher selbständig das Signal gemäss Deiner Codierung generiert, umgekehrt auf der Emfängerseite rückinterpretiert, in den Pufferspeicher ablegt und bei Ende sich per Interrupt auf der CPU wie eine Netzwerkkarte meldet, womit die Software (Windows-Treiber) nur noch den Pufferspeicherinhalt auslesen muss.

Um Übertragungsfehler wenigstens zuverlässig erkennen zu können, ist eine CRC-Prüfsumme sonst ein Muss, d.h. Du packst Deine Daten immer in Frames (=im Prinzip Übertragungseinheit, welche korrekt mit Deiner langen Pause abgegrenzt wird), wobei z.B. die letzten 16 Bit immer den CRC-16 der übrigen Daten.

Für ein vollständiges und zuverlässiges Protokoll braucht es übrigens noch Sequenznummern sowie ACK-Quittungen, dann kann der Empfänger verworfene Frames erneut anfordern.
_________________
Teste die PC-Sicherheit mit www.sec-check.net


Zuletzt bearbeitet von dreael am 12.04.2009, 09:55, insgesamt einmal bearbeitet
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ThePuppetMaster



Anmeldungsdatum: 18.02.2007
Beiträge: 1837
Wohnort: [JN58JR]

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 09:52    Titel: Antworten mit Zitat

@Andy19312

Bei 1wire übertragungen kann man vieles in kodierte schichten einbauen. z.B. Überträgt man folgebits signalgedreht.

Damit du die Übertragung geschwindigkeitsunabhängig lössen kannst, musst du vor jedem zu übertragenden Byte eine Zeitsyncronisation senden. Wenn du einen Stream (eine folge von mehreren Bytes sendest, kann man hier auch ein wechselsignal integrieren)

Ein Beispiel:

Du definierst ein Protokoll, das die über eine Leitung exakt 1 Byte übertragen soll.
Zuerst werden Syncronimpulse gesendet. Dazu sendest du (ausgehende von einer logischen 0 auf der leitung) eine 1, dann wieder eine 0 dann wieder eine 1. Damit hast du dem empfänger gezeigt, wie schnell ein bitwechsel folgen kann. Dieser kann anhand dieses wechsels nun herausrechnen, in welchem zyklus die informationen kommen.

Jetzt kannst du einfach das zu sendende Byte als Bits übertragen.
Um sicherheit in die übertragung zu bekommen, z.B. wenn du ein ascii 255 Byte überträgst, würde natürlich über einen langen zeitraum keine änderung der 1 folgen. Damit der empfänger nicht aus der syncronisation fällt, macht man hier einen bitwechsel. Werden z.B. 4 Bits in folge als 1 gesand, wird das zu sendende signal wieder auf 0 gezogen. das nächste bit wird wieder regulär versand. Nachdem ale 8 Bit übertragen wurden erfolgt erneut ein kurzer bitwechsel.

Dadurch erhält der empfänger ständig syncronisationbits, sowie informationsbits gleichzeitig, und kann ständig nachtrimmen, um die übertragung sicher zu gestalten.

Du kannst dich mal ins AX25 Protokoll einlesen. Das wurde früher beim PacketRadio von Amateur und CB Funkers verwendet, um Datensignale vom PC über Funk zu übertragen, und arbeitet nah einem ähnlichen Prinzip.

alternativ kann man auch eine Amplitudenmotulations verwendetn. Dazu definiert man 3 zustände für die Bits. 0V = keine information 10V = logische 1, -10V logische 0.


MfG
TPM
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28398



Anmeldungsdatum: 25.04.2008
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BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 13:14    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn es nicht unbedingt nötig wäre, würde ich einfach eine separate Syncleitung vorsehen, weil (meine zugegebenerweise nicht gerade umfangreichen) Experimente mit 1-Draht-Techniken ständig Probleme gemacht haben. Auch so nervige Dinge wie Potentialunterschiede kommen bei 1-Draht-Techniken voll zum Tragen...
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ThePuppetMaster



Anmeldungsdatum: 18.02.2007
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BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 13:18    Titel: Antworten mit Zitat

28398 hat Folgendes geschrieben:
Auch so nervige Dinge wie Potentialunterschiede kommen bei 1-Draht-Techniken voll zum Tragen...
Naja.. das is ja nicht wirklich ein 1Draht system. Ohne GND wirst du keine Daten übertragen können, sofern du kein Optisches verfahren nutzt (LWL) oder Radio-system.

1 Draht heist ja nur, das eine Datenleitung existiert. 2 Draht, das Daten für beide richtungen, oder eine Daten + eine sck leitung vorhanden ist. Bei beiden varianten kommt noch ein GND hinzu. Ohne Ausgleichendes Potenzial ist keine Übertragung per draht möglich, und heutzutage schon gleich garnicht, bei so vieler hochfrequenter störung, die ohne masse mit leichtigkeit sich in deinen leiter induzieren kann.


MfG
TPM
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28398



Anmeldungsdatum: 25.04.2008
Beiträge: 1917

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 13:26    Titel: Antworten mit Zitat

Naja ich musste bei dem Titel direkt an eine Türklingelanlage mit "echter patentierter Eindrahttechnologie" denken... grinsen

Ich wollte in meinen Beitrag in ja nur ein bisschen davon abbringen wirklich nur eine einzelne Ader vorzusehen.
Sollte ich ein Datenübetragungsschema vorsehen, sähe das so aus:
1. GND
2. Forward Data
3. Forward Sync
4. Backward Data
5. Backward Sync
6. High (5 V)
6. Low (0 V)

Damit wäre nämlich das bei Ethernet alseits so beliebte Full-Duplex möglich...
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ThePuppetMaster



Anmeldungsdatum: 18.02.2007
Beiträge: 1837
Wohnort: [JN58JR]

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 13:31    Titel: Antworten mit Zitat

naja.. du kannst auch mit 2 daten und einer clk leitung fullduplex erzeugen. siehe SPI. Vorraussetzung ist jedoch, das clk immer arbeitet. aber, auch RS232 ist fullduplexfehig, mit nur 2 leitungen (wenn man mal bei allen das GND vernachlässigt) Und, RS232 macht auch 4MBit mit.


MfG
TPM
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28398



Anmeldungsdatum: 25.04.2008
Beiträge: 1917

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 15:48    Titel: Antworten mit Zitat

Naja ich finde es immer eleganter für jede Datenleitung bei seriellen Systemen eine eigene Taktleitung zu haben, da so die Datenleitungen mit verschiedenen Takten arbeiten können - was bei Übertragungen zwischen zwei unterschiedlichen Hardwareplattformen sehr wichtig sein kann. (bspw. PC <-> Mikrocontroller)

Außerdem macht einem das mitführen der logischen Pegel (High/Low) auch eine Absicherung der Schnittstelle einfacher (Stichwort Optokoppler). Nicht zu vergessen wäre es, dass man damit bei vielen Mikrocontrollern auch direkt den analogen Referenzeingang mit High belegen kann, wodurch dass benutzten von analogen Eingängen deutlich vereinfacht wird.
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Andy19312



Anmeldungsdatum: 22.10.2005
Beiträge: 428

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 15:49    Titel: Antworten mit Zitat

Eine Frage hätte ich noch, wenn ich die Datenleitung RTS auf high setze, dann liegen doch + 12 V an. Wenn ich die Datenletung RTS auf low setze, dann liegen doch - 12 V an.

Wenn aber 12 Volt anliegen, wie hoch ist die Stromstärke?


Das nächste wäre, ab wieviel Volt die CTS Leitung einen Eingangsstrom lesen kann.

Wieviel Stormstärke darf die CTS Leitung maximal aufnehmen.....


Reicht es eventuell aus, wenn ich RTS mit CTS bei beiden PCS verbinde?
Also 2 Kabel lege, ohne Widerstände zu verbauen, die was verbrutzeln "in Wärme umwandeln".

Achso, ich werde das Schema, was ich oben beschrieben habe, dann umsetzen, wenn ich einen zweiten PC bei mir zu Hause habe.
Die Programme "wie ich sie geschrieben habe", sollten dann eigendlich funktionieren.
Hab das Empfangsprogramm noch etwas abgeändert, werde es dann noch online stellen.

Wiegesagt kann es ja dann einer schon mal bei sich testen, ob es funktioniert.

Theoretisch müsste es.

Ausserdem muss ich mich noch mit der CRC Prüfsumme auseinandersetzen, mit der ich leider noch nicht zurecht komme.

Könnte es mir jemand erklären?

Wäre für jede Hilfe dankbar
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28398



Anmeldungsdatum: 25.04.2008
Beiträge: 1917

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 16:24    Titel: Antworten mit Zitat

Also das RS232 mit +/- 12 V arbeitet, wäre mir vollkommen fremd. Ich dachte die verwendet TTL Pegel (0/5 V)!?

Zuletzt bearbeitet von 28398 am 12.04.2009, 17:26, insgesamt 2-mal bearbeitet
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ThePuppetMaster



Anmeldungsdatum: 18.02.2007
Beiträge: 1837
Wohnort: [JN58JR]

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 16:29    Titel: Antworten mit Zitat

nop .. die arbeiten mit +-12V .. -12 = Logisches High, +12 = Logisches Low.

Strom: naja.. erwarte nicht alzuviel. Widerstände kannst du ruhig rein machen, wenn duw illst, das kann die leitung allemal ab, sofern du dich an das omische gesetz hällst, udn die leistung nicht alzu stark belastest. gehe mal von 10mA pro Leitung aus.

Die Stromstärke bei 12V is übrigens irrelevant. Relevant ist nur, was du maximal aus der leitung ziehen darfst / kannst .. und das sind ca. 10mA


MfG
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28398



Anmeldungsdatum: 25.04.2008
Beiträge: 1917

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 17:27    Titel: Antworten mit Zitat

Nimm doch einfach ein fertiges Null-Modem-Kabel!

Und wenn du unbedingt es selber machen willst, musst du auch noch eine Leitung für GND vorsehen!

Außerdem würde ich noch 4,7 V Z-Dioden gegen Masse auf CTS/RTS aufschalten, und Pull-Down-Wiederstände von ca. 100k Ohm.
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dreael
Administrator


Anmeldungsdatum: 10.09.2004
Beiträge: 2514
Wohnort: Hofen SH (Schweiz)

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 17:52    Titel: Antworten mit Zitat

Andy19312 hat Folgendes geschrieben:
Ausserdem muss ich mich noch mit der CRC Prüfsumme auseinandersetzen, mit der ich leider noch nicht zurecht komme.

Könnte es mir jemand erklären?

Grundlagen sind bereits im Wikipedia-Artikel beschrieben. Sonst Codebeispiele von mir aus der Vergangenheit:

http://beilagen.dreael.ch/QB/SERTRANS_2.BAS
http://beilagen.dreael.ch/QB/SERTRANS.BAS

Bemerkung: Sender ist damals auf einem Commodore Amiga entstanden (MaxonBASIC), Empfänger normaler x86-PC mit PowerBasic. FB-Portierung sollte jedoch Kinderspiel sein, lediglich da und dort muss man das Thema Byte-Order (Intel: Little Endian. Motorola: Big Endian) achten, weil ich beide Teile seinerzeit für die beiden genannten verschiedenen Plattformen implementieren musste.

Ausser CRC ist dort auch gleichzeitig das Thema Sequenznummer implementiert. Funktioniert sehr einfach: Statt ACK/NAK sendet die Gegenstation immer diejenige Sequenznummer, bis zu welcher die Frames fehlerfrei entgegengenommen wurde. -> Laufend aufsteigende Quittungs-Sequenznummer entspricht ACKs, dagegen Wiederholung einer Sequenznummer einem NAK, d.h. statt "Ich habe Dein letztes Paket nicht richtig erhalten." sagt der Partner "Ich habe bis Paketeinheit Nr. 6 alles erhalten."

Übrigens diente das Ganze seinerzeit als Datentransfer-Werkzeug, um auf zwei realen Commodore Amigas die Festplatte für die Erzeugung einer .HDF-Datei für den Amiga-Emulator erstellen zu können.
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Zuletzt bearbeitet von dreael am 12.04.2009, 17:53, insgesamt einmal bearbeitet
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Andy19312



Anmeldungsdatum: 22.10.2005
Beiträge: 428

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 17:53    Titel: Antworten mit Zitat

zeichnung?
Nullmodemkabel = schmeiss weg den müll
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ThePuppetMaster



Anmeldungsdatum: 18.02.2007
Beiträge: 1837
Wohnort: [JN58JR]

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 19:15    Titel: Antworten mit Zitat

Andy19312 hat Folgendes geschrieben:
Nullmodemkabel = schmeiss weg den müll
was du vor hast, ist nichts anderes als eine "Nullmodem"-Verbindung.


MfG
TPM
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Andy19312



Anmeldungsdatum: 22.10.2005
Beiträge: 428

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 19:41    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab mich mal schnell ein wenig mit CRC beschäftigt.
Stimmt das so?

http://andybos.an.funpic.de/CRC.txt


So sollte es dann verbunden werden, k.A. wo da noch Widerstände und des gleichen hinmüssen "Wenn es jemand kann, bitte einzeichnen".

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28398



Anmeldungsdatum: 25.04.2008
Beiträge: 1917

BeitragVerfasst am: 12.04.2009, 22:53    Titel: Antworten mit Zitat

Verbinde doch einfach alle Adern des D-Subminiatursteckers, anstatt hier ständig irgendwas zu schreiben, ohne auf uns einzugehen! Da habe ich langsam echt keine Lust mehr dir ständig zu sagen,
DASS DU GND VEBINDEN SOLLST!
Dass du da Z-Dioden einfügen KANNST
Dass du da Pull-Down-Wiederstände einfügen KANNST
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