Hintergründe

IoT ist in fast jedem Forum zu Elektronik und Computern in den Top 10. Auch in der Modellbahnelektronik hat IoT bereits Einzug gehalten. Nachdem MBCAN aus meiner Sicht die Abschlussreife erreicht hat reizte es mich, mit IoT einen für mich neuen und erweiterten Ansatz zur Steuerung von Märklin®-Modelleisenbahnen zu starten.

Meine Produktlinie zeichnet sich durch folgende Randbedingungen aus:

- Aufbau eines nicht-kommerziellen Projekts für den Hobby-Bereich
- Nutzen des von Märklin® veröffentlichten CAN-Protokolls über TCP/IP
- Liefern von Denkanstößen und Ideen für andere interessierte Modellbahnern
- Erfüllen meiner eigenen Anforderungen an Modellbahn-Zubehör

TWCAN ist dabei nicht zwingend kompatibel zu anderen CAN- oder IoT-Projekten aus der Modellbahnwelt, wohl aber zu MBCAN. Es soll Denkanstöße und Ideen für andere interessierte Modellbahnern liefern. Wenn mir das gelingt, habe ich mein Ziel erreicht.

Artikel auf dieser Seite
	Die Anforderungen an TWCAN
	Die Systemarchitektur des TWCAN-Projekts
	Die Basishardware des TWCAN-Projekts

Die Anforderungen an TWCAN

Eingestellt: 01.01.2023 --- letzte Änderung: 23.03.2025 --- (c) Dr.-Ing. Thomas Wiesner

Als ich 2007 begann, eine Produktlinie für die Steuerung einer Modelleisenbahn auf CAN-Basis aufzusetzen, habe ich mir zunächst Gedanken gemacht, was meine Anforderungen an eine solche Steuerung sind. Diese Checkliste hat sich in den Jahren ein wenig gewandelt. Für TWCAN habe ich die bestehende Liste von MBCAN erweitert:

• 1:1-Ersatz von vorhandenen k83®-, k84®- und s88®-Modulen
• Fernparametrierbarkeit der Decoder und Module nach dem Einbau in die Anlage
• Rückmeldung direkt an die Zentrale mit eigenem Link® S88®-Derivat
• Einsatz für C®- und K®-Gleise
• Anbindung der Module über WLAN an den TWCAN-Router und damit an die CS2®/ CS3®/ MS2®
• Nutzung von vLAN-Technologie zur Ermöglichung von mehr als 256 Module je Subnet C im TCP/IP-Protokoll v4
• Kompatibilität mit MBCAN
• Portierbarkeit des TWCAN-Routers auf unterschiedliche Hardwarearchitekturen
• Parametrierung der Module über Webportale

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Die Systemarchitektur des TWCAN-Projekts

Eingestellt: 01.01.2023 --- letzte Änderung: 09.08.2024 --- (c) Dr.-Ing. Thomas Wiesner

Das TWCAN-Projekt basiert auf einem IoT-Ansatz mit vLAN als Multi-Netzwerk-Technologie. Hierzu ist ein eigener vLANoWLAN-Router notwendig, der gleichzeitig auch eine Peer2Peer-Verbindung zu einer CS2/3® herstellt. Dieser Router wird von außen als CS2/3® erkannt, weil die Kommandos 1:1 an die reale CS2/3® durchgeleitet werden.

Im nachfolgenden Bild sehen Sie die Übersicht zu der grundsätzlichen Hardwarearchitektur von TWCAN.



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Die Basishardware des TWCAN-Projekts

Eingestellt: 23.03.2025 --- letzte Änderung: 26.03.2025 --- (c) Dr.-Ing. Thomas Wiesner

Mittlerweile gibt es eine ganze Reihe von kleinen Prozessorboards mit leistungsfähigen CPUs inkl. diverser Kommunikationsschnittstellen. Dazu gehören die bereits seit Jahren etablierten UART/COM, USB, I2C, SPI und CAN sowie LAN und WLAN. Letztere Schnittstelle wird bei TWCAN zur Vernetzung genutzt. Bereits MBCAN baute auf diese Verbindung zur Parametrierung durch einen PC im mbc-80.

TWCAN beruht auf dem Prozessorboard ESP8266® von joy-iT®. Es sollte aber ohne Probleme möglich sein, die erstellten Sketche von TWCAN auf andere Prozessoren und Boards zu transformieren. Möglich macht das die konsequente Nutzung der ARDUINO IDE® bei TWCAN.

Für die weitere Entwicklung bei TWCAN wurde eine kleine Testplatine erstellt. Sie enthält neben dem ESP8266®-Modul einen Steckadapter für ein Breadboard, eine Pfostenleiste für einen FTDI®-USB-Adapter, ein I2C-Display, einen I2C-Portexpander, eine DuoLed zur Statusanzeige, die notwendigen Programmiertaster RESET und PROG sowie eine 12 V Spannungsversorgung.


HW: 25.03.23 - Das Testboard


HW: 25.03.23 - Das Testboard auf einem Breadboard

Die Basis-Firmware zum Board stellt einen Webserver zur Programmierung der modulspezifischen Einstellungen zur Verfügung, u.a. eine Standard-Seite zur Einstellung der WLAN-Parameter zum Board. Bei der Erstinstallation des Moduls muss dazu zunächst vorzugsweise eine Verbindung mit einem Mobilfon zu dem originären WLAN-Access-Point des ESP8266® aufgebaut, der dortige Webserver aufgerufen und die notwendigen Einstellungen zum eigenen Homenetzwerk vorgenommen werden. Danach sind die betreffenden Einstellugen jederzeit durch die Nutzeroberfläche anpassbar.


HW: 25.03.23 - Der Webserver des Testboards


HW: 25.03.23 - Die Parametrierseite zum WLAN des Testboards

Der Webserver kann auf einfache Art und Weise um eine Parameterseite für die Anwendung des Moduls ergänzt werden, in dem sie im Sketch entsprechend programmiert wird. Mehr dazu nach und nach bei den einzelnen Modulen.

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