Firmware- und FPGA-Update

Grundsätzliches

Die HX3-Platine erlaubt es, die unter Bugfixes beschriebenen Updates über ein serielles USB-Adapterkabel selbst aufzuspielen. Keine Angst, Sie können die Hardware damit nicht beschädigen; falls doch etwas schief geht, können wir Ihnen die Platine jederzeit wieder neu programmieren. Sollten Sie sich das Update nicht zutrauen, können Sie die Platine auch einsenden und im Keyboardpartner-Shop für 10 Euro zzgl. Rücksendung ein Update bestellen.

Wir empfehlen bei Updates und Bugfixes, stets das ganze HOAX-Repository neu herunterzuladen (wenn GIT installiert ist, "clonen", wenn nicht, als ZIP herunterladen - Button in der rechten GIThub-Spalte - und auf "C:/" entpacken); persönliche Einstellungen sind vor dem Überschreiben Ihres evt. vorhandenen HOAX-Ordners zu sichern.

Ein Komplett-Update besteht in der Regel aus zwei Datei-Gruppen. Die erste Gruppe besteht aus dem Steuerprogramm (Firmware) für den Mikrocontroller ATmega644P, der sich um die Abfrage der Bedienelemente kümmert. Die Firmware besteht aus den Dateien

• HOAX_main.hex (Flash-Inhalt) und
• HOAX_main.eep (EEPROM-Inhalt, z.B. Preset- und Parameter-Voreinstellungen).

Daneben gibt es verschiedene Firmware-Anpassungen für besondere Fälle (z.B. Expander, XB-2 Kit etc.). Zum Aufspielen dieser Dateien auf Ihren HX3 entweder in obiges Schema umbenennen oder die Dateinamen in der Batch-Datei (siehe unten) ändern. Zum Update der Controller-Firmware verwendet man das Open-Source-Programm AVRdude oder eine ähnliche Lösung, die mit einem Arduino-kompatiblen Bootloader funktioniert. Und dann gibt es noch

• die FPGA-Konfigurationsdatei main_midi.bit, die im Prinzip das "Schaltbild" und das physikalische Modell der B3-Orgel enthält,
• die Datei hoax3rev.bin mit den Hallprogrammen für den kleinen Hall-DSP SPIN FV-1 und
• max. acht Scan-Cores HX_xxx.dat, die wiederum im FPGA selbst von einer Art "Mini-Prozessor" ausgeführt werden und die Abfrage der Tastatur (bzw. MIDI) bewerkstelligen.

Die letztgenannten drei Teile lassen sich relativ einfach per XMODEM-Protokoll und einem Makro-fähgen Terminal-Programm hochladen, der ATmega644P kümmert sich dann weiter darum. In der Regel sollten Sie bei jedem Update alle Teile auf die HX3-Platine laden, zuerst immer das Firmware-Update. Im folgenden haben wir die Vorgehensweise anhand der kostenlosen Tools AVRdude und Teraterm 4.7x beschrieben.

Der Update-Prozess setzt eine funktionierende Platine mit Bootloader voraus, der auf jeder Bausatz-Platine bereits vorhanden ist. Vorbereitung des USB-Kabels wie unter Inbetriebnahme der Bausatz-Platine beschrieben. Das Upgrade/Update verlangt gewisse Kenntnisse im Umgang mit Kommandozeilen-Tools.

Test der Kommunikation

TeraTerm-Setup "HOAX.INI" aus HOAX-Repo-Ordner in den TeraTerm-Programmordner kopieren. FTDI-Kabel an Rechner-USB und HX3 anschließen, TeraTerm starten, Setup HOAX.INI laden (Menü Setup/Restore setup...) und ggf. passende Schnittstelle neu wählen (kann durch Windows-COM-Enumeration von der voreingestellten COM3 abweichen). HX3 einschalten, auf dem TeraTerm-Fenster sollten die HX3-Bootmeldungen und Lizenznummern erscheinen (auch nach HX3-Reset mit "9999<ENTER>").

FTDI Kabel an HOAX-Platine angeschlossen, Reset-Jumper gesteckt für Firmware-Update über Bootloader. Pin 5 (+5V) des Steckverbinders sollte abgeknipst sein, sonst wird HX3 über USB versorgt (kann, muss aber nicht funktionieren).

Update der Controller-Firmware per Bootloader

Der AVR-Controller ATmega644 kümmert sich auf der HOAX-Platine um die Abfrage der Bedienelemente und die Auswertung der empfangenen MIDI-Controllernummern. Den Aufruf von AVRdude haben wir mit der Windows-Batch-Datei hoaxflash.bat erleichtert; sie beschreibt auch das EEPROM neu. VCP-Treiber für FTDI-Kabel und ggf. Terminal-Programm TeraTerm 4.7x müssen installiert sein (siehe Inbetriebnahme der Bausatz-Platine). Das benötigte Flash-Tool AVRdude ist im HOAX-Ordner bereits vorhanden, es sollte mittels der Batch-Dateien aufgerufen werden (außer, Sie wissen, was Sie tun!). Der COM-Port muss für AVRdude zugänglich sein, d.h. TeraTerm ggf. vorher beenden.

Achtung: Das Programmieren des Controller-EEPROMs überschreibt alle nachträglichen Einstellungen und eigene Presets, ebenso wie die Seriennummer-Freischaltcodes, die dann neu eingegeben werden müssen. Ihre Linzenzen bleiben dabei weiterhin gültig (evt. im Terminal-Programm ausgegebene Nummern beim Booten der HX3-Platine notieren).

• Ggf. aktuelles "HOAX_main.hex" und "HOAX_main.eep" aus unserem GIT-Repository downloaden (als Raw-Text) und in das "C:\HOAX"-Verzeichnis kopieren. Wir empfehlen grundsätzlich, auch gleichzeitig die FPGA-Konfiguration main.midi.bit und die Scan-Cores HX_xxx.dat neu herunterzuladen (zum Upload in HX3 siehe unten). Bei umfangreicheren Updates passen sonst möglicherweise Firmware und FPGA-Konfiguration nicht zusammen!
• Alternativ (und sicherer, Sie haben dann immer die neueste Dokumentation): Komplettes git-Repository als ZIP downloaden, entpacken und unter Beibehaltung der Verzeichnisstruktur in HOAX-Ordner kopieren; dann sind auf jeden Fall die COM-Partameter in den Batch- und Makro-Dateien erneut anzupassen (evt. Backup Ihrer Einstellungen aufbewahren)
• Platine mit Strom versorgen (5V/500mA)
• JP7 und JP8 müssen gesteckt sein
• JP5 setzen
• Windows "Command Prompt" im Verzeichnis "C:\HOAX" aufrufen, hoaxflash XX eintippen, aber Befehl noch nicht mit ENTER abschicken. XX steht für die Schnittstellennummer, z.B. "hoaxflash 3" für COM3.
• Weiteren Jumper auf Position R quer auf PL1 setzen, das sind die beiden mittleren Pins 5 und 6 genau in der Mitte (grüner Jumper im Bild)
• FTDI-Kabel an HOAX-Platine anschließen; GND = Pin1 = schwarzes Kabel!
• Jumper auf Position R abziehen, LED1 muss 5x aufblitzen. Möglichst während die LED noch blinkt, in Windows Command Prompt "hoaxflash.bat" aufrufen, d.h. jetzt die ENTER-Taste drücken.
• AVRdude programmiert Controller mit HEX- und EEP-Datei seriell und führt Verifikation der Daten durch.
• Falls "out of sync" oder "verification error", Vorgang wiederholen.

Update der FPGA-Konfiguration (HX3-Sound-Engine)

Das FPGA ist der eigentliche Klangerzeuger und -verarbeiter der HX3-Platine; zusätzlich enthält es noch einen Mini-Controller für die Tastaturplatinen, der die eingestellte Scan-Routine abarbeitet. Beim Update der FPGA-Konfiguration sowie der Scan-Cores und Hallprogramme bleiben eigene Presets und Einstellungen sowie die Lizenz-Freischaltungen bestehen.

• JP7 und JP8 müssen gesteckt sein
• Ggf. aktuelle "main_midi.bit", "HX_*.dat" und "hoax3rev.bin" in Unterverzeichnis "FPGACORES" kopieren
• In der Makro-Datei "HOAX_UPLOAD.TTL" in "\TERATERM_MACRO" Pfade "mypath=..." kontrollieren (mehrfach vorhanden, mit Texeditor zu öffnen) und ggf. auf aktuellen Pfad zu "<drive>:\HOAX\FPGACORES" setzen (Default C:\HOAX\FPGACORES)
• TeraTerm starten und serielle Verbindung (57600/8n1) mit HX3-Platine herstellen, muss ENTER mit "#0:255=0 [OK]" beantworten
• Makro "HOAX_UPLOAD.TTL" mit "Control/Macro..." öffnen/ausführen, Anweisungen folgen
• Frage "Upload FPGA configuration?" mit Ja beantworten
• Bei Frage nach Scan Core folgende Ziffern eingeben:
  • Core 0 = Chained OrganScan61 (alt, von Projekt Klangcomputer), mit ein bis drei Platinen in Reihe an PL14
  • Core 1 = MIDI receive only
  • Core 2 = ScanFatar2 mit ein oder zwei Manualen an PL14, ggf. zusätzlich Bass-Scanplatine mit 4014-SR an PL15
  • Core 3 = Scan4014-Strip/Bass parallel 2x 44 Tasten, 2x 3 Platinen an PL15
  • Core 4 = Scan4014-Strip/Bass parallel 2x 49 Tasten, 2x 3 Platinen an PL15
  • Core 5 = Scan4014-Strip/Bass parallel 2x 61 Tasten, 2x 4 Platinen oder ein bis drei Scan4014-Inline parallel an PL15
  • Core 6 = Test-Routine (Auslieferungszustand)
  • Core 7 = XB2 Retrofit Kit, XB2-Tastatur mit Adapterplatine
• Bei nicht vollständig bestückter Platine (R-Netzwerke fehlen) immer Core 6 (Testroutine) wählen, HOAX ist sonst evt. nicht mehr ansprechbar!
• Damit AVRdude wieder auf das FTDI-Kabel zugreifen kann, muss TeraTerm beendet oder Verbindung mit ALT-I unterbrochen werden!

Major Releases

Updates benötigen üblicherweise die komplette Neuprogrammierung des ATmega644 mit FLASH und EEPROM sowie Hochladen der beigefügten FPGA-Konfiguration. Da vorherige Einstellungen im EEPROM überschrieben werden, müssen Sie ggf. auch Ihre Lizenznummern erneut eingeben und die Presets neu abspeichern. Neuere Firmware-Versionen vertragen sich möglicherweise nicht mit älteren FPGA-Konfigurationen; wir empfehlen im Zweifelsfall, immer beides neu aufzuspielen!

Dateien im HOAX-Repository

HEX-Files zum Upload per AVRdude. Zum Update HX3 in Hardware-Reset versetzen durch Jumper auf PL1 "R" (Pin 5/6). Unmittelbar vor Aufruf von AVRdude über "hoaxflash.bat" (mit Angabe der COM-Port-Nummer, also z.B. "hoaxflash 3" für COM3) Jumper ziehen. Achtung: Update erfordert Neueingabe der Lizenznummern, siehe http://wiki.keyboardpartner.de/index.php?title=Lizenznummern_erwerben_und_eingeben für weitere Details. Zu jedem HEX-File gehört eine EEPROM-Datei mit Endung .EEP

HOAX_main.hex HX3 Standard, ggf. mit Preset24 oder 1 bis 2 Preset16-Panel
HOAX_main_latching.hex Latching Presets (einrastende Tasten) mit alter Preset12 MPX Platine
HOAX_main_tabvib.hex wie Standard, jedoch drei Schalter (V1,V2,CH - V3=V1+V2) statt Drehschalter an PL5
HOAX_main_buttonvib.hex wie Standard, jedoch Vibrato-Einstellung über die vier Common-Preset-Taster von Panel16 statt Drehschalter
HOAX_main_xb2.hex Spezialversion für XB2-Einbausatz, nutzt vorhandene Bedienelemente und Display
HOAX_main_xb2_panel16.hex Spezialversion für alten XB2-Einbausatz mit Panel16
HOAX_AVR_ALL.zip Enthält alle aufgeführten dateien, gepackt als ZIP

im Verzeichnis FPGACORES

main_midi.bit FPGA-Konfiguration zum Upload mit TeraTerm-Makro
*.dat PicoBlaze Keyscan-Routinen, zum Upload mit TeraTerm-Makro
*.bin SPIN-1 externe I2C Rerverb Programme, zum Upload mit TeraTerm-Makro

Sonstige Dateien

hoaxflash.bat Batch-Datei, ruft AVRdude mit allen Parametern zum Flashen des Controllers mit
"HOAX_main.hex" und EEPROM-Datei "HOAX_main.eep" auf (für Windows).
Batch-Datei ist ggf. für das gewünschte Flash-File anzupassen!
avrdude.exe AVRdude-Programm zum Firmware-Update über serielle Schnittstelle (für Windows)
libusb0.dll Wird von manchen Windows-Systemen benötigt, um AVRdude auszuführen

Verzeichnisse

BETA enthält allerletzte Firmware und FPGA-Konfiguration
DOCS_PDF Syntax-Tabelle zur Kommunikation und weitere Unterlagen
FPGACORES FPGA-Konfiguration, Hallprogramme und Scan-Cores
PLATINEN Schaltpläne, Bestückungspläne und weitere Unterlagen
TERATERM_MACRO Update-Makros für empfohlenes Terminal-Programm TeraTerm 4.7x (für Windows)
giveio Wird benötigt, um AVRdude auszuführen
FOR_OEM enthält alle dateien für AVR-Erstprogrammierung, wie oben, jedoch mit eingebautem Bootloader
(Arduino/AVRdude-kompatibel) für Programmierung eines fabrikneuen AVR- Controllers.
Außerdem: ATmegaBOOT_xx8.c und Makefile, nur für Neukompilierung des Bootloaders mit WinAVR nötig