Hardware pruefadapter

🛠️ Hardware Prüfadapter

Portfolio-Projekt: Dieses Repository enthält die vollständige Hard- und Softwareentwicklung eines universellen Hardware-Prüfadapters. Das Projekt entstand als Abschluss-/Technikerprojekt im Rahmen meiner Ausbildung zum staatlich geprüften Techniker Elektrotechnik (Profil: Softwareentwicklung).

---

📖 Projektübersicht

Der Hardware Prüfadapter ist ein Embedded-System auf Basis eines ESP32-S3, das entwickelt wurde, um externe Hardwarekomponenten und Baugruppen automatisiert zu testen und zu simulieren. Das System stellt eine Brücke zwischen analoger/digitaler Hardware und modernen Web-Technologien dar.

Das Hauptaugenmerk der Entwicklung lag auf einer sauberen Systemarchitektur (Clean Architecture), extremer Ausfallsicherheit (Fail-Safe-Mechanismen) und einer hohen Testabdeckung durch systemunabhängiges Unit-Testing (TDD).

✨ Kernfunktionen & Features

💻 Software (VS Code)

• Clean Architecture: Strikte Trennung von Hardware-Treibern (Adaptern) und Business-Logik. Alle Logik-Komponenten sind plattformunabhängig in C++17 geschrieben.
• Web-Dashboard: Eine eingebettete Single-Page-Application (HTML/CSS/JS) direkt auf dem Mikrocontroller zur Steuerung und Überwachung der I/Os.
• RESTful OpenAPI: Bereitstellung einer API zur Automatisierung sowie Server-Sent Events (SSE) für ein Live-Terminal und Echtzeit-Log-Streaming.

🔌 Hardware (KiCad)

• Herzstück: ESP32-S3 für Netzwerkkommunikation und Logik.
• Peripherie über I²C:
  • ADCs (ADS1115) für Spannungsmessung.
  • DAC (DAC8574) zur Ausgabe analoger Spannung.
  • LED-Treiber (LP5018) für das Status-Feedback direkt am Gerät.
• Externe Schnittstellen: UART, RS232, RS485 für externe Gerätekommunikation.

Wichtig: Hardwareänderungshinweise beachten, diese sind in der V1.0 nicht enthalten.

🏗️ Software-Architektur

Die Firmware basiert auf dem EVA-Prinzip (Eingabe - Verarbeitung - Ausgabe) und läuft in einem deterministischen Zyklus.

1. Input Sequence: Auslesen der ADCs, serielle Puffer leeren, asynchrone Befehle aus der Web-API (Mailbox) abholen.
2. Process Sequence: Abgleich der Daten im ProcessImager, Anwenden der Filter, Auswerten der Safety-Regeln (Überspannung, Kurzschluss).
3. Output Sequence: Setzen der DACs, Schalten der physikalischen GPIOs, Update der Status-LEDs.

Alle Hardware-Abhängigkeiten werden über Interfaces injiziert (Dependency Injection), wodurch die gesamte Logik auf dem PC simuliert und mit GoogleTest geprüft werden kann.

🛠️ Lokale Entwicklung & Testing

Das Projekt nutzt PlatformIO und ein Makefile für reibungslose Entwicklung unter Linux/WSL2 und Windows.

👨‍💻 Über den Autor

Dieses Projekt dient als praktischer Nachweis meiner Fähigkeiten im Bereich der hardwarenahen Softwareentwicklung, Systemarchitektur und Schaltungsentwicklung.

⚖️ Rechtliches & Haftungsausschluss (Disclaimer)

Zweck des Projekts: Dieses Projekt wurde ausschließlich zu Bildungs- und Demonstrationszwecken im Rahmen einer Weiterbildung zum staatlich geprüften Techniker entwickelt. Es handelt sich hierbei nicht um ein geprüftes, zertifiziertes oder für den produktiven Einsatz im industriellen oder privaten Umfeld zugelassenes Endprodukt.

Haftungsausschluss: Die Nutzung der in diesem Repository bereitgestellten Informationen, Quellcodes (Software) und Hardware-Designs (Schaltpläne, Gerber-Daten, KiCad-Files) erfolgt ausschließlich auf eigene Gefahr.

• Der Autor übernimmt keinerlei Gewähr für die Aktualität, Korrektheit, Vollständigkeit, Qualität oder Sicherheit der bereitgestellten Informationen.
• Haftungsansprüche gegen den Autor, welche sich auf Schäden materieller, immaterieller, personeller oder finanzieller Art beziehen, die durch die Nutzung oder Nichtnutzung der dargebotenen Informationen bzw. durch die Nutzung fehlerhafter und unvollständiger Informationen verursacht wurden, sind grundsätzlich ausgeschlossen.
• Beim Nachbau oder Betrieb der Hardware wird mit teilweise gefährlichen elektrischen Spannungen gearbeitet. Ein Nachbau darf nur von qualifiziertem Fachpersonal unter Einhaltung geltender VDE- und Sicherheitsvorschriften durchgeführt werden.

Urheberrecht: Alle Rechte an diesem Projekt, dem Quellcode und dem Hardware-Design liegen, sofern nicht anders durch Lizenzen von Drittanbietern angegeben (z.B. Bibliotheken im /lib Ordner), beim Autor.