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UUID für Calliope - so finden sich die Geräte von ganz allein

Einleitung

In vielen Calliope-Projekten wird der Funkkanal, über den Geräte miteinander kommunizieren, fest im Programmcode vorgegeben. Das funktioniert zwar in einfachen Szenarien, stößt aber an Grenzen, sobald mehrere Geräte flexibel miteinander interagieren sollen – zum Beispiel in wechselnden Gruppen oder wenn Geräte dynamisch hinzukommen.

Das zentrale Problem:
Die Geräte können nicht eindeutig identifiziert oder gezielt angesprochen werden, da der Kommunikationskanal für alle Geräte gleich und statisch ist. Eine skalierbare, individuelle Kommunikation ist auf diese Weise nicht möglich.

Die Lösung ist ein dynamisches Verfahren zur Funkverbindung:
Ein zentraler Controller (Sendegerät) erkennt zur Laufzeit individuelle Teilnehmer (Empfangsgeräte), die sich selbstständig eindeutige IDs zuweisen. Statt einen festen Funkkanal zu nutzen, verhandeln Controller und Teilnehmer während der Kommunikation eigene Kanäle auf Basis dieser IDs.

Die Vorteile:

  • Geräte müssen nicht vorab manuell konfiguriert werden.

  • Alle Teilnehmer sind eindeutig identifizierbar und individuell ansprechbar.

  • Das System ist skalierbar, flexibel und ideal für offene oder sich ändernde Gerätegruppen, z. B. im Unterricht oder bei Projekten mit mehreren Teams.

👉 Wie dieses Verfahren genau abläuft, zeigt die folgende Schritt-für-Schritt-Beschreibung.

Vorbereitung

  • Jeder Calliope vergibt sich selbstständig eine zufällige ID zwischen 10 und 100.

  • Alle Geräte verwenden zunächst denselben allgemeinen Funkkanal zur Kommunikation.

Schritt 1: Teilnehmer aktivieren

  • Die Teilnehmer (Calliopes 2 bis n) werden durch Drücken der Taste B in den Empfangsmodus versetzt.

  • Sie hören nun auf dem allgemeinen Kanal auf Nachrichten.

Schritt 2: Controller aktivieren

  • Der zentrale Controller (Calliope 1) wird durch Drücken der Taste A in den Sendemodus versetzt.

  • Er sendet seine eigene ID (C-ID) über den allgemeinen Kanal.

  • Danach wechselt der Controller in einen Kanal mit der Nummer seiner C-ID und wartet dort auf Antworten.

Schritt 3: Antwort der Teilnehmer

  • Die Teilnehmer empfangen die C-ID des Controllers im allgemeinen Kanal.

  • Sie wechseln nun in den Kanal des Controllers (C-ID) und senden dort ihre eigene ID (T-ID).

  • Anschließend warten sie auf eine Antwort vom Controller.

Schritt 4: AuswahlBestätigung einesder TeilnehmersTeilnehmer

  • Der Controller empfängt die erste Antwort von einemT-IDs der Teilnehmer.Teilnehmer und trägt diese in eine Teilnehmerliste 

  • Er sendetwartet diesebis empfangeneer Teilnehmer-IDalle alsAntworten erhalten hat.

  • Zur Bestätigung sendet er alle T-IDs von seiner Teilnehmerliste nacheinander zurück inan seinendie Kanal.

    Teilnehmer.
  • Im letzten Schritt sendet er ein ENDE Signal auf seinem Kanal

Schritt 5: Reaktion des ausgewählten Teilnehmers

  • DerAlle Teilnehmer, dessendie Ihre T-ID auf dem Kanal des Controllers empfangen haben, wurden vom Controller bestätigttigt. wurde,Diese erkenntTeilnehmer seine eigene IDwechseln in derIhren Antwort.eigenen Kommunikationskanal (T-ID) und warten auf weitere Nachrichten vom Controller 

  • Er:

    Alle
      anderen
    • Teilnehmer

      wechseltempfangen indas seinenENDE eigenenSignal. KanalDadurch (T-ID),

      ist
      • klar,

    • sendet dortdass die C-IDBestätigung desdurch Controllers,

      den
      • Controller
    • nicht

      geklappt hat. Diese Teilnehmen versuchen es erneut und bleibtspringen imzurück Empfangsmodus,zu umSchritt weitere1 und warten auf Nachrichten zuvom empfangen.Controller.

Schritt 6: Bestätigung durch den Controller und ResetÜbermittlung der übrigenUUID Teilnehmer

  • Der Controller empfängtsende seinejedem eigeneTeilnehmern auf der Teilnehmerliste eine eindeutige ID (C-ID)auf imdem Kanal des Teilnehmers.

    jeweiligen
    • Empfängers. 

  • Damit ist der Austausch bestätigt.

  • Erst jetzt sendet der Controller ein Reset-Signal („RESET“) im ursprünglichen Controller-Kanal (C-ID), um alle übrigen Teilnehmer aufzufordern, ihr Programm zu beenden.

Schritt 7: ReaktionAnzeige der übrigenUUID Teilnehmer

  • Die Teilnehmer, die nicht ausgewählt wurden, erkennenempfangen die "RESET"-NachrichtUUID imauf Ihrem Kanal desund Controllerszeigen (C-ID).

    diese

  • Sie beenden daraufhin kontrolliert ihr Programm.an

Ergebnis

  • Der Controller kennt nun die eindeutige ID eines Teilnehmers.

  • Der ausgewählte Teilnehmer kennt die ID des Controllers.

  • Alle übrigen Teilnehmer erhalten das Reset-Signal und beenden ihr Programm gezielt.

Eindeutigkeit: Wenn zwei oder mehr Teilnehmer zufällig die gleiche ID gewählt haben, können sie gleichzeitig erfolgreich eingerichtet werden. Da die möglichen IDs im Bereich von 10–100 liegen, ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision jedoch sehr gering. Das Verfahren kann im Schritt 4 - Bestätigung der Teilnehmer so angepasst werden, dass nur T-IDs angenommen werden, die eindeutig sind. 

Beispielimplementierung

Programm Code Beschreibung
UID zuweisen

uid_fuer_callibots.uid_fuer_callibots7.xml

 

uid_fuer_callibots.uid_fuer_callibots7.hex

Das Programm auf alle Geräte der Gruppe spielen und die Empfänger (Callibots) starten.

Nach 5s erscheint auf allen Callibots ein Herz.

Danach den Controller starten und die Taste A drücken. 

Der Controller und die Callibots zählen die Synchronisationsschritte bis auf 1 runter und stellen dann die UUID auf dem Display da. 

Durch Drücken der Taste A am Controller wird die Empängerliste (UUIDs - T-IDs Pärchen) angezeigt.  

Durch Drücken der Taste A am Empänger wird die Eingen UUID und T-ID angezeigt.  






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