With the availability of free and open source C/C++ compilers today, you might wonder why someone would be interested in assembler language. What is so compelling about the RISC-V Instruction Set Architecture (ISA)? How does RISC-V differ from existing architectures? And most importantly, how do we gain experience with the RISC-V without a major investment? Is there affordable hardware available?
The availability of the Espressif ESP32-C3 chip provides a way to get hands-on experience with RISC-V. The open sourced QEMU emulator adds a 64-bit experience in RISC-V under Linux. These are just two ways for the student and enthusiast alike to explore RISC-V in this book.
The projects in this book are boiled down to the barest essentials to keep the assembly language concepts clear and simple. In this manner you will have “aha!” moments rather than puzzling about something difficult. The focus in this book is about learning how to write RISC-V assembly language code without getting bogged down. As you work your way through this tutorial, you’ll build up small demonstration programs to be run and tested. Often the result is some simple printed messages to prove a concept. Once you’ve mastered these basic concepts, you will be well equipped to apply assembly language in larger projects.
Dies ist die zweite Ausgabe eines Buches, das sich an Ingenieure, Wissenschaftler und Bastler richtet, die PCs mit Hardwareprojekten über grafische Benutzeroberflächen verbinden möchten. Es werden Desktop- und webbasierte Anwendungen behandelt. Die verwendete Programmiersprache ist Python 3, eine der beliebtesten Sprachen überhaupt: Die Programmiergeschwindigkeit ist ein wichtiges Merkmal. Das Buch wurde überarbeitet und aktualisiert, wobei der Schwerpunkt darauf liegt, dem Benutzer die einfache Erstellung praktischer Designs zu ermöglichen – zum Erstellen von Python-Programmen ist lediglich ein Texteditor erforderlich.
Die Hardware-Schnittstelle wird über einen Arduino Uno als Remote-Slave hergestellt. Eine vollständige Beschreibung und der Quellcode der Kommunikationsschnittstelle finden Sie im Buch. Der Slave bietet digitale und analoge Ein- und Ausgänge. Mehrere Unos können in ein Projekt integriert werden, wobei der gesamte Steuercode in Python geschrieben und auf einem PC ausgeführt wird.
Ein Projekt umfasst einen PIC-Mikrocontroller mit bereitgestelltem Code, der mithilfe des Uno in den PIC geladen werden kann. Die Webanwendungen und der Server sind alle in Python implementiert, sodass Sie über das Internet auf Ihre elektronische Hardware zugreifen können. Der Raspberry Pi-Computer kann als Webserver verwendet werden. Ein Einführungskapitel erleichtert Ihnen den Einstieg in die Verwendung von Linux. Das Buch ist für die Verwendung mit Debian oder Variationen wie Mint oder Ubuntu geschrieben. Alle Programme im Buch sind kostenlos verfügbar und können von Elektor heruntergeladen und ausprobiert werden.
Entwerfen Sie IoT-Projekte mit Raspberry Pi, Arduino und ESP32
Das Internet der Dinge (IoT) wird zu einem wichtigen Anwendungsbereich für eingebettete Systeme. Daher interessieren sich immer mehr Menschen für das Design und die Programmierung eingebetteter Systeme. Technische Hochschulen und Universitäten verabschieden sich von herkömmlichen 8- und 16-Bit-Mikrocontrollern und führen eingebettete 32-Bit-Mikrocontroller in ihren Lehrplan ein. Viele IoT-Anwendungen erfordern Präzision, hohe Verarbeitungsleistung und geringen Stromverbrauch. Node-RED wird von IBM hergestellt und ist ein Open-Source-Grafikeditor für die Verkabelung des Internets der Dinge. Node-RED verfügt über eine große Anzahl von Knoten, um eine Vielzahl von Aufgaben zu bewältigen. Die erforderlichen Knoten werden ausgewählt und miteinander verbunden, um eine bestimmte Aufgabe auszuführen. Node-RED basiert auf der Flussprogrammierung, bei der Knoten konfiguriert und miteinander verbunden werden, um ein Anwendungsprogramm zu bilden. Es gibt Knoten zum Ausführen komplexer Aufgaben, darunter Webzugriff, Twitter, E-Mail, HTTP, Bluetooth, MQTT, Steuerung von GPIO-Ports usw. Ein besonders schöner Aspekt von Node-RED ist, dass der Programmierer nicht lernen muss, wie man komplexe Programme schreibt. Beispielsweise kann eine E-Mail gesendet werden, indem einfach Knoten miteinander verbunden werden und nur wenige Codezeilen geschrieben werden. Ziel dieses Buches ist es, zu lehren, wie Node-RED in Projekten eingesetzt werden kann. Die wichtigste Hardwareplattform, die bei den meisten Projekten in diesem Buch verwendet wird, ist Raspberry Pi 4. Es gibt Kapitel, die zeigen, wie Node-RED auch mit Arduino Uno, ESP32 DevKitC und den ESP8266 NodeMCU Mikrocontroller-Entwicklungsboards verwendet werden kann.
Ein ultraschneller Programmierkurs Dieses Buch dient Anfängern als erster Schritt zum Erlernen der Python-Programmierung. Das Buch ist in zehn Kapitel unterteilt. Im ersten Kapitel werden die Leser in die Grundlagen von Python eingeführt. Es enthält detaillierte Anweisungen zur Installation auf verschiedenen Plattformen wie macOS, Windows, FreeBSD und Linux. Es behandelt auch andere Aspekte der Python-Programmierung wie IDEs und Paketmanager. Im zweiten Kapitel erhalten die Leser die Möglichkeit, die Python-Programmierung ausführlich praktisch kennenzulernen. Es behandelt eine Gruppe integrierter Datenstrukturen, die allgemein als Python-Sammlungen bekannt sind. Das dritte Kapitel behandelt die wichtigen Konzepte von Zeichenfolgen, Funktionen und Rekursion. Das vierte Kapitel konzentriert sich auf die objektorientierte Programmierung mit Python. Das fünfte Kapitel behandelt die am häufigsten verwendeten benutzerdefinierten Datenstrukturen wie Stapel und Warteschlange. Das sechste Kapitel regt die Kreativität der Leser mit Pythons Turtle-Grafikbibliothek an. Das siebte Kapitel befasst sich mit Animationen und Spieleentwicklung mithilfe der Pygame-Bibliothek. Das achte Kapitel befasst sich mit der Handhabung von Daten, die in verschiedenen Dateiformaten gespeichert sind. Das neunte Kapitel behandelt den Bereich der Bildverarbeitung mit der Wand-Bibliothek in Python. Das zehnte und letzte Kapitel präsentiert eine Reihe verschiedener praktischer Themen in Python. Das gesamte Buch folgt einem schrittweisen Ansatz. Auf die Erklärung des Themas folgt immer ein ausführliches Codebeispiel. Die Codebeispiele werden ebenfalls ausführlich erklärt und, wenn möglich, von der Ausgabe in Form von Text oder Screenshots gefolgt. Die Leser werden mit der Programmiersprache Python vertraut, indem sie die Konzepte und Codebeispiele in diesem Buch genau befolgen. Das Buch enthält auch Verweise auf externe Ressourcen, die die Leser weiter erkunden können.
Ein Download des Softwarecodes und Links zu Anleitungsvideos finden Sie auf der Elektor-Website.
Die Programmierung von eingebetteten Systemen ist aufgrund von Ressourcenbeschränkungen und begrenzten Debugging-Möglichkeiten schwierig. Warum sollten Sie Ihr eigenes Echtzeitbetriebssystem (RTOS) und Ihre Anwendung entwickeln, wenn die bewährte FreeRTOS-Software frei verfügbar ist? Warum nicht mit einer validierten Grundlage beginnen?
Jeder Softwareentwickler weiß, dass man ein schwieriges Problem in kleinere Probleme aufteilen muss, um es zu bewältigen. Durch den Einsatz von separaten präemptiven Tasks und FreeRTOS-Kommunikationsmechanismen wird eine saubere Funktionstrennung innerhalb der gesamten Anwendung erreicht. Das führt zu einem sicheren und wartbaren Design.
Praktizierende Ingenieure und Studenten können dieses Buch und die ESP32-Arduino-Umgebung gleichermaßen nutzen, um sich in FreeRTOS-Konzepte in einem angenehmen Tempo einzuarbeiten. Der gut organisierte Text ermöglicht es Ihnen, jedes Konzept zu beherrschen, bevor Sie das nächste Kapitel beginnen. Praktische Breadboard-Experimente und Schaltpläne sind enthalten, um die Lektionen zu verdeutlichen. Erfahrung ist der beste Lehrer.
Jedes Kapitel enthält Übungen, um Ihr Wissen zu testen. Die FreeRTOS Application Programming Interface (API) wird vollständig für die ESP32 Arduino Umgebung behandelt. Sie können das Gelernte auf andere FreeRTOS-Umgebungen anwenden, einschließlich Espressifs ESP-IDF. Der Quellcode ist auf GitHub verfügbar. All diese Ressourcen versetzen Sie in die Lage, Ihr nächstes supercooles ESP32-Projekt zu entwickeln.
Was Sie lernen werden:
Wie präemptives Scheduling in FreeRTOS funktioniert
Der Arduino-Startup "loopTask"
Nachrichten-Warteschlangen
FreeRTOS-Zeitgeber und der IDLE-Task
Semaphore, Mutex und ihre Unterschiede
Die Mailbox und ihre Anwendung
Echtzeit-Task-Prioritäten und ihre Auswirkungen
Interrupt-Interaktion und Verwendung mit FreeRTOS
Warteschlangen-Sets
Benachrichtigung von Tasks mit Ereignissen
Ereignis-Gruppen
Kritische Abschnitte
Lokale Speicherung von Aufgaben
Die Gatekeeper-Aufgabe
Einführung in die SPS-Programmierung mit dem Open-Source-Projekt auf dem Raspberry Pi und Modbus-Beispiele mit dem Arduino Uno und ESP8266
Die SPS-Programmierung ist heute in der Industrie und in der Hausautomation sehr weit verbreitet. In diesem Buch beschreibt der Autor, wie der Raspberry Pi 4 als SPS eingesetzt werden kann. Angefangen mit der Softwareinstallation auf dem Raspberry Pi und dem SPS-Editor auf dem PC geht es nach einer Beschreibung der Hardware an das Programmieren.
Es folgen interessante Beispiele nach IEC 61131-3 in den verschiedenen Programmiersprachen. Ausführlich wird auch erklärt, wie der SPS-Editor benutzt wird und wie die Programme auf den Raspberry Pi geladen und ausgeführt werden. Angefangen mit der Programmierung mit KOP (Kontaktplan) über ST (Structured Control Language) bis zu AS (Special Function Chart) werden alle IEC-Sprachen mit Beispielen behandelt. Diese können auf der Website des Autors heruntergeladen werden.
Auch die Vernetzung kommt nicht zu kurz. Der Arduino Uno und der ESP8266 werden als ModbusRTU- bzw. ModbusTCP-Module programmiert, um Zugriff auf externe Peripherie zu erhalten. Damit ist es möglich, Sensoren einzulesen und Verbraucher zu schalten. Interessant dürften auch E/A-Schaltungen sein, die dem 24V-Industriestandard entsprechen.
Befehlsübersichten für ST und KOP runden das Buch ab.
Nach dem Durcharbeiten des Buches ist der Leser in der Lage, eigene SPS-Steuerungen mit dem Raspberry Pi zu verwirklichen.
Praktische Einführung in 3D-Modellierung vom Gehäuse bis zu Frontplatten
Ein historisches Bauteil einbetten, eine professionell anmutende Heimstätte für eine Leiterplatte schaffen oder ein komplexes Gerät mit Chassis konstruieren – diese und viele andere Herausforderungen werden mit FreeCAD zu einem anregenden Vergnügen. Hat man die grundlegenden Prozesse erst einmal verinnerlicht, sind der Fantasie praktisch keine Grenzen mehr gesetzt.
Der Einstieg in ein neues Programm ist immer schwierig – besonders wenn es sich um ein so vielfältiges Werkzeug wie FreeCAD handelt. Überschaubare, aber zugleich gut verwendbare Einzelteile liefern in diesem Buch den Anfangspunkt. Das Zusammensetzen dieser Komponenten führt anschließend zu Baugruppen.
In der Vielfalt der Möglichkeiten von FreeCAD wird ein gangbarer Weg gezeigt. Das beschriebene Vorgehen ist exemplarisch – die Beispiele lassen sich daher leicht auf eigene Aufgaben anwenden. Die Geräte wurden vom Autor angefertigt und mit Fotos illustriert.
Eine 3D-Konstruktion erfordert etwas Aufwand, der sich aber lohnt: Neben einer beeindruckenden Darstellung von Projekten wird zugleich die Möglichkeit geliefert, z. B. Blechteile zur Fertigung abzuwickeln und für die Werkstatt aussagekräftige Zeichnungen zu exportieren.
Schon bald werden Sie auf FreeCAD nicht mehr verzichten wollen!
Erste Schritte mit dem weltweit besten Open-Source-PCB-Tool
Die neueste Version von KiCad, dem weltweit besten kostenlosen Tool für Leiterplatten, ist vollgepackt mit Funktionen, die normalerweise nur in teuren kommerziellen CAD-Tools zu finden sind. Diese moderne, plattformübergreifende Anwendungssuite, die auf Schaltplan- und Design-Editoren mit Zusatzanwendungen basiert, ist ein stabiles und ausgereiftes PCB-Tool. KiCad 6 ist perfekt für Elektronikingenieure und Bastler geeignet. Hier sind die wichtigsten Verbesserungen und Funktionen in KiCad 6, sowohl über als auch unter der Haube:
Moderne Benutzeroberfläche, komplett neu gestaltet gegenüber früheren Versionen
Verbesserte und anpassbare Elektro- und Designregelprüfer
Theme-Editor, mit dem Sie KiCad auf Ihrem Bildschirm anpassen können
Möglichkeit, Projekte von Eagle, CADSTART und mehr zu importieren
Verbesserte Busabfertigung
Volle Kontrolle über die Darstellung der Informationen durch den Layout-Editor
Filter definieren auswählbare Elemente
Der verbesserte interaktive Router hilft Ihnen, einzelne Spuren und Differenzpaare präzise zu zeichnen
Neue oder verbesserte Werkzeuge zum Zeichnen von Spuren, Messen von Entfernungen, Anpassen von Spurlängen usw.
Verbessertes Tool zum Erstellen gefüllter Zonen
Einfacher Datenaustausch mit anderen CAD-Anwendungen
Realistischer Raytracing-fähiger 3D-Viewer
Riesige Community von Mitwirkenden, die KiCad jeden Tag besser machen
Umfangreiche Repositorys mit Symbol-, Footprint- und 3D-Formbibliotheken
In diesem Buch lernen Sie praxisnah den Umgang mit KiCad. Es wird Ihnen helfen, schnell produktiv zu werden und mit dem Design Ihrer eigenen Boards zu beginnen. Beispielprojekte (z. B. ein einfaches Steckbrett-Netzteil und ein PCBA 4×8×8 LED-Matrix-Array) veranschaulichen die Grundfunktionen von KiCad, auch wenn Sie keine Vorkenntnisse im PCB-Design haben. Der Autor beschreibt den gesamten Arbeitsablauf von der schematischen Eingabe bis zu den Feinheiten der Finalisierung der Dateien für die Leiterplattenproduktion und bietet fundierte Anleitungen zum Prozess. Weitere vollwertige Projekte mit zunehmendem Schwierigkeitsgrad werden in einem zweiten Buch zusammen mit einer Vielzahl fortgeschrittener Rezepte vorgestellt.
Die Programmiersprache „Python“ hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt. Nicht zuletzt haben verschiedene Einplatinensysteme wie der Raspberry Pi zu deren Bekanntheitsgrad beigetragen. Aber auch in anderen Gebieten, wie der Künstlichen Intelligenz oder dem Machine Learning, hat Python weite Verbreitung gefunden. Es ist daher naheliegend, Python bzw. die Variante „MicroPython“ auch für den Einsatz in SoCs (Systems on Chip) zu verwenden. Leistungsfähige Controller wie der ESP32 der Firma Espressif Systems bieten eine hervorragende Performance sowie Wi-Fi- und Bluetooth-Funktionalität zu einem günstigen Preis. Mit diesen Eigenschaften wurde die Maker-Szene im Sturm erobert. Im Vergleich zu anderen Controllern weist der ESP32 einen deutlich größeren Flash und SRAM-Speicher, sowie eine wesentlich höhere CPU-Geschwindigkeit auf. Aufgrund dieser Leistungsmerkmale eignet sich der Chip nicht nur für klassische C-Anwendungen, sondern insbesondere auch für die Programmierung mit MicroPython. Das vorliegende Buch führt in die Anwendung der modernen Ein-Chip-Systeme ein. Neben den technischen Hintergründen steht vor allem MicroPython selbst im Vordergrund. Nach der Einführung in die Sprache werden die erlernten Programmierkenntnisse umgehend in die Praxis umgesetzt. Die einzelnen Projekte sind sowohl für den Einsatz im Labor als auch für Alltagsanwendungen geeignet. Neben dem eigentlichen Lerneffekt steht also auch die Freude am Aufbau kompletter und nützlicher Geräte im Vordergrund. Durch die Verwendung von Laborsteckboards können Schaltungen aller Art mit geringem Aufwand realisiert werden, sodass das Austesten der selbstgebauten Geräte zum lehrreichen Vergnügen wird. Durch die verschiedenen Anwendungen wie Wetterstationen, Digitalvoltmeter, Ultraschall-Entfernungsmesser, RFID-Kartenleser oder Funktionsgeneratoren sind die vorgestellten Projekte auch für Praktika oder Fach- und Studienarbeiten in den Naturwissenschaften bzw. im Natur- und Technikunterricht bestens geeignet.
Lernen Sie, Python in realen Szenarien bei der Arbeit und im Alltag produktiv einzusetzen
Wenn Sie die Grundlagen von Python beherrschen und die Sprache tiefer erkunden möchten, ist dieses Buch genau das Richtige für Sie. Anhand konkreter Beispiele aus verschiedenen Anwendungen veranschaulicht das Buch viele Aspekte der Programmierung (z. B. Algorithmen, Rekursion, Datenstrukturen) und hilft bei Problemlösungsstrategien. Einschließlich allgemeiner Ideen und Lösungen werden die Besonderheiten von Python und deren praktische Anwendung besprochen.
Python 3 für wissenschaftliche und technische Anwendungen umfasst:
praktisches und zielorientiertes Lernen
grundlegende Python-Techniken
modernes Python 3.6+ einschließlich Verständnis, Dekoratoren und Generatoren
Vollständiger Code online verfügbar
mehr als 40 Übungen, Lösungen online dokumentiert
Keine zusätzlichen Pakete oder Installation erforderlich, 100 % rein
Python-Themen umfassen:
Identifizieren großer Primzahlen und Berechnen von Pi
Schreiben und Verstehen rekursiver Funktionen durch Auswendiglernen
paralleles Rechnen und Nutzung aller Systemkerne
Verarbeitung von Textdaten und Verschlüsselung von Nachrichten
Backtracking verstehen und Sudokus lösen
Analyse und Simulation von Glücksspielen zur Entwicklung optimaler Gewinnstrategien
Umgang mit genetischem Code und Generierung extrem langer Palindrome
Laden Sie die Software auf GitHub herunter.
Eine Einführung in RISC-V
RISC-V ist eine kostenlose und offene Befehlssatzarchitektur (Instruction Set Architecture, ISA). Das bedeutet, dass für die RISC-V ISA selbst keine Lizenzgebühr anfällt, obwohl dies für einzelne Implementierungen möglicherweise der Fall ist. Die RISC-V ISA wird von einer gemeinnützigen Stiftung verwaltet, die kein kommerzielles Interesse an den Produkten oder Dienstleistungen hat, die sie verwenden, und jeder kann Beiträge zu den RISC-V-Spezifikationen einreichen. Die RISC-V ISA eignet sich für Anwendungen von eingebetteten Mikrocontrollern bis hin zu Supercomputern. Dieses Buch beschreibt zunächst die 32-Bit-RISC-V-ISA, einschließlich des Basisbefehlssatzes sowie der Mehrheit der derzeit definierten Erweiterungen. Anschließend beschreibt das Buch ausführlich eine Open-Source-Implementierung der ISA, die für eingebettete Steuerungsanwendungen vorgesehen ist. Diese Implementierung umfasst den Basisbefehlssatz sowie eine Reihe von Standarderweiterungen.
Nachdem die Beschreibung des CPU-Designs abgeschlossen ist, wird das Design um Speicher und einige einfache E/A erweitert. Der resultierende Mikrocontroller wird dann zusammen mit einer einfachen Softwareanwendung in ein kostengünstiges FPGA-Entwicklungsboard (erhältlich bei Elektor) implementiert, sodass der Leser das fertige Design untersuchen kann.
Nahezu alle Menschen werden zunehmend mit den Anwendungen der „Künstlichen Intelligenz“ (KI oder AI für engl. Artificial Intelligence) konfrontiert. Musik- oder Videoempfehlungen, Navigationssysteme, Einkaufsvorschläge usw. basieren auf Verfahren, die diesem Bereich zugeordnet werden können.
Der Begriff „Künstliche Intelligenz“ wurde 1956 auf einer internationalen Konferenz, dem Dartmouth Summer Research Project geprägt. Eine grundlegende Idee war dabei, die Funktionsweise des menschlichen Gehirns zu modellieren und darauf basierend fortschrittliche Computersysteme zu konstruieren. Bald sollte klar sein, wie der menschliche Verstand funktioniert. Die Übertragung auf eine Maschine wurde nur noch als ein kleiner Schritt angesehen. Diese Vorstellung erwies sich als etwas zu optimistisch. Dennoch sind die Fortschritte der modernen KI, bzw. ihr Teilgebiet dem sogenannten „Machine Learning“, nicht mehr zu übersehen.
Um die Methoden des Machine Learnings näher zu testen, sollen in diesem Buch mehrere verschiedene Systeme zum Einsatz kommen. Neben dem PC werden sowohl der Raspberry Pi als auch der „Maixduino“ in den einzelnen Projekten ihre Fähigkeiten beweisen. Zusätzlich zu Anwendungen wie Objekt- und Gesichtserkennung entstehen dabei auch praktisch einsetzbare Systeme wie etwa Flaschendetektoren, Personenzähler oder ein „Sprechendes Auge“.
Letzteres ist in der Lage, automatisch erkannte Objekte oder Gesichter akustisch zu beschreiben. Befindet sich beispielsweise ein Fahrzeug im Sichtfeld der angeschlossenen Kamera, so wird die Information „Ich sehe ein Auto!“ über elektronisch erzeugte Sprache ausgegeben. Derartige Geräte sind hochinteressante Beispiele dafür, wie etwa auch blinde oder stark sehbehinderte Menschen von KI-Systemen profitieren können.
Ein Blick in die einschlägigen Internetforen zeigt, dass das Programmieren immer noch in der Gruppe der beliebten Hobbys rangiert. Wo dem Hobbyprogrammierer früher eine Reihe bekannter und populärer Programmiersprachen zur Verfügung standen, ist es heute relativ übersichtlich geworden: Außer C++, Java und Visual Basic gibt es wenig bekannte und beliebte Programmiersprachen. Was fehlt, ist eine Programmiersprache, die für Laien fast so einfach zu handhaben ist wie die alten BASIC-Versionen, deren Leistung und Features dennoch an die Möglichkeiten und die Power moderner Windows-Rechner angepasst sind. Diese Programmiersprache existiert und heißt Processing. Das vorliegende Buch führt den Leser in diese visuelle Programmiersprache ein. Das Buch richtet sich an Leser, die bereits allgemeine Erfahrungen im Umgang mit Programmiersprachen besitzen und wissen, worum es sich bei Strings, Arrays oder Schleifen handelt. Der Autor zeigt anhand vieler kurzer Programmbeispiele, wie einfach es ist, mit Processing auch leistungsfähige Software zu programmieren und sich dabei auf eine nur geringe Anzahl von Befehlen, Anweisungen und Funktionen zu beschränken. Die in diesem Buch vorgestellten Programme sind zum Teil Hardware-orientiert, wobei auch die Erfassung von Daten und die Steuerung von Hardware mittels des bekannten Mikrocontrollers Arduino einer Rolle spielt. Kurz und gut: Ein Buch für alle, die eine schnell und einfach zu programmierende Software mit elektronischer Hardware kombinieren und das Ganze über maßgeschneiderte Benutzeroberflächen steuern möchten.
Dieses Buch hilft Ihnen, Ihre neuen KiCad 6-Fähigkeiten zu üben, indem es Sie in einer Reihe von zwei realen Projekten herausfordert, unterstützt durch einen umfassenden Satz von Rezepten mit detaillierten Anweisungen, wie eine Vielzahl von einfachen und komplexen Aufgaben zu lösen ist.
Entwerfen Sie die Platinen für einen Arduino-gesteuerten Datenlogger und ein kundenspezifisches ESP32-Board. Verstehen Sie die Feinheiten des interaktiven Routers und wie man KiCad-Projektteams mit Git verwaltet, und vieles mehr.
KiCad 6 ist ein modernes, plattformübergreifendes Anwendungspaket, das auf Schaltplan- und Design-Editoren basiert. Dieses stabile und ausgereifte PCB-Werkzeug ist die perfekte Lösung für Elektronikingenieure und Bastler. Mit KiCad 6 können Sie Leiterplatten von beliebiger Komplexität und Größe erstellen, ohne die Einschränkungen, die mit kommerziellen Paketen verbunden sind.
Hier sind die wichtigsten Verbesserungen und Funktionen in KiCad 6, sowohl über als auch unter der Haube:
Moderne Benutzeroberfläche, die gegenüber früheren Versionen komplett neu gestaltet wurde
Verbesserte und anpassbare Prüfer für elektrische und konstruktive Regeln
Themeneditor, mit dem Sie das Aussehen von KiCad auf Ihrem Bildschirm vollständig anpassen können
Möglichkeit, Projekte aus Eagle, CADSTART und anderen Programmen zu importieren
Verbessertes Bus-Handling
Volle Kontrolle über die Darstellung von Informationen im Layout-Editor:
Einstellen der Sichtbarkeit, der Farbe und der Attribute jedes Platinenelements und Erstellen von Voreinstellungen
Filter definieren, welche Elemente eines Layouts auswählbar sind
Verbesserter interaktiver Router zum präzisen Zeichnen einzelner Leiterbahnen und differentieller Paare
Neue oder verbesserte Werkzeuge zum Zeichnen von Leiterbahnen, Messen von Abständen, Abstimmen von Leiterbahnlängen usw.
Verbessertes Werkzeug zum Erstellen gefüllter Zonen
Ein anpassbares Koordinatensystem erleichtert den Datenaustausch mit anderen CAD-Anwendungen
Realistischer Raytracing-fähiger 3D-Viewer
Riesige Gemeinschaft von Mitwirkenden, die KiCad jeden Tag besser machen
Umfangreiche Bibliotheken mit Symbolen, Grundrissen und 3D-Formen
Über 50 Android-Apps mit Raspberry Pi, ESP32 und Arduino In diesem Buch geht es um die Entwicklung von Apps für Android-kompatible Mobilgeräte mithilfe der Online-Entwicklungsumgebung MIT App Inventor. MIT App Inventor-Projekte können entweder im Standalone-Modus ausgeführt werden oder einen externen Prozessor verwenden. Im Standalone-Modus läuft die entwickelte Anwendung nur auf dem Mobilgerät (z. B. Android). Bei Anwendungen auf Basis externer Prozessoren kommuniziert das Mobilgerät mit einem externen mikrocontrollerbasierten Prozessor wie Raspberry Pi, Arduino, ESP8266, ESP32 usw.
In diesem Buch werden viele getestete und voll funktionsfähige Projekte sowohl im Standalone-Modus als auch mit einem externen Prozessor vorgestellt. Für alle Projekte werden vollständige Entwurfsschritte, Blockprogramme, Schaltpläne, QR-Codes und vollständige Programmlisten bereitgestellt.
Zu den in diesem Buch entwickelten Projekten gehören:
Verwenden der Text-to-Speech-Komponente
Eine empfangene SMS-Nachricht intonieren
Senden von SMS-Nachrichten
Telefonieren über eine Kontaktliste
Verwenden des GPS und genaues Bestimmen unseres Standorts auf einer Karte Spracherkennung und Sprachübersetzung in eine andere Sprache
Steuerung mehrerer Relais per Sprachbefehl
Projekte für Raspberry Pi, ESP32 und Arduino mit Bluetooth und WLAN
MIT APP Inventor und Node-RED-Projekte für den Raspberry Pi
Das Buch ist insofern einzigartig, als es derzeit das einzige Buch ist, das die Entwicklung von Projekten mit Wi-Fi und Node-RED mit MIT App Inventor lehrt. Das Buch richtet sich an Studenten, Bastler und alle, die an der Entwicklung von Apps für mobile Geräte interessiert sind.
Alle in diesem Buch vorgestellten Projekte wurden mit der visuellen Programmiersprache MIT App Inventor entwickelt. Es ist nicht erforderlich, textbasierte Programme zu schreiben. Alle Projekte sind mit Android-basierten Mobilgeräten kompatibel. Das Buch enthält vollständige Programmlisten für alle Projekte sowie detaillierte Programmbeschreibungen. Benutzer sollten die Projekte so verwenden können, wie sie präsentiert werden, und sie an ihre eigenen Bedürfnisse anpassen können.
Programmierung der Finite-State-Maschine mit 8-Bit-PICs in Assembly und C
Andrew Pratt bietet eine detaillierte Einführung in die Programmierung von PIC-Mikrocontrollern sowie einen umfassenden Überblick über den Finite State Machine (FSM)-Programmieransatz. Der größte Teil des Buches verwendet Assembler-Programmierung, aber lassen Sie sich nicht abschrecken. Der FSM gibt einem Programm eine Struktur und erleichtert so das Planen, Schreiben und Ändern. In den letzten beiden Kapiteln wird die Programmierung in C vorgestellt, sodass Sie einen direkten Vergleich zwischen den beiden Techniken anstellen können. Das Buch verweist auf die relevanten Teile des Microchip-Datenblatts, da die Kenntnis davon der beste Weg ist, detaillierte Informationen zu erhalten.
Dieses Buch richtet sich an Benutzer von Microsoft Windows und Linux. Um Ihre Kosten auf ein Minimum zu beschränken und die Toolchain zu vereinfachen, werden bestimmte Anwendungen als kostenloser Download bereitgestellt, damit Sie als Programmierer ein serielles FTDI-Kabel verwenden können. Als Assembler kommt der Open Source „gpasm“ zum Einsatz. Die gesamte Programmierung kann in einem Texteditor erfolgen. Es gibt detaillierte Anweisungen zur Durchführung der erforderlichen Installationen unter Windows, Linux Debian und Derivaten wie Ubuntu und Fedora. Für die Programmierung in C wird der XC8-Compiler von Microchip über die Befehlszeile verwendet. Zusätzlich zu den Programmieranwendungen können zwei serielle Lese- und serielle Schreibanwendungen für die Kommunikation mit den PICs von einem Computer aus verwendet werden.
Ein Voltmeter-Projekt inklusive praktischer Anleitung zum Aufbau einer Leiterplatte von Grund auf ist enthalten. Die gesamte Theorie wird im Voraus behandelt, einschließlich der Ausführung ganzzahliger Arithmetik in der Assemblierung.
Es werden zwei PICs abgedeckt: der PIC12F1822 und der PIC16F1823. Beide können mit einem internen Oszillator mit 32 MHz betrieben werden. Sie müssen kein werkseitig hergestelltes Entwicklungsboard und keinen Programmierer kaufen. Mit relativ kostengünstigen Teilen, darunter ein serielles Kabel, ein Mikrocontroller, einige Widerstände und LEDs, können Sie mit der Erforschung der eingebetteten Programmierung beginnen.
Links
Aktualisierter Programmierer
Mitarbeit in über 50 Projekten
Die Prozessorfamilie STM32 Nucleo wird von STMicroelectronics hergestellt. Dabei handelt es sich um kostengünstige Entwicklungsboards für ARM-Mikrocontroller. In diesem Buch geht es um die Entwicklung von Projekten mit der beliebten Software STM32CubeIDE und dem Entwicklungsboard Nucleo-L476RG. In den ersten Kapiteln des Buches wird die Architektur der Nucleo-Familie kurz beschrieben. Das Buch behandelt viele Projekte, die die meisten Funktionen der Nucleo-L476RG-Entwicklungsplatine nutzen, wobei die vollständigen Softwarelisten für die STM32CubeIDE für jedes Projekt zusammen mit ausführlichen Beschreibungen angegeben werden. Die Projekte reichen von einfachen blinkenden LEDs bis hin zu komplexeren Projekten mit Modulen, Geräten und Bibliotheken wie GPIO, ADC, DAC, I²C, SPI, LCD, DMA, analogen Eingängen, Energieverwaltung, X-CUBE-MEMS1-Bibliothek, DEBUGGING und anderen. Darüber hinaus werden mehrere Projekte mit den beliebten Nucleo-Erweiterungsplatinen beschrieben. Diese Erweiterungsplatinen werden auf die Nucleo-Entwicklungsplatinen aufgesteckt und bieten Sensoren, Relais, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, WLAN und vieles mehr. Die Verwendung einer Erweiterungsplatine zusammen mit der X-CUBE-MEMS1-Bibliothek vereinfacht die Projektentwicklung erheblich.
Alle Projekte im Buch wurden getestet und funktionieren. Für jedes Projekt sind folgende Unterüberschriften angegeben: Projekttitel, Beschreibung, Ziel, Blockdiagramm, Schaltplan und Programmliste für STM32CubeIDE. In diesem Buch erfahren Sie mehr über
STM32-Mikrocontrollerarchitektur;
das Nucleo-L476RG-Entwicklungsboard in Projekten, die das integrierte Softwareentwicklungstool STM32CubeIDE verwenden;
externe und interne Interrupts und DMA;
DEBUG, ein mit STM32CubeIDE entwickeltes Programm;
die MCU im Ruhe-, Stopp- und Standbymodus;
Nucleo-Erweiterungsplatinen mit den Nucleo-Entwicklungsplatinen.
Was du brauchst
ein PC mit Internetanschluss und USB-Anschluss;
STM32CubeIDE-Software (kostenlos auf der Website von STMicroelectronics erhältlich)
die Quelldateien des Projekts, verfügbar auf der von Elektor gehosteten Webseite des Buches;
Nucleo-L476RG-Entwicklungsboard;
einfache elektronische Geräte wie LEDs, Temperatursensoren, I²C- und SPI-Chips und einige mehr;
Nucleo-Erweiterungsplatinen (optional).
Fertige und selbst aufgebaute Arduino-Knoten im TTN
LoRaWAN hat sich als Kommunikationslösung im IoT hervorragend entwickelt. The Things Network (TTN) hat hierzu seinen Beitrag geleistet. Aktuell wird The Things Network auf The Things Stack Community Edition (TTS (CE)) aktualisiert. Der Cluster von TTN V2 wird gegen Ende 2021 geschlossen.
Der Autor zeigt Ihnen die notwendigen Schritte, damit Sie in gewohnter Weise LoRaWAN-Knoten mit Hilfe von TTS (CE) betreiben und vielleicht auch das Netz der Gateways durch ein eigenes Gateway erweitern. Mittlerweile gibt es sogar für den mobilen Einsatz geeignete LoRaWAN-Gateways, mit denen Sie über Ihr Mobiltelefon eine Verbindung zum TTN-Server aufbauen können.
In diesem Buch werden eine Reihe kommerzieller und Arduino-basierter LoRaWAN-Knoten sowie neue, kostengünstige und für den Batteriebetrieb geeignete Hardware zum Aufbau autonomer LoRaWAN-Knoten vorgestellt.
Die Registrierung von LoRaWAN-Knoten und Gateways im TTS (CE) sowie die Bereitstellung der erhobenen Daten über MQTT und die Visualisierung über Node-RED, Cayenne, Thingspeak und Datacake ermöglichen komplexe IoT-Projekte und völlig neue Anwendungen zu sehr geringen Kosten.
Das vorliegende Buch versetzt Sie in die Lage, mit batteriebetriebenen Sensoren (LoRaWAN-Knoten) erfasste Daten drahtlos im Internet bereitzustellen und zu visualisieren.
Sie lernen die Grundlagen für Smart-City- und IoT-Anwendungen, die beispielsweise die Messung von Luftqualität, Wasserständen, Schneehöhen, das Ermitteln von freien Parkfeldern (Smart Parking) und die intelligente Steuerung der Straßenbeleuchtung (Smart Lighting) ermöglichen.
ARM Cortex-M Embedded Design von 0 auf 1
Bastler können mithilfe von Plattformen wie Arduino oder Raspberry Pi erstaunliche funktionale Systeme zusammenstellen, aber es ist zwingend erforderlich, dass Ingenieure und Produktdesigner die Grundlagen des Embedded-Designs verstehen. Es gibt nur sehr wenige verfügbare Ressourcen, die die Denkweise, Strategien und Prozesse beschreiben, um eine Idee durch Hardware-Design und Low-Level-Treiberentwicklung zu führen und erfolgreich ein komplettes Embedded-System zu bauen. Viele Ingenieure lernen am Ende auf die harte Tour oder lernen nie wirklich etwas. ARM-Prozessoren sind in eingebetteten Systemen praktisch allgegenwärtig. Konstrukteure, die neuartige Geräte bauen, müssen die Grundlagen dieser Systeme verstehen und in der Lage sein, große, komplizierte Ideen in überschaubare Teile zu zerlegen. Erfolgreiche Produktentwicklung bedeutet, dass man eine riesige Menge an Dokumentation durchforsten muss, um zu verstehen, wie man das gewünschte Ergebnis erzielt, und dann alles zusammenfügt, um ein robustes System zu schaffen, das über Jahre hinweg zuverlässig funktioniert und wartungsfreundlich ist. Dieses Buch ist eine Fallstudie zum Thema Embedded-Design, einschließlich einer Diskussion über Hardware, Prozessorinitialisierung, Low-Level-Treiberentwicklung und Anwendungsschnittstellendesign für ein Produkt. Obwohl wir dies anhand einer spezifischen Anwendung einer Cortex-M3-Entwicklungsplatine beschreiben, besteht unser Ziel darin, dem Leser dabei zu helfen, grundlegende Fähigkeiten zu entwickeln, die für einen hervorragenden Produktentwickler entscheidend sind. Die fertige Entwicklungsplatine ist verfügbar, um die Wirkung dieses Buches zu maximieren, und die von Ihnen erstellte Arbeitsplattform kann dann als Grundlage für weitere Entwicklung und Lernen verwendet werden. Das Programm „Embedded in Embedded“ vermittelt grundlegende Fähigkeiten, die Ingenieuren helfen, eine solide Wissensbasis aufzubauen, die in jeder Designumgebung angewendet werden kann. Mit fast 20 Jahren Branchenerfahrung vermittelt der Autor die Entwicklung kritischer Fähigkeiten, die von Unternehmen gefordert werden und für erfolgreiches Design unerlässlich sind. In diesem Buch geht es sowohl um den Aufbau eines großartigen Designprozesses, kritisches Denken und sogar soziale Überlegungen, die für Entwickler wichtig sind, als auch um technisches Hardware- und Firmware-Design.
Software-Downloads
EiE Softwarearchiv (200 MB)
IAR ARM 8.10.1 (Zur Verwendung empfohlene IDE-Version) (1,2 GB)
IAR ARM 7.20.1 (Optionale IDE-Version zur Verwendung) (600 MB)
EAGLE – der „Easily Applicable Graphical Layout Editor“ ist ein professionelles CAD-Softwarepaket (Computer Aided Design) für den Entwurf und die Erstellung elektronischer Schaltpläne sowie den Entwurf und die Herstellung von Leiterplatten (PCBs).
Diese Veröffentlichung, das „EAGLE Advanced User Guide“, bietet erfahrenen EAGLE-Benutzern Einblicke in die Verwendung einiger der fortgeschritteneren Funktionen der EAGLE-Software. Es handelt sich nicht um ein Handbuch, das dem Leser die grundlegenden Konzepte von EAGLE beibringt, und es behandelt auch nicht das „Wie“ der EAGLE-Schnittstelle und der einfacheren Vorgänge und Befehle der Software. Dies ist der Zweck des früheren Titels des Autors , „EAGLE V6 Getting Started Guide“, der ebenfalls von Elektor veröffentlicht wurde. Dieses Buch ist als dauerhaftes Dokument gedacht, das die fortgeschritteneren Module, Befehle und Funktionen abdeckt, aus denen EAGLE besteht. Es soll auf dem Schreibtisch oder im Bücherregal des EAGLE-Benutzers liegen und eine schnelle, prägnante Referenz für komplexere Anwendungen und Verwendungen von EAGLE bieten – sozusagen ein „EAGLE-Benutzerbegleiter“.
Als Ergänzung zum EAGLE Advanced User Guide ist in diesem Buch das EAGLE User Language-Handbuch in ungekürzter Form enthalten und wurde mit Genehmigung der CadSoft GmbH reproduziert.
Zum Zeitpunkt des Schreibens deckt das Material in diesem Buch Version 7 der EAGLE-Softwaresuite ab.
Beherrschung der Sprache und der Entwicklungsplattform
Viele Menschen möchten Java lernen, aber der Einstieg ist nicht einfach, da das Programmieren mit Java mindestens zwei Dinge erfordert: die Beherrschung der Programmiersprache und der Entwicklungsumgebung. Anhand vieler Beispiele zeigt dieses Buch, wie die Sprache aufgebaut ist. Darüber hinaus wird die Eclipse-Entwicklungsumgebung als Beispiel für ein leistungsstarkes Tool zum Unterrichten der Entwicklung von Java-Programmen verwendet.
In Basics, dem ersten Teil des Buches, erwerben Sie Ihre Java- und Eclipse-Grundkenntnisse. Dieser Teil legt die Programmiergrundlagen fest, gibt Ihnen einen Überblick über die Java-Technologie und zeigt Ihnen, was das Besondere an der objektorientierten Programmierung ist. Im zweiten Teil namens Java Language dreht sich alles um die Feinheiten der Java-Sprache und hier entstehen mit einer feinen Mischung aus Wissensteil und praktischen Übungen die ersten kleinen Java-Anwendungen.
Java-Technologie ist sowohl der Name als auch der Schwerpunkt des dritten Teils, der Ihnen außerdem vorstellt, welche Regeln beim Programmieren zu beachten sind, was Klassenbibliotheken sind und welche Vorteile sie haben. Darüber hinaus erfahren Sie, wie man Programme testet, was Algorithmen sind und wie man sie programmiert.
Der vierte Teil, Java-Projekte, ermöglicht es Ihnen, alle vorherigen Elemente in einer Anwendung mit einer grafischen Benutzeroberfläche anzuwenden. Das Projekt zeigt, wie man mit der Eclipse-Entwicklungsumgebung Stück für Stück eine größere Anwendung entwickelt. Der Anhang schließt mit einem Abschnitt über häufige Fehler, die bei der Arbeit mit Eclipse auftreten können, und einem Glossar.
Erstellen Sie Ihre eigenen KI-Mikrocontroller-Anwendungen von Grund auf Das MAX78000FTHR von Maxim Integrated ist ein kleines Entwicklungsboard, das auf der MAX78000-MCU basiert. Der Haupteinsatzbereich dieses Boards liegt in Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI), die im Allgemeinen große Mengen an Rechenleistung und Speicher erfordern. Es vereint einen Arm Cortex-M4-Prozessor mit einer Gleitkommaeinheit (FPU), einem Convolutional Neural Network (CNN)-Beschleuniger und einem RISC-V-Kern in einem einzigen Gerät. Es ist auf einen extrem niedrigen Stromverbrauch ausgelegt und eignet sich daher ideal für viele tragbare KI-basierte Anwendungen.
Dieses Buch ist projektbasiert und zielt darauf ab, die Grundfunktionen des MAX78000FTHR zu vermitteln. Es zeigt, wie es in verschiedenen klassischen und KI-basierten Projekten eingesetzt werden kann. Jedes Projekt wird ausführlich beschrieben und es werden vollständige Programmlisten bereitgestellt. Der Leser soll die Möglichkeit haben, die Projekte so zu verwenden, wie sie sind, oder sie an ihre Anwendungen anzupassen. Dieses Buch behandelt die folgenden Funktionen des Mikrocontroller-Entwicklungsboards MAX78000FTHR:
Integrierte LEDs und Tasten
Externe LEDs und Tasten
Verwendung von Analog-Digital-Wandlern
I²C-Projekte
SPI-Projekte
UART-Projekte
Externe Interrupts und Timer-Interrupts
Verwendung des integrierten Mikrofons
Verwendung der Bordkamera
Faltungs-Neuronales Netzwerk
