Einstieg in die FPGA-Programmierung mit dem MAX1000-Board und VHDPlus
Sind Sie bereit, die FPGA-Programmierung zu meistern? Mit diesem Bundle tauchen Sie ein in die Welt der Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) – einer konfigurierbaren integrierten Schaltung, die nach der Herstellung programmiert werden kann. Verwirklichen Sie jetzt Ihre Ideen, von einfachen Projekten bis hin zu kompletten Mikrocontrollersystemen!
Das MAX1000 ist ein kompaktes und leistungsstarkes FPGA-Entwicklungsboard mit zahlreichen Funktionen wie Speicher, Benutzer-LEDs, Drucktasten und flexiblen I/O-Ports. Es ist der ideale Ausgangspunkt für alle, die mehr über FPGAs und Hardwarebeschreibungssprachen (HDLs) erfahren möchten.
Mit dem beiliegenden Buch "FPGA Programming and Hardware Essentials" erhalten Sie einen praktischen Einblick in die Programmiersprache VHDPlus – eine einfachere Version von VHDL. Sie arbeiten mit dem MAX1000 an praktischen Projekten und erwerben so die Fähigkeiten und das Selbstvertrauen, um Ihrer Kreativität freien Lauf zu lassen.
Enthaltene Projekte im Buch
Arduino-gesteuerter BCD-zu-7-Segment-Display-Decoder
Verwenden Sie einen Arduino Uno R4, um BCD-Daten an den Decoder zu liefern, wobei von 0 bis 9 mit einer Verzögerung von einer Sekunde gezählt wird.
Multiplexierter 4-stelliger Ereigniszähler
Erstellen Sie einen Ereigniszähler, der die Gesamtzahl auf einem 4-stelligen Display anzeigt und sich mit jedem Tastendruck erhöht
PWM-Wellenform mit festem Arbeitszyklus
Erzeugen Sie eine PWM-Wellenform mit 1 kHz und einem festen Arbeitszyklus von 50 %
Ultraschall-Abstandsmessung
Messen Sie Entfernungen mit einem Ultraschallsensor und zeigen Sie die Ergebnisse auf einer 4-stelligen 7-Segment-LED an
Elektronisches Schloss
Bauen Sie ein einfaches elektronisches Schloss mit kombinatorischen Logikgattern mit Druckknöpfen und einem LED-Ausgang
Temperatursensor
Überwachen Sie die Umgebungstemperatur mit einem TMP36-Sensor und zeigen Sie die Messwerte auf einer 7-Segment-LED an
MAX1000 FPGA Development Board
Das MAX1000 ist ein anpassbares IoT/Maker-Board, das zur Evaluierung, Entwicklung und/oder Verwendung in einem Produkt bereit ist. Es basiert auf dem Intel MAX10 FPGA, dem branchenweit ersten nichtflüchtigen programmierbaren Logikgerät (PLDs) mit einem Chip, das den optimalen Satz an Systemkomponenten integriert.
Benutzer können jetzt die Vorteile einer enormen Rekonfigurierbarkeit gepaart mit einem leistungsstarken FPGA-System mit geringem Stromverbrauch nutzen. MAX10-Geräte bieten intern gespeicherte Dual-Images mit Selbstkonfiguration, umfassende Designschutzfunktionen, integrierte ADCs und Hardware zur Implementierung des Nios II 32-Bit-Mikrocontroller-IP und sind ideale Lösungen für Systemmanagement, Protokollüberbrückung, Kommunikationssteuerungsebenen, Industrie, Automobil- und Verbraucheranwendungen.
Der MAX1000 ist mit einem Arrow USB-Programmierer2, SDRAM, Flash-Speicher, Beschleunigungssensor und PMOD/Arduino-MKR-Anschlüssen ausgestattet, was ihn zu einer voll ausgestatteten Plug-and-Play-Lösung ohne zusätzliche Kosten macht.
Technische Daten
MAX 10
8 kLE
- Flash
Dual innen
- ADC
8x 12 Bit
- Temperaturbereich
0~85°C
- Versorgung
USB/Pins
SDRAM
8 MB
3-Achsen-MEMS
LIS3DH
USB-Programmer
an Bord
MEMS-Oszillator
12 MHz
Schalter/LED
2x / 8x
Inhalt des Bundles
Buch: FPGA Programming and Hardware Essentials (Einzelpreis: 40 €)
MAX1000 FPGA Development Board (Einzelpreis: 45 €)
Downloads
Software
Das AVR-IoT WA-Entwicklungsboard kombiniert einen leistungsstarken ATmega4808 AVR MCU, einen ATECC608A CryptoAuthentication™ Secure Element IC und den vollständig zertifizierten ATWINC1510 Wi-Fi-Netzwerkcontroller – was die einfachste und effektivste Möglichkeit bietet, Ihre eingebettete Anwendung mit Amazon Web Services zu verbinden ( AWS). Das Board verfügt außerdem über einen integrierten Debugger und erfordert keine externe Hardware zum Programmieren und Debuggen der MCU.
Im Auslieferungszustand ist auf der MCU ein Firmware-Image vorinstalliert, mit dem Sie mithilfe der integrierten Temperatur- und Lichtsensoren schnell eine Verbindung zur AWS-Plattform herstellen und Daten an diese senden können. Sobald Sie bereit sind, Ihr eigenes benutzerdefiniertes Design zu erstellen, können Sie mithilfe der kostenlosen Softwarebibliotheken in Atmel START oder MPLAB Code Configurator (MCC) ganz einfach Code generieren.
Das AVR-IoT WA-Board wird von zwei preisgekrönten integrierten Entwicklungsumgebungen (IDEs) unterstützt – Atmel Studio und Microchip MPLAB X IDE – und gibt Ihnen die Freiheit, mit der Umgebung Ihrer Wahl Innovationen zu entwickeln.
Merkmale
ATmega4808 Mikrocontroller
Vier Benutzer-LEDs
Zwei mechanische Tasten
mikroBUS-Header-Footprint
TEMT6000 Lichtsensor
MCP9808 Temperatursensor
ATECC608A CryptoAuthentication™-Gerät
WINC1510 WiFi-Modul
Onboard-Debugger
Auto-ID zur Platinenidentifizierung in Atmel Studio und Microchip MPLAB
Eine grüne Betriebs- und Status-LED auf der Platine
Programmieren und Debuggen
Virtueller COM-Port (CDC)
Zwei DGI GPIO-Leitungen
USB- und batteriebetrieben
Integriertes Li-Ion/LiPo-Akkuladegerät
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. Die Cluster von TTN V2 werden 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 Verbindung zum TTN-Server aufbauen können.
In diesem Buch werden eine Reihe kommerzieller und Arduino-basierter LoRaWAN-Knoten als auch 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) u.a.m. ermöglichen.
Datenerfassung: Sondieren Sie die Umwelt ihres Gerätes mit den integrierten Temperatur-, Feuchtigkeits- und Drucksensoren und sammeln Sie Daten über Bewegungen mit der 6-Achsen-IMU sowie Licht-, Gesten- und Näherungssensorik. Fügen Sie ganz einfach weitere externe Sensoren hinzu, um noch mehr Daten aus verschiedenen Quellen über die integrierten Grove-Anschlüsse (x3) zu erfassen.
Datenspeicherung: Erfassen und speichern Sie alle Daten lokal auf einer SD-Karte oder stellen Sie eine Verbindung zur Arduino IoT Cloud her, um die Daten in Echtzeit zu erfassen, zu speichern und zu visualisieren.
Datenvisualisierung: Zeigen Sie die Sensormesswerte in Echtzeit auf dem integrierten OLED-Farbdisplay an und erstellen Sie mithilfe der integrierten LEDs und des Summers visuelle oder akustische Ausgaben.
Steuerung: Das integrierte Display erlaub eine praktische und direkte Steuerung von elektronischen Kleinspannungsgeräten über die integrierten Relais und die fünf Steuertasten.
Das Internet of Things (IoT) wird unseren Alltag noch viel komfortabler machen als heute und dabei helfen, Geld und Ressourcen einzusparen. Der Einstieg ins Thema fällt allerdings nicht leicht. Denn auf dem Markt konkurrieren inzwischen unzählige Lösungen miteinander – meist sind es Bundles aus (Eval-)Boards, Software und einem Cloud-Zugang. Solche Kits versprechen schnelle Erfolge, doch ein fundierteres Wissen erhält nur derjenige, der ein eigenes Projekt von Grund auf realisiert.
Jens Nickel – Chefredakteur der deutschen Elektor-Ausgabe – hat sich auf diesem Weg in das IoT gemacht. Im Rahmen einer Artikelserie entstanden Schritt für Schritt mehrere kleine Demo-Projekte, von der Lampensteuerung im Heimnetzwerk bis zum autarken Sensorboard, das Messwerte in die Cloud sendet. Nach dem Motto „Learning by Doing“ werden dabei Themen wie TCP/IP, MQTT, Steuerung per Smartphone, WLAN-Zugang, Embedded-Webserver, Anbindung eines Cloud-Service, Zuverlässigkeit bei Verbindungsabbrüchen, Objektorientierte Programmierung und vieles mehr behandelt.
Die Demo-Programme (meist im einsteigerfreundlichen Arduino-C-Dialekt) stehen selbstverständlich im Quellcode zur Verfügung und sind damit leicht an eigene Bedürfnisse anpassbar.
In diesem Buch sind die ersten 24 Folgen dieser Serie kompakt zusammengefasst. Mit der von Elektor gewohnten Mischung aus Theorie und Praxis geht es in das Internet of Things – seien Sie dabei!
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. Die Cluster von TTN V2 werden 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 Verbindung zum TTN-Server aufbauen können.
In diesem Buch werden eine Reihe kommerzieller und Arduino-basierter LoRaWAN-Knoten als auch 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) u.a.m. ermöglichen.
There are many so-called 'Arduino compatible' platforms on the market. The ESP8266 – in the form of the WeMos D1 Mini Pro – is one that really stands out. This device includes WiFi Internet access and the option of a flash file system using up to 16 MB of external flash memory. Furthermore, there are ample in/output pins (though only one analogue input), PWM, I²C, and one-wire. Needless to say, you are easily able to construct many small IoT devices!
This book contains the following builds:
A colourful smart home accessory
refrigerator controller
230 V power monitor
door lock monitor
and some further spin-off devices.
All builds are documented together with relevant background information for further study. For your convenience, there is a small PCB for most of the designs; you can also use a perf board. You don’t need to be an expert but the minimum recommended essentials include basic experience with a PC, software, and hardware, including the ability to surf the Internet and assemble PCBs.
And of course: A handle was kept on development costs. All custom software for the IoT devices and PCB layouts are available for free download from at Elektor.com.
Affordable solutions with the ESP8266 and 3D printing
If you are looking for a small yet powerful IoT device, you are likely to come across the ESP8266 and compatible products on the market today. One of these, the Wemos/Lolin D1 Mini Pro board strikes a remarkable balance between cost and performance. A small and very affordable prototype board, the D1 Mini Pro stands out with its WiFi functionality and a 16-Mbytes flash memory for easy creation of a flash file system. In addition, there are sufficient input and output pins (only one analog input though) to support PWM, I²C, and One-Wire systems to mention but a few. The book describes the operation, modding, construction, and programming of home appliances including a colorful smart home accessory, a refrigerator/greenhouse controller, an AC powerline monitor, a door lock monitor, and an IKEA Trådfri controller.
As a benefit, all firmware developed for these DIY, "IoT-ized" devices can be updated over-the-air (OTA).
For most of the designs in the book, a small printed circuit board (PCB) and an enclosure are presented so readers can have a finished and attractive-looking product. Readers having – or with access to! – a 3D printer can "print" the suggested enclosures at home or in a shop.
Some of the constructions benefit from a Raspberry Pi configured as a gateway or cms server. This is also described in detail with all the necessary configuring.
You don’t need to be an expert but the prerequisites to successful replication of the projects include basic skills with PC software including the ability to surf the Internet. In terms of hardware, you should be comfortable with soldering and generally assembling the PCBs presented in the book.
All custom software written for the IoT devices, the PCB layouts, and 3D print files described in the book are available for free downloading.
Sprachsteuerung von IoT-Projekten mit Amazon Alexa gibt dem Leser einen tiefen Einblick in die Technik der Sprachsteuerung am Beispiel von Amazon Alexa. Es erklärt detailliert Schritt für Schritt, wie man Raspberry Pi, ESP8266/32 und Arduino mit einem Sprachassistenten verbindet und steuert. Dieses geschieht anhand von Projekten aus den Bereichen Hausautomation und Robotik.
Der Leser erfährt, wie man Heizkessel, Roboter und Gartenhäuser mit dieser modernen Mensch-Maschine-Schnittstelle kommandieren kann. Der Autor Walter Trojan führt dabei den Leser in die vielschichtige Welt der Amazon Web Services ein, wo er neben dem Alexa Skills Kit weitere Module wie AWS Lambda und IoT Core kennenlernt.
Das erwartet den Leser:
Kapitel 1: Sprachassistenten setzen sich durch
Kapitel 2: Alexa intern
Kapitel 3: Der erste Alexa Skill
Kapitel 4: Alexa Skills für Fortgeschrittene
Kapitel 5: Erster Hardware-Skill auf Raspberry Pi
Kapitel 6: Auch Alexa liebt die Arduino-IDE
Kapitel 7: Hacks mit Schaltern
Kapitel 8: Alexa steuert ein Gartenhaus
Kapitel 9: Auch Roboter gehorchen Alexa
Kapitel 10: Alexa geht fremd
Sprachsteuerung von IoT-Projekten mit Amazon Alexa gibt dem Leser einen tiefen Einblick in die Technik der Sprachsteuerung am Beispiel von Amazon Alexa. Es erklärt detailliert Schritt für Schritt, wie man Raspberry Pi, ESP8266/32 und Arduino mit einem Sprachassistenten verbindet und steuert. Dieses geschieht anhand von Projekten aus den Bereichen Hausautomation und Robotik.
Der Leser erfährt, wie man Heizkessel, Roboter und Gartenhäuser mit dieser modernen Mensch-Maschine-Schnittstelle kommandieren kann. Der Autor Walter Trojan führt dabei den Leser in die vielschichtige Welt der Amazon Web Services ein, wo er neben dem Alexa Skills Kit weitere Module wie AWS Lambda und IoT Core kennenlernt.
Das erwartet den Leser:
Kapitel 1: Sprachassistenten setzen sich durch
Kapitel 2: Alexa intern
Kapitel 3: Der erste Alexa Skill
Kapitel 4: Alexa Skills für Fortgeschrittene
Kapitel 5: Erster Hardware-Skill auf Raspberry Pi
Kapitel 6: Auch Alexa liebt die Arduino-IDE
Kapitel 7: Hacks mit Schaltern
Kapitel 8: Alexa steuert ein Gartenhaus
Kapitel 9: Auch Roboter gehorchen Alexa
Kapitel 10: Alexa geht fremd
Smart-Home-Systeme selber bauen
Smart Home- und IoT-Technik für den Arduino bietet eine Fülle von Praxisprojekten, die mit einem einzigen Kit aufgebaut werden können. Das "SunFounder Smart Home Internet of Things Kit V2.0 for Arduino" enthält über 30 Komponenten, Bauelemente und Module aus allen Bereichen der modernen Elektronik.
Damit lassen sich eine Fülle von Projekten realisieren. Für den Einsteiger werden zunächst einige einfachere Einsteigerexperimente vorgestellt. Der fortgeschrittenere Anwender kann sich dagegen gleich an die komplexeren Themen heranwagen.
Neben präzisen digitalen Thermometern, Hygrometern, Belichtungsmessern und verschiedenen Alarmanlagen entstehen auch praktisch einsetzbare Geräte und Anwendungen wie etwa
eine vollautomatische Beleuchtungssteuerung
ein digitales Thermostat
eine multifunktionale Klimamessstation
Zudem wird detailliert erklärt, wie Messdaten in das Internet übertragen werden. Dort sind sie grafisch darstellbar und können weltweit abgerufen werden. Auch auf die damit verbundenen Gefahren und die Problematik des Datenschutzes wird eingegangen.
Die vorgestellten Praxisprojekte bleiben dabei aber nicht im Status eines „Laborprototyps“ stehen. Durch entsprechende Tipps und Hinweise entstehen vielmehr praxistaugliche Geräte, die in Haushalt, Hobby und Beruf eingesetzt werden können. Selbstverständlich können sämtliche Bauteile auch einzeln beschafft werden, so dass sich die Projekte im Buch auch ohne das komplette IoT-Kit durchführen lassen.
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von Saad Imtiaz
SparkFun Thing Plus Matter (MGM240P): Ein vielseitiges IoT-Entwicklungsboard basierend auf Matter (Testbericht)
Das SparkFun Thing Plus Matter - MGM240P ist ein vielseitiges und funktionsreiches Entwicklungsboard für die Erstellung von Matter-basierten IoT-Geräten. Matter, früher bekannt als Project CHIP...