Wenn Sie nachbausichere Schaltungen suchen, die mit wenigen elektronischen Bauteilen auskommen, problemlos funktionieren und Spaß machen – dann liegen Sie mit diesem Buch richtig. Hier finden Sie beispielsweise Radioempfänger für UKW, Lang- und Mittelwelle, eine akustische Illusion, ein Mini-Oszilloskop zur grafischen Anzeige von Spannungsverläufen, elektronische Orgeln, einen elektronischen Würfel mit Mikrocontroller, Gegensprechanlagen, einen Generator für Sinus-, Rechteck- und Dreiecksignale und weitere funktionssichere Schaltungen.Wenn Sie elektronische Schaltungen bauen möchten, vorerst aber lieber bei bedrahteten Bauteilen und Steckbrettern bleiben, anstatt Platinen herzustellen und Bauteile zu löten – dann liegen Sie hier richtig. Für alle Bauprojekte wird ein Steckbrett-Aufbau gezeigt und bei vielen zusätzlich ein einfacher Aufbau auf einer Universal-Leiterplatte. Zahlreiche Fotos veranschaulichen das Vorgehen. Für alle Bauteile sind mindestens zwei aktuelle Lieferanten angegeben.Wenn Ihnen der reine Nachbau etwas zu wenig geworden ist und Sie anfangen möchten, Schaltungen selber zu entwerfen und zu berechnen – dann liegen Sie hier richtig. Von ganz einfach bis etwas schwerer erfahren Sie unter anderem, wie Sie Vorwiderstände berechnen, einen Schwingkreis oder eine Spule dimensionieren, wie man die Bauteile astabiler Multivibratoren mit 2 Transistoren berechnet, wie Operationsverstärker eingesetzt werden können und wie ein Mikrocontroller funktioniert und programmiert wird. Das alles mit einfachen Formeln und vielen Beispielen.Auch wenn Sie nur wenig oder keine Erfahrung mit Elektronik haben und neu einsteigen möchten – dann liegen Sie hier richtig. Sie erfahren das Wichtigste über den praktischen Aufbau von Schaltungen, ob nun auf dem Steckbrett oder auf einer Leiterplatte, die wichtigsten Werkzeuge und natürlich über die wichtigsten elektronischen Bauteile.
In der Zeit von 1982 bis 1992 publizierte der Elektor Verlag parallel zur Elektor für die jüngere Zielgruppe die Elex und den Nachfolger ESM. Den Redakteuren war vor allem daran gelegen, Elektronik auf einfache Art und Weise unter Verzicht auf „Fachchinesisch“ zu vermitteln.
Aufgrund der anhaltend großen Nachfrage in den letzten Jahren nach verschiedenen Elex-Schaltungen, haben wir alle Elex- und ESM-Ausgaben auf diesem USB-Stick zusammengefasst. Neben vielen Grundlagenartikeln enthält der Stick viele einfache und interessante Schaltungen für den Selbstbau.
ARM Cortex-M Embedded Design from 0 to 1
Hobbyists can mash together amazing functional systems using platforms like Arduino or Raspberry Pi, but it is imperative that engineers and product designers understand the foundational knowledge of embedded design. There are very few resources available that describe the thinking, strategies, and processes to take an idea through hardware design and low-level driver development, and successfully build a complete embedded system. Many engineers end up learning the hard way, or never really learn at all.
ARM processors are essentially ubiquitous in embedded systems. Design engineers building novel devices must understand the fundamentals of these systems and be able to break down large, complicated ideas into manageable pieces. Successful product development means traversing a huge amount of documentation to understand how to accomplish what you need, then put everything together to create a robust system that will reliably operate and be maintainable for years to come.
This book is a case study in embedded design including discussion of the hardware, processor initialization, low‑level driver development, and application interface design for a product. Though we describe this through a specific application of a Cortex-M3 development board, our mission is to help the reader build foundational skills critical to being an excellent product developer. The completed development board is available to maximize the impact of this book, and the working platform that you create can then be used as a base for further development and learning.
The Embedded in Embedded program is about teaching fundamental skill sets to help engineers build a solid foundation of knowledge that can be applied in any design environment. With nearly 20 years of experience in the industry, the author communicates the critical skill development that is demanded by companies and essential to successful design. This book is as much about building a great design process, critical thinking, and even social considerations important to developers as it is about technical hardware and firmware design.
Downloads
EiE Software Archive (200 MB)
IAR ARM 8.10.1 (Recommended IDE version to use) (1.2 GB)
IAR ARM 7.20.1 (Optional IDE version to use) (600 MB)
Linux auf dem Desktop – das ist heute leicht und einfach möglich. Embedded Linux ebenso, auch wenn es kompliziert erscheint. Das vorliegende Buch gibt allen Interessierten Hilfestellung, die Linux auf einer Embedded-Plattform installieren und nutzen möchten. Das im Buch vorgestellte System arbeitet mit der Toshiba-ARM9-Familie.Grundlegende Linux-Kenntnisse auf dem PC werden Schritt für Schritt in Richtung Embedded Linux erweitert. Das Buch beantwortet die Fragen, welche Komponenten hierzu erforderlich sind und wie sich diese erstellen lassen. Nach der Vorstellung der verwendeten Hardware beginnt dies bei der Toolchain und setzt sich über JTAG-Debugger, Bootloader und Kernel bis zur Applikation fort.Rezension: c't 25/2010"... Ein Buch aus der Praxis für die Praxis – besser geht es kaum."
History and Future in the Internet of Things
This book thoroughly reviews the history of the development of embedded Operating Systems, covers the technical characteristics, historic facts, as well as background business stories of mainstream embedded Operating Systems, and analyzes the technical evolution, market development, and new opportunities of embedded Operating Systems in the age of the Internet of Things.
From the perspective of time, the book examines the evolution of critical technical aspects, including real-time and Power Management of embedded Operating Systems and Linux, Internet of Things security, communication, and cloud computing.
The book looks into applications of embedded Operating Systems with important markets of mobile phones, communication equipment, automobile, and wearable devices, and also discusses business model and the issue of intellectual property of embedded Operating Systems.
In addition, the book walks through the status quo, technical features, product evaluation and background of the Internet of Things Operating Systems in the second half of the book.
History and Future in the Internet of Things
This book thoroughly reviews the history of the development of embedded Operating Systems, covers the technical characteristics, historic facts, as well as background business stories of mainstream embedded Operating Systems, and analyzes the technical evolution, market development, and new opportunities of embedded Operating Systems in the age of the Internet of Things.
From the perspective of time, the book examines the evolution of critical technical aspects, including real-time and Power Management of embedded Operating Systems and Linux, Internet of Things security, communication, and cloud computing.
The book looks into applications of embedded Operating Systems with important markets of mobile phones, communication equipment, automobile, and wearable devices, and also discusses business model and the issue of intellectual property of embedded Operating Systems.
In addition, the book walks through the status quo, technical features, product evaluation and background of the Internet of Things Operating Systems in the second half of the book.
Stromversorgung ohne Stress – Band 3
Elektronik ohne Batterien oder Versorgungsnetz
Für den Betrieb moderner elektronischer Bauteile ist vergleichsweise nur noch wenig Energie notwendig. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, wie z. B. Schaltungen und Baugruppen, die ohne Batterien oder Akkumulatoren auskommen und auch keinen Anschluss an das Versorgungsnetz benötigen. Damit entfällt auch ein großer Teil des Wartungsaufwandes. Die Baugruppen arbeiten weitestgehend „für sich alleine“. Die Energie wird auf unterschiedlichste Weise aus der Umgebung gewonnen. Dazu sind allerdings spezielle Techniken erforderlich. Nicht nur zur Gewinnung der Energie – auch zur Umformung, so dass sie für elektronische Schaltungen nutzbar ist.
In diesem Buch geht es um die Bereitstellung kleiner Energiemengen, mit denen kleine Geräte (Sensoren, Sender und Empfänger für QRP oder Datenübertragung, etc.) völlig autark betrieben werden können – wenn möglich, mit Bauteilen aus der Bastelkiste und ohne komplexe, spezialisierte Integrierte Schaltungen.
Die am Thema interessierten Elektroniker und „Macher“ lernen hier, wie sie eigene reale Energy-Harvesting-Projekte mit Teilen aus der Bastelkiste umsetzen können, ohne vorher viel Zeit für lange theoretische Abhandlungen aufzubringen.
Gerade beim Energy Harvesting ist es jedoch nicht immer möglich auf Spezial–ICs zu verzichten. Es geht eben um jedes µW und es ist leicht nachvollziehbar, dass es einfacher ist, auf einer kleinen Chipfläche mit wenig Energie zu arbeiten, als bei einer ausladenden Schaltung mit umfangreicher Verdrahtung.
Die mehr „theoretischen“ oder grundsätzlichen Themen wurden in die einzelnen Kapitel und Projekte eingestreut. Den vollständigen Überblick erhält man deshalb erst, wenn man das Buch in Gänze gelesen hat. Dafür kann der Leser bereits im 2. Kapitel ein erstes Projekt umsetzen.
Stromversorgung ohne Stress – Band 3
Elektronik ohne Batterien oder Versorgungsnetz
Für den Betrieb moderner elektronischer Bauteile ist vergleichsweise nur noch wenig Energie notwendig. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, wie z. B. Schaltungen und Baugruppen, die ohne Batterien oder Akkumulatoren auskommen und auch keinen Anschluss an das Versorgungsnetz benötigen. Damit entfällt auch ein großer Teil des Wartungsaufwandes. Die Baugruppen arbeiten weitestgehend „für sich alleine“. Die Energie wird auf unterschiedlichste Weise aus der Umgebung gewonnen. Dazu sind allerdings spezielle Techniken erforderlich. Nicht nur zur Gewinnung der Energie – auch zur Umformung, so dass sie für elektronische Schaltungen nutzbar ist.
In diesem Buch geht es um die Bereitstellung kleiner Energiemengen, mit denen kleine Geräte (Sensoren, Sender und Empfänger für QRP oder Datenübertragung, etc.) völlig autark betrieben werden können – wenn möglich, mit Bauteilen aus der Bastelkiste und ohne komplexe, spezialisierte Integrierte Schaltungen.
Die am Thema interessierten Elektroniker und „Macher“ lernen hier, wie sie eigene reale Energy-Harvesting-Projekte mit Teilen aus der Bastelkiste umsetzen können, ohne vorher viel Zeit für lange theoretische Abhandlungen aufzubringen.
Gerade beim Energy Harvesting ist es jedoch nicht immer möglich auf Spezial–ICs zu verzichten. Es geht eben um jedes µW und es ist leicht nachvollziehbar, dass es einfacher ist, auf einer kleinen Chipfläche mit wenig Energie zu arbeiten, als bei einer ausladenden Schaltung mit umfangreicher Verdrahtung.
Die mehr „theoretischen“ oder grundsätzlichen Themen wurden in die einzelnen Kapitel und Projekte eingestreut. Den vollständigen Überblick erhält man deshalb erst, wenn man das Buch in Gänze gelesen hat. Dafür kann der Leser bereits im 2. Kapitel ein erstes Projekt umsetzen.
Stromversorgung ohne Stress – Band 4
Renaissance der linearen Stromversorgungen
Mittlerweile gibt es fast nur noch Schaltnetzteile. Da diese rauschen und stören, sind sie nicht für alle Einsatzzwecke die beste Wahl. Ursache sind durch den Schaltbetrieb erzeugte Hochfrequenzschwingungen, die in die Netzleitung und die Umgebung strahlen.
Lineare Netzteile liefern Gleichspannungen von höchster Qualität. Über Brummen und Rauschen braucht man sich wenig Sorgen zu machen. Auch der Aufbau ist im Vergleich zu Schaltnetzteilen unkritisch. Wenn man überhaupt von Nachteilen bei linearen Netzteilen sprechen kann, wäre nur das höhere Gewicht zu nennen.
Lineare Stromversorgungen sind auch einfach zu verstehen, können aus Standard-Bauteilen aufgebaut werden, sind leicht zu modifizieren und reparaturfähig und damit nachhaltig.
In diesem Buch geht es um den Entwurf und den Bau von linearen Stromversorgungssystemen für kleine und große Leistungen. Aber auch Randthemen wie die lineare Steuerung von Verbrauchern und Kompromissen aus Kombinationen von Schaltnetzteil und linearem Netzteil oder Hilfsschaltungen wie lineare Lasten sind Bestandteil des Buches. Bei dieser Gelegenheit gibt es ausreichend Raum für die Besprechung der Grundlagen, der technischen Details, der Fallstricke und von Tipps und Tricks.
Stromversorgung ohne Stress – Band 4
Renaissance der linearen Stromversorgungen
Mittlerweile gibt es fast nur noch Schaltnetzteile. Da diese rauschen und stören, sind sie nicht für alle Einsatzzwecke die beste Wahl. Ursache sind durch den Schaltbetrieb erzeugte Hochfrequenzschwingungen, die in die Netzleitung und die Umgebung strahlen.
Lineare Netzteile liefern Gleichspannungen von höchster Qualität. Über Brummen und Rauschen braucht man sich wenig Sorgen zu machen. Auch der Aufbau ist im Vergleich zu Schaltnetzteilen unkritisch. Wenn man überhaupt von Nachteilen bei linearen Netzteilen sprechen kann, wäre nur das höhere Gewicht zu nennen.
Lineare Stromversorgungen sind auch einfach zu verstehen, können aus Standard-Bauteilen aufgebaut werden, sind leicht zu modifizieren und reparaturfähig und damit nachhaltig.
In diesem Buch geht es um den Entwurf und den Bau von linearen Stromversorgungssystemen für kleine und große Leistungen. Aber auch Randthemen wie die lineare Steuerung von Verbrauchern und Kompromissen aus Kombinationen von Schaltnetzteil und linearem Netzteil oder Hilfsschaltungen wie lineare Lasten sind Bestandteil des Buches. Bei dieser Gelegenheit gibt es ausreichend Raum für die Besprechung der Grundlagen, der technischen Details, der Fallstricke und von Tipps und Tricks.
Der ESP-01-Adapter 3,3–5 V ist die ideale Lösung für den Anschluss eines ESP-01 ESP8266-Moduls an ein 5-V-System wie Arduino Uno.
Features
Adaptermodul für ESP-01 Wi-Fi-Modul
3,3-V-Spannungsregler und Onboard-Pegelwandler für die einfache Verwendung von 5-V-Mikrocontrollern mit dem ESP-01 Wi-Fi-Modul
Kompatibel mit Uno R3
4,5~5,5 V (integrierter 3,3 V LDO-Regler)
Logikspannung der Schnittstelle: 3,3-5 V kompatibel (On-Board-Pegelumsetzung)
Stromstärke: 0-240 mA
Dieses Wi-Fi-Modul basiert auf dem beliebten ESP8266-Chip. Das Modul ist FCC- und CE-zertifiziert und RoHS-konform.
Voll kompatibel mit ESP-12E. 13 GPIO-Pins, 1 Analogeingang, 4 MB Flash-Speicher.
Der ESP32-C3-Chip verfügt über branchenführende Leistung bei geringem Stromverbrauch und Hochfrequenzleistung und unterstützt das Wi-Fi IEEE802.11b/g/n-Protokoll und BLE 5.0. Der Chip ist mit einem RISC-V 32-Bit-Single-Core-Prozessor mit einer Arbeitsfrequenz von bis zu 160 MHz ausgestattet. Unterstützen Sie die Sekundärentwicklung, ohne andere Mikrocontroller oder Prozessoren zu verwenden. Der Chip verfügt über integriertes 400 KB SRAM, 384 KB ROM, 8 KB RTC SRAM, integrierter 4 MB Flash unterstützt auch externen Flash. Der Chip unterstützt eine Vielzahl von Arbeitszuständen mit geringem Stromverbrauch, die den Stromverbrauchsanforderungen verschiedener Anwendungsszenarien gerecht werden können. Durch die einzigartigen Funktionen des Chips wie die Feintakt-Gating-Funktion, die Funktion zur dynamischen Anpassung der Spannungstaktfrequenz und die Funktion zur Anpassung der HF-Ausgangsleistung kann das beste Gleichgewicht zwischen Kommunikationsentfernung, Kommunikationsrate und Stromverbrauch erzielt werden.
Das ESP-C3-12F-Modul bietet eine Fülle von Peripherieschnittstellen, darunter UART, PWM, SPI, I²S, I²C, ADC, Temperatursensor und bis zu 15 GPIOs. Merkmale
Unterstützt Wi-Fi 802.11b/g/n, 1T1R-Modus-Datenrate bis zu 150 Mbit/s
Unterstützt BLE5.0, unterstützt kein klassisches Bluetooth, Ratenunterstützung: 125 Kbit/s, 500 Kbit/s, 1 Mbit/s, 2 Mbit/s
RISC-V 32-Bit-Single-Core-Prozessor, unterstützt eine Taktfrequenz von bis zu 160 MHz, verfügt über 400 KB SRAM, 384 KB ROM, 8 KB RTC SRAM
Unterstützt UART/PWM/GPIO/ADC/I²C/I²S-Schnittstelle, unterstützt Temperatursensor, Impulszähler
Die Entwicklungsplatine verfügt über RGB-Drei-in-Eins-Lampenperlen, was für die zweite Entwicklung von Kunden praktisch ist.
Unterstützt mehrere Schlafmodi, der Tiefschlafstrom beträgt weniger als 5 uA
Serielle Portrate bis zu 5 Mbit/s
Unterstützt den STA/AP/STA+AP-Modus und den Promiscuous-Modus
Unterstützt Smart Config (APP)/AirKiss (WeChat) von Android und iOS, Netzwerkkonfiguration mit einem Klick
Unterstützt lokales Upgrade der seriellen Schnittstelle und Remote-Firmware-Upgrade (FOTA)
Allgemeine AT-Befehle können schnell verwendet werden
Unterstützt sekundäre Entwicklung, integrierte Windows- und Linux-Entwicklungsumgebung Über die Flash-Konfiguration ESP-C3-12F nutzt standardmäßig den integrierten 4 MB Flash des Chips und unterstützt die externe Flash-Version des Chips.
Der ESP8266 von Espressif ist ein Wi-Fi-Mikrochip mit vollem TCP/IP-Stack und Mikrocontroller-Fähigkeit. Es hat mit seinem niedrigen Preis Wellen in der Herstellergemeinschaft geschlagen.
Aber viele Entwickler waren unzufrieden mit dem hohen Stromverbrauch von ESP8266. Der ESP32, ausgestattet mit einem ULP (Ultra Low Power) Coprozessor, bietet eine Lösung.
Dieses E-Book enthält eine Reihe von Projekten mit ESP32 & ESP8266 sowie ein Interview mit dem CEO von Espressif Teo Swee Ann.
Artikel
ESP32 für den Einsatz in Geräten der Industrie 4.0
Scrollende Nachrichtenanzeige, 512 LEDs per WLAN mit ESP-12F ansteuern
Das vernetzte Treibhaus, IoT-Modellprojekt mit MQTT und Node-RED
VFD-Röhren-Uhr mit ESP32, Internet-Zeit auf Vintage-Displays
ESP32 stromsparend, die Programmierung des ULP-Coprozessors
DCF77-Emulator mit ESP8266, DCF durch Internet-Zeit ersetzen
Was steckt hinter dem berühmtem ESP8266?
WLAN-Thermostat, flexible und programmierbare Temperatursteuerung
Timer für den WLAN-Thermostat, sieben Kanäle mit atomarer Genauigkeit
Schweizer Taschenmesser für Mikrocontroller, PlatformIO als universelles Programmier-Tool
ESP32 für Power-User, native Programmierung
Weather-Display, aktuelle Wetterdaten auf einem LC-Display darstellen
GoNotify, ein flexibles IoT-Sensorinterface. Einfach in die Cloud.
Der große Bruder des ESP8266, erste Schritte mit dem ESP32 und der Arduino-IDE
MicroPython, Python für kleine Systeme
RGBDigit Clock, farbenfrohe 7-Segment-Displays zeigen Zeit und Klima
USB-Programmieradapter für die ESP-Module von Espressif
Heizkesselmonitor mit ESP8266, Haustechnik für die Energiewende
WLAN für Mikrocontroller, steuern mit dem ESP8266
Die Rückkehr des WLAN-Controller-Boards, Smartphone steuert IoT-Objekte
WLAN kompakt und autonom, oder: Wie man den ESP8266 auch ohne MCU einsetzen kann
Dieses Entwicklungsboard (auch bekannt als "Cheap Yellow Display") wird vom ESP-WROOM-32 angetrieben, einem Dual-Core-MCU mit integrierten Wi-Fi- und Bluetooth-Funktionen. Es arbeitet mit einer Hauptfrequenz von bis zu 240 MHz, mit 520 KB SRAM, 448 KB ROM und einem 4 MB Flash-Speicher. Das Board verfügt über ein 2,8" Display mit einer Auflösung von 240x320 und Resistive Touch.
Darüber hinaus enthält die Platine einen Steuerkreis für die Hintergrundbeleuchtung, einen Schaltkreis für die Berührungssteuerung, einen Schaltkreis für die Lautsprecheransteuerung, einen lichtempfindlichen Schaltkreis und einen RGB-LED-Steuerschaltkreis. Es bietet außerdem einen TF-Kartensteckplatz, eine serielle Schnittstelle, eine DHT11-Schnittstelle für Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren und zusätzliche E/A-Anschlüsse.
Das Modul unterstützt die Entwicklung in Arduino IDE, ESP-IDE, MicroPython und Mixly.
Anwendungen
Bildübertragung für Smart Home-Gerät
Drahtlose Überwachung
Intelligente Landwirtschaft
QR-Funkerkennung
Signal des drahtlosen Positionierungssystems
Und andere IoT-Anwendungen
Technische Daten
Mikrocontroller
ESP-WROOM-32 (Dual-Core-MCU mit integriertem WLAN und Bluetooth)
Frequenz
Bis zu 240 MHz (Rechenleistung bis zu 600 DMIPS)
SRAM
520 KB
ROM
448 KB
Flash
4 MB
Betriebsspannung
5 V
Stromverbrauch
ca. 115 mA
Display
2,8" TFT-Farbbildschirm (240 x 320)
Touch
Resistive Touch
Treiberchip
ILI9341
Abmessungen
50 x 86 mm
Gewicht
50 g
Lieferumfang
1x ESP32 Dev-Board mit 2,8" Display und Acrylgehäuse
1x Touch-Stift
1x Verbindungskabel
1x USB-Kabel
Downloads
GitHub
Open-Source-Code mit Arduino IDE und PlatformIO
Autonomes Fahren: GPS, Accelerometer, Gyroskop
PS3-Controller
Mikrocontroller wie der Arduino und Einplatinenrechner wie der Raspberry Pi haben sich zu beliebten Komponenten entwickelt. Dritter im Bunde ist der ESP32 der Firma Espressif. Mikrocontroller dieser Baureihe zeichnen sich durch eine Vielzahl implementierter Funktionen aus, die bei einem Arduino konventioneller Prägung mit einem Atmel-AVR-Mikrocontroller erst mit weiterer Hardware möglich sind. Prominentes Beispiel sind hier die WiFi- und Bluetooth-Funktionalitäten. Gegenüber einem Raspberry Pi zeichnen sie sich durch einen deutlich geringeren Preis aus.
Allgemeine Informationen für die Realisierung eines Roboterauto-Projekts mit dem ESP32 sind leicht zu finden. Dabei handelt es sich aber oft nur um Ausführungen zu einem Teilaspekt, ohne inhaltliche oder funktionale Abstimmung. So ist nicht nur die Beschaffung der benötigten Informationen mühselig und zeitaufwändig, sie kann auch außerordentlich fehlerträchtig sein.
Ansatzpunkt dieses Buches ist, diese Lücke zu schließen. Es geht auf verschiedene Möglichkeiten eines Chassis ein, vermittelt nötige Kenntnisse und führt schrittweise von einer einfachen Motorsteuerung zu einem komplexen sensor- und sprachgesteuerten Roboterauto. Hacks rund um GPS und eine PlayStation 3 runden die Sache ab.
Inhalt
Bei der Reihenfolge der Kapitel wurde versucht – beginnend bei der Darstellung von grundlegenden Informationen – über die Lösung einfacher Aufgaben zu etwas anspruchsvolleren Techniken zu führen.
Der Mikrocontroller ESP32
Die Software erstellen
Die Stromversorgung
Rund um die Hardware
Das Chassis
Der Gleichstrommotor
Kabellose Steuerung über WiFi
Mit Sensoren Hindernisse erkennen
Eine eigene Roboterauto-App
Servo und Lichtsensor
GPS
Accelerometer / Gyroskop
PS3-Controller
Roboterauto-App
Hinweis zur Software
Die Dateien haben das Suffix (.cpp). Grund ist die Entwicklung mit PlatformIO. Mit Copy & Paste sollten sie auch in der Arduino-IDE verwendet werden können.
Open-Source-Code mit Arduino IDE und PlatformIO
Autonomes Fahren: GPS, Accelerometer, Gyroskop
PS3-Controller
Mikrocontroller wie der Arduino und Einplatinenrechner wie der Raspberry Pi haben sich zu beliebten Komponenten entwickelt. Dritter im Bunde ist der ESP32 der Firma Espressif. Mikrocontroller dieser Baureihe zeichnen sich durch eine Vielzahl implementierter Funktionen aus, die bei einem Arduino konventioneller Prägung mit einem Atmel-AVR-Mikrocontroller erst mit weiterer Hardware möglich sind. Prominentes Beispiel sind hier die WiFi- und Bluetooth-Funktionalitäten. Gegenüber einem Raspberry Pi zeichnen sie sich durch einen deutlich geringeren Preis aus.
Allgemeine Informationen für die Realisierung eines Roboterauto-Projekts mit dem ESP32 sind leicht zu finden. Dabei handelt es sich aber oft nur um Ausführungen zu einem Teilaspekt, ohne inhaltliche oder funktionale Abstimmung. So ist nicht nur die Beschaffung der benötigten Informationen mühselig und zeitaufwändig, sie kann auch außerordentlich fehlerträchtig sein.
Ansatzpunkt dieses Buches ist, diese Lücke zu schließen. Es geht auf verschiedene Möglichkeiten eines Chassis ein, vermittelt nötige Kenntnisse und führt schrittweise von einer einfachen Motorsteuerung zu einem komplexen sensor- und sprachgesteuerten Roboterauto. Hacks rund um GPS und eine PlayStation 3 runden die Sache ab.
Inhalt
Bei der Reihenfolge der Kapitel wurde versucht – beginnend bei der Darstellung von grundlegenden Informationen – über die Lösung einfacher Aufgaben zu etwas anspruchsvolleren Techniken zu führen.
Der Mikrocontroller ESP32
Die Software erstellen
Die Stromversorgung
Rund um die Hardware
Das Chassis
Der Gleichstrommotor
Kabellose Steuerung über WiFi
Mit Sensoren Hindernisse erkennen
Eine eigene Roboterauto-App
Servo und Lichtsensor
GPS
Accelerometer / Gyroskop
PS3-Controller
Roboterauto-App
Hinweis zur Software
Die Dateien haben das Suffix (.cpp). Grund ist die Entwicklung mit PlatformIO. Mit Copy & Paste sollten sie auch in der Arduino-IDE verwendet werden können.
ESP32-C3-DevKitM-1 ist ein Einstiegs-Entwicklungsboard, das auf ESP32-C3-MINI-1 basiert, einem Modul, das nach seiner geringen Größe benannt ist. Dieses Board integriert vollständige Wi-Fi- und Bluetooth LE-Funktionen.
Die meisten I/O-Pins des ESP32-C3-MINI-1-Moduls sind auf die Stiftleisten auf beiden Seiten des Boards aufgeteilt, um die Anbindung zu erleichtern. Entwickler können Peripheriegeräte entweder mit Jumper-Drähten anschließen oder ESP32-C3-DevKitM-1 auf einem Breadboard montieren.
Technische Daten
ESP32-C3-MINI-1
ESP32-C3-MINI-1 ist ein Wi-Fi- und Bluetooth-LE-Kombimodul für allgemeine Zwecke, das mit einer PCB-Antenne geliefert wird. Der Kern dieses Moduls ist ESP32-C3FN4, ein Chip mit integriertem Flash von 4 MB. Da der Flash im ESP32-C3FN4-Chip verpackt und nicht in das Modul integriert ist, hat ESP32-C3-MINI-1 eine kleinere Gehäusegröße.
5 V to 3,3 V LDO
Leistungsregler, der eine 5-V-Versorgung in einen 3,3-V-Ausgang umwandelt.
5 V Power On LED
Leuchtet auf, wenn die USB-Stromversorgung an das Board angeschlossen ist.
Pin-Header
Alle verfügbaren GPIO-Pins (außer dem SPI-Bus für Flash) sind auf die Stiftleisten auf der Platine ausgebrochen. Einzelheiten finden Sie unter Header-Block.
Boot-Button
Download-Button. Wenn Sie Boot gedrückt halten und dann Reset drücken, wird der Firmware-Download-Modus zum Herunterladen von Firmware über die serielle Schnittstelle gestartet.
Micro-USB Port
USB-Interface. Stromversorgung für das Board sowie die Kommunikationsschnittstelle zwischen einem Computer und dem ESP32-C3FN4-Chip.
Reset-Button
Drücken Sie diese Taste, um das System neu zu starten.
USB-to-UART Bridge
Ein einzelner USB-UART-Bridge-Chip bietet Übertragungsraten von bis zu 3 Mbit/s.
RGB LED
Adressierbare RGB-LED, angesteuert von GPIO 8.
Downloads
ESP32-C3 Datasheet
ESP32-C3-MINI-1 Datasheet
ESP32-C3-DevKitM-1 Schematic
ESP32-C3-DevKitM-1 PCB Layout
ESP32-C3-DevKitM-1 Dimensions
ESP32-C3-WROOM-02U ist ein universelles Wi-Fi- und Bluetooth LE-Modul. Die zahlreichen Peripheriegeräte und die hohe Leistung machen das Modul zu einer idealen Wahl für Smart Homes, Industrieautomatisierung, Gesundheitswesen, Unterhaltungselektronik, etc. ESP32-C3-WROOM-02U verfügt über ein externes SPI-Flash und ist mit einem Anschluss für eine externe Antenne ausgestattet. ESP32-C3-WROOM-02U kann bei einer Umgebungstemperatur von -40∼85°C betrieben werden und ist in den ESP32-C3 Chip integriert. ESP32-C3 hat einen 32-Bit RISC-V Single-Core-Prozessor. Er verfügt über eine Vielzahl von Peripheriegeräten wie UART, I²C, I²S, Fernbedienungsperipherie, LED-PWM-Controller, allgemeiner DMA-Controller, TWAI-Controller, USB Serial/JTAG-Controller, Temperatursensor, ADC, etc. Es umfasst auch SPI-, Dual SPI- und Quad SPI-Schnittstellen. Features Flash: 4 MB (Quad SPI) Abmessungen: 18,0 x 20,0 x 3,2 mm Downloads Datasheet
Das ESP32-PICO-KIT passt in ein Mini-Breadboard. Es ist voll funktionsfähig mit der minimalen Anzahl von diskreten Komponenten, während es alle ESP32-Pins freilegt.
Features
Eine vollständige und aktuelle Dokumentation ist verfügbar.
Alle vorgestellten Anweisungen und Befehle funktionieren wie beschrieben.
Zusätzliche Informationen und Hardware-Dokumentation sind ebenfalls reichlich vorhanden.
Applikationen für das ESP32-PICO-KIT können auf Windows, Linux oder Mac entwickelt werden.
Zwei Kerne und ein Funkgerät
Wie der ESP8266 hat der ESP32 Wi-Fi, aber zusätzlich Bluetooth. Außerdem hat er zwei 32-Bit-Kerne im Inneren, die ihn extrem leistungsfähig machen und alle Ports und Schnittstellen bieten, die dem ESP8266 fehlen.Vereinfachend könnte man sagen, dass der ESP8266 ein Wi-Fi-Controller ist, der einige I/Os bietet, während der ESP32 ein vollwertiger Controller ist, der auch Wi-Fi hat.
ESP32-Peripheriegeräte
Der ESP32 verfügt über einen ADC & DAC, eine Touch-Sensor-Schaltung, einen SD/SDIO/MMC-Host-Controller, einen SDIO/SPI-Slave-Controller, einen EMAC, PWM zur Steuerung von LEDs und Motoren, UART, SPI, I²C, I²S, Infrarot-Fernbedienung und natürlich GPIO.
ESP32-PICO-KIT Entwicklungsboard
Das ESP32-PICO-D4 ist ein System-on-Chip (SoC), das einen ESP32-Chip zusammen mit einem 4 MB SPI-Flash-Speicher in einem winzigen 7 x 7 mm Gehäuse integriert. Das ESP32-PICO-KIT ist ein Breakout-Board für diesen SoC mit einem integrierten USB-seriell-Wandler für einfache Programmierung und Debugging.
Neben dem Board benötigen Sie eine Programmier-Toolchain. Eine vollständige, aktuelle Dokumentation von Espressif finden Sie auf der Read the Docs-Website.Alle vorgestellten Anleitungen und Befehle funktionieren wie beschrieben.Zusätzliche Informationen und Hardware-Dokumentationen sind ebenfalls reichlich vorhanden.
Applikationen für das ESP32-PICO-KIT können auf Windows, Linux oder Mac entwickelt werde
ESP32-S2-Saola-1R ist ein kleines ESP32-S2-basiertes Entwicklungsboard. Die meisten I/O-Pins sind zur einfachen Anbindung auf beiden Seiten bis zu den Stiftleisten herausgebrochen. Entwickler können Peripheriegeräte entweder mit Überbrückungskabeln verbinden oder ESP32-S2-Saola-1R auf einem Steckbrett montieren.
ESP32-S2-Saola-1R ist mit dem ESP32-S2-WROVER-Modul ausgestattet, einem leistungsstarken, generischen Wi-Fi-MCU-Modul, das über eine umfangreiche Auswahl an Peripheriegeräten verfügt. Es ist eine ideale Wahl für vielfältige Anwendungsszenarien rund um das Internet der Dinge (IoT), tragbare Elektronik und Smart Home. Die Platine verfügt über eine PCB-Antenne und verfügt über einen 4 MB externen SPI-Flash und einen zusätzlichen 2 MB pseudostatischen SPI-RAM (PSRAM).
Merkmale
MCU
ESP32-S2 eingebetteter Xtensa®-Single-Core-32-Bit-LX7-Mikroprozessor, bis zu 240 MHz
128 KB ROM
320 KB SRAM
16 KB SRAM im RTC
W-lan
802.11 b/g/n
Bitrate: 802.11n bis zu 150 Mbit/s
A-MPDU- und A-MSDU-Aggregation
Unterstützung für 0,4 µs Schutzintervall
Mittenfrequenzbereich des Betriebskanals: 2412 ~ 2484 MHz
Hardware
Schnittstellen: GPIO, SPI, LCD, UART, I²C, I²S, Kameraschnittstelle, IR, Impulszähler, LED-PWM, TWAI (kompatibel mit ISO 11898-1), USB OTG 1.1, ADC, DAC, Berührungssensor, Temperatursensor
40-MHz-Quarzoszillator
4 MB SPI-Flash
Betriebsspannung/Stromversorgung: 3,0 ~ 3,6 V
Betriebstemperaturbereich: –40 ~ 85 °C
Abmessungen: 18 × 31 × 3,3 mm
Anwendungen
Allgemeiner IoT-Sensor-Hub mit geringem Stromverbrauch
Generische IoT-Datenlogger mit geringem Stromverbrauch
Kameras für Video-Streaming
Over-the-Top-Geräte (OTT).
USB-Geräte
Spracherkennung
Bilderkennung
Mesh-Netzwerk
Heimautomatisierung
Smart-Home-Systemsteuerung
Intelligentes Gebäude
Industrielle Automatisierung
Intelligente Landwirtschaft
Audioanwendungen
Anwendungen im Gesundheitswesen
Wi-Fi-fähiges Spielzeug
Tragbare Elektronik
Einzelhandels- und Gastronomieanwendungen
Intelligente POS-Geräte
Das Herzstück dieses Moduls ist ESP32-S2, eine Xtensa® 32-Bit-LX7-CPU, die mit bis zu 240 MHz arbeitet. Der Chip verfügt über einen Co-Prozessor mit geringem Stromverbrauch, der anstelle der CPU verwendet werden kann, um Strom zu sparen und gleichzeitig Aufgaben auszuführen, die nicht viel Rechenleistung erfordern, wie beispielsweise die Überwachung von Peripheriegeräten. ESP32-S2 integriert eine Vielzahl von Peripheriegeräten, darunter SPI, I²S, UART, I²C, LED-PWM, TWAITM, LCD, Kameraschnittstelle, ADC, DAC, Berührungssensor, Temperatursensor sowie bis zu 43 GPIOs. Es verfügt außerdem über eine Full-Speed-USB-On-The-Go-Schnittstelle (OTG), um die USB-Kommunikation zu ermöglichen.
Merkmale
MCU
ESP32-S2 eingebetteter Xtensa®-Single-Core-32-Bit-LX7-Mikroprozessor, bis zu 240 MHz
128 KB ROM
320 KB SRAM
16 KB SRAM im RTC
W-lan
802.11 b/g/n
Bitrate: 802.11n bis zu 150 Mbit/s
A-MPDU- und A-MSDU-Aggregation
Unterstützung für 0,4 µs Schutzintervall
Mittenfrequenzbereich des Betriebskanals: 2412 ~ 2484 MHz
Hardware
Schnittstellen: GPIO, SPI, LCD, UART, I²C, I²S, Kameraschnittstelle, IR, Impulszähler, LED-PWM, TWAI (kompatibel mit ISO 11898-1), USB OTG 1.1, ADC, DAC, Berührungssensor, Temperatursensor
40-MHz-Quarzoszillator
4 MB SPI-Flash
Betriebsspannung/Stromversorgung: 3,0 ~ 3,6 V
Betriebstemperaturbereich: –40 ~ 85 °C
Abmessungen: 18 × 31 × 3,3 mm
Anwendungen
Allgemeiner IoT-Sensor-Hub mit geringem Stromverbrauch
Generische IoT-Datenlogger mit geringem Stromverbrauch
Kameras für Video-Streaming
Over-the-Top-Geräte (OTT).
USB-Geräte
Spracherkennung
Bilderkennung
Mesh-Netzwerk
Heimautomatisierung
Smart-Home-Systemsteuerung
Intelligentes Gebäude
Industrielle Automatisierung
Intelligente Landwirtschaft
Audioanwendungen
Anwendungen im Gesundheitswesen
Wi-Fi-fähiges Spielzeug
Tragbare Elektronik
Einzelhandels- und Gastronomieanwendungen
Intelligente POS-Geräte
Das Herzstück dieses Moduls ist ESP32-S2, eine Xtensa® 32-Bit-LX7-CPU, die mit bis zu 240 MHz arbeitet. Der Chip verfügt über einen Co-Prozessor mit geringem Stromverbrauch, der anstelle der CPU verwendet werden kann, um Strom zu sparen und gleichzeitig Aufgaben auszuführen, die nicht viel Rechenleistung erfordern, wie beispielsweise die Überwachung von Peripheriegeräten. ESP32-S2 integriert eine Vielzahl von Peripheriegeräten, darunter SPI, I²S, UART, I²C, LED-PWM, TWAITM, LCD, Kameraschnittstelle, ADC, DAC, Berührungssensor, Temperatursensor sowie bis zu 43 GPIOs. Es verfügt außerdem über eine Full-Speed-USB-On-The-Go-Schnittstelle (OTG), um die USB-Kommunikation zu ermöglichen.
Merkmale
MCU
ESP32-S2 eingebetteter Xtensa®-Single-Core-32-Bit-LX7-Mikroprozessor, bis zu 240 MHz
128 KB ROM
320 KB SRAM
16 KB SRAM im RTC
W-lan
802.11 b/g/n
Bitrate: 802.11n bis zu 150 Mbit/s
A-MPDU- und A-MSDU-Aggregation
Unterstützung für 0,4 µs Schutzintervall
Mittenfrequenzbereich des Betriebskanals: 2412 ~ 2484 MHz
Hardware
Schnittstellen: GPIO, SPI, LCD, UART, I²C, I²S, Kameraschnittstelle, IR, Impulszähler, LED-PWM, TWAI (kompatibel mit ISO 11898-1), USB OTG 1.1, ADC, DAC, Berührungssensor, Temperatursensor
40-MHz-Quarzoszillator
4 MB SPI-Flash
Betriebsspannung/Stromversorgung: 3,0 ~ 3,6 V
Betriebstemperaturbereich: –40 ~ 85 °C
Abmessungen: 18 × 31 × 3,3 mm
Anwendungen
Allgemeiner IoT-Sensor-Hub mit geringem Stromverbrauch
Generische IoT-Datenlogger mit geringem Stromverbrauch
Kameras für Video-Streaming
Over-the-Top-Geräte (OTT).
USB-Geräte
Spracherkennung
Bilderkennung
Mesh-Netzwerk
Heimautomatisierung
Smart-Home-Systemsteuerung
Intelligentes Gebäude
Industrielle Automatisierung
Intelligente Landwirtschaft
Audioanwendungen
Anwendungen im Gesundheitswesen
Wi-Fi-fähiges Spielzeug
Tragbare Elektronik
Einzelhandels- und Gastronomieanwendungen
Intelligente POS-Geräte