Raspberry Pi | Arduino | ESP

From basics to flows for sensors, automation, motors, MQTT, and cloud services This book is a learning guide and a reference. Use it to learn Node-RED, Raspberry Pi Pico W, and MicroPython, and add these state-of-the-art tools to your technology toolkit. It will introduce you to virtual machines, Docker, and MySQL in support of IoT projects based on Node-RED and the Raspberry Pi Pico W. This book combines several elements into a platform that powers the development of modern Internet of Things applications. These elements are a flow-based server, a WiFi-enabled microcontroller, a high-level programming language, and a deployment technology. Combining these elements gives you the tools you need to create automation systems at any scale. From home automation to industrial automation, this book will help you get started. Node-RED is an open-source flow-based development tool that makes it easy to wire together devices, APIs, and online services. Drag and drop nodes to create a flowchart that turns on your lights at sunset or sends you an email when a sensor detects movement. Raspberry Pi Pico W is a version of the Raspberry Pi Pico with added 802.11n Wi-Fi capability. It is an ideal device for physical computing tasks and an excellent match to the Node-RED. Quick book facts Project-based learning approach. Assumes no prior knowledge of flow-based programming tools. Learn to use essential infrastructure tools in your projects, such as virtual machines, Docker, MySQL and useful web APIs such as Google Sheets and OpenWeatherMap. Dozens of mini-projects supported by photographs, wiring schematics, and source code. Get these from the book GitHub repository. Step-by-step instructions on everything. All experiments are based on the Raspberry Pi Pico W. A Wi-Fi network is required for all projects. Hardware (including the Raspberry Pi Pico W) is available as a kit. Downloads GitHub

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Technik ist permanentem Wandel unterworfen. Mehrfach im Jahr werden neue Mikrocontroller vorgestellt. Nur eine Sache scheint sich nicht zu ändern: Die Sprache C, mit der all diese Mikrocontroller programmiert werden. Wer diese Sprache gerne lernen möchte, um damit Mikrocontroller zu programmieren, für den ist dieses Buch ideal! Der C-Unterricht findet auf der Hardware-Plattform Arduino statt. Der Grund dafür ist, dass Arduino-Boards weltweit verbreitet sind und dass sie auf den AVR-Mikrocontrollern von Atmel basieren. Atmel Studio eignet sich sehr gut als Entwicklungsumgebung, um für AVR-Mikrocontroller Programme in C zu schreiben. Es handelt sich um eine IDE (Integrated Development Environment) mit vielen Funktionen, welche die GCC-C-Software-Tools für AVR-Mikrocontroller nutzt und als kostenloser Download zur Verfügung steht. Überblick: Das Programmieren beginnt mit dem ersten Kapitel. Es wird keine Programmiererfahrung vorausgesetzt. Lernen durch Praxis: Programme schreiben und ausführen. Eine unterhaltsame Methode, die Sprache C zu erlernen. Ideal für Studenten, Ingenieure und Elektroniker aller Art. Programmieren von AVR-MCUs in Embedded-Systemen in C. Verwendet die IDE Atmel Studio unter Windows. C-Programme für die 8-bit-AVR-MCUs auf den Boards Arduino Uno und MEGA. Beispielcode für Arduino Uno und Arduino Mega 2560. Beispiele leicht an andere Boards mit AVR-MCUs anpassbar. Debuggen mit dem AVR Dragon Programmer/Debugger und Atmel Studio.

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Dieses Buch nimmt Sie mit auf eine spannende Tour durch die Entwicklung von Full-Stack-Webanwendungen mit Raspberry Pi. Sie lernen, wie Sie eine Anwendung von Grund auf erstellen. Sie erwerben Erfahrung und Wissen über Technologien, darunter: Das Linux-Betriebssystem und die Befehlszeile. Die Programmiersprache Python. Die GPIOs (General Purpose Input Output Pins) des Raspberry Pi. Der Nginx-Webserver. Flask Python-Mikroframework für Webanwendungen. JQuery und CSS zum Erstellen von Benutzeroberflächen. Umgang mit Zeitzonen. Erstellen von Diagrammen mit Plotly und Google Charts. Datenerfassung mit Google Sheet. Entwickeln von Applets mit IFTTT. Sichern Sie Ihre Anwendung mit SSL. Empfangen Sie mit Twilio Textnachrichten auf Ihrem Telefon. In diesem Buch erfahren Sie außerdem, wie Sie einen entfernten drahtlosen Arduino-Sensorknoten einrichten und Daten von ihm sammeln. Ihre Raspberry Pi-Webanwendung kann Arduino-Knotendaten auf die gleiche Weise verarbeiten, wie sie Daten von ihrem integrierten Sensor verarbeitet. Raspberry Pi Full Stack vermittelt Ihnen viele Fähigkeiten, die für die Erstellung von Web- und Internet-of-Things-Anwendungen unerlässlich sind. Die Anwendung, die Sie in diesem Projekt erstellen, ist eine Plattform, die Sie erweitern können. Dies ist nur der Anfang dessen, was Sie mit einem Raspberry Pi und den Software- und Hardwarekomponenten tun können, die Sie lernen werden. Dieses Buch wird vom Autor durch einen eigenen Diskussionsbereich unterstützt.

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Mehr als 50 Grundlagenprojekte mit MicroPython und dem RP2040-Mikrocontroller Der Raspberry Pi Pico ist eine leistungsstarke Mikrocontroller-Platine, die speziell für das Physical Computing – also hardwarenahe Anwendungen – entwickelt wurde. Der Raspberry Pi Pico kann so programmiert werden, dass er eine einzelne Aufgabe sehr effizient ausführt und ermöglicht so schnelle Steuerungs- und Überwachungsanwendungen in Echtzeit. Der 'Pico', wie wir ihn nennen, basiert auf dem schnellen, effizienten und kostengünstigen Dual-Core ARM Cortex-M0+ RP2040 Mikrocontroller-Chip, der mit bis zu 133 MHz läuft und über 264 KB SRAM und 2 MB Flash-Speicher verfügt. Neben dem großen Speicher hat der Pico noch weitere attraktive Eigenschaften, darunter eine große Anzahl von GPIO-Pins sowie gängige Schnittstellen wie ADC, SPI, I²C, UART und PWM. Als Krönung bietet der Chip schnelle und genaue Timer, eine Hardware-Debug-Schnittstelle und einen internen Temperatursensor. Zur Programmierung lassen sich leicht die gängigen Hochsprachen wie MicroPython oder C/C++ verwenden. Dieses Buch ist eine Einführung in die Verwendung des Pico mit der Programmiersprache MicroPython. In allen Projekten wird die Thonny-Entwicklungsumgebung (IDE) eingesetzt. Über 50 Projekte decken folgende Themen ab: Installation von MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico Timer-Interrupts und externe Interrupts Projekte mit Analog-Digital-Wandler (ADC) Verwendung des internen sowie externer Temperatursensoren Datenlogger Projekte zur PWM, UART, I²C-Bus und SPI-Bus Wi-Fi und Bluetooth für die Kommunikation mit Smartphones Projekte mit dem Digital-Analog-Wandler (DAC) Alle in diesem Buch vorgestellten Projekte wurden vollständig getestet und sind funktionsfähig. Es werden keine Programmier- oder Elektronikkenntnisse vorausgesetzt, um sie nachzuvollziehen. Für alle beschriebenen Projekte gibt es kurze Beschreibungen, Blockdiagramme, detaillierte Schaltpläne und vollständige MicroPython-Programmlistings. Die Listings sind auch auf der zum Buch gehörenden Elektor-Webseite zu finden.

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Bluetooth Low Energy (BLE) Funkchips sind vom Raspberry Pi bis zur Glühbirne allgegenwärtig. BLE ist eine ausgeklügelte Technologie mit einer umfassenden Spezifikation, aber die Grundlagen sind recht zugänglich. Ein progressiver und systematischer Ansatz wird Sie bei der Beherrschung dieser drahtlosen Kommunikationstechnik, die für die Arbeit in Szenarien mit geringem Stromverbrauch unerlässlich ist, unterstützen. In diesem Buch lernen Sie, wie man: Entdecken Sie BLE-Geräte in der Nachbarschaft. Erstellen Sie Ihre eigenen Werbedaten für BLE-Geräte. Verbinden Sie sich mit BLE-Geräten wie Herzfrequenzmessern und Näherungsmeldern. Erstellen Sie sichere Verbindungen zu BLE-Geräten mit Verschlüsselung und Authentifizierung. BLE-Dienst- und Profilspezifikationen zu verstehen und zu implementieren. Ein BLE-Gerät mit einer proprietären Implementierung zurückentwickeln und mit Ihrer eigenen Software steuern. Ihre BLE-Geräte sollen so wenig Strom wie möglich verbrauchen. Dieses Buch zeigt Ihnen die Grundlagen der BLE-Programmierung mit Python und der Bleak-Bibliothek auf einem Raspberry Pi oder PC, mit C++ und NimBLE-Arduino auf den ESP32-Entwicklungsplatinen von Espressif und mit C auf einer der Entwicklungsplatinen, die vom Zephyr-Echtzeitbetriebssystem unterstützt werden, wie zum Beispiel die nRF52-Platinen von Nordic Semiconductor. Sie beginnen mit sehr wenig Theorie und werden von Anfang an Code entwickeln. Nach Abschluss dieses Buches werden Sie genug wissen, um Ihre eigenen BLE-Anwendungen zu erstellen.

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Einfache und kostengünstige digitale Signalverarbeitung Ziel dieses Buches ist es, die Grundprinzipien der digitalen Signalverarbeitung (DSP) zu vermitteln und sie unter Verwendung eines Minimums an Mathematik aus praktischer Sicht einzuführen. Es wird nur das Grundniveau der Theorie zeitdiskreter Systeme vermittelt, das ausreicht, um DSP-Anwendungen in Echtzeit zu implementieren. Die praktischen Umsetzungen werden in Echtzeit mithilfe des beliebten Mikrocontroller-Entwicklungsboards ESP32 DevKitC beschrieben. Mit dem kostengünstigen und äußerst beliebten ESP32-Mikrocontroller sollten Sie in der Lage sein, grundlegende DSP-Projekte mit Abtastfrequenzen im Audiobereich zu entwerfen. Die gesamte Programmierung erfolgt mit der beliebten Arduino IDE in Verbindung mit dem C-Sprachcompiler. Nachdem das Buch eine solide Grundlage der DSP-Theorie und relevante Diskussionen über die wichtigsten DSP-Softwaretools auf dem Markt gelegt hat, werden die folgenden audiobasierten Sound- und DSP-Projekte vorgestellt: Verwendung eines I²S-basierten digitalen Mikrofons zur Audioaufnahme Verwendung eines I²S-basierten Klasse-D-Audioverstärkers und Lautsprechers Wiedergabe von auf einer SD-Karte gespeicherter MP3-Musik über einen I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Wiedergabe von im ESP32-Flash-Speicher gespeicherten MP3-Musikdateien über einen I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Mono- und Stereo-Internetradio mit I²S-basierten Verstärkern und Lautsprechern Text-zu-Sprache-Ausgabe mit einem I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Verwendung der Lautstärkeregelung in I²S-basierten Verstärker- und Lautsprechersystemen Ein sprechender Veranstaltungszähler mit einem I²S-basierten Verstärker und Lautsprecher Ein einstellbarer Sinusgenerator mit I²S-basiertem Verstärker und Lautsprecher Verwendung des schnellen 24-Bit-ADC/DAC-Moduls Pmod I²S2 Digitales Tiefpass- und Bandpass-Echtzeit-FIR-Filterdesign mit externer und interner A/D- und D/A-Wandlung Digitales Tiefpass- und Bandpass-Echtzeit-IIR-Filterdesign mit externer und interner A/D- und D/A-Wandlung Schnelle Fourier-Transformationen (FFT)

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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.

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Datenbankmodelle und -software für Elektronikanwendungen Mit seiner Energieeffizienz und seinem reichen Spektrum an quelloffener Software eignet sich der Einplatinencomputer Raspberry Pi auch für die Speicherung von Daten und deren grafische Aufbereitung lokal oder im World Wide Web (WWW). Dieses Buch stellt verschiedene Datenbankmodelle und diverse Datenbanksoftware vor: SQL: MariaDB, SQLite InfluxDB: Telegraf Grafana MQTT Verschlüsselung mit RPi Apache PHP Node RED Docker Es zeigt darüber hinaus ausgewählte Ansätze, gespeicherte Daten anzuzeigen und zu verwalten. Ein eigener Abschnitt ist sowohl der SSL-Verschlüsselung der Verbindung als auch dem Betrieb von Servern im WWW gewidmet. Das Buch richtet sich an alle, die neugierig sind und gerne die Möglichkeiten des Raspberry Pi ausloten möchten, die einen Einstieg in das Datenmanagement mit Datenbanken suchen, die mit einfachen Mitteln schnell loslegen möchten, die Alternativen aufgezeigt bekommen möchten, die in komprimierter Form Tipps für eigene Entwicklungen suchen, die Freude am eigenen Entwickeln und Realisieren haben. Programmierkenntnisse und -erfahrungen sind für die Installation der Software nicht erforderlich. Jeder einzelne Schritt wird detailliert beschrieben und mit Screenshots visuell unterlegt.

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Programming and Projects for the Minima and WiFi Based on the low-cost 8-bit ATmega328P processor, the Arduino Uno R3 board is likely to score as the most popular Arduino family member so far, and this workhorse has been with us for many years. Recently, the new Arduino Uno R4 was released, based on a 48-MHz, 32-bit Cortex-M4 processor with a huge amount of SRAM and flash memory. Additionally, a higher-precision ADC and a new DAC are added to the design. The new board also supports the CAN Bus with an interface. Two versions of the board are available: Uno R4 Minima, and Uno R4 WiFi. This book is about using these new boards to develop many different and interesting projects with just a handful of parts and external modules, which are available as a kit from Elektor. All projects described in the book have been fully tested on the Uno R4 Minima or the Uno R4 WiFi board, as appropriate. The project topics include the reading, control, and driving of many components and modules in the kit as well as on the relevant Uno R4 board, including LEDs 7-segment displays (using timer interrupts) LCDs Sensors RFID Reader 4×4 Keypad Real-time clock (RTC) Joystick 8×8 LED matrix Motors DAC (Digital-to-analog converter) LED matrix WiFi connectivity Serial UART CAN bus Infrared controller and receiver Simulators … all in creative and educational ways with the project operation and associated software explained in great detail.

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Nahezu alle Menschen werden zunehmend mit den Anwendungen der „Künstlichen Intelligenz“ (KI oder AI für engl. Artificial Intelligence) konfrontiert. Musik- oder Videoempfehlungen, Navigationssysteme, Einkaufsvorschläge etc. 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, beziehungsweise ihrem Teilgebiet dem sogenannten „Machine Learning“, nicht mehr zu übersehen. Um die Methoden des Machine Learnings näher kennenzulernen, 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 „I see a car!“ über elektronisch erzeugte Sprache ausgegeben. Derartige Geräte sind hochinteressante Beispiele dafür, wie etwa auch blinde oder stark sehbehinderte Menschen von KI-Systemen profitieren können.

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Mehr als 50 Grundlagenprojekte mit MicroPython und dem RP2040-Mikrocontroller Der Raspberry Pi Pico ist eine leistungsstarke Mikrocontroller-Platine, die speziell für das Physical Computing – also hardwarenahe Anwendungen – entwickelt wurde. Der Raspberry Pi Pico kann so programmiert werden, dass er eine einzelne Aufgabe sehr effizient ausführt und ermöglicht so schnelle Steuerungs- und Überwachungsanwendungen in Echtzeit. Der 'Pico', wie wir ihn nennen, basiert auf dem schnellen, effizienten und kostengünstigen Dual-Core ARM Cortex-M0+ RP2040 Mikrocontroller-Chip, der mit bis zu 133 MHz läuft und über 264 KB SRAM und 2 MB Flash-Speicher verfügt. Neben dem großen Speicher hat der Pico noch weitere attraktive Eigenschaften, darunter eine große Anzahl von GPIO-Pins sowie gängige Schnittstellen wie ADC, SPI, I²C, UART und PWM. Als Krönung bietet der Chip schnelle und genaue Timer, eine Hardware-Debug-Schnittstelle und einen internen Temperatursensor. Zur Programmierung lassen sich leicht die gängigen Hochsprachen wie MicroPython oder C/C++ verwenden. Dieses Buch ist eine Einführung in die Verwendung des Pico mit der Programmiersprache MicroPython. In allen Projekten wird die Thonny-Entwicklungsumgebung (IDE) eingesetzt. Über 50 Projekte decken folgende Themen ab: Installation von MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico Timer-Interrupts und externe Interrupts Projekte mit Analog-Digital-Wandler (ADC) Verwendung des internen sowie externer Temperatursensoren Datenlogger Projekte zur PWM, UART, I²C-Bus und SPI-Bus Wi-Fi und Bluetooth für die Kommunikation mit Smartphones Projekte mit dem Digital-Analog-Wandler (DAC) Alle in diesem Buch vorgestellten Projekte wurden vollständig getestet und sind funktionsfähig. Es werden keine Programmier- oder Elektronikkenntnisse vorausgesetzt, um sie nachzuvollziehen. Für alle beschriebenen Projekte gibt es kurze Beschreibungen, Blockdiagramme, detaillierte Schaltpläne und vollständige MicroPython-Programmlistings. Die Listings sind auch auf der zum Buch gehörenden Elektor-Webseite zu finden.

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In diesem Buch geht es um Gleichstrom-Elektromotoren und deren Einsatz in Arduino- und Raspberry Pi Zero W-basierten Projekten. Das Buch enthält viele getestete und funktionierende Projekte, wobei jedes Projekt die folgenden Unterabschnitte hat: Titel des Projekts Beschreibung des Projekts Blockdiagramm Schaltplan Projektmontage Vollständige Programmliste des Projekts Vollständige Beschreibung des Programms Die Projekte im Buch umfassen Standard-Gleichstrommotoren, Schrittmotoren, Servomotoren und mobile Roboter. Das Buch richtet sich an Studenten, Bastler und alle, die sich für die Entwicklung mikrocontrollerbasierter Projekte mit dem Arduino Uno oder dem Raspberry Pi Zero W interessieren. Eines der schönen Features dieses Buches ist, dass es vollständige Projekte zur Fernsteuerung eines mobilen Roboters von einem Mobiltelefon aus bereitstellt, wobei sowohl die Entwicklungsboards Arduino Uno als auch Raspberry Pi Zero W verwendet werden. Diese Projekte werden sowohl über Wi-Fi- als auch über Bluetooth-Konnektivität mit dem Mobiltelefon entwickelt. Leser sollen in der Lage sein, einen Roboter durch das Senden einfacher Befehle von einem Mobiltelefon vorwärts, rückwärts, gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn drehen zu lassen. Die vollständigen Programmlisten aller Projekte und detaillierte Programmbeschreibungen finden Sie im Buch. Benutzer sollen die Projekte so verwenden können, wie sie präsentiert werden, oder sie an ihre eigenen Bedürfnisse anpassen können.

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Obwohl viele Amateure noch immer viele klassische HF- und Mobilfunkgeräte verwenden, ist der Einsatz von Computern und digitalen Techniken bei Funkamateuren inzwischen sehr beliebt. Heutzutage kann jeder ein Raspberry Pi Pico Mikrocontroller-Board für 5 € erwerben und mit dem "Pico" und einigen externen Komponenten viele Amateurfunkprojekte entwickeln. Dieses Buch richtet sich an Funkamateure, Studenten der Elektrotechnik und alle, die lernen möchten, den Raspberry Pi Pico für ihre elektronischen Projekte zu nutzen. Das Buch eignet sich sowohl für Anfänger in der Elektronik als auch für diejenigen mit viel Erfahrung. Die Installation der Programmierumgebung MicroPython wird Schritt für Schritt beschrieben. Einige Kenntnisse der Programmiersprache Python sind hilfreich, um die im Buch vorgestellten Projekte nachvollziehen und modifizieren zu können. Das Buch stellt den Raspberry Pi Pico vor und gibt Beispiele für viele Allzweck- und reine Softwareprojekte, die den Leser mit der Programmiersprache Python vertraut machen. Zusätzlich zu den reinen Software-Projekten, die auf den Funkamateur zugeschnitten sind, werden insbesondere in Kapitel 6 über 36 Hardware-Projekte für "Amateure" vorgestellt, darunter: Steuerung der Netzspannung der Station (Ein/Aus) Uhr der Funkstation GPS-basierte geografische Koordinaten der Station Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Funkstation Verschiedene Methoden der Wellenformerzeugung mit Software und Hardware (DDS) Frequenzzähler Voltmeter / Amperemeter / Ohmmeter / Kapazitätsmesser RF-Meter und RF-Dämpfungsglieder Morsecode-Übungsgeräte RadioStation Click-Platine Raspberry Pi Pico-basiertes FM-Radio Verwendung von Bluetooth und Wi-Fi mit Raspberry Pi Pico Funkstationssicherheit mit RFID Audio-Verstärkermodul mit Drehgeber-Lautstärkeregelung Morse-Dekoder Verwendung der FS1000A TX-RX-Module zur Kommunikation mit Arduino

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Der Hauptzweck dieses Buches besteht darin, die Programmiersprachen Arduino IDE und MicroPython in ESP32-basierten Projekten unter Verwendung des sehr beliebten ESP32 DevKitC-Entwicklungsboards zu vermitteln. Das Buch enthält viele einfache, grundlegende und fortgeschrittene Projekte mit der Arduino IDE und dem ESP32 DevKitC. Alle Projekte wurden getestet und funktionieren. Blockdiagramme, Schaltpläne und komplette Programmlisten aller Projekte sind mit Erläuterungen versehen. Darüber hinaus werden mehrere Projekte zur Programmierung des ESP32 DevKitC mit MicroPython angegeben. Die Projekte in diesem Buch sollen die folgenden Funktionen des ESP32-Prozessors vermitteln: GPIOs Berührungssensoren Externe Interrupts Timer unterbricht I²C und I²S SPI PWM ADC DAC UART Hallsensor Temperatursensor Infrarot-Controller Lesen und Schreiben auf SD-Karte Lesen und Schreiben in den Flash-Speicher RTC-Timer Chip-ID Sicherheit und Verschlüsselung Wi-Fi und Netzwerkprogrammierung Bluetooth BLE-Programmierung Kommunikation mobiler Geräte Design mit geringem Stromverbrauch ESP-IDF-Programmierung Die Projekte sind mit steigendem Schwierigkeitsgrad organisiert. Den Lesern wird empfohlen, die Projekte in der angegebenen Reihenfolge anzugehen. Ein speziell vorbereitetes Hardware-Kit ist bei Elektor erhältlich. Mit dieser Hardware sollte die Erstellung der Projekte in diesem Buch einfach sein und Spaß machen.

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Projekte mit Arduino Uno und Raspberry Pi In diesem Buch werden Anwendungen von Arduino Uno und Raspberry Pi 4 in praxisnahen Projekten auf Basis von CAN-Bus detailliert beschrieben. Durch den Einsatz von entweder Arduino Uno oder Raspberry Pi in Verbindung mit handelsüblichen CAN-Bus-Schnittstellenmodulen werden die Entwicklung, Fehlersuche und Fehlerbeseitigung sowie die Überprüfung von Projekten auf CAN-Bus-Basis erheblich erleichtert. Dieses Buch richtet sich an jeden, der mehr über den CAN-Bus lernen möchte und mit den Grundlagen der Elektronik vertraut ist. Hilfreich ist auch Erfahrung mit den Programmiersprachen C und Python sowie mit der Programmierung von Arduino Uno unter Verwendung seiner IDE und von Raspberry Pi zu haben. Das Buch ist eine nützliche Informationsquelle und ein Nachschlagewerk für jeden, der Antworten auf eine oder mehrere der folgenden Fragen sucht: Welche Bussysteme stehen für die Automobilindustrie zur Verfügung? Was sind die Grundprinzipien des CAN-Bus? Welche Arten von Frames (oder Datenpaketen) stehen in einem CAN-Bussystem zur Verfügung? Wie können Fehler in einem CAN-Bussystem erkannt werden, und wie zuverlässig ist ein CAN-Bussystem? Welche Arten von CAN-Bus-Controllern gibt es? Welches sind die Funktionsprinzipien des MCP2515 CAN-Bus-Controllers? Wie kann ich ein CAN-Bus-Projekt mit Arduino Uno realisieren? Wie kann ich Arduino oder Raspberry Pi CAN-Bus-Projekte mit 2 und 3 Knoten erstellen? Wie kann ich die Daten auf dem CAN-Bus analysieren? Wie kann ich ein CAN-Bus-Projekt mit Raspberry Pi ausführen?

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Eine schnelle Fahrt vom Konzept zum Projekt Der Kern des Buches erklärt die Verwendung des Raspberry Pi Zero 2 W mit der Programmiersprache Python, immer in einfachen Worten und untermauert durch viele getestete und funktionierende Beispielprojekte. Für den Leser werden sich Kenntnisse der Programmiersprache Python und etwas Erfahrung mit einem der Raspberry Pi-Computer als hilfreich erweisen. Obwohl keine Vorkenntnisse in der Elektronik erforderlich sind, sind gewisse Kenntnisse der grundlegenden Elektronik von Vorteil, insbesondere wenn Sie sich an die Modifizierung der Projekte für Ihre eigenen Anwendungen wagen. Das Buch enthält über 30 getestete und funktionierende hardwarebasierte Projekte, die die Nutzung von WLAN, die Kommunikation mit Smartphones und mit einem Raspberry Pi Pico W-Computer abdecken. Hinzu kommen Bluetooth-Projekte inklusive elementarer Kommunikation mit Smartphones und mit dem beliebten Arduino Uno. Sowohl WLAN als auch Bluetooth sind Hauptmerkmale des Raspberry Pi Zero 2 W. Einige der im Buch behandelten Themen sind: Raspberry Pi OS-Installation auf einer SD-Karte Erstellung und Ausführung von Python-Programmen auf dem Raspberry Pi Zero 2 W Nur-Software-Beispiele für Python, das auf dem Raspberry Pi Zero 2 W ausgeführt wird Hardwarebasierte Projekte einschließlich LCD- und Sense-HAT-Schnittstellen UDP- und TCP-Wi-Fi-basierte Projekte für die Smartphone-Kommunikation UDP-basiertes Projekt für die Raspberry Pi Pico W-Kommunikation Flask-basiertes Webserverprojekt Cloud-Speicherung der erfassten Temperatur-, Luftfeuchtigkeits- und Druckdaten TFT-Projekte Node-RED-Projekte Schnittstelle zu Alexa MQTT-Projekte Bluetooth-basierte Projekte für Smartphone- und Arduino Uno-Kommunikation

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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.

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In diesem Buch geht es um Raspberry Pi 4-Anzeigeprojekte. Das Buch erklärt zunächst, wie man das neueste Raspbian-Betriebssystem auf einer SD-Karte installiert und wie man die GPIO-Ports konfiguriert und nutzt. Der Kern des Buches erklärt die folgenden Themen in einfachen Worten anhand vollständig getesteter und funktionierender Beispielprojekte: Einfache LED-Projekte Balkendiagramm-LED-Projekte Matrix-LED-Projekte Bitmap-LED-Projekte LED-Streifen LCDs OLED-Bildschirme E-Paper-Displays TFT-Bildschirme 7-Zoll-Touchscreen GUI-Programmierung mit Tkinder Ein einzigartiges Merkmal dieses Buches besteht darin, dass es fast alle Arten von Displays abdeckt, die Leser in ihren Raspberry Pi-basierten Projekten verwenden müssen. Die Funktionsweise jedes Projekts wird vollständig dargestellt, einschließlich Blockdiagrammen, Schaltplänen und kommentierten vollständigen Programmlisten. Daher ist es eine einfache Aufgabe, die gegebenen Projekte auf andere gängige Plattformen wie Arduino oder PIC-Mikrocontroller zu übertragen. Python-Programmlisten aller in diesem Buch entwickelten Raspberry Pi-Projekte können von Elektor.com heruntergeladen werden. Leser können diese Programme in ihren Projekten verwenden. Sie können die Programme auch an ihre eigenen Anwendungen anpassen.

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Die sieben Kapitel dieses Buches dienen als erster Schritt für Anfänger und Mikrocontroller-Enthusiasten, die einen Einstieg in die Arduino-Programmierung suchen. Das erste Kapitel stellt die Arduino-Plattform, das Ökosystem und die verschiedenen Arduino-Nano-Boards vor. Außerdem wird erklärt, wie man die verschiedenen Tools installiert, die für den Einstieg in die Arduino-Programmierung benötigt werden. Das zweite Kapitel beginnt mit dem Aufbau elektronischer Schaltungen und der Programmierung rund um Ihren Arduino. Das dritte Kapitel beschäftigt sich mit verschiedenen Bussen und analogen Eingängen. Im vierten Kapitel werden Sie mit dem Konzept der Pulsweitenmodulation (PWM) und der Arbeit mit unipolaren Schrittmotoren vertraut gemacht. Im fünften Kapitel lernen Sie, wie man mit Hilfe eines externen Displays schöne Grafiken und einfache, aber nützliche Animationen erstellt. Das sechste Kapitel führt die Leser in das Konzept der E/A-Geräte wie Sensoren und den Piezo-Summer ein und erforscht deren Methoden zur Kopplung und Programmierung mit dem Arduino Nano. Im letzten Kapitel wird ein weiteres Mitglied der Arduino Nano-Familie, der Arduino Nano 33 IoT, mit seinen hochinteressanten Fähigkeiten erforscht. In diesem Kapitel werden viele Konzepte aus den vorangegangenen Kapiteln angewendet und vertieft, um interessante Anwendungen für die weite Welt des Internets der Dinge zu erstellen. Das gesamte Buch folgt einem schrittweisen Ansatz, um Konzepte und die Funktionsweise von Dingen zu erklären. Auf jedes Konzept folgen stets ein anschaulicher Schaltplan und Code-Beispiele. Danach folgen detaillierte Erklärungen der Syntax und der verwendeten Logik. Wenn Sie die Konzepte genau verfolgen, werden Sie sich mit dem Aufbau von Schaltungen, der Arduino-Programmierung, der Funktionsweise der Code-Beispiele und den dargestellten Schaltplänen vertraut machen. Das Buch enthält auch zahlreiche Verweise auf externe Ressourcen, wo immer sie benötigt werden. Eine Archivdatei (.zip) mit den im Buch besprochenen Softwarebeispielen und Schaltplänen im Fritzing-Stil kann kostenlos heruntergeladen werden.

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In diesem Buch werden die Grundkomponenten jedes Alarmsystems erläutert. Alle Alarmanlagen haben zwei Grundfunktionen. Zunächst beobachten sie ihre Umgebung und achten auf Veränderungen, etwa auf das Öffnen einer Tür oder eines Fensters oder darauf, dass sich jemand im Raum bewegt. Zweitens machen sie den rechtmäßigen Eigentümer oder Benutzer auf diese Änderung aufmerksam. Das in diesem Buch beschriebene System verwendet eine scannende Software, um Eindringlinge zu erkennen. Er verhält sich wie ein Wachhund, der auf der Suche nach einem Eindringling oder einer vertrauten Person am Zaun auf und ab geht. Wenn Sie über einen Alarmschlüssel verfügen, können Sie das System entschärfen und betreten. Mit der Scan-Methode ist die Software einfach zu schreiben und zu erklären. Es kann acht Alarmzonen und zwei spezielle Brandzonen in etwa einer Sekunde scannen. Um eine Alarmanlage zu installieren, muss man kein Elektrotechniker sein, sondern nur ein anständiger Schreiner, Maler und Stuckateur! Da dieses Alarmsystem mit 12 Volt betrieben wird, müssen Sie für die Installation auch kein zugelassener Elektriker sein. Das hier vorgestellte Alarmsystem nutzt Python-Software auf dem Raspberry Pi kombiniert mit einigen elementaren elektronischen Schaltkreisen. Der im Buch beschriebene Code sowie CAD-Dateien und eine Stückliste für die Alarmzentrale stehen zum kostenlosen Download bereit. Das Buch liefert dem Leser Beispiele typischer Konfigurationen, die direkt aus der Erfahrung des Autors stammen. Nach einem Überblick über die Hardwarekomponenten, die typischerweise in gängigen Alarmsystemen verwendet werden, zeigt der Autor, wie man selbst ein solches plant. Um einen modularen Alarm zu realisieren, egal ob für ein Einfamilienhaus oder für ein Unternehmen oder ein Restaurant, zeigt das Buch, wie man einen Raspberry Pi mit kleinen Hilfselektronikschaltungen geschickt kombiniert. Dabei handelt es sich nicht um Installationsanleitungen, sondern um Denkanstöße, die es dem Leser ermöglichen, eine Lösung für seine Bedürfnisse zu finden.

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Röhren sind wieder „in". High-Tech-Audiogeräte wie MP3-Player, CD-Player oder der digitale Rundfunk kommen erst richtig zur Geltung, wenn ein Röhrenverstärker den perfekten Sound veredelt. Am Ausgang der PC-Soundkarte kann statt IC-bestückter Aktivboxen auch ein selbst gebautes Röhrengerät arbeiten. Der Einbau eigener Röhrenschaltungen in den PC selbst bringt den individuellen Geschmack erst richtig zur Geltung. Wenn statt einer LED das geheimnisvolle Glühen einer Röhrenkathode die Betriebsbereitschaft signalisiert, dann hebt sich das Gerät deutlich aus der Masse ab. In der Regel arbeiten Röhren mit hohen Spannungen, was nicht ganz ungefährlich ist. Eine Röhre, die ursprünglich für eine Anodenspannung von 250 Volt entwickelt wurde, kann durchaus aber auch bei 12 Volt arbeiten. So gilt für dieses Buch prinzipiell: Röhrenschaltungen funktionieren auch mit ungefährlichen Spannungen. Dieses Buch richtet sich an Leser, die technischen Abenteuern gegenüber aufgeschlossen sind. Teilweise handelt es sich um eine Reise zurück in die Geschichte der Röhrentechnik. Mehr als 50 Jahre alte Konzepte werden in einem neuen Gewand wieder entdeckt. Teilweise aber werden alte Röhren völlig neuartig eingesetzt. High-Tech und Tradition treffen hier aufeinander.

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Lernen Sie die Programmierung für Alexa-Geräte, erweitern Sie sie auf Smart-Home-Geräte und steuern Sie den Raspberry Pi Das Buch ist in zwei Teile gegliedert: Im ersten Teil geht es um die Erstellung von Alexa-Skills und im zweiten Teil um die Entwicklung von Internet-of-Things- und Smart-Home-Geräten mit einem Raspberry Pi. Die ersten Kapitel beschreiben den Prozess der Alexa-Kommunikation, der Eröffnung eines Amazon-Kontos und der kostenlosen Erstellung eines Skills. Die Funktionsweise eines Alexa-Skills und die Terminologie wie Äußerungen, Absichten, Slots und Konversationen werden erläutert. Es werden das Debuggen Ihres Codes, das Speichern von Benutzerdaten zwischen Sitzungen, die S3-Datenspeicherung und die Dynamo DB-Datenbank besprochen. Es wird der In-Skill-Einkauf beschrieben, der es Benutzern ermöglicht, Artikel für Ihren Skill zu kaufen, sowie die Zertifizierung und Veröffentlichung. Das Erstellen von Fähigkeiten mit AWS Lambda und ASK CLI wird ebenso behandelt wie der Visual Studio-Code-Editor und lokales Debuggen. Außerdem wird der Prozess des Entwerfens von Fähigkeiten für visuelle Displays und interaktive Touch-Designs mithilfe der Alexa Presentation Language behandelt. Die zweite Hälfte des Buches beginnt mit der Erstellung eines Raspberry Pi IoT-„Dings“, um einen Roboter von Ihrem Alexa-Gerät aus zu steuern. Dies umfasst Sicherheitsprobleme und Methoden zum Senden und Empfangen von MQTT-Nachrichten zwischen einem Alexa-Gerät und dem Raspberry Pi. Das Erstellen eines Smart-Home-Geräts wird beschrieben, einschließlich der Erstellung eines Sicherheitsprofils, der Verknüpfung mit Amazon und dem Schreiben einer Lambda-Funktion, die durch einen Alexa-Skill ausgelöst wird. Geräteerkennung und Ein-/Aus-Steuerung werden demonstriert. Als Nächstes erfahren die Leser, wie sie ein Smart-Home-Raspberry-Pi-Display über einen Alexa-Skill mithilfe von SQS-Nachrichten (Simple Queue Service) steuern können, um das Display ein- und auszuschalten oder die Farbe zu ändern. Ein Node-RED-Design wird von der grundlegenden Benutzeroberfläche bis hin zur Konfiguration von MQTT-Knoten besprochen. Von einem Benutzer gesendete MQTT-Nachrichten werden auf einem Raspberry Pi angezeigt. In einem Kapitel wird das Senden einer proaktiven Benachrichtigung, beispielsweise einer Wetterwarnung, von einem Raspberry Pi an ein Alexa-Gerät erläutert. Abschließend erklärt das Buch, wie man den Raspberry Pi als eigenständiges Alexa-Gerät erstellt.

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Programming and Projects for the Minima and WiFi Based on the low-cost 8-bit ATmega328P processor, the Arduino Uno R3 board is likely to score as the most popular Arduino family member so far, and this workhorse has been with us for many years. Recently, the new Arduino Uno R4 was released, based on a 48-MHz, 32-bit Cortex-M4 processor with a huge amount of SRAM and flash memory. Additionally, a higher-precision ADC and a new DAC are added to the design. The new board also supports the CAN Bus with an interface. Two versions of the board are available: Uno R4 Minima, and Uno R4 WiFi. This book is about using these new boards to develop many different and interesting projects with just a handful of parts and external modules, which are available as a kit from Elektor. All projects described in the book have been fully tested on the Uno R4 Minima or the Uno R4 WiFi board, as appropriate. The project topics include the reading, control, and driving of many components and modules in the kit as well as on the relevant Uno R4 board, including LEDs 7-segment displays (using timer interrupts) LCDs Sensors RFID Reader 4×4 Keypad Real-time clock (RTC) Joystick 8×8 LED matrix Motors DAC (Digital-to-analog converter) LED matrix WiFi connectivity Serial UART CAN bus Infrared controller and receiver Simulators … all in creative and educational ways with the project operation and associated software explained in great detail.

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