Grundlagen und Selbstbau
Weshalb nicht damit beginnen, Mikrocontroller-Module selbst zu entwickeln, zumindest aber sich in Gedanken mit solchen Aufgaben zu beschäftigen? Wie Mikrocontroller-Module aufgebaut sind und wozu sie verwendet werden, soll in 'Mikrocontroller-Module – Grundlagen und Selbstbau' dargestellt werden.
Das vorliegende Buch beleuchtet Mikrocontroller-Module, die vor allem zum Experimentieren, zum Lernen und zum Einarbeiten in die Entwicklung und Programmierung von Embedded Systems gedacht sind.
Die Entwurfsgrundsätze, Lösungsvorschläge und Projekte, die in diesem Buch beschrieben werden, sind aus zwei Ideen hervorgegangen: Erstens können neue Entwicklungen zwischen den weit verbreiteten kostengünstigen Mikrocontroller-Modulen und der industriellen Computer- und Steuerungstechnik ihren Platz finden und zweitens ist es eine Herausforderung an sich, solche Module zu entwickeln und einzusetzen.
In den ersten sieben Kapiteln dieses Buches werden die technischen Grundlagen diskutiert und anhand eigener Entwicklungen veranschaulicht. Das achte Kapitel gibt einen Überblick über diesen Modulbaukasten.
Alle Fotos aus dem Buch können hier vierfarbig heruntergeladen werden.
Der Elektor Milliohmmeter-Adapter nutzt die Präzision eines Multimeters zur Messung sehr niedriger Widerstandswerte. Er wandelt einen Widerstand in eine Spannung um, die mit einem Standardmultimeter gemessen werden kann.
Der Elektor Milliohmmeter-Adapter misst Widerstände unter 1 mΩ mit der 4-Leiter-Methode (Kelvin). Er eignet sich zum Auffinden von Kurzschlüssen auf Leiterplatten.
Der Adapter bietet drei Messbereiche – 1 mΩ, 10 mΩ und 100 mΩ –, die über einen Schiebeschalter ausgewählt werden können. Integrierte Kalibrierwiderstände sind ebenfalls enthalten. Der Elektor Milliohmmeter-Adapter wird mit drei 1,5-V-AA-Batterien betrieben (nicht im Lieferumfang enthalten).
Technische Daten
Messbereiche
1 mΩ, 10 mΩ, 100 mΩ, 0,1%
Stromversorgung
3x 1,5 V AA-Batterien (nicht im Lieferumfang enthalten)
Abmessungen
103 x 66 x 18 mm (kompatibel mit Hammond 1593N-Gehäuse, nicht im Lieferumfang enthalten)
Besonderheit
Integrierte Kalibrierwiderstände
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Documentation
Learn to interface and program hardware devices in a wide range of useful applications, using ARM7 microcontrollers and the C programming language. Examples covered in full detail include a simple LED to a multi-megabyte SD card running the FAT file system.
Features of this book
Build prototype circuits on breadboard or Veroboard and interface to ARM microcontrollers.
A 32-bit ARM7 microcontroller is used in interfacing and software examples.
Interfacing principles apply to other ARM microcontrollers and other non-ARM microcontrollers as well.
Example programs are written in the C programming language.
Use only free or open source software.
Download and install all programming tools from the Internet.
Template project files are provided for easy project creation.
Hardware
Interface to LEDs, transistors, optocouplers, relays, solenoids, switches, keypads, LCD displays, seven segment displays, DC motors, stepper motors, external analogue signals using the ADC, RS232, RS-485, TWI, USB, SPI and SD memory cards.
Software
Once hardware has been interfaced to a microcontroller, software must be written to control the hardware. You will learn how to write programs to operate externally interfaced hardware devices, use timers and interrupts. Also learn how to port FAT file system code for use with an SD memory card, program the PWM to produce an audio sine wave, program the PWM to speed control a DC motor and more.
A chapter on more advanced ARM microcontrollers is included with an overview of some of the newest ARM microcontrollers and their features.
Funktionsweise, Aufbau und Handling eines Power Moduls
Das „Abc der Power Module“ beinhaltet im ersten Schritt die wesentlichen Grundlagen, die bei der Auswahl und dem Einsatz eines Power Moduls notwendig sind. Das Buch beschreibt technische Zusammenhänge und Kenngrößen betreffend der Power Module sowie Berechnungsgrundlagen und Messtechniken.
Inhalt
Grundlagen
Dieses Kapitel beschreibt die Notwendigkeit eines Gleichspannungswandlers und dessen grundlegende Funktionsweise. Darüber hinaus werden verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung eines Spannungsreglers dargestellt sowie die wesentlichen Vorteile eines Power Moduls benannt.
Schaltungstopologien
Hier werden dem Leser die bei Power Modulen sehr häufig verwendeten Schaltungskonzepte, Abwärts- und Aufwärtstopologien, näher erläutert sowie über weitere Schaltungstopologien informiert.
Technik, Aufbau und Regelungstechnik
Vorgestellt wird der mechanische Aufbau eines Power Moduls, der einen wesentlichen Einfluss auf die EMV sowie das Wärmemanagement hat. Ferner sind diesem Kapitel Regelungs- und Schaltungstipps zu entnehmen.
Messverfahren
Aussagefähige Messergebnisse sind zur Beurteilung eines Power Moduls zwingend notwendig. In diesem Kapitel werden die entsprechenden Messpunkte und Messmethoden beschrieben.
Handhabung
Es werden die Punkte der Lagerung und den Umgang mit Power Modulen erläutert, ebenso wie deren Fertigungs- und Lötprozess.
Auswahl eines Power Moduls
Wichtige Parameter und Kriterien für die optimale Auswahl eines Power Moduls sind in dieser Rubrik nachzulesen.
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, and this workhorse has been with us for many years. Eleven years later, the long-overdue successor, the Arduino Uno R4, was released. It is built around a 48 MHz, 32-bit Arm Cortex-M4 microcontroller and provides significantly expanded SRAM and Flash memory. Additionally, a higher-precision ADC and a new DAC are added to the design. The Uno R4 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. 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
4x4 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.
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, and this workhorse has been with us for many years. Eleven years later, the long-overdue successor, the Arduino Uno R4, was released. It is built around a 48 MHz, 32-bit Arm Cortex-M4 microcontroller and provides significantly expanded SRAM and Flash memory. Additionally, a higher-precision ADC and a new DAC are added to the design. The Uno R4 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. 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
4x4 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.
Merkmale
Eingebaute USB-zu-Seriell-Schnittstelle
Eingebaute PCB-Antenne
Angetrieben durch Pineseed BL602 SoC mit Pinenut-Modell: 12S-Stempel
2 MB Flash
USB-C-Anschluss
Geeignet für Steckbrett-BIY-Projekte
An Bord befinden sich drei Farb-LEDs
Abmessungen: 25,4 x 44,0 mm
Hinweis: USB-Kabel ist nicht im Lieferumfang enthalten.
Mastering the I²C Bus takes you on an exploratory journey of the I²C Bus and its applications. Besides the Bus protocol, plenty of attention is given to the practical applications and designing a stable system. The most common I²C compatible chip classes are covered in detail.
Two experimentation boards are available that allow for rapid prototype development. These boards are completed by a USB to I²C probe and a software framework to control I²C devices from your computer. All samples programs can be downloaded from the 'Attachments/Downloads' section on this page.
Projects built on Board 1:
USB to I²C Interface, PCA 9534 Protected Input, PCA 9534 Protected Output, PCA 9553 PWM LED Controller, 24xxx EEPROM Module, LM75 Temperature Sensor, PCA8563 Real-time Clock with Battery Backup, LCD and Keyboard Module, Bus Power Supply.
Projects built on Board 2:
Protected Input, Protected Output, LM75 Temperature Sensor, PCF8574 I/O Board, SAA1064 LED Display, PCA9544 Bus Expander, MCP40D17 Potentiometer, PCF8591 AD/DA, ADC121 A/D Converter, MCP4725 D/A Converter, 24xxx EEPROM Module.
Das Elektor Arduino Nano MCCAB Trainingsboard enthält alle Bauteile (inkl. Arduino Nano), die für die Übungen des "Mikrocontroller-Praxiskurs für Arduino-Einsteiger" benötigt werden wie Leuchtdioden, Schalter, Taster, akustische Signalgeber usw. Auch externe Sensoren, Motoren oder Baugruppen können mit diesem Mikrocontroller-Übungssystem abgefragt oder gesteuert werden.
Technische Daten (Arduino Nano Trainingsboard MCCAB)
Stromversorgung
Über die USB-Verbindung des zur Erstellung der Programme sowieso angeschlossenen PCs oder ein externes Netzteil (nicht im Lieferumfang enthalten)
Betriebsspannung
+5 Vcc
Eingangsspannung
Alle Eingänge
0 V bis +5 V
VX1 und VX2
+8 V bis +12 V (nur bei Verwendung eines externen Netzteils)
Mikrocontrollermodul
Arduino Nano
Hardwareperipherie
LCD
2x16 Zeichen
Potenziometer P1 & P2
JP3: Auswahl der Betriebsspannung von P1 & P2
Verteiler
SV4: Verteiler für die BetriebsspannungenSV5, SV6: Verteiler für die Ein-/Ausgänge des Mikrocontrollers
Schalter und Taster
RESET-Taster auf dem Arduino Nano-Modul6x Tastschalter K1 … K66x Schiebeschalter S1 … S6JP2: Verbindung der Schalter mit den Eingängen des Mikrocontrollers
Summer
Piezo-Summer Buzzer1 mit Steckbrücke auf JP6
Leuchtanzeigen
LED L auf dem Arduino Nano-Modul, verbunden mit GPIO D1311x LED: Zustandsanzeige für die Ein-/AusgängeJP6: Verbindung der LEDs LD10 … LD20 mit den GPIOs D2 … D12
Serielle SchnittstellenSPI & I²C
JP4: Auswahl des Signals an Pin X der SPI-Steckerleiste SV12SV9 bis SV12: SPI-Interface (3,3 V/5 V) bzw. I²C-Interface
Schaltausgang für externe Geräte
SV1, SV7: Schaltausgang (maximal +24 V/160 mA, extern zugeführt)SV2: 2x13 Pins zum Anschluss externer Module
3x3 LED-Matrix (9 rote LEDs)
SV3: Spalten der 3x3 LED-Matrix (Ausgänge D6 … D8)JP1: Verbindung der Reihen mit den GPIOs D3 … D5
Software
Library MCCABLib
Steuerung der Hardware-Komponenten (Schalter, Taster, Leuchtdioden, 3x3 LED-Matrix, Summer) auf dem MCCAB Trainingsboard
Betriebstemperatur
bis +40 °C
Abmessungen
100 x 100 x 20 mm
Technische Daten (Arduino Nano)
Mikrocontroller
ATmega328P
Architektur
AVR
Betriebsspannung
5 V
Flashspeicher
32 KB, davon 2 KB vom Bootloader belegt
SRAM
2 KB
Taktfrequenz
16 MHz
Analoge IN-Pins
8
EEPROM
1 KB
DC-Strom pro I/O-Pin
40 mA an einem I/O-Pin, insgesamt maximal 200 mA an allen Pins gemeinsam
Eingangsspannung
7-12 V
Digitale I/O-Pins
22 (6 davon sind PWM-fähig)
PWM-Ausgänge
6
Stromverbrauch
19 mA
Abmessungen
18 x 45 mm
Gewicht
7 g
Lieferumfang
1x Elektor Arduino Nano Trainingsboard (MCCAB)
1x Arduino Nano
If you have the right tools, designing a microprocessor shouldn’t be complicated. The Verilog hardware description language (HDL) is one such tool. It can enable you to depict, simulate, and synthesize an electronic design, and thus increase your productivity by reducing the overall workload associated with a given project.Monte Dalrymple’s Microprocessor Design Using Verilog HDL is a practical guide to processor design in the real world. It presents the Verilog HDL in a straightforward fashion and serves as a detailed introduction to reducing the computer architecture and as an instruction set to practice. You’re led through the microprocessor design process from start to finish, and essential topics ranging from writing in Verilog to debugging and testing are laid bare.The book details the following, and more:
Verilog HDL Review: data types, bit widths/labeling, operations, statements, and design hierarchy
Verilog Coding Style: files vs. modules, indentation, and design organization
Design Work: instruction set architecture, external bus interface, and machine cycle
Microarchitecture: design spreadsheet and essential worksheets (e.g., Operation, Instruction Code, and Next State)
Writing in Verilog: choosing encoding, assigning states in a state machine, and files (e.g., defines.v, hierarchy.v, machine.v)
Debugging, Verification, and Testing: debugging requirements, verification requirements, testing requirements, and the test bench
Post Simulation: enhancements and reduction to practice
Monte Dalrymple received a BSEE (with highest honors) and an MSEE from the University of California at Berkeley, where he was elected to Phi Beta Kappa. Monte started his career at Zilog, where he designed a number of successful products, including the Serial Communication Controller (SCC) family and the Universal Serial Controller (USC) family. He was also the architect and lead designer of the Z380 microprocessor. Monte started his own company, Systemyde International Corp., in 1995, and has been doing contract design work ever since. He designed all five generations of Rabbit microprocessors, a Z180 clone that is flying on the Juno mission to Jupiter, and a Z8000 clone that flies in a commercial avionics air data computer. Monte holds 16 patents as well as both amateur and commercial radio licenses. Monte wrote 10 articles for Circuit Cellar magazine between 1996 and 2010. He recently completed a side project to replace the CPU in an HP-41C calculator with a modern FPGA-based version.
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von Clemens Valens
Zwei neue Arduino UNO R4 Boards: Minima und Wi-Fi
Der leistungsstarke Arduino UNO R4 ist das neueste Mitglied der kultigen Arduino UNO Familie. Es gibt ihn sogar in zwei Versionen. Werfen wir einen Blick...