Design IoT Projects with Raspberry Pi, Arduino and ESP32 The Internet of Things (IoT) is becoming a major application area for embedded systems. As a result, more and more people are becoming interested in learning about embedded design and programming. Technical colleges and universities are moving away from legacy 8 and 16-bit microcontrollers and are introducing 32-bit embedded microcontrollers to their curriculums. Many IoT applications demand precision, high processing power, and low power consumption. Produced by IBM, Node-RED is an open-source visual editor for wiring the Internet of Things. Node-RED comes with a large number of nodes to handle a multitude of tasks. The required nodes are selected and joined together to perform a particular task. Node-RED is based on flow type programming where nodes are configured and joined together to form an application program. There are nodes for performing complex tasks, including web access, Twitter, E-mail, HTTP, Bluetooth, MQTT, controlling GPIO ports, etc. One particularly nice aspect of Node-RED is that the programmer does not need to learn how to write complex programs. For example, an email can be sent by simply joining nodes together and writing only a few lines of code. The aim of this book is to teach how Node-RED can be used in projects. The main hardware platform used with most of the projects in this book is Raspberry Pi 4. Chapters are included to show how Node-RED can be also be used with Arduino Uno, ESP32 DevKitC, and the ESP8266 NodeMCU microcontroller development boards.
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.
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
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
Atmel AVR ist eine 8-bit-Mikrocontroller-Familie des Herstellers Atmel. Diese Controller sind wegen ihres einfachen Aufbaus, ihrer leichten Programmierbarkeit, den kostenlosen Entwicklungswerkzeugen und der Verfügbarkeit in DIP-Gehäuseformen auch bei Elektronikern und Makern äußerst beliebt. Darüber hinaus sind diese Controller bereits ab zwei Euro erhältlich. Im Arduino Uno-Board wird der ATmega328 verwendet.
AVR-Programmierung für Quereinsteiger besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil wird in einfachen Worten erklärt, wie eine MCU (= Micro Controller Unit) im Detail arbeitet. Dem folgt eine Einführung in die Programmiersprache C. Anschließend taucht der Leser im zweiten Teil des Buches in die Welt der Register und ihre Bits ein. Dort findet man auch ein umfangreiches Glossar aller Register- und Bit-Namen. Das Buch dient somit auch als Nachschlagewerk, wenn man sich durch das Datenblatt oder andere Texte arbeiten muss.
Das Buch wendet sich an alle, die bisher mit dem Arduino programmiert haben und nun nach technischen Möglichkeiten und Wegen suchen, ihre Elektronik- und Programmierkenntnisse zu erweitern. Dazu eignet sich die AVR-Programmierung im besonderen Maße.
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
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
Ziel dieses Buches ist, auf einfache Weise zu zeigen, wie mit der populären Hochsprache C# ein PC programmiert werden kann. Am Anfang beschreibt das Buch Datentypen und Programmsteuerungen, die dann um fortschrittliche Konzepte wie die objektorientierte Programmierung, Threads, die Internetkommunikation und Datenbanken erweitert werden. Alle verwendeten Code-Beispiele stehen unter "Downloads" zum Herunterladen bereit. Mit den vorgestellten Konzepten können auf einfache Weise eigene Ergebnisse erzielt und somit der Lernprozess unterstützt werden. Auch professionelle Software-Tools von Microsoft stehen zum kostenlosen Download zur Verfügung. Die Anwender stellen für Microsoft's Visual Studio 2010 eine Vielzahl von Steuerungen, Eigenschaften, Methoden und Ereignissen bereit.
Leser, die die Hardware eines PCs steuern wollen, erhalten genaue Anleitungen. In den Kapiteln über PC-Schnittstellen wird das Erbe der seriellen und parallelen Ports besprochen, analoge Zugänge steuern die Soundkarte und verwenden DirectX-Treiber von Microsoft. Die Anbindung des allgegenwärtigen USB-Ports wird genau erklärt, einschließlich des Entwurfs von Hard- und Software zur Steuerung eines PIC-Boards via USB.
Viele Programmbeispiele, praktische Übungen und Links auf Support-Videos vervollständigen dieses Buch – das teilweise in englischer Originalsprache.
Universitätsdozenten bieten für die meisten Kapitel Hilfen in Form von herunterladbaren PowerPoint-Präsentationen an.
Das vorliegende Buch von Dr. John Allwork berücksichtigt bei der C#-Entwicklung auch die neue Version Visual Studio 2010 und das Microsoft-Betriebssystem Windows 7.
Das unPhone ist eine Open-Source-IoT-Entwicklungsplattform, die auf dem ESP32S3-Mikrocontroller basiert. Es verfügt über integrierte LoRa-, Wi-Fi- und Bluetooth-Konnektivität, einen Touchscreen und einen LiPo-Akku und bietet eine robuste und vielseitige Lösung für die IoT-Entwicklung. Seine Kompatibilität mit dem FeatherWing-Standard von Adafruit ermöglicht eine einfache Erweiterung und macht ihn zu einer idealen Wahl für Pädagogen, Maker und Entwickler, die eine flexible und benutzerfreundliche Plattform suchen.
Features
ESP32S3 microcontroller (with 8 MB flash and 8 MB PSRAM)
LoRaWAN licence-free radio communication (plus the ESP32's excellent wifi and bluetooth support)
3.5" (320 x 480) LCD capacitive touchscreen for easy debugging and UI creation
IR LEDs for surreptitiously switching the cafe TV off
1200 mAh LiPo battery with USB-C charging
Vibration motor for notifications
Compass/Accelorometer
A robust case
SD card slot
Power and reset buttons
Programmable in C++ or CircuitPython
Expander board that supports two Featherwing sockets and a prototyping area
Open source firmware compatible with the Arduino IDE, PlatformIO and Espressif's IDF development framework
Lieferumfang
unPhone (zusammengebaut)
Erweiterungsplatine
FPC-Kabel (zur Verbindung der Erweiterungsplatine mit unPhone)
Selbstklebende Halterungen für die Erweiterungsplatine
Code-Beispiele
C++ library
Kick the tyres on everything in the box
The main LVGL demo
CircuitPython
Support forum
Textbook (especially chapter 11)
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.
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.
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!
