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.
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.
Das ESP8266 ist ein beeindruckendes, kostengünstiges WiFi-Modul, das sich zum Hinzufügen von WiFi-Funktionalität zu einem bestehenden Mikrocontrollerprojekt über eine serielle UART-Verbindung eignet. Das Modul kann sogar so umprogrammiert werden, dass es als eigenständiges, WiFi-verbundenes Gerät fungiert – einfach mit Strom versorgen!
802.11 b/g/n-Protokoll
Wi-Fi Direct (P2P), Soft-AP
Integrierter TCP/IP-Protokollstapel
Dieses Modul ist ein in sich geschlossenes SOC (System On a Chip), das nicht unbedingt einen Mikrocontroller benötigt, um Ein- und Ausgänge zu manipulieren, wie Sie es normalerweise beispielsweise mit einem Arduino tun würden, da der ESP-01 als kleiner Computer fungiert. So können Sie einem Mikrocontroller Internetzugriff geben, wie es das Wi-Fi-Shield mit dem Arduino tut, oder Sie können den ESP8266 einfach so programmieren, dass er nicht nur Zugriff auf ein Wi-Fi-Netzwerk hat, sondern auch als Mikrocontroller fungiert, was den ESP8266 sehr vielseitig macht.
Über 40 vollständig getestete ESP32-Projekte mit Arduino IDE und der LVGL-Grafikbibliothek
Dieses Bundle enthält das ESP32 Cheap Yellow Display (CYD) – ein kompaktes Entwicklungsboard, das einen Standard-ESP32-Mikrocontroller mit einem 320 x 240 Pixel großen TFT-Farbdisplay kombiniert. Das Board verfügt außerdem über mehrere Anschlüsse für GPIO, serielle Kommunikation (TX/RX), Strom und Masse. Das integrierte Display ist ein großer Vorteil und ermöglicht die Erstellung komplexer, grafikbasierter Projekte ohne externe LCDs oder Displays.
Das Begleitbuch stellt die Hardware und die integrierten Anschlüsse des CYD-Boards detailliert vor. Es bietet eine Reihe von Projekten für Anfänger und Fortgeschrittene, die mit der beliebten Arduino IDE 2.0 entwickelt wurden. Sowohl grundlegende Grafikfunktionen als auch die leistungsstarke LVGL-Grafikbibliothek werden behandelt, und praktische Projekte veranschaulichen jeden Ansatz.
Alle enthaltenen Projekte wurden vollständig getestet und sind sofort einsatzbereit. Das Buch enthält Blockdiagramme, Schaltpläne, vollständige Codelisten und Schritt-für-Schritt-Erklärungen. Mit der LVGL-Bibliothek können Leser moderne, vollfarbige grafische Benutzeroberflächen mit Widgets wie Schaltflächen, Beschriftungen, Schiebereglern, Kalendern, Tastaturen, Diagrammen, Tabellen, Menüs, Animationen und mehr erstellen.
ESP32 Cheap Yellow Display Board
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
Downloads
GitHub
Inhalt des Bundles
The ESP32 Cheap Yellow Display Book (Einzelpreis: 35 €)
ESP32 Cheap Yellow Display Board (Einzelpreis: 25 €)
1x ESP32 Dev-Board mit 2,8" Display und Acrylgehäuse
1x Touch-Stift
1x Verbindungskabel
1x USB-Kabel
NRF24L01 ist ein universeller monolithischer ISM-Band-Transceiver-Chip, der im 2,4-2,5-GHz-Bereich arbeitet.
Features
Drahtloser Transceiver einschließlich: Frequenzgenerator, erweiterter Typ, SchockBurstTM, Modusregler, Leistungsverstärker, Kristallverstärker, Modulator, Demodulator
Die Auswahl des Ausgangsleistungskanals und die Protokolleinstellungen können über die SPI-Schnittstelle auf einen extrem niedrigen Stromverbrauch eingestellt werden
Im Sendemodus beträgt die Sendeleistung 6 dBm, der Strom 9,0 mA, der akzeptierte Modusstrom 12,3 mA, der Stromverbrauch im Abschaltmodus und im Standby-Modus ist geringer
Eingebaute 2,4-GHz-Antenne, unterstützt bis zu sechs Kanäle für den Datenempfang
Abmessungen: 15 x 29 mm (inkl. Antenne)
Lauftextanzeige mit acht 8 x 8 LED-Punktmatrixanzeigen (insgesamt 512 LEDs).
Basiert auf einem ESP-12F-WLAN-Modul (basierend auf ESP8266), das in der Arduino IDE programmiert wurde.
Der ESP8266-Webserver ermöglicht die Steuerung des angezeigten Textes, der Bildlaufverzögerung und der Helligkeit mit einem Mobiltelefon oder einem anderen über WLAN verbundenen (tragbaren) Gerät.
Merkmale
10 MHz Serielle Schnittstelle
Individuelle LED-Segmentsteuerung
Dekodierung/Nicht-Dekodierung der Ziffernauswahl
150 µA Abschaltung bei niedrigem Stromverbrauch (Daten bleiben erhalten) Digitale und analoge Helligkeitsregelung
Anzeige beim Einschalten dunkel
LED-Anzeige mit gemeinsamer Kathode für Antrieb
Segmenttreiber mit begrenzter Anstiegsrate für geringere elektromagnetische Störungen (MAX7221)
SPI, QSPI, MICROWIRE Serielle Schnittstelle (MAX7221)
24-polige DIP- und SO-Gehäuse
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.
Dieses Kameramodul verwendet einen SmartSens SC3336-Sensorchip mit 3 MP-Auflösung. Es zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit, hohes SNR und Leistung bei schwachem Licht aus und ermöglicht einen feineren und lebendigeren Nachtsicht-Bildeffekt und kann sich besser an Änderungen des Umgebungslichts anpassen. Außerdem ist es mit Platinen der Luckfox Pico-Serie kompatibel.
Spezifikationen
Sensor
Sensor: SC3336
CMOS-Größe: 1/2,8"
Pixel: 3 MP
Statische Auflösung: 2304x1296
Maximale Videobildrate: 30fps
Verschluss: Rollladen
Linse
Brennweite: 3,95 mm
Blende: F2.0
Sichtfeld: 98,3° (diagonal)
Verzerrung: <33 %
Fokussierung: Manueller Fokus
Downloads
Wiki
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.
Die Flexibilität des Artemis-Moduls beginnt mit dem Arduino-Kern von SparkFun. Sie können das Artemis-Modul genauso programmieren und verwenden wie einen Uno oder jeden anderen Arduino. Der Zeitpunkt des ersten Blinkens ist nur 5 Minuten entfernt! Wir haben den Kern von Grund auf neu entwickelt, um ihn schnell und so leicht wie möglich zu machen.
Nächste Aufgabe ist das Modul selbst. Mit einer Größe von 10 mm x 15 mm verfügt das Artemis-Modul über alle unterstützenden Schaltungen, die Sie benötigen, um den fantastischen Ambiq Apollo3-Prozessor in Ihrem nächsten Projekt einzusetzen. Wir sind stolz darauf, sagen zu können, dass das SparkFun Artemis-Modul das erste Open-Source-Hardware-Modul ist, bei dem die Design-Dateien frei und einfach verfügbar sind. Wir haben das Modul sorgfältig entworfen, so dass die Implementierung von Artemis in Ihr Design mit kostengünstigen 2-Lagen-Leiterplatten und 8mil Leiterbahnabstand erfolgen kann.
Das Artemis-Modul wird in den USA in der SparkFun-Produktionsstätte in Boulder hergestellt und ist für Consumer-Produkte konzipiert. Damit unterscheidet sich das Artemis-Modul deutlich von seinen Arduino-Brüdern. Sind Sie bereit, Ihr Produkt zu skalieren? Das Artemis wächst mit Ihnen über den Uno-Footprint und die Arduino-IDE hinaus. Zusätzlich verfügt der Artemis über einen erweiterten HAL (Hardware Abstraction Layer), der es dem Anwender ermöglicht, die moderne Cortex-M4F-Architektur bis an ihre Grenzen zu treiben.
Das SparkFun Artemis Modul ist vollständig FCC/IC/CE-zertifiziert und ist in vollen Tape-and-Reel-Stückzahlen erhältlich. Mit 1M Flash und 384k RAM haben Sie viel Platz für Ihren Code. Das Artemis-Modul läuft mit 48MHz mit einem 96MHz Turbo-Modus verfügbar und mit Bluetooth zu booten!
Projects Using Arduino IDE and the LVGL Graphics Library
The ESP32 is probably one of the most popular microcontrollers used by many people, including students, hobbyists, and professional engineers. Its low cost, coupled with rich features makes it a popular device to use in many projects. Recently, a board called the ESP32 Cheap Yellow Display (CYD for short) is available from its manufacturers. The board includes a standard ESP32 microcontroller together with a 320x240 pixel TFT display. Additionally, the board provides several connectors for interfaces such as GPIO, serial port (TX/RX), power and Ground. The inclusion of a TFT display is a real advantage as it enables users to design complex graphics-based projects without resorting to an external LCD or graphics displays.
The book describes the basic hardware of the ESP32 CYD board and provides details of its on-board connectors. Many basic, simple, and intermediate-level projects are given in the book based on the ESP32 CYD, using the highly popular Arduino IDE 2.0 integrated development environment. The use of both the basic graphics functions and the use of the popular LVGL graphics library are discussed in the book and projects are given that use both types of approaches.
All the projects given in the book have been tested and are working. The block diagram, circuit diagram, and the complete program listings and program descriptions of all the projects are given with explanations. Readers can use the LVGL graphics library to design highly popular eye-catching full-color graphics projects using widgets such as buttons, labels, calendars, keypads, keyboards, message boxes, spinboxes, sliders, charts, tables, menus, bars, switches, drop-down lists, animations, and many more widgets.
Dieses Trägerboard kombiniert ein 2,4"-TFT-Display, sechs adressierbare LEDs, einen Onboard-Spannungsregler, einen 6-poligen IO-Anschluss und einen microSD-Steckplatz mit dem M.2-Steckplatz, sodass es mit kompatiblen Prozessorboards in unserem MicroMod-Ökosystem verwendet werden kann. Außerdem haben wir dieses Trägerboard mit dem ATtiny84 von Atmel mit 8kb programmierbarem Flash bestückt. Dieser kleine Kerl ist vorprogrammiert, um mit dem Prozessor über I2C zu kommunizieren und Tastendrücke zu lesen.
Features
M.2 MicroMod-Anschluss
240 x 320 Pixel, 2,4" TFT-Display
6 adressierbare APA102 LEDs
Magnetischer Buzzer
USB-C-Anschluss
3,3 V 1 A Spannungsregler
Qwiic-Anschluss
Boot/Reset-Tasten
RTC-Backup-Batterie & Ladeschaltung
microSD
Phillips #0 M2,5 x 3 mm Schraube enthalten