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Mikrocontroller haben sich in den letzten Jahren in praktisch allen Bereichen der modernen Technik etabliert. In zunehmendem Maße dringen sie auch in die Gebiete der Künstlichen Intelligenz und der Robotertechnik vor. Das vorliegende Buch gibt eine umfassende Einführung in die Welt der Controller-Technik mit all ihren Facetten, von der einfachen Steuerung über die Sensor-Technik bis hin zur Datenübertragung in das Internet. Als Basis dafür dient das von Elektor entwickelte AVR-Playground-Board. Das Board kann mit Controllern der ATmega-Familie bestückt werden und ist mit dem bekannten Arduino-System kompatibel, so dass auch die verschiedenen Arduino-Hardware-Erweiterungen verwendet werden können. Für die Programmierung kommt die Sprache „C“ zum Einsatz. Auch hier wird im Buch auf das Arduino-System zurückgegriffen. Die frei verfügbare Arduino-Entwicklungsumgebung erlaubt den leichten Einstieg, ohne dass später Einschränkungen in Kauf genommen werden müssen. Die Hardware-nahe Programmierung steht dabei besonders im Fokus. Nach der Erläuterung von grundlegenden Anwendungen wird auf die anspruchsvolleren Themen wie Interrupts, Timer und Counter, Pulsweitenmodulation und Analog-Digital-Wandlung eingegangen. Praktische Anwendungen können sowohl mit einem Arduino als auch mit dem AVR-Playground-Board durchgeführt werden. Da das AVR-Playground-Board bereits über eine Vielzahl von Peripherie-Einheiten verfügt, sind nur noch wenige externe Bauteile erforderlich. Das Board kann im Elektor-Shop hier bezogen werden.

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Build Smart Applications with Raspberry Pi, Arduino, and ESP32 Discover how easy and exciting mobile app development can be with MIT App Inventor. This hands-on guide takes you from basic concepts to building real-world mobile applications using a simple visual programming approach—no prior coding experience required. You will create IoT and AI-powered apps for Android devices and explore how App Inventor can also be used with iPhones and iPads. Connect your applications to platforms such as Arduino UNO R4 WiFi, ESP32, Raspberry Pi Pico (2)W and Raspberry Pi 5, enabling you to build smart, connected systems. Inside the book, you will learn how to: Build interactive apps using buttons, images, sound, and multimedia Create text-to-speech and speech-recognition applications Develop camera-based and location-aware (GPS) apps Design useful tools such as calculators and educational apps Work with smartphone sensors like accelerometers and light sensors Build AI-powered applications, including voice assistants and image-generation features Send and receive messages, and create communication-based apps Connect mobile apps to hardware using Wi-Fi and Bluetooth Control real devices such as LEDs, motors, and sensors Designed for beginners, students, and hobbyists, this book focuses on learning by doing. By the end, you will have the skills and confidence to create your own innovative applications that interact with both the digital and physical worlds. Start building and turning your ideas into reality.

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Projects with Thonny-IDE, uPyCraft-IDE, and ESP32 The 'Python' programming language has enjoyed an enormous upswing in recent years. Not least, various single-board systems such as the Raspberry Pi have contributed to its popularity. But Python has also found widespread use in other fields, such as artificial intelligence (AI) or machine learning (ML). It is obvious, therefore, to use Python or the 'MicroPython' variant for use in SoCs (Systems on Chip) as well. Powerful controllers such as the ESP32 from Espressif Systems offer excellent performance as well as Wi-Fi and Bluetooth functionality at an affordable price. With these features, the Maker scene has been taken by storm. Compared to other controllers, the ESP32 has a significantly larger flash and SRAM memory, as well as a much higher CPU speed. Due to these characteristics, the chip is not only suitable for classic C applications, but also for programming with MicroPython. This book introduces the application of modern one-chip systems. In addition to the technical background, the focus is on MicroPython itself. After the introduction to the language, the programming skills learned are immediately put into practice. The individual projects are suitable for use in the laboratory as well as for everyday applications. So, in addition to the actual learning effect, the focus is also on the joy of building complete and useful devices. By using laboratory breadboards, circuits of all kinds can be realized with little effort, turning the testing and debugging of the 100% homebrew projects into an instructive pleasure. The various applications, such as weather stations, digital voltmeters, ultrasound range finders, RFID card readers or function generators, make the projects presented ideally suited for practical courses or subject and study work in the natural sciences, or in science and technology classes.

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Hands-on in more than 50 projects STM32 Nucleo family of processors are manufactured by STMicroelectronics. These are low-cost ARM microcontroller development boards. This book is about developing projects using the popular STM32CubeIDE software with the Nucleo-L476RG development board. In the early Chapters of the book the architecture of the Nucleo family is briefly described. The book covers many projects using most features of the Nucleo-L476RG development board where the full software listings for the STM32CubeIDE are given for each project together with extensive descriptions. The projects range from simple flashing LEDs to more complex projects using modules, devices, and libraries such as GPIO, ADC, DAC, I²C, SPI, LCD, DMA, analogue inputs, power management, X-CUBE-MEMS1 library, DEBUGGING, and others. In addition, several projects are given using the popular Nucleo Expansion Boards. These Expansion Boards plug on top of the Nucleo development boards and provide sensors, relays, accelerometers, gyroscopes, Wi-Fi, and many others. Using an expansion board together with the X-CUBE-MEMS1 library simplifies the task of project development considerably. All the projects in the book have been tested and are working. The following sub-headings are given for each project: Project Title, Description, Aim, Block Diagram, Circuit Diagram, and Program Listing for the STM32CubeIDE. In this book you will learn about STM32 microcontroller architecture; the Nucleo-L476RG development board in projects using the STM32CubeIDE integrated software development tool; external and internal interrupts and DMA; DEBUG, a program developed using the STM32CubeIDE; the MCU in Sleep, Stop, and in Standby modes; Nucleo Expansion Boards with the Nucleo development boards. What you need a PC with Internet connection and a USB port; STM32CubeIDE software (available at STMicroelectronics website free of charge) the project source files, available from the book’s webpage hosted by Elektor; Nucleo-L476RG development board; simple electronic devices such as LEDs, temperature sensor, I²C and SPI chips, and a few more; Nucleo Expansion Boards (optional).

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Wie enigszins bekend is met moderne microprocessor systemen als Arduino, kent ongetwijfeld ook de problemen met dit soort kaarten. Ze zijn te duur om voor elk project een aparte kaart aan te schaffen en zijn bovendien nogal fors van formaat. Het aardige van de ATtiny is dat de schijn bedriegt. Het lijkt een klein IC met een beperkt toepassingsgebied, maar het heeft een verbazingwekkend scala aan (speelse) mogelijkheden. Dit boek beschrijft de enorme veelzijdigheid van de ATtiny microcontroller aan de hand van ongeveer vijftig leuke elektronica projecten, speciaal gericht op de beginner.  De meeste ontwerpen zijn volledig uitgewerkt, enkele zijn meer als ontwerpidee gepresenteerd. De inhoudsopgave laat zien dat we ons op vele terreinen zullen begeven, van zonnevolger tot helling indicator. Dit boek is beslist geen theorieboek. Het is een boek dat gelezen zal worden met de soldeerbout in de hand. Voor het programmeren van de ATtiny maken we dankbaar gebruik van een Arduino kaart. Als de Arduino ingesteld word als programmer, kunnen we er de meeste Arduino “sketches” mee overzetten naar de ATtiny. We wensen u veel plezier met het nabouwen van de schakelingen.

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Dieses Bundle enthält das AI Fusion Lab Kit mit über 450 Komponenten sowie das Buch Physical AI mit Raspberry Pi und bietet einen umfassenden, praxisnahen Einstieg in KI, Elektronik und Python-Programmierung. Realisieren Sie praxisnahe Projekte, die Computer Vision, Sprachinteraktion, Sensoren, Motoren und Large Language Models miteinander verknüpfen. Das beiliegende Buch führt Sie Schritt für Schritt von der Einrichtung des Raspberry Pi und der Hardware-Steuerung bis hin zu fortgeschrittenen Anwendungen unter Einsatz von OpenCV, MediaPipe, YOLO, OpenAI-Diensten und lokalen Ollama-Modellen. SunFounder AI Fusion Lab Kit für Raspberry Pi (450+ Teile) Das AI Fusion Lab Kit verwandelt einen Raspberry Pi in eine umfassende Plattform zum Erlernen von künstlicher Intelligenz, Elektronik und Python-Programmierung. Es unterstützt die Modelle Raspberry Pi 5, 4B, 3B+, 3B und Zero 2 W sowie gängige KI-Modelle und -Dienste, darunter ChatGPT, Gemini, Grok, DeepSeek, Qwen, Doubao und Ollama. Dank Kamera, Pan-Tilt-HAT, 10-Achsen-Sensormodul, Mikrofon, Lautsprecher und elektronischen Komponenten ermöglicht das Kit den Bau interaktiver KI-Projekte, die Sprache, Bilderkennung, Bewegung und Sensordaten kombinieren. Es eignet sich für Anfänger, Schüler und Studierende, Maker sowie alle, die praktische KI-Anwendungen erkunden möchten. Multimodale KI-Projekte entwickeln Kombinieren Sie große Sprachmodelle (LLMs) mit Spracherkennung, Text-zu-Sprache-Ausgabe, Kamera-Bilderkennung, Sensoren und Breadboard-Schaltungen. Erstellen Sie Projekte, die hören, sprechen, sehen, reagieren und mit ihrer Umgebung interagieren können, während Sie gleichzeitig die Funktionsweise moderner KI-Systeme kennenlernen. KI-Bilderkennung und Objektverfolgung erkunden Nutzen Sie YOLO, OpenCV und MediaPipe, um Objekte, Farben, Gesichter und menschliche Bewegungen zu erkennen und zu verfolgen. Der motorisierte Pan-Tilt-HAT ermöglicht es der Kamera, Zielen automatisch zu folgen, und demonstriert so das Zusammenspiel von Computer Vision und Bewegungssteuerung. Sprach-KI mit dem Fusion HAT+ Das Fusion HAT+ vereinfacht die Hardware-Steuerung durch eine einheitliche Python-Bibliothek und unterstützt das sichere Herunterfahren des Raspberry Pi. Dank des integrierten Mikrofons und Lautsprechers lassen sich problemlos sprachgesteuerte Assistenten und andere KI-Anwendungen für die Mensch-Maschine-Interaktion entwickeln. Kompatibel mit Raspberry Pi 5, 4B, 3B+, 3B und Zero 2 W Unterstützt verschiedene cloudbasierte und lokale KI-Modelle Umfasst Kamera, Pan-Tilt-HAT, 10-DOF-Modul, Mikrofon und Lautsprecher Projekte zu den Themen Sprach-KI, Computer Vision, Sensorik und Elektronik Video-Tutorials, Dokumentation und Beispielcode Buch: Physical AI with Raspberry Pi Anhand des Raspberry Pi und des AI Fusion Lab Kits führt Sie dieses Buch Schritt für Schritt von den Grundlagen der Hardware-Anbindung bis hin zur Entwicklung intelligenter Systeme, die sehen, hören, sprechen und Entscheidungen treffen können. Ob Schüler, Lehrkraft, Maker oder Ingenieur – Sie sammeln wertvolle Erfahrungen durch Projekte, die darauf ausgelegt sind, sowohl Ihr Wissen als auch Ihr Selbstvertrauen zu stärken. Ausgehend von der Systemeinrichtung, der GPIO-Programmierung sowie dem Einsatz von Sensoren, Displays, Motoren und Automatisierungstechniken führt das Buch schrittweise in fortgeschrittene Themen ein, darunter Spracherkennung, Text-zu-Sprache-Synthese, dialogorientierte KI (Conversational AI), Objekterkennung und maschinelles Lernen. Dabei lernen Sie, sprachgesteuerte Geräte, intelligente Assistenten, Kamera-Tracking-Systeme, Lösungen zur Umweltüberwachung sowie KI-gestützte Embedded-Anwendungen zu entwickeln. Entdecken Sie moderne Technologien wie OpenAI-Dienste, lokale Large Language Models (via Ollama), OpenCV, MediaPipe und die Objekterkennung mit YOLO, während Sie praktische Erfahrungen mit realen Anwendungen aus den Bereichen Robotik, Industrieautomatisierung, Smart Devices und autonome Systeme sammeln. Sie erfahren, wie intelligente Software mit Sensoren, Kameras, Motoren und Displays interagieren kann, um Systeme zu schaffen, die auf natürliche Weise auf ihre Umgebung reagieren. Anstatt lediglich Code-Beispiele nachzuahmen, werden Sie dazu ermutigt, zu experimentieren sowie jedes Projekt individuell anzupassen und zu erweitern. Die in diesem Buch vermittelten Techniken und Fähigkeiten bilden eine solide Grundlage für zukünftige Innovationen, Rapid Prototyping, Forschung und Produktentwicklung. Wenn Sie bereit sind, über die klassische Elektronik hinauszugehen und die Zukunft intelligenter Embedded-Systeme zu erkunden, begleitet Sie dieses Buch auf jedem Schritt des Weges. Dieses Bundle enthält: SunFounder AI Fusion Lab Kit for Raspberry Pi (Einzelpreis: 100 €) Buch: Physical AI with Raspberry Pi (Einzelpreis: 45 €) Nicht enthalten Raspberry Pi

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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.

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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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This book is all about building your own DIY home control system. It presents two innovative ways to assemble such a system: By recycling old PC hardware – possibly extending the life of an old PC, or by using Raspberry Pi. In both cases, the main system outlined in this book will consist of a computer platform, a wireless mains outlet, a controller and a USB webcam – All linked together by Linux. By using the Raspberry Pi in conjunction with Arduino (used as an advanced I/O system board), it is possible to construct a small, compact, embedded control system offering enhanced capacity for USB integration, webcams, thermal monitoring and communication with the outside world. The experience required to undertake the projects within this book are minimal exposure to PC hardware and software, the ability to surf the internet, burn a CD-ROM and assemble a small PCB.

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From Simple Ciphers to Secure Systems Understanding how to apply cryptography on modern microcontrollers is essential for building secure, reliable, and trustworthy systems. This book explains cryptography in the context of embedded hardware, from classical ciphers that illustrate core principles to modern techniques such as AES for practical high-security applications. By combining mathematical theory with real-world microcontroller implementations, readers learn not only how cryptography works, but also how to implement it effectively on systems with limited processing power and memory. The book is intended for students starting out in cryptography, hobbyists securing personal projects, and engineers looking for a structured guide to embedded security. The book covers these key topics in applied cryptography: Classical ciphers on Arduino Uno and Raspberry Pi Pico, with full programs: Spartan Scytale, Hebrew Atbash, Caesar, ROT13, Alberti Disk, Vigenère, Affine, Polybius, Playfair, Beaufort, Ottoman Codebook, and One-Time Pad. Hacking classical ciphers using microcontrollers, with examples. Pseudo-random (PRNG) and true random number generation (TRNG) on microcontrollers. Symmetric-key cryptography with full programs: DES and AES-128/256. Memory and speed constraints of cryptography on microcontrollers. Asymmetric cryptography: public/private keys, digital signatures, key distribution and derivation (KDF), RSA, and SHA-256 implementations. A complete secure communication program using RSA and AES-256. A glossary of commonly used cryptography terms.

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Zeitsteuerung, Scheduler, PIO und Zustandsmaschinen Multitasking ist der Schlüssel zu leistungsfähigen Embedded-Systemen, und zugleich eine der größten Herausforderungen in der Mikrocontroller-Programmierung. Dieses Buch zeigt Ihnen Schritt für Schritt, wie Sie von einem einfachen Ein-Task-Programm zu einem strukturierten, reaktionsfähigen und skalierbaren System gelangen. Dabei steht nicht nur das Wie, sondern vor allem das Warum im Mittelpunkt. Sie lernen: warum scheinbare Parallelität entsteht weshalb blockierende Programme instabil werden wie Aufgaben effizient und kontrolliert parallel ablaufen Ausgehend vom klassischen Superloop vermittelt das Buch moderne Multitasking-Strategien – von nicht-blockierender Programmierung und Tick-Systemen bis zu Task-Schedulern, Zustandsmaschinen und ereignisgesteuerten Konzepten. Der Fokus liegt auf der Praxis: Sensoren, Displays, Kommunikation und reale Anwendungen werden Schritt für Schritt integriert und mit verständlich kommentierten Beispielprogrammen erklärt. Fortgeschrittene Themen umfassen: Multicore-Programmierung mit dem Raspberry Pi Pico asynchrones Programmieren mit uasyncio RTOS-Grundlagen mit FreeRTOS die Kombination aus Multicore und RTOS Dabei werden auch die Grenzen dieser Techniken, insbesondere unter MicroPython, klar aufgezeigt. Das Buch richtet sich an ambitionierte Einsteiger und fortgeschrittene Entwickler, die Embedded-Systeme fundiert verstehen und robuste, wartbare Multitasking-Anwendungen entwickeln möchten.

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