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.
The ESP8266 from Espressif is a Wi-Fi microchip with full TCP/IP stack and microcontroller capability. It has made waves in the maker community with its low price.
But many developers were unhappy with ESP8266's high power consumption. The ESP32, equipped with a ULP (Ultra Low Power) coprocessor, offers a remedy for this.
This e-book features a number of projects featuring ESP32 & ESP8266 as well as an interview with the CEO of Espressif Teo Swee Ann.
Articles
ESP32 for Use in Industry 4.0 Equipment
Scrolling Message Display, 512 LEDs controlled over Wi-Fi via an ESP-12F
The Connected Greenhouse IoT demonstration project using MQTT and Node-RED
VFD-tube Clock with ESP32 with an accurate Internet-derived time
ESP32 Low Power
DCF77 Emulator with ESP8266
ESP8266 on the Elektor Android I/O Board
The Reason Behind the Hugely Popular ESP8266?
Wi-Fi Desktop Thermostat
Timers for the Wi-Fi Desktop Thermostat
PlatformIO, the Universal Programming Tool
Weather Display, Visualize current weather data on an LC display
GoNotify, a Flexible IoT Sensor Interface
ESP32 for Power Users
USB Programming Adaptor for ESP8266
Getting started with ESP32 and the Arduino IDE
MicroPython, Python for small systems
RGBDigit Clock
WLAN for Microcontrollers
Return of the Wi-Fi Controller Board
Compact and Self-contained WLAN
Practical Multitasking Fundamentals
Programming embedded systems is difficult because of resource constraints and limited debugging facilities. Why develop your own Real-Time Operating System (RTOS) as well as your application when the proven FreeRTOS software is freely available? Why not start with a validated foundation?
Every software developer knows that you must divide a difficult problem into smaller ones to conquer it. Using separate preemptive tasks and FreeRTOS communication mechanisms, a clean separation of functions is achieved within the entire application. This results in safe and maintainable designs.
Practicing engineers and students alike can use this book and the ESP32 Arduino environment to wade into FreeRTOS concepts at a comfortable pace. The well-organized text enables you to master each concept before starting the next chapter. Practical breadboard experiments and schematics are included to bring the lessons home. Experience is the best teacher.
Each chapter includes exercises to test your knowledge. The coverage of the FreeRTOS Application Programming Interface (API) is complete for the ESP32 Arduino environment. You can apply what you learn to other FreeRTOS environments, including Espressif’s ESP-IDF. The source code is available from GitHub. All of these resources put you in the driver’s seat when it is time to develop your next uber-cool ESP32 project.
What you will learn:
How preemptive scheduling works within FreeRTOS
The Arduino startup “loopTask”
Message queues
FreeRTOS timers and the IDLE task
The semaphore, mutex, and their differences
The mailbox and its application
Real-time task priorities and its effect
Interrupt interaction and use with FreeRTOS
Queue sets
Notifying tasks with events
Event groups
Critical sections
Task local storage
The gatekeeper task
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)
Der ESP8266 von Espressif ist ein Wi-Fi-Mikrochip mit vollem TCP/IP-Stack und Mikrocontroller-Fähigkeit. Es hat mit seinem niedrigen Preis Wellen in der Herstellergemeinschaft geschlagen.
Aber viele Entwickler waren unzufrieden mit dem hohen Stromverbrauch von ESP8266. Der ESP32, ausgestattet mit einem ULP (Ultra Low Power) Coprozessor, bietet eine Lösung.
Dieses E-Book enthält eine Reihe von Projekten mit ESP32 & ESP8266 sowie ein Interview mit dem CEO von Espressif Teo Swee Ann.
Artikel
ESP32 für den Einsatz in Geräten der Industrie 4.0
Scrollende Nachrichtenanzeige, 512 LEDs per WLAN mit ESP-12F ansteuern
Das vernetzte Treibhaus, IoT-Modellprojekt mit MQTT und Node-RED
VFD-Röhren-Uhr mit ESP32, Internet-Zeit auf Vintage-Displays
ESP32 stromsparend, die Programmierung des ULP-Coprozessors
DCF77-Emulator mit ESP8266, DCF durch Internet-Zeit ersetzen
Was steckt hinter dem berühmtem ESP8266?
WLAN-Thermostat, flexible und programmierbare Temperatursteuerung
Timer für den WLAN-Thermostat, sieben Kanäle mit atomarer Genauigkeit
Schweizer Taschenmesser für Mikrocontroller, PlatformIO als universelles Programmier-Tool
ESP32 für Power-User, native Programmierung
Weather-Display, aktuelle Wetterdaten auf einem LC-Display darstellen
GoNotify, ein flexibles IoT-Sensorinterface. Einfach in die Cloud.
Der große Bruder des ESP8266, erste Schritte mit dem ESP32 und der Arduino-IDE
MicroPython, Python für kleine Systeme
RGBDigit Clock, farbenfrohe 7-Segment-Displays zeigen Zeit und Klima
USB-Programmieradapter für die ESP-Module von Espressif
Heizkesselmonitor mit ESP8266, Haustechnik für die Energiewende
WLAN für Mikrocontroller, steuern mit dem ESP8266
Die Rückkehr des WLAN-Controller-Boards, Smartphone steuert IoT-Objekte
WLAN kompakt und autonom, oder: Wie man den ESP8266 auch ohne MCU einsetzen kann
Vollständiger ESP32-Mikrocontroller-Lernkurs mit speziell entwickelter MCU-Erweiterungsplatine, praxisorientierten Projekten und einem umfassenden Online-Guide – ideal, um Hardware, Programmierung und Konnektivität Schritt für Schritt zu erlernen.
Praktische Einführung in eingebettete Systeme mit dem ESP32
Dieser Kurs richtet sich an Einsteiger in die Welt der eingebetteten Systeme, die einen strukturierten, beispielorientierten Einstieg suchen. Falls Sie sich bereits mit allgemeiner Elektronik oder Arduino-basierten Materialien beschäftigt haben, diese aber als zu allgemein oder zu wenig praxisnah empfunden haben, bietet dieser Kurs eine fokussiertere Alternative.
Mit dem "ESP32 by Example Kit" (EEK) – einem kompakten und kostengünstigen Komponentensatz mit LEDs, Sensoren, einem OLED-Display und einem Bewegungsprozessor – arbeiten Sie während des gesamten Kurses mit einem einheitlichen Hardware-Setup. Nach dem Zusammenbau bleibt das EEK weitgehend unverändert, sodass Sie sich ganz auf das Lernen und Experimentieren konzentrieren können, ohne ständig neu konfigurieren zu müssen.
Themen:
Verstehen und Programmieren des ESP32-Mikrocontrollers
Programmieren und Ausführen von Code mit der Arduino IIDE
Erkunden von cyber-physischen Systemen, abschließend zur grundlegenden Drohnensteuerung
Vorkenntnisse in Arduino oder Embedded-Entwicklung sind nicht erforderlich. Jeder Abschnitt enthält praktische Beispiele und Miniprojekte, die die wichtigsten Konzepte festigen und zu einer tiefergehenden Auseinandersetzung anregen. Am Ende des Kurses können Sie die Beispiele des Buches nicht nur nachvollziehen, sondern auch mit eigenen Ideen und Anwendungen erweitern.
Ob Sie sich für Embedded-Programmierung, interaktive Systeme oder die Grundlagen der Drohnensteuerung interessieren – dieser Kurs bietet einen klaren und praxisorientierten Einstieg.
Was Sie lernen werden
Eingebettete Programmierung mit dem ESP32 mithilfe der Arduino IDE
Echtzeit-Sensoreingabe und -steuerung über Tasten, LEDs und Displays
Gestenbasierte Interaktion mit dem Bewegungssensor MPU6050
Integration von Bluetooth-Gamepads und Drohnensteuerungssimulation
WLAN- und UDP-Netzwerke, lokale Webserver und NTP
MQTT-Kommunikation mit Cloud-Plattformen wie AWS und Arduino IoT
Aufbau und Bereitstellung voll funktionsfähiger IoT-Systeme
Perfekt für
Studierende und Autodidakten, die sich mit eingebetteten Systemen beschäftigen
Bastler und IoT-Begeisterte, die ihre Hardwarekenntnisse verbessern möchten
Lehrkräfte und Dozenten, die nach sofort einsetzbarem Unterrichtsmaterial suchen
Entwickler, die über die Grundlagen von Raspberry Pi oder Arduino hinausgehen möchten
Support, wenn Sie ihn brauchen
Zugang zu Kursleitern über die Elektor Academy
Hilfreiche Community-Foren und wichtige Dokumentation
Was ist in der Box (Kurs)?
Neues 384-seitiges Buch: "ESP32 by Example" (Wert: 45 €)
Elektor ESP32 by Example Kit (EEK): Mikrocontroller-Erweiterungsplatine mit 6 LEDs und 6 Tasten + OLED-Display, MPU6050 3-Achsen Beschleunigungsmesser und Gyroskop-Modul (Wert: 40 €)
Adafruit HUZZAH32 – ESP32 Feather MCU Board (Wert: 30 €)
ESP32 Cheap Yellow Display Board (Wert: 25 €)
DHT11 Feuchtigkeitssensor & Temperatursensor
Breadboard
Jumperkabel
USB-C-Kabel
Zugang zum vollständigen Kurs auf der Elektor Academy Pro Lernplattform
Lehrvideos
Herunterladbare Arduino-Projektdateien für jedes Modul
Lernmaterial (dieser Box)
▶ Klicken Sie hier zum Öffnen
Module 1 – Getting Started with the ESP32 & EEK
Module 2 – Digital Output – LEDs and GPIO
Module 3 – Switches and Input Handling
Module 4 – EEK and PWM
Module 5 – OLED and Display Output
Module 6 – Motion Sensing with the MPU6050
Module 7 – Capstone Project (EEK in Action)
Module 8 – WiFi and Web Control with ESP32
Module 9 – Cloud Concepts using EEK
Module 10 – Hands-on: Arduino IoT Cloud and EEK
Module 11 – BlueTooth and EEK GamePad Integration
Module 12 – Why Drones?
Module 13 – Drone Simulator Concepts
Module 14 – Simple Drone Flight Control
Module 15 – Real-Time Drone Flight Control
Module 16 – Drone Control Mini-Projects
Module 17 – Middleware and Python Scripting
Module 18 – Python Applications for Drone Control
Module 19 – Capstone EEK Control Project and Presentation
Über den Autor
Dr. Jim Solderitsch ist Dozent, Softwarearchitekt, Systementwickler und Cybersicherheitsforscher mit Schwerpunkt auf cyber-physischen Systemen. Derzeit ist er als Lehrbeauftragter für Informatik an der Villanova University in Pennsylvania tätig.
Was ist Elektor Academy Pro?
Elektor Academy Pro bietet maßgeschneiderte Lernlösungen für Fachkräfte, Ingenieurteams und technische Experten in der Elektronik- und Embedded-Systems-Branche. Sie unterstützt Einzelpersonen und Organisationen dabei, ihr praktisches Know-how zu vertiefen, ihre Skills gezielt auszubauen und dank hochwertiger Inhalte und praxisnaher Tools stets einen Schritt voraus zu sein.
Von realen Projekten und spezialisierten Kursen bis hin zu fundierten technischen Insights – Elektor versetzt Ingenieure in die Lage, aktuelle Herausforderungen der Branche erfolgreich zu meistern. Unser Bildungsportfolio umfasst Academy-Bücher, Pro-Boxen, Webinare, Konferenzen und B2B-Fachmagazine – alles mit Blick auf praxisnahe Weiterbildung und berufliches Wachstum.
Ob Ingenieur, F&E-Spezialist oder technischer Entscheider: Elektor Academy Pro schlägt die Brücke zwischen Theorie und Praxis – und hilft Ihnen, neue Technologien zu beherrschen und Innovationen in Ihrem Unternehmen gezielt voranzutreiben.
With Examples for Raspberry Pi Pico and ESP32
Creating and programming small electronic systems is now easier than ever before. With inexpensive development boards and modern software tools, anyone curious about embedded design can quickly move from an idea to a working piece of hardware. At the heart of this change is MicroPython—a clear, interactive, and beginner-friendly way to program microcontrollers while still remaining closely connected to the underlying electronics.
This book introduces embedded programming through MicroPython on popular platforms such as the Raspberry Pi Pico and the ESP32. You will discover how to use microcontrollers for reading inputs, processing data, and controlling outputs in a predictable, real-time loop. With just a few lines of code, you can blink LEDs, read sensors, drive motors, and communicate with the outside world. The interactive REPL programming interface encourages experimentation and fast learning, making concepts tangible from the very first chapter.
While different boards offer different capabilities, they all share the same core principles. Timers, GPIO, analog I/O, PWM, interrupts, and communication interfaces form the foundation of every embedded system.
By focusing on these universal building blocks, this book helps you build skills that transfer across platforms and scale naturally toward more advanced development. Whether you are a beginner or an experienced programmer entering embedded systems, you will find that working with MicroPython is both practical and genuinely enjoyable.
Practical Applications and Project with Arduino, ESP32, and RP2040
Immerse yourself in the fascinating world of control engineering with Arduino and ESP32! This book offers you a practical introduction to classic and modern control methods, including PID controllers, fuzzy logic, and sliding-mode controllers.
In the first part, you will learn the basics of the popular Arduino controllers, such as the Arduino Uno and the ESP32, as well as the integration of sensors for temperature and pH measurement (NTC, PT100, PT1000, and pH sensor).
You will learn how to use these sensors in various projects and how to visualize data on a Nextion TFT display. The course continues with an introduction to actuators such as MOSFET switches, H-bridges, and solid-state relays, which are used to control motors and actuators. You will learn to analyze and model controlled systems, including PT1 and PT2 control.
The book focuses on the implementation of fuzzy and PID controllers for controlling temperature and DC motors. Both the Arduino Uno and the ESP32 are used. The sliding-mode controller is also introduced.
In the second-to-last chapter, you will explore the basics of neural networks and learn how machine learning can be used on an Arduino. In the last chapter, there is a practical example of a fuzzy controller for feeding electricity into the household grid.
This book is the perfect choice for engineers, students, and electronics engineers who want to expand their projects with innovative control techniques.
Praktische Anwendungen und Projekte mit Arduino, ESP32 und RP2040
Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Regelungstechnik mit Arduino und ESP32! Dieses Buch bietet Ihnen einen praxisnahen Einstieg in die klassischen und modernen Methoden der Regelung, darunter PID-Regler, Fuzzy-Logik und Sliding-Mode-Regler.
Im ersten Teil lernen Sie die Grundlagen der beliebten Arduino-Controller, wie den Arduino Uno und den ESP32, sowie die Integration von Sensoren für Temperatur- und pH-Messung (NTC, PT100, PT1000, pH-Sensor). Sie erfahren, wie diese Sensoren in verschiedenen Projekten eingesetzt werden und wie Sie Daten auf einem Nextion TFT-Display visualisieren.
Weiter geht es mit der Einführung in Stellglieder wie MOSFET-Schalter, H-Brücken und Solid-State-Relais, die zur Steuerung von Motoren und Aktoren verwendet werden. Sie lernen, Regelstrecken zu analysieren und zu modellieren, einschließlich PT1- und PT2-Regelungen.
Der Schwerpunkt des Buches liegt auf der Implementierung von Fuzzy- und PID-Reglern zur Regelung von Temperatur und DC-Motoren. Dabei werden sowohl der Arduino Uno als auch der ESP32 eingesetzt. Zudem wird der Sliding-Mode-Regler vorgestellt.
Im vorletzten Kapitel erkunden Sie die Grundlagen neuronaler Netze und lernen, wie maschinelles Lernen auf einem Arduino eingesetzt werden kann. Im letzten Kapitel gibt es noch ein praktisches Beispiel für einen Fuzzy-Regler zur Stromeinspeisung ins Hausnetz.
Dieses Buch ist die perfekte Wahl für Ingenieure, Studierende und Elektroniker, die ihre Projekte mit innovativen Regelungstechniken erweitern möchten.
For Raspberry Pi, ESP32 and nRF52 with Python, Arduino and Zephyr
Bluetooth Low Energy (BLE) radio chips are ubiquitous from Raspberry Pi to light bulbs. BLE is an elaborate technology with a comprehensive specification, but the basics are quite accessible.
A progressive and systematic approach will lead you far in mastering this wireless communication technique, which is essential for working in low power scenarios.
In this book, you’ll learn how to:
Discover BLE devices in the neighborhood by listening to their advertisements.
Create your own BLE devices advertising data.
Connect to BLE devices such as heart rate monitors and proximity reporters.
Create secure connections to BLE devices with encryption and authentication.
Understand BLE service and profile specifications and implement them.
Reverse engineer a BLE device with a proprietary implementation and control it with your own software.
Make your BLE devices use as little power as possible.
This book shows you the ropes of BLE programming with Python and the Bleak library on a Raspberry Pi or PC, with C++ and NimBLE-Arduino on Espressif’s ESP32 development boards, and with C on one of the development boards supported by the Zephyr real-time operating system, such as Nordic Semiconductor's nRF52 boards.
Starting with a very little amount of theory, you’ll develop code right from the beginning. After you’ve completed this book, you’ll know enough to create your own BLE applications.
With Examples for Arduino UNO, Raspberry Pi Pico and ESP32
Programming small electronic systems has never been more accessible. Tasks that once demanded expensive tools, specialized hardware, and deep electrical engineering expertise can now be tackled with low-cost development boards and approachable software. At the centre of this shift is the Arduino environment, which provides a unified and familiar way to program a wide range of microcontroller platforms—from classic AVR boards like the Arduino UNO to modern ARM-based boards such as the Raspberry Pi Pico, and powerful Wi-Fi-enabled devices like the ESP32.
This book introduces embedded programming through the core idea that defines all microcontrollers: reading inputs, processing information, and controlling outputs in a predictable loop. The Arduino environment abstracts much of the hardware complexity, allowing you to focus on behaviour rather than implementation details. With just a few lines of code, you can blink LEDs, read sensors, control motors, and communicate with other devices.
While the Arduino UNO, Raspberry Pi Pico, and ESP32 boards differ greatly in performance and features, they share the same fundamental building blocks: digital and analog I/O, timers, serial communication, PWM, interrupts, and power management. Learning these concepts within the Arduino framework builds skills that transfer easily across platforms and scale toward more advanced applications.
By exploring multiple boards while maintaining a consistent programming approach, this book helps you progress from simple experiments to confidently produce well-structured designs—showing that embedded development can be both practical and enjoyable.