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.
Nachdem in den Bänden LabVIEW 1: Einstieg in die Praxis und LabVIEW 2: Arrays und serielle Daten zur Einführung in LabVIEW ein breit gefächertes und solides Grundlagenwissen vermittelt wurde, stehen mit LabVIEW 3: Für den Praktiker fortgeschrittene Programmiertechniken auf dem Programm.
Die Entwicklung eigener Sub-VIs (Unterprogramme), das Arbeiten mit Schieberegistern und Zustandsautomaten und die Ereignisgesteuerte Programmierung stellen die Schwerpunkte des dritten Bandes dar.
Die Erweiterung der LabVIEW-Funktionalitäten durch die Entwicklung eigener Sub-VIs
Der Einsatz von Schieberegistern zur Erstellung leistungsfähiger Zustandsautomaten
Optimierte Ablaufstrukturen durch Anwendung der Ereignisgesteuerten Programmierung
Verwendung anspruchsvoller graphische Frontpanelelemente wie Signalverlaufsdiagramme, Signalverlaufsgraphen und XY-Graphen
Die verschiedenen Methoden zur Datenspeicherung in Dateien mit Hilfe der vorhandenen Datei-I/O-Funktionen und -VIs
Die Synchronisierung von unabhängig parallel ablaufenden Prozessen durch Semaphoren, Melder oder Queues
Abgerundet wird der Inhalt dieses Bandes durch Betrachtungen zu globalen Variablen. Alle im Buch entwickelten VIs sind frei vom Elektor-Server downloadbar. Ebenso steht dort ein Bonuskapitel zum freien Download zur Verfügung, in dem es um die komplette Steuerung von VIs über das Internet geht.
Kick off with the MAX1000 and VHDPlus
Ready to Master FPGA Programming? In this guide, we’re diving into the world of Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) – a configurable integrated circuit that can be programmed after manufacturing. Imagine bringing your ideas to life, from simple projects to complete microcontroller systems!
Meet the MAX1000: a compact and budget-friendly FPGA development board packed with features like memory, user LEDs, push-buttons, and flexible I/O ports. It’s the ideal starting point for anyone wanting to learn about FPGAs and Hardware Description Languages (HDLs).
In this book, you’ll get hands-on with the VHDPlus programming language – a simpler version of VHDL. We’ll work on practical projects using the MAX1000, helping you gain the skills and confidence to unleash your creativity.
Get ready for an exciting journey! You’ll explore a variety of projects that highlight the true power of FPGAs. Let’s turn your ideas into reality and embark on your FPGA adventure – your journey starts now!
Exciting Projects You’ll Find in This Book
Arduino-Driven BCD to 7-Segment Display Decoder
Use an Arduino Uno R4 to supply BCD data to the decoder, counting from 0 to 9 with a one-second delay
Multiplexed 4-Digit Event Counter
Create an event counter that displays the total count on a 4-digit display, incrementing with each button press
PWM Waveform with Fixed Duty Cycle
Generate a PWM waveform at 1 kHz with a fixed duty cycle of 50%
Ultrasonic Distance Measurement
Measure distances using an ultrasonic sensor, displaying the results on a 4-digit 7-segment LED
Electronic Lock
Build a simple electronic lock using combinational logic gates with push buttons and an LED output
Temperature Sensor
Monitor ambient temperature with a TMP36 sensor and display the readings on a 7-segment LED
Downloads
Software
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.
Meten is voor een praktiserend elektronicus even vanzelfsprekend als ademhalen. Of het nu om het ontwikkelen van nieuwe schakelingen gaat, de controle van elektronische apparaten tijdens de productiefase of om het foutzoeken in defecte apparatuur: meetapparaten zijn het belangrijkste gereedschap en worden voortdurend gebruikt.
'Weet wat je meet', luidt een bekende uitspraak. En zo is het maar net: om zichzelf geen rad voor ogen te draaien moet de elektronicus weten wat hij doet, moet hij de nauwkeurigheid van zijn meetapparatuur en vooral de voor- en nadelen van de toegepaste meetmethode kennen.
En hier steekt dit boek de lezer de helpende hand toe: uitgaand van theoretische beschouwingen en definities van de belangrijkste begrippen van de meettechniek begeleidt het de lezer bij de reis van eenvoudige wijzerinstrumenten via multimeter en oscilloscoop tot en met FFT-analyzers en gespecialiseerde meetapparaten zoals audio-analyzers, geluidsdrukmeters, apparaat- en installatietesters.
Ready-to-use devices and self-built Arduino nodes in the 'The Things Network'
LoRaWAN has developed excellently as a communication solution in the IoT. The Things Network (TTN) has contributed to this. The Things Network was upgraded to The Things Stack Community Edition (TTS (CE)). The TTN V2 clusters were closed towards the end of 2021.
This book shows you the necessary steps to operate LoRaWAN nodes using TTS (CE) and maybe extend the network of gateways with an own gateway. Meanwhile, there are even LoRaWAN gateways suitable for mobile use with which you can connect to the TTN server via your cell phone.
The author presents several commercial LoRaWAN nodes and new, low-cost and battery-powered hardware for building autonomous LoRaWAN nodes. Registering LoRaWAN nodes and gateways in the TTS (CE), providing the collected data via MQTT and visualization via Node-RED, Cayenne, Thingspeak, and Datacake enable complex IoT projects and completely new applications at very low cost.
This book will enable you to provide and visualize data collected with battery-powered sensors (LoRaWAN nodes) wirelessly on the Internet. You will learn the basics for smart city and IoT applications that enable, for example, the measurement of air quality, water levels, snow depths, the determination of free parking spaces (smart parking), and the intelligent control of street lighting (smart lighting), among others.
Hochleistungsfähiges LoRa-Kommunikationsgerät
Das Elecrow ThinkNode M5 ist ein kompaktes, tragbares LoRa-Kommunikationsgerät, das für netzunabhängige Nachrichtenübermittlung, Standortfreigabe und den Außeneinsatz konzipiert wurde. Ausgestattet mit einem ESP32-S3-Prozessor und einem SX1262-LoRa-Chip, wird es mit vorinstallierter Meshtastic-Firmware geliefert und lässt sich bequem per Bluetooth über die offizielle Meshtastic-App konfigurieren.
Das integrierte Multi-GNSS-Modul unterstützt GPS, GLONASS, BeiDou und QZSS für eine zuverlässige Positionsbestimmung und Standortfreigabe. Nachrichten und Geräteinformationen werden auf dem energieeffizienten 1,54-Zoll-E-Paper-Display angezeigt, während der integrierte 1.200-mAh-Akku einen langen mobilen Betrieb ermöglicht.
Dank der integrierten LoRa-Antenne, des kompakten Gehäuses, der Echtzeituhr (RTC) und der Unterstützung für Meshtastic- sowie MeshCore-Firmware ist das ThinkNode M5 eine praktische Kommunikationslösung für Wandern, Camping, abgelegene Gebiete und Notfallsituationen, in denen keine herkömmlichen Mobilfunknetze verfügbar sind.
Features
LoRa-Kommunikation
Multi-GNSS-Positionsbestimmung
1.200-mAh-Akku
1,54" E-Paper-Display
Integrierte RTC
Kompatibel mit MeshCore
Kompatibel mit Meshtastic
Technische Daten
Hauptprozessor (ESP32-S3)
CPU/SoC
Xtensa 32-Bit-LX7-Dual-Core-Prozessor, getaktet mit bis zu 240 MHz
Systemspeicher
512 KB SRAM, 8 MB PSRAM
Speicher
4 MB Flash, 384 KB ROM
Firmware
Meshtastic-Firmware ist voll kompatibel; Signalübertragung im LoRa-Modus
EPD (Electronic Paper Display)
Displaygröße
1,54-Zoll-EPD (monochromer E-Ink-Bildschirm)
Displaymaterial
E-Ink (Electronic Ink)
Auflösung
200 x 200
Treiber-Chip
SSD1681 (über SPI- oder I²C-Schnittstelle)
Zeit für vollständige Aktualisierung
2 s
Drahtlose Kommunikation
Bluetooth
Bluetooth Low Energy und Bluetooth 5.0 (Konfiguration per Smartphone)
LoRa
SX1262 LoRa-Modul, EU 868 MHz (externe Antenne)
Hardware
Schnittstellen
USB-C, RP-SMA
Funktionen
GPS-Ortung (GPS, GLONASS, BeiDou, QZSS), EPD-Display, RTC, USB 2.0, PMU-Energiemanagement (integrierter 1200-mAh-Lithium-Akku), Summer usw.
Tasten
Drehschalter, Funktionstaste, Blättertaste, GPS-Schalter, Reset-Taste
LED-Anzeige
Stromversorgung, GPS/LoRa-Anzeige
Sonstiges
Spannungsversorgung
5 V/1 A; unterstützt Stromversorgung über USB oder Lithium-Akku
Stromverbrauch
Maximaler Betriebsstrom ca. 340 mA (CPU + LoRa-Modul); Stromverbrauch im Energiesparmodus ca. 34 µA
Betriebstemperatur
-10 bis 50°C
Lagertemperatur
-20 bis 60°C
Relative Luftfeuchtigkeit
10–95% bei 40°C (nicht kondensierend)
Gehäuse
ABS-Kunststoff
Abmessungen
82 x 51,6 x 26,3 mm
Gewicht
81 g
Lieferumfang
1x Elecrow ThinkNode M5
1x LoRa-Antenne
1x USB-C Kabel
1x Manual
Downloads
Manual
Program and build Arduino-based ham station utilities, tools, and instruments
In addition to a detailed introduction to the exciting world of the Arduino microcontroller and its many variants, this book introduces you to the shields, modules, and components you can connect to the Arduino. Many of these components are discussed in detail and used in the projects included in this book to help you understand how these components can be incorporated into your own Arduino projects. Emphasis has been placed on designing and creating a wide range of amateur radio-related projects that can easily be built in just a few days.
This book is written for ham radio operators and Arduino enthusiasts of all skill levels, and includes discussions about the tools, construction methods, and troubleshooting techniques used in creating amateur radio-related Arduino projects. The book teaches you how to create feature-rich Arduino-based projects, with the goal of helping you to advance beyond this book, and design and build your own ham radio Arduino projects.
In addition, this book describes in detail the design, construction, programming, and operation of the following projects:
CW Beacon and Foxhunt Keyer
Mini Weather Station
RF Probe with LED Bar Graph
DTMF Tone Encoder
DTMF Tone Decoder
Waveform Generator
Auto Power On/Off
Bluetooth CW Keyer
Station Power Monitor
AC Current Monitor
This book assumes a basic knowledge of electronics and circuit construction. Basic knowledge of how to program the Arduino using its IDE will also be beneficial.
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.
Computer Vision ist das wohl spannendste Gebiet der Bildverarbeitung und die Zahl der Anwendungen in der Robotik, Automatisierungstechnik und Qualitätssicherung nimmt stetig zu. Leider gestaltet sich der Zugang zu diesem Forschungsbereich bisher nicht einfach. Interessierte müssen sich zunächst durch viele Bücher, Publikationen und Software-Bibliotheken arbeiten.Mit dem vorliegenden Buch dagegen fällt der Einstieg leicht. Die theoretisch fundierten Inhalte sind gut verständlich dargestellt und werden durch viele Beispiele aus der Praxis ergänzt. Die abgedruckten und online verfügbaren Implementierungen sind in der Programmiersprache C/C++ mit der am Lehrstuhl entwickelten, plattformunabhängigen Open-Source-Bibliothek IVT erstellt. Die Verwendung der IVT ist dabei keine Voraussetzung, erleichtert jedoch wesentlich den Einstieg und ermöglicht schnell erste eigene Entwicklungen.Die Autorenschaft setzt sich aus Mitarbeitern des Lehrstuhls von Herrn Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Dillmann am Institut für Technische Informatik (ITEC) der Universität Karlsruhe (TH) zusammen, die in vielen Forschungs- und Industrieprojekten umfangreiche Erfahrung in der Bildverarbeitung sammeln konnten und auch in der Lehre gelernt haben, dieses Wissen weiterzugeben.Im Grundlagenteil des Buches werden u. a. behandelt: Beleuchtung, Optik, Kameratechnik, Übertragungsstandards, Kamerakalibrierung, Bildaufbereitung, Segmentierung, Filter, Korrelation und Stereosehen.Im Praxisteil wird die effiziente Implementierung der Algorithmen vermittelt, gefolgt von vielen interessanten und erprobten Anwendungen wie Barcode-Leser, Stereokamerasystem, Sicherheitstechnik, Objekterkennung, 3D-Scannen, 3D-Tracking und vieles mehr.Mehr Infos:http://wwwiaim.ira.uka.de/computer-vision/
De mens is van nature uitgerust met sensoren voor geluid, licht, geur, smaak en gevoel. Zintuigen die met elektronica slechts ten dele gekopieerd kunnen worden. Met de Elektor sensorkit kunnen we wel aardig in de buurt komen.
Sensoren kunnen elektronica aansturen, maar ze kunnen ons ook van informatie voorzien. Daarom vormt niet alleen het meten van grootheden, maar ook het zichtbaar maken ervan via de Arduino seriële monitor een niet onbelangrijk deel van dit boek.
De microprocessor ATtiny85 die de Arduino-taal begrijpt, maakt het experimenteren met sensoren gemakkelijk en goedkoop. We zullen niet snel een Arduino-kaartje vast solderen in een permanente opstelling. Bij een achtpotige ATtiny zal dat geen schuldgevoel opleveren. Dat neemt niet weg dat alle sketches gewoon op elk Arduino-board draaien met mogelijk hier en daar een aanpassing van pennummers omdat die kunnen verschillen met reguliere Arduino-boards.
We zullen uitgebreid aandacht besteden aan het programmeren van de ATtiny. Veel schakelingen zijn bruikbaar in het natuurkundepracticum op school of voor bedrijfsmatige toepassingen. Maar de nadruk ligt toch wel op de (beginnende) elektronicahobbyist die zijn vrije tijd op een leuke maar vooral ook nuttige manier wil besteden. Want meer dan ooit tevoren heeft techniek de toekomst.
PC USB Logic Analyzers with Arduino, Raspberry Pi, and Co.
Step-by-step instructions guide you through the analysis of modern protocols such as I²C, SPI, UART, RS-232, NeoPixel, WS28xx, HD44780 and 1-Wire. With the help of numerous experimental circuits based on the Raspberry Pi Pico, Arduino Uno and the Bus Pirate, you will learn the practical application of popular USB logic analyzers.
All the experimental circuits presented in this book have been fully tested and are fully functional. The necessary program listings are included – no special programming or electronics knowledge is required for these circuits. The programming languages used are MicroPython and C along with the development environments Thonny and Arduino IDE.
This book uses several models of flexible and widely available USB logic analyzers and shows the strengths and weaknesses of each price range.
You will learn about the criteria that matter for your work and be able to find the right device for you.
Whether Arduino, Raspberry Pi or Raspberry Pi Pico, the example circuits shown allow you to get started quickly with protocol analysis and can also serve as a basis for your own experiments.
After reading this book, you will be familiar with all the important terms and contexts, conduct your own experiments, analyze protocols independently, culminating in a comprehensive knowledge set of digital signals and protocols.