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.
Learning Embedded Systems with STM32 Nucleo Boards
Embedded programming has become more accessible than ever before. Development boards are inexpensive, software tools are easy to install, and the Arduino IDE provides a familiar environment for creating embedded applications. Combined with the STM32 Nucleo family of development boards, it offers an excellent platform for learning how modern microcontrollers interact with the physical world.
This book introduces embedded programming using the Arduino environment on STM32 Nucleo boards. You will learn how a microcontroller continuously reads inputs, processes information, and controls outputs in a predictable real-time loop. Through practical examples, you will discover how to control LEDs, read switches and sensors, generate PWM signals, drive motors, and exchange data with other devices, all while becoming familiar with the capabilities of STM32 microcontrollers.
Although the STM32 family includes devices with different performance levels, memory sizes, and peripheral sets, they all share the same architectural concepts. Digital and analog I/O, timers, interrupts, PWM, communication interfaces, and low-power operation are fundamental features found throughout the STM32 ecosystem. Understanding these building blocks will enable you to work confidently with a wide range of STM32 devices, from entry-level microcontrollers to more advanced applications.
By focusing on practical programming techniques rather than hardware complexity, this book develops skills that remain useful well beyond the examples presented. Whether you are taking your first steps in embedded systems or expanding your experience with STM32 microcontrollers, you will gain a solid understanding of both the Arduino development environment and the principles that underpin embedded software design.
Program, build, and master 60+ projects with the Wireless RP2040
The Raspberry Pi Pico and Pico W are based on the fast, efficient, and low-cost dual-core ARM Cortex M0+ RP2040 microcontroller chip running at up to 133 MHz and sporting 264 KB of SRAM and 2 MB of Flash memory. Besides spacious memory, the Pico and Pico W offer many GPIO pins, and popular peripheral interface modules like ADC, SPI, I²C, UART, PWM, timing modules, a hardware debug interface, and an internal temperature sensor.
The Raspberry Pi Pico W additionally includes an on-board Infineon CYW43439 Bluetooth and Wi-Fi chipset. At the time of writing this book, the Bluetooth firmware was not yet available. Wi-Fi is however fully supported at 2.4 GHz using the 802.11b/g/n protocols.
This book is an introduction to using the Raspberry Pi Pico W in conjunction with the MicroPython programming language. The Thonny development environment (IDE) is used in all of the 60+ working and tested projects covering the following topics:
Installing the MicroPython on Raspberry Pi Pico using a Raspberry Pi or a PC
Timer interrupts and external interrupts
Analogue-to-digital converter (ADC) projects
Using the internal temperature sensor and external sensor chips
Using the internal temperature sensor and external temperature sensor chips
Datalogging projects
PWM, UART, I²C, and SPI projects
Using Bluetooth, WiFi, and apps to communicate with smartphones
Digital-to-analogue converter (DAC) projects
All projects are tried & tested. They can be implemented on both the Raspberry Pi Pico and Raspberry Pi Pico W, although the Wi-Fi-based subjects will run on the Pico W only. Basic programming and electronics experience are required to follow the projects. Brief descriptions, block diagrams, detailed circuit diagrams, and full MicroPython program listings are given for all projects.
Pfiffige Lösungen mit Arduino Pro Mini und ATmega328-Boards
Mit einem einfachen Arduino Pro Mini Board und ein paar weiteren Bauteilen lassen sich heute für wenig Geld Projekte realisieren, die vor 20 oder 30 Jahren noch undenkbar waren oder ein kleines Vermögen gekostet hätten. Von einfachen LED-Effekten bis zur Ladestation – die den Akku auf Herz und Nieren prüft – ist in diesem Buch vieles dabei.
Als Mikrocontroller dient bei allen beschriebenen Projekten der ATmega328, der mit seinen 20 Ein- und Ausgangsleitungen unzählige Möglichkeiten zum Messen, Schalten und Steuern bietet. Mit einem 7-Segment-Display und ein paar Widerständen lässt sich daraus z. B. ein Voltmeter bauen oder mittels NTC ein Thermometer. Die Arduino-Plattform bietet dabei die perfekte Entwicklungsumgebung zum Programmieren der Boards.
Neben den ganz konkreten Projekten soll das Buch aber auch das nötige Wissen vermitteln, um eigene Ideen zu realisieren. Wie misst man was? Welches ist der geeignete Transistor, um verschiedene Verbraucher zu schalten? Wann ist man mit einem IC besser bedient, oder wie schaltet man Netzspannung? Auch batteriebetriebene Projekte mit LilyPad sind ausführlich thematisiert. Ebenso vielerlei Motoren, vom einfachen Gleichstrommotor bis zum Schrittmotor.
Sensoren sind ein weiteres spannendes Thema. Nur zwei Beispiele: Mit einem winzigen Bauteil lässt sich tatsächlich messen, dass der Luftdruck am Fußboden höher ist als auf Tischhöhe. Mit einem simplen Infrarot-Empfänger kann man ausgedienten Fernbedienungen ein zweites Leben schenken und die Wohnung damit steuern.
59 Experiments with Arduino IDE and Python
The main aim of this book is to teach the Arduino IDE and MicroPython programming languages in ESP32 based projects, using the highly popular ESP32 DevKitC development board. Many simple, basic, and intermediate level projects are provided in the book using the Arduino IDE with ESP32 DevKitC. All projects have been tested and work. Block diagrams, circuit diagrams, and complete program listings of all projects are given with explanations. In addition, several projects are provided for programming the ESP32 DevKitC using MicroPython. The projects provided in this book are designed to teach the following features of the ESP32 processor:
GPIOs
Touch sensors
External interrupts
Timer interrupts
I²C and I²S
SPI
PWM
ADC
DAC
UART
Hall sensor
Temperature sensor
Infrared controller
Reading and writing to SD card
Reading and writing to flash memory
RTC timer
Chip ID
Security and encryption
Wi-Fi and network programming
Bluetooth BLE programming
Communication mobile devices
Low power design
ESP-IDF programming
The projects have been organized with increasing levels of difficulty. Readers are encouraged to tackle the projects in the order given. A specially prepared hardware kit (SKU 18305) is available from Elektor. With the help of this hardware, it should be easy and fun to build the projects in this book.
Learn how to use the ESP32 Microcontroller and MicroPython programming in your future projects!
The project book, written by well-known Elektor author Dogan Ibrahim, holds many software- and hardware-based projects especially developed for the MakePython ESP32 Development Kit. The kit comes with several LEDs, sensors, and actuators. The kit will help you acquire the basic knowledge to create IoT projects.
The book’s fully evaluated projects feature all the supplied components. Each project includes a block diagram, a circuit diagram, a full program listing, and a complete program description.
Included in the kit
1x MakePython ESP32 development board with LCD
1x Ultrasonic ranging module
1x Temperature and humidity sensor
1x Buzzer module
1x DS18B20 module
1x Infrared module
1x Potentiometer
1x WS2812 module
1x Sound sensor
1x Vibration sensor
1x Photosensitive resistance module
1x Pulse sensor
1x Servo motor
1x USB cable
2x Button
2x Breadboard
45x Jumper wire
10x Resistor 330R
10x LED (Red)
10x LED (Green)
1x Project book (206 pages)
46 Projects in the Book
LED Projects
Blinking LED
Flashing SOS
Blinking LED – using a timer
Alternately flashing LEDs
Button control
Changing the LED flashing rate using pushbutton interrupts
Chasing-LEDs
Binary-counting LEDs
Christmas lights (random-flashing 8 LEDs)
Electronic dice
Lucky day of the week
Pulsewidth Modulation (PWM) Projects
Generate a 1000-Hz PWM waveform with 50% duty cycle
LED brightness control
Measuring the frequency and duty cycle of a PWM waveform
Melody maker
Simple electronic organ
Servo motor control
Servo motor DS18B20 thermometer
Analog To Digital Converter (ADC) Projects
Voltmeter
Plotting the analog input voltage
ESP32 internal temperature sensor
Ohmmeter
Photosensitive resistance module
Digital To Analog Converter (DAC) Projects
Generating fixed voltages
Generating a sawtooth-wave signal
Generating a triangular-wave signal
Arbitrary periodic waveform
Generating a sinewave signal
Generating accurate sinewave signal using timer interrupts
Using The OLED Display
Seconds counter
Event counter
DS18B20 OLED based digital thermometer
ON-OFF temperature controller
Measuring the temperature and humidity
Ultrasonic distance measurement
Height of a person (stadiometer)
Heart rate (pulse) measurement
Other Sensors Supplied with the Kit
Theft alarm
Sound-activated light
Infrared obstacle avoidance with buzzer
WS2812 RGB LED ring
Timestamping temperature and humidity readings
Network Programming
Wi-Fi scanner
Remote control from the Internet browser (using a smartphone or PC) – Web Server
Storing temperature and humidity data in the Cloud
Low-Power Operation
Using a timer to wake up the processor
Der nRSP-ST ist ein vernetzter Funkempfänger mit allgemeiner Abdeckung für Frequenzen von 1 kHz bis 2 GHz mit einer Spektrumssichtbarkeit von bis zu 10 MHz. Der nRSP-ST ist Ihr persönlicher, aus der Ferne zugänglicher SDR, der auch mit einer kleinen Anzahl vertrauenswürdiger Freunde oder Kollegen geteilt werden kann.
Der nRSP-ST richtet sich an die Bedürfnisse von Radioenthusiasten, die eine "Plug-and-Play"-Lösung für den Fernempfang wünschen. Um dies zu erreichen, haben wir mit der Entwicklung eines neuartigen IQ Lite-Modus, der Kanäle mit IQ-Daten effizient bereitstellt, die typischen Einschränkungen der Internetbandbreite angegangen. Wir führen außerdem die Möglichkeit ein, IQ-Aufzeichnungen am entfernten Standort zu steuern und zu speichern. Der nRSP-ST ist ideal für alle, die einen Breitband-Fernempfänger wünschen, ohne Computerkenntnisse und stundenlange Einrichtungszeit sowie laufende Wartung am entfernten Standort zu benötigen.
Features
"Plug and Play" integrierter, vernetzter Allgemeinversorgungsempfänger:
Kombiniert einen Empfänger, einen Host-Computer und vieles mehr – alles in einer Box!
Schließen Sie die Stromversorgung an und stellen Sie eine Verbindung zum Internet (Ethernet oder WLAN) her, und schon ist der nRSP-ST automatisch von überall aus erreichbar
Die plattformübergreifende SDRconnect-Software unterstützt den lokalen Betrieb oder den Fernzugriff auf Windows-, MacOS- oder Linux-Plattformen
Das nRSP-ST & SDRconnect ist für die verfügbare Netzwerkbandbreite konfigurierbar:
Im Full IQ-Modus bietet der nRSP-ST IQ-Datenübertragung der sichtbaren Spektrumsbandbreite (z. B. für Hochgeschwindigkeits-LAN oder superschnelle Internetkonnektivität)
Im IQ Lite-Modus stellt der nRSP-ST IQ-Daten von Kanälen mit einer Breite von bis zu 192 kHz bereit (z. B. für die digitale Dekodierung durch den Client).
Im Kompakt-Modus stellt der nRSP-ST komprimiertes Audio bereit (ideal für langsamere Internetverbindungen)
Unterstützt mehrere Client-Verbindungen mit einer gleichzeitigen Mischung von Verbindungsmodi – ein Admin-Tool ermöglicht es Ihnen, vertrauenswürdigen Freunden oder Kollegen Benutzernamen und Timeouts zuzuweisen.
Alle Modi unterstützen die Visualisierung einer Spektrumsbandbreite von bis zu 10 MHz
Zwei Remote-Verbindungsoptionen:
Verwenden Sie einen Remote-SDRconnect-Client oder
Verwenden Sie den integrierten Webserver für den Fernzugriff von jedem Gerät, das zum Surfen im Internet geeignet ist, einschließlich Android-/iOS-Tablets und -Telefonen
Der nRSP-ST bietet die Möglichkeit, IQ- und Audiodateien auf einem NAS-Gerät (Network Attached Storage) aufzuzeichnen, sofern im LAN verfügbar.
Der 14-Bit-ADC-Breitband-SDR-Empfänger mit vollem Funktionsumfang deckt alle Frequenzen von 1 kHz über VLF, LF, MW, HF, VHF, UHF und L-Band bis 2 GHz lückenlos ab.
Überwachen Sie bis zu 10 MHz Spektrum gleichzeitig aus der Ferne mit einer Auswahl von 3 Antennen
Flash aktualisierbar für zukünftige Funktionserweiterungen
Lieferumfang
1x nRSP-ST Receiver
1x WLAN-Antenne
1x Netzteil
1x Manual
Downloads
Release notes
Software
32 neue Projekte, praktische Beispiele und Übungen mit dem Elektor Arduino Nano MCCAB Trainingsboard
Die Elektronik und die Mikrocontrollertechnik bieten die Möglichkeit, kreativ tätig zu sein. Mit diesem Mikrocontroller-Praxiskurs besteht die Möglichkeit, eigene Arduino-Projekte zu realisieren und solche Erfolgsmomente erleben zu können. Im Idealfall funktioniert beim ersten Einschalten alles so, wie man es sich vorgestellt hat. In der Praxis läuft es dagegen selten wie erwartet. Dann braucht man Kenntnisse, um den Grund für das Nichtfunktionieren effizient suchen und finden zu können.
In diesem Buch für Fortgeschrittene steigen wir tief in die Welt der Mikrocontroller und der Arduino IDE ein, um neue Verfahren und Details kennen zu lernen, und erfolgreich noch anspruchsvollere Situationen angehen und lösen zu können.
Mit diesem Buch gibt der Autor dem Leser das nötige Rüstzeug, um eigenständig Projekte zu kreieren und auch schnell Fehler finden zu können. Anstatt nur fertige Lösungen zu bieten, erklärt er die Hintergründe, die verwendete Hardware und die eventuell benötigten Tools. Er stellt Aufgaben, bei denen der Leser seine eigene Kreativität einbringt und den Arduino-Sketch selbst schreibt.
Falls man einmal keine vernünftige Idee hat und nicht weiterkommt, gibt es natürlich zu jedem Projekt und zu jeder Aufgabe einen Lösungsvorschlag mit zugehöriger Software, der im Buch ausführlich kommentiert und erklärt wird.
Sie erfahren mit diesem Praxiskurs mehr über das Innenleben des Arduino Nano und des darauf befindlichen Mikrocontrollers. Sie lernen Hardware-Module kennen, mit denen Sie neue interessante Projekte realisieren werden. Sie beschäftigen sich mit Softwareverfahren wie z. B. "Zustandsmaschinen", durch deren Anwendung sich Aufgabenstellungen oft einfacher und übersichtlicher lösen lassen.
Die zahlreichen praktischen Projekt- und Übungs-Sketche realisieren wir wieder auf dem vom "Mikrocontroller-Praxiskurs für Arduino-Einsteiger" bekannten MCCAB Trainingsboard, das die gesamte Hardware-Peripherie und die Bedienungselemente enthält, die wir für die Ein-/Ausgabe-Operationen unserer Sketche benötigen.
Leser, die das MCCAB Trainingsboard noch nicht besitzen, können die benötigte Hardware separat erwerben, oder alternativ auch auf einem Breadboard aufbauen.
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.
Projects with Arduino, ESPHome, Home Assistant, and Raspberry Pi & Co.
This e-book contains various example projects, beginning with an introduction to electronics. It also explains how to install Home Assistant on a Raspberry Pi, how to use indoor climate sensors for temperature and humidity, how to implement the MQTT protocol and other interfaces, and how to use ESPHome to integrate sensors and actuators into Home Assistant. Numerous video tutorials complement the book.
Fundamentals of electrical engineering
The book begins with an introduction to electrical engineering. You will learn the basics of voltage, current, resistors, diodes and transistors.
Arduino and microcontrollers
A complete section is dedicated to the Arduino Uno. You will get to know the structure, write your first programs and work on practical examples.
Home Assistant and automation
You will learn how to set up Home Assistant on a Raspberry Pi and how to use automations, scenes and devices. In addition, Zigbee, MQTT and ESP-NOW – important technologies for home automation – will be discussed.
ESP8266, ESP32 and ESP32-CAM
The popular ESP microcontrollers are covered in detail. A theoretical introduction is followed by practical projects that show you how to get the most out of these devices.
Sensors and actuators
The book explains the functionality and application of numerous sensors such as temperature and humidity sensors, motion detectors and RFID readers. For actuators, stepper motors, e-ink displays, servo motors and much more are covered. There are practical application examples for all devices.
ESPHome
This chapter shows you how to integrate sensors and actuators into Home Assistant without any programming effort. You will be guided step by step through the setup with ESPHome.
LEDs and lighting technology
In this chapter, you will learn about different types of LEDs and how they can be used. The basics of lighting technology are also explained.
Node-RED
A whole chapter is dedicated to Node-RED. You will learn the basics of this powerful tool and be guided step by step through its setup and use.
Integrated Circuits (ICs)
In electronics, there are numerous ICs that make our lives easier. You will get to know the most important ones and apply your knowledge in practical projects.
Professional programming
Advanced topics such as the correct use of buttons, the use of interrupts and the use of an NTP server for time synchronisation are covered in detail in this chapter.
Downloads
GitHub
Diese Ausgabe steht allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern auf der ElektorMagazine-Website zum Download bereit!
Sie sind noch kein Mitglied? Hier klicken!
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Projekt 2.0
mioty – ein ÜberblickLPWAN à la Fraunhofer
Werkbank-WeisheitPraktische Tipps von Experten
Walter, das kompakte IoT-ModulTeil 2: Zugriff auf Wetter- und Datendienste
35 Projekte mit Raspberry Pi und Arduino
Das Internet of Things (Internet der Dinge) ist eine unumkehrbare Entwicklung. Wir möchten gerne alles im Haus mit unserem Smartphone oder Tablet erledigen – von Facebook bis Fernsehen, Lampen steuern oder die Heizungstemperatur einstellen.
In diesem Buch stellen wir 35 interessante und nützliche Projekte vor, die demonstrieren, wie Sie selbst ein Internet-of-Things-System anlegen können. Wir gehen auf die Hardware ein, einer perfekten Symbiose von Raspberry Pi und Arduino, und entwickeln die Software, die eine Steuerung über das Internet verwirklicht. Wir setzen dabei WLAN- und Funkverbindungen ein und vermeiden so einen Kabelsalat im Haus.
Wenn Sie die Projekte aufbauen, verfügen Sie über ein vollständiges Internet-of-Things-System, mit dem Sie alles im Haus bedienen, steuern und überwachen können, zum Beispiel ob Post im Briefkasten steckt oder das Auto in der Garage steht. Sie können bequem vom Sofa aus das Licht einschalten oder die Alarmanlage aktivieren/deaktivieren. Durch die ausführlichen Erläuterungen wird es Ihnen ein Leichtes sein, Projekte anzupassen, um zum Beispiel die Kaffeemaschine oder das Fernsehgerät aus der Ferne ein- und auszuschalten. Über den Index finden Sie leicht kreative Projekte, die Ihnen als Ausgangspunkt für eigene Entwicklungen dienen können, mit denen Sie selber alles, was Sie wollen, mit dem Internet verbinden können.
