Architecture, Programming and Applications
The MSP430 is a popular family of microcontrollers from Texas Instruments. In this book we will work with the smallest type, which is the powerful MSP430G2553. We will look at the capabilities of this microcontroller in detail, as it is well-suited for self-made projects because it is available in a P-DIP20 package.
We will take a closer look at the microcontroller and then build, step by step, some interesting applications, including a 'Hello World' blinking LED and a nice clock application, which can calculate the day of the week based on the date.
You also will learn how to create code for the MSP microcontroller in assembler. In addition to that, we will work with the MSP-Arduino IDE, which makes it quite easy to create fast applications without special in-depth knowledge of the microcontrollers.
All the code used in the book is available for download from the Elektor website.
Using the RFID Starter Kit
An Arduino board has now become ‘the’ basic component in the maker community. No longer is an introduction to the world of microcontrollers the preserve of the expert. When it comes to expanding the capabilities of the basic Arduino board however, the developer is still largely on his own. If you really want to build some innovative projects it’s often necessary to get down to component level. This can present many beginners with major problems. That is exactly where this book begins.
This book explains how a wide variety of practical projects can be built using items supplied in a single kit together with the Arduino board. This kit, called the 'RFID Starter Kit for Arduino' (SKU 17240) is not just limited to RFID applications but contains more than 30 components, devices and modules covering all areas of modern electronics.
In addition to more simple components such as LEDs and resistors there are also complex and sophisticated modules that employ the latest technology such as:
A humidity sensor
A multicolor LED
A large LED matrix with 64 points of light
A 4-character 7-segment LED display
An infra red remote-controller unit
A complete LC-display module
A servo
A stepper motor and controller module
A complete RFID reader module and security tag
On top of that you will get to build precise digital thermometers, hygrometers, exposure meters and various alarm systems. There are also practical devices and applications such as a fully automatic rain sensor, a sound-controlled remote control system, a multifunctional weather station and so much more.
All of the projects described can be built using the components supplied in the Elektor kit.
Dit is een ideaal boek voor hobbyisten, studenten en ingenieurs die op een leuke manier C en het gebruik van een mbed ARM microcontroller willen leren, rechtstreeks op internet zonder ingewikkelde software-installatie.
De projecten in dit boek zijn bedoeld voor gevorderden op het gebied van ARM microcontrollers of de programmeertaal C. Dat wil zeggen dat de kennis uit deel 1 van deze serie bekend verondersteld wordt.
Cloud technologie
De in dit boek gebruikte mbed NXP LPC1768 maakt gebruik van cloud-technologie, een revolutionair concept voor software-ontwikkeling. Dit houdt in dat u geen software hoeft te installeren om de mbed te kunnen programmeren!
Het enige dat u nodig heeft, is een internet-browser zoals Microsoft Internet Explorer, en een USB-poort op uw PC. U kunt vanaf elke willekeurige PC waar dan ook ter wereld toegang krijgen tot uw project en er aan verder werken. Wanneer u klaar bent, kunt u met een paar eenvoudige klikjes met uw muis het programma overzetten naar uw mbed-hardware. Uiteraard kunt u de projecten ook downloaden en op uw eigen PC opslaan wanneer u dat liever heeft.
In een deel van de projecten wordt Visual Basic gebruikt; dit gratis pakket is nog niet in de cloud beschikbaar en moet wel op uw PC geïnstalleerd worden.
Onderwerpen die aan de orde komen
Leer het programmeren van een ARM microcontroller via cloud-technologie. Geen ARM ontwikkelsoftware-installatie op uw eigen PC.
Leer hoe u een ARM microcontroller met internet kunt verbinden, hoe u via internet uw ARM kunt bedienen en hoe u vanaf de ARM microcontroller tweets kunt versturen.
Leer hoe u een CMUcam camera kunt aansturen en toepassen in uw applicaties, bijvoorbeeld als alarm.
Leer hoe u met behulp van de gratis PC programmeertaal Visual Basic met uw ARM microcontroller kunt communiceren met gebruik van multi-threading.
Voorbeelden van projecten in dit boek: internet-server, automatisch twitteren, digitaal naar analoog conversie, USB HID, automatisch metingen in een spreadsheet plaatsen, met een camera bewegingen waarnemen, seriële communicatie met een zelfgeschreven PC-programma, gebruik van een LCD en SPI en I²C communicatie.
It is becoming important for microcontroller users to quickly learn and adapt to new technologies and architecture used in high performance 32-bit microcontrollers. Many manufacturers now offer 32-bit microcontrollers as general purpose processors in embedded applications.
ARM provide 32 and 64-bit processors mainly for embedded applications. These days, the majority of mobile devices including mobile phones, tablets, and GPS receivers are based on ARM technology. The low cost, low power consumption, and high performance of ARM processors makes them ideal for use in complex communication and mixed signal applications.
This book makes use of the ARM Cortex-M family of processors in easy-to-follow, practical projects. It gives a detailed introduction to the architecture of the Cortex-M family. Examples of popular hardware and software development kits are described.
The architecture of the highly popular ARM Cortex-M processor STM32F107VCT6 is described at a high level, taking into consideration its clock mechanisms, general input/output ports, interrupt sources, ADC and DAC converters, timer facilities, and more. The information provided here should act as a basis for most readers to start using and programming the STM32F107VCT6 microcontroller together with a development kit.
Furthermore, the use of the mikroC Pro for ARM integrated development environment (IDE) has been described in detail. This IDE includes everything required to create a project; namely an editor, compiler, simulator, debugger, and device programmer.
Although the book is based on the STM32F107VCT6 microcontroller, readers should not find it difficult to follow the projects using other ARM processor family members.
Programmierung in Assembler und C am Beispiel der ATtiny-Familie
Dieses Buch bietet einen eingehenden Blick auf die 8-Bit-AVR-Architektur in ATtiny- und ATmega-Mikrocontrollern, hauptsächlich aus der Sicht der Software und der Programmierung. Erforschen Sie die AVR-Architektur unter Verwendung von C und Assembler in Microchip Studio (früher Atmel Studio) mit ATtiny-Mikrocontrollern.
Lernen Sie die Details der internen Funktionsweise von AVR-Mikrocontrollern kennen, einschließlich der internen Register und des Speicherplans von ATtiny-Bausteinen.
Programmieren Sie ATtiny-Mikrocontroller mit einem Atmel-ICE-Programmiergerät/Debugger oder verwenden Sie ein preiswertes Hobby-Programmiergerät oder sogar einen Arduino Uno als Programmiergerät.
Die meisten Code-Beispiele können mit dem Microchip Studio AVR-Simulator ausgeführt werden.
Lernen Sie, Programme für ATtiny-Mikrocontroller in Assembler zu schreiben.
Erfahren Sie, wie Assemblersprache in Maschinencodebefehle umgewandelt wird.
Finden Sie heraus, wie Programme, die in der Programmiersprache C geschrieben wurden, in Assemblersprache und schließlich in Maschinencode umgewandelt werden.
Verwenden Sie den Microchip Studio Debugger in Kombination mit einem Hardware-USB-Programmierer/Debugger, um Assembler- und C-Programme zu testen oder verwenden Sie den Microchip Studio AVR-Simulator.
ATtiny-Mikrocontroller im DIP-Gehäuse werden verwendet, um eine einfache Nutzung auf Breadboards zu ermöglichen.
Erfahren Sie mehr über Timing und Taktimpuls in AVR-Mikrocontrollern mit ATtiny-Bausteinen.
Werden Sie zu einem AVR-Experten mit fortgeschrittenen Debugging- und Programmierfähigkeiten.
PIC und AVR verstehen
In diesem Buch werden wir uns ausschließlich mit 8-Bit-Mikrocontrollern beschäftigen, und zwar mit Mikrocontrollern der 8-Bit-PIC- und der 8-Bit-AVR-Mikrocontroller-Linien. Bei der PIC-Familie handelt es sich dabei um PIC10, PIC12, PIC16 und PIC18; bei der AVR-Familie um ATtiny, ATmega und ATxmega. Die vorgestellten 8-Bit-Chips sind für sehr viele Anwendungen vollkommen ausreichend und preislich auch attraktiv.
Durch die Lektüre des Buches erhalten Sie ein fundiertes Wissen über die genannten 8-Bit-Mikrocontroller, über ihre Architektur, ihre Pinbelegungen und über ihre Programmierung.
Weil wir uns in diesem Buch mit den Grundlagen der Architektur der PICs und AVRs vertraut machen möchten, werden wir auch für alle PIC- und AVR-Anwendungen Assembler einsetzen, denn die Assembler-Sprache erlaubt es, die Technik im Detail kennenzulernen. Wenn man wirklich wissen möchte, was sich im Mikrocontroller abspielt, greift man zu Assembler. Damit hat man die beste Gelegenheit, sehr nah an den Kern zu kommen. Und wenn man schon einen Mikrocontroller-Typ kennengelernt und verstanden hat, ist es bei dem nächsten deutlich einfacher, auch wenn er von einem anderen Hersteller kommt. Bei anderen Programmiersprachen bleibt die Technik immer ziemlich tief versteckt.
Die Assembler-Beispiele sind so einfach gestaltet, dass sie jeder mit den im Buch aufgezeigten Programmiertechniken erstellen kann. Weil es sich um einfache Beispiele handelt, werden wir sie alle auf einer universellen Lochrasterplatine realisieren. Manche sind auch auf einem Experimentier-Breadboard umsetzbar.
Projekte mit Arduino, ESPHome, Home Assistant und Raspberry Pi & Co
Dieses E-Book enthält verschiedene Projektbeispiele und beginnt mit einer Einführung in die Elektronik. Es erklärt unter anderem, wie man Home Assistant auf einem Raspberry Pi installiert, wie man Raumklimasensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit nutzt, das MQTT-Protokoll sowie weitere Schnittstellen einsetzt und ESPHome verwendet, um Sensoren und Aktoren in Home Assistant zu integrieren. Zahlreiche Video-Tutorials ergänzen das Buch.
Grundlagen der Elektrotechnik
Das Buch beginnt mit einer Einführung in die Elektrotechnik. Ihr lernt die Grundlagen von Spannung, Strom, Widerständen, Dioden und Transistoren.
Arduino und Mikrocontroller
Ein kompletter Abschnitt widmet sich dem Arduino Uno. Ihr lernt den Aufbau kennen, schreibt erste Programme und erarbeitet praktische Beispiele.
Home Assistant und Automatisierung
Ihr erfahrt, wie Home Assistant auf einem Raspberry Pi eingerichtet wird, und lernt den Umgang mit Automatisierungen, Szenen und Geräten. Zusätzlich wird auf Zigbee, MQTT und ESP-NOW eingegangen – wichtige Technologien für die Heimautomation.
ESP8266, ESP32 und ESP32-CAM
Die beliebten ESP-Mikrocontroller werden ausführlich behandelt. Nach einer theoretischen Einführung folgen praktische Projekte, die euch zeigen, wie ihr das Beste aus diesen Geräten herausholen könnt.
Sensoren und Aktoren
Das Buch erklärt die Funktionsweise und Anwendung zahlreicher Sensoren wie Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren, Bewegungsmelder und RFID-Reader. Bei den Aktoren werden Schrittmotoren, e-ink Displays, Servo-Motoren und vieles mehr beleuchtet. Zu allen Geräten gibt es praxisnahe Anwendungsbeispiele.
ESPHome
Dieses Kapitel zeigt euch, wie ihr Sensoren und Aktoren ohne Programmieraufwand in Home Assistant integriert. Ihr werdet Schritt für Schritt durch die Einrichtung mit ESPHome geführt.
LEDs und Lichttechnik
In diesem Kapitel lernt ihr verschiedene LED-Typen und deren Einsatzmöglichkeiten kennen. Grundlagen der Lichttechnik werden ebenfalls erklärt.
Node-RED
Ein eigenes Kapitel ist Node-RED gewidmet. Ihr erlernt die Grundlagen dieses leistungsstarken Tools und werdet Schritt für Schritt durch die Einrichtung und Nutzung geführt.
Integrierte Schaltkreise (ICs)
In der Elektronik gibt es zahlreiche ICs, die uns das Leben erleichtern. Ihr lernt die wichtigsten kennen und wendet das Wissen in praktischen Projekten an.
Programmieren für Profis
Fortgeschrittene Themen wie die korrekte Verwendung von Tastern, der Einsatz von Interrupts und die Nutzung eines NTP-Servers für Zeit-Synchronisation werden in diesem Kapitel detailliert behandelt.
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This book contains 50 fun and exciting projects for PIC microcontrollers such as a laser alarm, USB teasing mouse, eggtimer, youth repellent, soundswitch, capacitive liquid level gauge, 'finger in the water' sensor, guarding a room using a camera, mains light dimmer (110-240 volts), talking microcontroller and much more. Several different techniques are discussed such as relay, alternating current control including mains, I²C, SPI, RS232, USB, pulse width modulation, rotary encoder, interrupts, infrared, analog-digital conversion (and the other way around), 7-segment display and even CAN bus.
You can use this book to build the projects for your own use. The clear explanations, schematics and even pictures of each project make this a fun activity. For each project the theory is discussed and why the project has been executed in that particular way. That means you can also use this book as a studybook, or as basis for larger and more complicated projects. All projects use a breadboard so modification and expansion is easy.
Three PIC microcontrollers are used, the 16f877A, 18f4455 and 18f4685. It is also discussed how you can migrate your project from one microcontroller to another – 15 types are supported - including two example projects.
All software that is used in this book can be downloaded for free. That also applies to the open source programming language JAL. This powerful and yet easy to learn language is used by hobbyists as well as professionals.
This book can also be used as a reference guide. It explains all JAL commands, as well as the expansion libraries. Using the index you can easily find example projects that illustrate the use of these commands. Even when you have built all projects in this book you will still want to keep it within arm's reach.
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.
Analogue Electronics and Microcontrollers Projects
Hobbyist electronics can be a fun way to learn new skills that can be helpful to your career. Those who understand the basics of electronics can design their own circuits and projects. However, before you run, you need to learn to walk.
It all starts with analogue electronics. You should be familiar with the simple components and circuits and understand their basic behaviors and the issues you may encounter. The best way to do this is through real experiments. Theory alone is not enough. This book offers a large number of practical entry-level circuits, with which everyone can gain the basic experience.
Through the widespread introduction of microcontrollers, a new chapter in electronics has begun. Microcontrollers are now performing more and more tasks that were originally solved using discrete components and conventional ICs. Starting out has become easier and easier thanks to platforms including Bascom, Arduino, micro:bit. The book introduces numerous manageable microcontroller applications. It?s now a case of less soldering and more programming.
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.
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.
