Technology is constantly changing. New microcontrollers become available every year. The one thing that has stayed the same is the C programming language used to program these microcontrollers. If you would like to learn this standard language to program microcontrollers, then this book is for you!
Arduino is the hardware platform used to teach the C programming language as Arduino boards are available worldwide and contain the popular AVR microcontrollers from Atmel.
Atmel Studio is used as the development environment for writing C programs for AVR microcontrollers. It is a full-featured integrated development environment (IDE) that uses the GCC C software tools for AVR microcontrollers and is free to download.
At a glance:
Start learning to program from the very first chapter
No programming experience is necessary
Learn by doing – type and run the example programs
A fun way to learn the C programming language
Ideal for electronic hobbyists, students and engineers wanting to learn the C programming language in an embedded environment on AVR microcontrollers
Use the free full-featured Atmel Studio IDE software for Windows
Write C programs for 8-bit AVR microcontrollers as found on the Arduino Uno and MEGA boards
Example code runs on Arduino Uno and Arduino MEGA 2560 boards and can be adapted to run on other AVR microcontrollers or boards
Use the AVR Dragon programmer/debugger in conjunction with Atmel Studio to debug C programs
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Square Wave Generation BenchmarksExploring ESP32, Pico, and Other Microcontrollers
Learn to Build Intelligent Embedded Systems
Build smarter embedded systems with Arduino UNO Q. This book gives you the tools, knowledge, and confidence to turn ideas into intelligent, working solutions using the Arduino UNO Q platform. Discover how to build intelligent embedded systems with the Arduino UNO Q and AI.
Unlock the full potential of the Arduino UNO Q, a next-generation platform that combines the real-time power of the STM32U585 microcontroller with the flexibility of a Qualcomm Dragonwing QRB2210 microprocessor.
Learn how to rapidly prototype real-world applications using the Arduino IDE for low-level embedded control and Python in Arduino App Lab for high-level development.
Build confidence through hands-on projects that guide you step by step from basic board features to complete working systems.
Explore ready-to-use, AI based Arduino App Lab examples and see how they can jump-start your development and reduce time to deployment.
Step into the world of Edge AI with a clear, practical introduction to Edge Impulse Studio—no prior AI experience required.
Follow a complete, real-world workflow to create a Keyword Spotting AI application, covering data collection, model training, optimization, and on-device inference using the Edge Impulse Studio.
Bridge the gap between embedded systems and machine learning and learn how to bring intelligence directly onto your hardware.
Perfect for embedded engineers, educators, students, and makers looking to stay ahead in AI-enabled product development.
in 10 captivating lessons
Using the lessons in this book you learn how to program a microcontroller. You’ll be using JAL, a free but extremely powerful programming language for PIC microcontrollers, which enjoys great popularity in the hobby world. Starting out from scratch virtually, you slowly build up the knowledge. No previous knowledge is needed: anyone can get started with this book. Assuming you have absorbed all lessons – meaning you have actually completed all the exercises – you should be confident to write PIC microcontroller programs, as well as read and understand programs written by other people.
JAL commands
You learn the function of JAL commands such as include, pin, delay, forever loop, while loop, case, exit loop, repeat until, if then, as well as the use of functions, procedures and timer- and port interrupts.
JAL programs
You make an LED blink, build a time switch, measure a potentiometer’s wiper position, produce sounds, suppress contact bounce, and control the brightness of an LED. And of course you learn to debug, meaning: how to spot and fix errors in your programs.
Hardware
You learn to recognize various components including the PIC microcontroller, potentiometer and quartz crystal, and how to wire up a PIC microcontroller and effectively link it to your PC. A breadboard is used for the purpose, allowing you to easily modify the component arrangement for further experimenting.
The companion software with this book can be downloaded free of charge, including the JAL programming language. In addition, you may order a kit of parts so you don’t have to go shopping for the required components. Especially for a beginner, this is the easiest way to start with this unique pastime.
Having finished this book does not mean you are through with your pastime. You can get your hands dirty again, and if desired use other books packed with fun projects using the JAL programming language. More information may be found at the end of the lessons in the chapter "Done! What’s next?""
The Elektor Audio DSP FX Processor combines an ESP32 microcontroller and an ADAU1701 Audio DSP from Analog Devices. Besides a user-programmable DSP core, the ADAU1701 has high-quality analog-to-digital and digital-to-analog converters built-in and features an I²S port. This makes it suitable as a high-quality audio interface for the ESP32.
Programs for the ESP32 can be created with Arduino, Platform IO, CMake or by using the Espressif IDF in another way. Programs for the ADAU7101 audio DSPs are created with the free visual programming tool SigmaStudio by dragging and dropping pre-defined algorithm blocks on a canvas.
Applications
Bluetooth/Wi-Fi audio sink (e.g. loudspeaker) & source
Guitar effect pedal (stomp box)
Music synthesizer
Sound/function generator
Programmable cross-over filter for loudspeakers
Advanced audio effects processor (reverb, chorus, pitch shifting, etc.)
Internet-connected audio device
DSP experimentation platform
Wireless MIDI
MIDI to CV converter
and many more...
Specifications
ADAU1701 28-/56-bit, 50-MIPS digital audio processor supporting sampling rates of up to 192 kHz
ESP32 32-bit dual-core microcontroller with Wi-Fi 802.11b/g/n and Bluetooth 4.2 BR/EDR and BLE
2x 24-bit audio inputs (2 V RMS, 20 kΩ)
4x 24-bit audio outputs (0.9 V RMS, 600 Ω)
4x Control potentiometer
MIDI in- and output
I²C expansion port
Multi-mode operation
Power supply: 5 V DC USB or 7.5-12 V DC (barrel jack, center pin is GND)
Current consumption (average): 200 mA
Included
1x ESP32 Audio DSP FX Processor board (assembled)
1x ESP32-PICO-KIT
2x Jumpers
2x 18-pin headers (female)
4x 10 KB potentiometers
Downloads
Documentation
GitHub
Die Programmiersprache „Python“ hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt. Nicht zuletzt haben verschiedene Einplatinensysteme wie der Raspberry Pi zu deren Bekanntheitsgrad beigetragen. Aber auch in anderen Gebieten, wie der Künstlichen Intelligenz oder dem Machine Learning, hat Python weite Verbreitung gefunden. Es ist daher naheliegend, Python bzw. die Variante „MicroPython“ auch für den Einsatz in SoCs (Systems on Chip) zu verwenden.
Leistungsfähige Controller wie der ESP32 der Firma Espressif Systems bieten eine hervorragende Performance sowie Wi-Fi- und Bluetooth-Funktionalität zu einem günstigen Preis. Mit diesen Eigenschaften wurde die Maker-Szene im Sturm erobert. Im Vergleich zu anderen Controllern weist der ESP32 einen deutlich größeren Flash und SRAM-Speicher, sowie eine wesentlich höhere CPU-Geschwindigkeit auf. Aufgrund dieser Leistungsmerkmale eignet sich der Chip nicht nur für klassische C-Anwendungen, sondern insbesondere auch für die Programmierung mit MicroPython.
Das vorliegende Buch führt in die Anwendung der modernen Ein-Chip-Systeme ein. Neben den technischen Hintergründen steht vor allem MicroPython selbst im Vordergrund. Nach der Einführung in die Sprache werden die erlernten Programmierkenntnisse umgehend in die Praxis umgesetzt. Die einzelnen Projekte sind sowohl für den Einsatz im Labor als auch für Alltagsanwendungen geeignet. Neben dem eigentlichen Lerneffekt steht also auch die Freude am Aufbau kompletter und nützlicher Geräte im Vordergrund. Durch die Verwendung von Laborsteckboards können Schaltungen aller Art mit geringem Aufwand realisiert werden, sodass das Austesten der selbstgebauten Geräte zum lehrreichen Vergnügen wird.
Durch die verschiedenen Anwendungen wie Wetterstationen, Digitalvoltmeter, Ultraschall-Entfernungsmesser, RFID-Kartenleser oder Funktionsgeneratoren sind die vorgestellten Projekte auch für Praktika oder Fach- und Studienarbeiten in den Naturwissenschaften bzw. im Natur- und Technikunterricht bestens geeignet.
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.
Diese Ausgabe steht allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern auf der ElektorMagazine-Website zum Download bereit!
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Solarmodul-SimulatorFür Test und Optimierung von MPP-Trackern und Invertern
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Test- und Messlabor mit Raspberry PiDas Wichtigste zuerst: Der ADC
Elektronischer LastwiderstandEin Projekt aus der Kiste
2025: Eine Odyssee in die KIEinige Projekte für das neue Jahr
Projekt-Update: Modulares DC-Leistungsmessgerät AmpVolt v2.0100 Ampere und mehr!
Projekt 2.0
Ethische Transparenz sichtbar gemachtErgebnisse der Umfrage 2024 von Ethics in Electronics
Elektor Audio-DSP FX-Prozessor-BoardTeil 2: Anwendungen erstellen
AVR Architecture and Programming An in-depth look at the 8-bit AVR architecture found in ATtiny and ATmega microcontrollers, mainly from a software and programming point of view. Explore the AVR architecture using C and assembly language in Microchip Studio (formerly Atmel Studio) with ATtiny microcontrollers. Learn the details of how AVR microcontrollers work internally, including the internal registers and memory map of ATtiny devices. Program ATtiny microcontrollers using an Atmel-ICE programmer/debugger, or use a cheap hobby programmer, or even an Arduino Uno as a programmer. Most code examples can be run using the Microchip Studio AVR simulator. Learn to write programs for ATtiny microcontrollers in assembly language. See how assembly language is converted to machine code instructions by the assembler program. Find out how programs written in the C programming language end up as assembly language and finally as machine code instructions. Use the Microchip Studio debugger in combination with a hardware USB programmer/debugger to test assembly and C language programs, or use the Microchip Studio AVR simulator. DIP packaged ATtiny microcontrollers are used in this volume for easy use on electronic breadboards, targeting mainly the ATtiny13(A) and ATtiny25/45/85. Learn about instruction timing and clocks in AVR microcontrollers using ATtiny devices. Be on your way to becoming an AVR expert with advanced debugging and programming skills.
Easy and Affordable Digital Signal ProcessingThe aim of this book is to teach the basic principles of Digital Signal Processing (DSP) and to introduce it from a practical point of view using the bare minimum of mathematics. Only the basic level of discrete-time systems theory is given, sufficient to implement DSP applications in real time. The practical implementations are described in real time using the highly popular ESP32 DevKitC microcontroller development board. With the low cost and extremely popular ESP32 microcontroller, you should be able to design elementary DSP projects with sampling frequencies within the audio range. All programming is done using the popular Arduino IDE in conjunction with the C language compiler.After laying a solid foundation of DSP theory and pertinent discussions on the main DSP software tools on the market, the book presents the following audio-based sound and DSP projects:
Using an I²S-based digital microphone to capture audio sound
Using an I²S-based class-D audio amplifier and speaker
Playing MP3 music stored on an SD card through an I²S-based amplifier and speaker
Playing MP3 music files stored in ESP32 flash memory through an I²S-based amplifier and speaker
Mono and stereo Internet radio with I²S-based amplifiers and speakers
Text-to-speech output with an I²S-based amplifier and speaker
Using the volume control in I²S-based amplifier and speaker systems
A speaking event counter with an I²S-based amplifier and speaker
An adjustable sinewave generator with I²S-based amplifier and speaker
Using the Pmod I²S2 24-bit fast ADC/DAC module
Digital low-pass and band-pass real-time FIR filter design with external and internal A/D and D/A conversion
Digital low-pass and band-pass real-time IIR filter design with external and internal A/D and D/A conversion
Fast Fourier Transforms (FFT)
This USB Stick contains more than 300 Arduino-related articles published in Elektor Magazine. The content includes both background articles and projects on the following topics:
Software & hardware development: Tutorials on Arduino software development using Arduino IDE, Atmel Studio, Shields, and essential programming concepts.
Learning: The Microcontroller Bootcamp offers a structured approach to programming embedded systems.
Data acquisition & measurement: Projects such as a 16-bit data logger, lathe tachometer, and an AC grid analyzer for capturing and analyzing real-time signals.
Wireless communication: Learn how to implement wireless networks, create an Android interface, and communicate effectively with microcontrollers.
Robotics and automation: This covers the Arduino Nano Robot Controller, supporting boards for automation, and explores various Arduino shields to enhance functionality.
Self-build projects: Unique projects such as laser projection, Numitron clock and thermometer, ELF receiver, Theremino, and touch LED interfaces highlight creative applications.
Whether you're a beginner or an experienced maker, this collection is a valuable resource for learning, experimenting, and pushing the boundaries of Arduino technology.
