Arduino das umfassende Handbuch

Arduino das umfassende Handbuch

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Kühnel, Claus 1951- (VerfasserIn)
Format: Buch
Sprache:German
Veröffentlicht: Bonn Rheinwerk 2023
Ausgabe:2., aktualisierte und erweiterte Auflage
Schriftenreihe:Rheinwerk Computing
Schlagworte:
Programmierung
Mikrocontroller
Arduino-Plattform
Bread-boards
C-plus-plus C++
EEPROM FRAM
ESP32
Fritzing Eagle
Hand-Buch Bücher Grundlagen Kurse Tipps Tutorials Wissen Training Ausbildung
IoT
JSON
LoRaWAN LoRa BLE
MQTT
Maker-Technik
Mikro-controller
Schaltungsdesign
Sensor-Display-Relai-Aktor
UART SPI 1-Wire
Uno
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Inhaltsverzeichnis
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490 0 |a Rheinwerk Computing 
500 |a Auf dem Cover: "Von der Leiterplatte bis zum fertigen Sketch, Elektronik verstehen, Projekte umsetzen, Schnittstellen, Sensoren, Aktoren, Stromversorgung, Shields", "für alle Arduino-Modelle und den Raspberry Pi Pico", "alle Beispielprojekte zum Download" 
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adam_text INHALT 1 ARDUINO - WAS IST DAS? 19 YY * * - P: *&* L 405 . YY 12 **, A***D E,ONOZ E - R 7 1.1 ARDUINO - ETWAS HINTERGRUND ..................................................................... 19 1.2 OPEN SOURCE: DIE LIZENZEN DES ARDUINO-PROJEKTS ...................................... 20 1.3 MAKER UND DIE ARDUINO-COMMUNITY .......................................................... 23 1.4 ARDUINO UNO REV3 - DER STANDARD .............................................................. 25 1.4.1 EIN-UND AUSGANGSPINS ......................................................................... 26 1.4.2 SERIELLE SCHNITTSTELLEN .......................................................................... 28 1.4.3 SPANNUNGSVERSORGUNG ......................................................................... 28 1.4.4 MIKROCONTROLLER ATMEGA328P .............................................................. 29 1.4.5 WARUM EIGENTLICH DIE BEZEICHNUNG UNO? ....................................... 29 1.5 DETAILS ZUM MIKROCONTROLLER ...................................................................... 30 1.5.1 MIKROCONTROLLER-KERN ........................................................................... 31 1.5.2 MIKROCONTROLLER-PERIPHERIE .................................................................. 35 2 ARDUINO-HARDWARE 59 * * 3 )E7 AS ** * - , NX YY W - 1 1* * % R * R *Y. % - ****** 2.1 DIE PRODUKTFAMILIE ARDUINO ........................................................................ 59 2.1.1 KLASSISCHE ARDUINO-BOARDS .................................................................... 59 2.1.2 KOMPAKTE ARDUINO-BOARDS ................................................................... 67 2.1.3 ARDUINO-MKR-SERIE ................................................................................ 77 2.1.4 ARDUINO-PRO-FAMILIE .............................................................................. 80 2.1.5 ARDUINO YUN ........................................................................................... 91 2.2 ARDUINO-KOMPATIBLE BOARDS........................................................................ 96 2.2.1 SEEEDUINO V4.2 ...................................................................................... 97 2.2.2 LILYPAD ARDUINO ...................................................................................... 98 2.2.3 MADUINO GPRS A6 ................................................................................. 100 2.2.4 BBC MICRORBIT BZW. CALLIOPE MINI .......................................................... 101 2.2.5 SPARKFUN PRO NRF52840 MINI ................................................................ 102 2.2.6 STM32 NUCLEO ....................................................................................... 104 2.2.7 TEENSY 4.X .............................................................................................. 105 2.2.8 ESP8266 .......... 107 2.2.9 ESP32 ..................................................................................................... 110 2.2.10 M5STACK, M5STICKC/M5STICKC PLUS, M5ATOM UND M5STAMP ............ 117 2.2.11 RASPBERRY PI PICO ................................................................................... 125 2.2.12 SEEED XIAO UND WIO TERMINAL ......................................................... 132 2.2.13 ADAFRUIT FEATHER UND SPARKFUN THING PLUS ......................................... 134 2.2.14 MAIXDUINO ............................................................................................. 134 2.3 ARDUINO-SHIELDS............................................................................................ 137 2.3.1 ARDUINO-STANDARD-SHIELDS .................................................................... 137 2.3.2 ARDUINO-MKR-SHIELDS .................................................................................... 142 2.4 EXPANSIONSBOARDS ........................................................................................ 146 2.4.1 ARDUINO PORTENTA H7 ............................................................................. 146 2.4.2 SEEEDUINO XIAO .................................................................................... 146 2.4.3 RASPBERRY PI PICO ................................................................................... 147 3 DAS EXPERIMENTIERUMFELD 151 A *T * YY - - = * - S * S - A * ~ 2 ** T * 9 * 3.1 ELEKTRONISCHE BAUTEILE ................................................................................. 151 3.1.1 WIDERSTAND, KONDENSATOR UND SPULE .................................................... 151 3.1.2 TASTER, SCHALTER UND RELAIS ................................................................... 158 3.1.3 DIODEN .................................................................................................... 159 3.1.4 TRANSISTOREN UND FETS ALS SCHALTER ....................................................... 161 3.1.5 OPERATIONSVERSTAERKER ............................................................................ 167 3.2 GRUNDLAGEN ZUR SCHALTUNGSTECHNIK............................................................. 169 3.2.1 OHMSCHES GESETZ .................................................................................. 169 3.2.2 KIRCHHOFFSCHE REGELN ............................................................................ 169 3.2.3 REIHEN-UND PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN ............................... 174 3.3 BREADBOARDS UND ZUBEHOER ........................................................................... 175 3.3.1 BREADBOARDS ........................................................................................... 175 3.3.2 BREADBOARD HOLDER ................................................................................ 177 3.3.3 BREADBOARD POWER ................................................................................. 179 3.4 QWIIC, GROVE UND MIKROBUS CONNECTION ..................................................... 180 3.4.1 QWIIC CONNECTION .................................................................................. 180 3.4.2 GROVE-SYSTEM ........................................................................................ 182 3.4.3 MIKROBUS SYSTEM .................................................................................. 182 3.5 SPANNUNGSVERSORGUNG ................................................................................. 183 3.5.1 USB-HUB MIT SCHNELLLADEANSCHLUSS ...................................................... 186 3.5.2 STECKERNETZTEIL ...................................................................................... 187 3.5.3 LABORNETZGERAET ...................................................................................... 188 3.5.4 LITHIUM-POLYMER-AKKU .......................................................................... 189 3.5.5 SPANNUNGSVERSORGUNG MIT SOLARZELLEN ................................................ 193 3.5.6 REDUZIERUNG DES STROMBEDARFS FUER BATTERIEBETRIEB ............................ 194 3.6 MESSTECHNIK ................................................................................................. 198 3.6.1 MULTIMETER ............................................................................................ 198 3.6.2 FUNKTIONSGENERATOR .............................................................................. 199 3.6.3 OSZILLOSKOP ............................................................................................ 201 3.6.4 BITSCOPE MICRO ...................................................................................... 202 3.6.5 SALEAE LOGIC ANALYZER ............................................................................ 207 3.7 CAD-SOFTWARE .............................................................................................. 208 3.7.1 FRITZING .................................................................................................. 208 3.7.2 KICAD .................................................................................................... 211 3.7.3 EAGLE .................................................................................................... 211 3.7.4 EASYEDA STANDARD ................................................................................. 211 3.7.5 WELCHES TOOL SOLL ICH VERWENDEN? ....................................................... 212 4 ARDUINO-SOFTWARE 215 . * 1S +33 - * 4,0 2%* - V&I , * - - - YY SA GUAPE 1 $*% * 4.1 SCHRITTE BEI DER PROGRAMMERSTELLUNG.......................................................... 215 4.2 DIE ARDUINO-ENTWICKLUNGSUMGEBUNG ........................................................ 216 4.2.1 LEGACY IDE: ARDUINO 1.8 ......................................................................... 216 4.2.2 DIE NEUE ARDUINO IDE 2 ....................................................................... 223 4.3 DIE ARDUINO-CREATE-PLATTFORM ..................................................................... 227 4.3.1 ARDUINO WEB EDITOR .............................................................................. 228 4.3.2 ARDUINO LOT CLOUD ................................................................................. 230 4.3.3 ARDUINO PROJECT HUB ............................................................................ 230 4.4 ARDUINO CREATE VS. ARDUINO IDE ................................................................... 231 4.5 PROGRAMMIEREN IN C++ ................................................................................. 232 4.5.1 EMPFEHLENSWERTE ONLINE-TUTORIALS ..................................................... 233 4.5.2 EINFUEHRUNG IN DIE GRUNDLAGEN VON C++ ............................................... 233 4.6 DEN ARDUINO PROGRAMMIEREN ...................................................................... 261 4.6.1 PROGRAMMSTRUKTUR ................................................................................ 261 4.6.2 ARDUINO-FUNKTIONEN ............................................................................. 262 4.6.3 HELIO WORLD ........................................................................................... 282 4.6.4 ARDUINO-LIBRARYS ................................................................................... 285 ARDUINO-BOARDS IN BETRIEB NEHMEN ........................................................... 288 4.7.1 ARDUINO UNO .......................................................................................... 289 4.7.2 ARDUINO UNO WIFI REV2 ......................................................................... 291 4.7.3 ARDUINO YUEN .......................................................................................... 296 4.7.4 ESP32 ..................................................................................................... 309 4.7.5 M5STACK BZW. M5STICKC/C PLUS ............................................................ 311 4.7.6 TEENSY 4.X .............................................................................................. 315 4.7.7 RASPBERRY PI PICO ................................................................................... 318 4.8 ARDUINO-DEBUGGING .................................................................................. 321 4.8.1 DEBUGGING MIT DIGITALEM AUSGANG ...................................................... 321 4.8.2 PRINTF()-DEBUGGING ............................................................................... 322 4.8.3 MICRODEBUG-LIBRARY .............................................................................. 322 4.8.4 ARDUINOTRACE-LIBRARY ............................................................................ 326 4.8.5 ARDUINO-DEBUGGING MIT SEGGER J-LINK DEBUGGER ............................. 328 5 SENSOREN 337 5.1 DER THERMISTOR ALS TEMPERATURSENSOR ...................................................... 337 5.2 DER TEMPERATURSENSOR TMP36 .................................................................. 340 5.3 DER TEMPERATUR UND FEUCHTIGKEITSSENSOR ............................................... 344 5.4 DER TEMPERATUR UND FEUCHTIGKEITSSENSOR SI7021 .................................. 350 5.5 DER TEMPERATURSENSOR DS18B20 ............................................................... 353 5.6 DIE BAROMETRISCHEN DRUCKSENSOREN BMP180, BMP280 UND BME280 ..... 357 5.7 DER LUFTQUALITAETSSENSOR MQ135 ................................................................ 362 5.8 DER GROVE-FEINSTAUBSENSOR PPD42NS ...................................................... 368 5.9 DER LICHTSTAERKESENSOR GY-30 (BH1750FVI) ............................................... 371 5.10 DER FARBSENSOR GY-TCS3200D ................................................................... 375 5.11 ULTRASCHALL-ENTFERNUNGSMESSUNG ............................................................. 381 5.12 TOF-ENTFERNUNGSMESSUNG ......................................................................... 386 5.13 BEWEGUNGSDETEKTION MIT PIR-SENSOREN ................................................... 389 5.14 WETTERDATEN .............................................................................................. 392 6 EINGABEELEMENTE 399 4 - **,** * * 4*4 WIPUSLER & YY %. *HES YY PROSS ***. - S*R * - . ** BLOHOS SHO ******** WS 6.1 TASTER UND SCHALTER ...................................................................................... 399 6.2 KEYPADS ........................................................................................................ 401 6.3 JOYSTICKS ....................................................................................................... 408 6.4 DREHGEBER .................................................................................................... 411 6.5 TOUCH-SENSOREN ........................................................................................... 415 6.6 TOUCH-PANELS ............................................................................................... 416 6.7 RFID............................................................................................................... 419 6.8 NFC ................................................................................................................ 429 7 ANZEIGEELEMENTE 441 + * A * W * &. 4 *** YY YY 4 * 2 % YY YY - *4 22 - ** * X - % - % 7.1 LEDS UND RGB-LEDS ....................................................................................... 441 7.2 SIEBEN-SEGMENT-ANZEIGE ............................................................................ 447 7.3 LED-DOT-MATRIX-ANZEIGE .............................................................................. 450 7.4 SERIELL GESTEUERTE RGB-LEDS ........................................................................ 454 7.4.1 NEOPIXEL ................................................................................................ 454 7.4.2 DOTSTAR .................................................................................................. 459 7.4.3 NEOPIXEL VS. DOTSTAR ............................................................................. 462 7.4.4 FASTLED .................................................................................................. 463 7.5 LCDS .............................................................................................................. 465 7.5.1 DISPLAY MIT HD44780 ......................................................................... 466 7.5.2 GROVE-LCDSMIT L 2 C ............................................................................... 467 7.5.3 LCD KEYPAD SHIELD ................................................................................ 470 7.5.4 ARDUINO-SHIELD MIT EA DOGS102W-6 UND EA PCBARDDOG1701 ........ 473 7.5.5 NOKIA-5110-GRAFIK-LCD ........................................................................ 478 7.6 OLED-DISPLAY ................................................................................................ 486 7.7 TOUCHSCREEN ................................................................................................. 496 7.7.1 WAVESHARE 2.8 TOUCH LCD SHIELD ......................................................... 497 7.7.2 NEXTION 2.8 HMI LCD TOUCH DISPLAY ..................................................... 507 8 AKTOREN 537 0-2 - 44 , A - ************** KA % -2 8.1 RELAIS ........................................................................................................... 537 8.2 MOTOREN ...................................................................................................... 542 8.2.1 SERVO ...................................................................................................... 542 8.2.2 DC-MOTOR .............................................................................................. 547 8.2.3 SCHRITTMOTOR ......................................................................................... 561 9 EXTERNE SPEICHER 575 9.1 INTERNES EEPROM ........................................................................................ 575 9.2 EXTERNES EEPROM ....................................................................................... 578 9.3 FRAM ........................................................................................................... 581 10 KOMMUNIKATION 585 10.1 SERIELLES INTERFACE UART, DER INTERNE MONITOR .......................................... 585 10.2 SPI ................................................................................................................ 591 10.3 L 2 C-BUS ......................................................................................................... 597 10.4 1-WIRE-BUS .................................................................................................. 600 10.5 CAN .............................................................................................................. 606 10.6 BLUETOOTH UND BLE ...................................................................................... 614 10.6.1 SERIELLE BLUETOOTH-MODULE ................................................................... 615 10.6.2 MIKROCONTROLLER MIT BLE ....................................................................... 616 10.7 DER ARDUINO IM NETZWERK ........................................................................... 628 10.7.1 ETHERNET ................................................................................................. 628 10.7.2 WIFI ....................................................................................................... 634 10.7.3 DIE PERFORMANCE TESTEN ........................................................................ 645 10.8 LORA BZW. LORAWAN ................................................................................... 647 10.8.1 LORA/LORAWAN - BEGRIFFE .................................................................... 648 10.8.2 LORA-DATENUEBERTRAGUNG ....................................................................... 649 10.8.3 THE THINGS NETWORK (TTN) ................................................................... 655 10.8.4 LORAWAN-KNOTEN ................................................................................. 658 10.9 GSM ............................................................................................................ 673 10.9.1 MODULE UND PROVIDER ............................................................................ 673 10.9.2 ARDUINO UNO MIT SIM800 EVB ............................................................... 675 10.9.3 MADUINO GPRS A6 ................................................................................. 679 10.10 3GPP LPWAN ............................................................................................. 681 10.10.1 NB-LOT .................................................................................................... 684 10.10.2 LTE-M ..................................................................................................... 705 10.11 NETZWERKVERBINDUNGEN MIT NRF24L01 .................................................... 709 10.11.1 TRANSCEIVER NRF24L01 ........................................................................... 710 10.11.2 NRF24L01-MODUL ................................................................................... 711 10.11.3 NRF24L01 MIT SMA-ANTENNE ................................................................. 713 10.11.4 NRF24L01-REICHWEITENMESSUNG .......................................................... 713 10.11.5 DIE NETZWERKKNOTEN IN DER UEBERSICHT .................................................. 715 10.11.6 INITIALISIERUNG DES NRF24L01 ................................................................. 718 10.11.7 DATENUEBERTRAGUNG ZWISCHEN ZWEI SENSORKNOTEN ................................ 719 10.11.8 DATENUEBERTRAGUNGZWISCHENMEHRERENSENSORKNOTEN ....................... 723 11 DATENFORMATE UND KOMMUNIKATIONSPROTOKOLLE 733 11.1 JSON .......................................................................................................... 733 11.2 MQTT ......................................................................................................... 736 11.2.1 GRUNDLAGEN ........................................................................................... 736 11.2.2 MQTT-BROKER ....................................................................................... 738 11.2.3 MQTT-CLIENT ......................................................................................... 740 12 ARDUINO-BENCHMARKS 745 A . * - * - * *==6. 4 %,OE *,* ** YY 3*4, - A **ZENT?PE ,S , O $ 13 PROJEKTIDEEN FUER DEN ARDUINO 749 - } ,P 8,3 * SE * ***=*= ** - NS E AZ** 5,6405/28*, 128**KRKO* *0*55* YY - - S 13.1 TRAGBARE ELEKTRONIK (WEARABLES) ............................................................. 749 13.2 UEBERWACHUNG DES RAUMKLIMAS ................................................................ 752 13.2.1 SENSIRION SCD30 .................................................................................. 755 13.2.2 SENSIRION SGP30 UND BOSCH BME280 .................................................. 761 13.2.3 BOSCH BME680 ....................................................................................... 762 13.2.4 ENVIRONMENTAL SENSOR AZ-ENVY ............................................................ 767 13.3 OPEN DATA AUS DEM INTERNET ..................................................................... 771 13.3.1 .... ............................................................................................................... 771 13.3.2 COVID-19-DATENBANK ............................................................................. 776 13.4 PUSHOVER-STATUSMELDUNGEN....................................................................... 781 13.4.1 PUSHOVER-SERVER .................................................................................... 782 13.4.2 PUSHOVER-ANDROID-CLIENT ...................................................................... 783 13.4.3 PUSHOVER-INTEGRATION INS ARDUINO-PROGRAMM .................................... 784 13.5 UEBERWACHUNG VON PFLANZEN ....................................................................... 789 13.5.1 M5STACK ENV.II UND EARTH UNIT .......................................................... 790 13.5.2 KAPAZITIVE BODENFEUCHTESENSOREN ...................................................... 791 13.5.3 LILYGO-T-HIGROW KIT .............................................................................. 792 13.6 MESSUNG VON RADIOAKTIVER STRAHLUNG ........................................................ 794 13.6.1 MESSTECHNISCHE VORAUSSETZUNGEN ........................................................ 794 13.6.2 AUSWERTUNG DER ....................................................... 799 13.7 ARDUINO YUEN ................................................................................................. 802 13.7.1 NETZWERK-PERFORMANCE ......................................................................... 802 13.7.2 ZWEI WELTEN VERBINDEN ......................................................................... 803 13.7.3 ERFASSEN VON MESSDATEN ....................................................................... 805 13.8 MSSTICKC ..................................................................................................... 812 13.8.1 M5STICKC-HATS ...................................................................................... 812 13.8.2 M5STICKC-THERMOMETER ....................................................................... 813 13.8.3 MSSTICKC MESSUNG DER WASSERTEMPERATUR ..................................... 814 13.9 KAMERAANWENDUNGEN ................................................................................ 817 13.9.1 ARDUCAM SHIELD V2 ............................................................................... 818 13.9.2 ARDUCAM_ESP32S_UNO_PSRAM BOARD ............................................. 822 13.9.3 M5STACK CAMERA ................................................................................... 825 13.10 MASCHINELLES LERNEN ................................................................................... 827 13.10.1 TENSORFLOW LITE .................................................................................... 828 13.10.2 EDGE IMPULSE ........................................................................................ 828 14 GEHAEUSE FUER DEN ARDUINO 831 - , * - - S : =*=*=********************* ********* 3 ** * 14.1 ARDUIBOX OPEN - HUTSCHIENENGEHAEUSE FUER DEN ARDUINO .......................... 831 14.2 RASPIBOX PICO FUER RASPBERRY PI PICO ........................................................... 833 14.3 AZ-TOUCH MKR/ESP/FEATHER ...................................................................... 834 14.4 ESPGATEWAY - ESP32 WIFI/ BLE GATEWAY .................................................. 835 15 DER ARDUINO IN INDUSTRIELLEN ANWENDUNGEN 839 - * N **2 YY YY, * *=** ,4*** A S. EE NO 6** 15.1 PROTOTYPING MIT DEM ARDUINO .................................................................... 839 15.2 INDUSTRIEANWENDUNGEN .............................................................................. 840 15.2.1 CONTROLLINO ............................................................................................ 840 15.2.2 INDUSTRIAL CONTROLLER ............................................................................. 842 15.2.3 INDUSTRUINO ........................................................................................... 843 ANHANG 845 A * 21 4Y* - YY OA Q* , E 1*PR 4* NS W SROAS * 2*H* * IN A=PEDI A.1 ARDUINO-DISTRIBUTOREN ................................................................................ 845 A.2 TECHNISCHE DATEN IM VERGLEICH ................................................................... 845 A.3 SPEZIFIKATION VON WIDERSTAENDEN ................................................................ 850 A.3.1 BEDRAHTETE WIDERSTAENDE ..................................................................... 851 A.3.2 SMD-WIDERSTAENDE ............................................................................... 852 INDEX ............................................................................................................................... 855
adam_txt INHALT 1 ARDUINO - WAS IST DAS? 19 YY * * - P: *&* L 405 . YY 12 **, A***D E,ONOZ E - R 7 1.1 ARDUINO - ETWAS HINTERGRUND . 19 1.2 OPEN SOURCE: DIE LIZENZEN DES ARDUINO-PROJEKTS . 20 1.3 MAKER UND DIE ARDUINO-COMMUNITY . 23 1.4 ARDUINO UNO REV3 - DER STANDARD . 25 1.4.1 EIN-UND AUSGANGSPINS . 26 1.4.2 SERIELLE SCHNITTSTELLEN . 28 1.4.3 SPANNUNGSVERSORGUNG . 28 1.4.4 MIKROCONTROLLER ATMEGA328P . 29 1.4.5 WARUM EIGENTLICH DIE BEZEICHNUNG UNO? . 29 1.5 DETAILS ZUM MIKROCONTROLLER . 30 1.5.1 MIKROCONTROLLER-KERN . 31 1.5.2 MIKROCONTROLLER-PERIPHERIE . 35 2 ARDUINO-HARDWARE 59 * * 3 )E7 AS ** * - , NX YY W - 1 1* * % R * R *Y. % - ****** 2.1 DIE PRODUKTFAMILIE ARDUINO . 59 2.1.1 KLASSISCHE ARDUINO-BOARDS . 59 2.1.2 KOMPAKTE ARDUINO-BOARDS . 67 2.1.3 ARDUINO-MKR-SERIE . 77 2.1.4 ARDUINO-PRO-FAMILIE . 80 2.1.5 ARDUINO YUN . 91 2.2 ARDUINO-KOMPATIBLE BOARDS. 96 2.2.1 SEEEDUINO V4.2 . 97 2.2.2 LILYPAD ARDUINO . 98 2.2.3 MADUINO GPRS A6 . 100 2.2.4 BBC MICRORBIT BZW. CALLIOPE MINI . 101 2.2.5 SPARKFUN PRO NRF52840 MINI . 102 2.2.6 STM32 NUCLEO . 104 2.2.7 TEENSY 4.X . 105 2.2.8 ESP8266 . 107 2.2.9 ESP32 . 110 2.2.10 M5STACK, M5STICKC/M5STICKC PLUS, M5ATOM UND M5STAMP . 117 2.2.11 RASPBERRY PI PICO . 125 2.2.12 SEEED XIAO UND WIO TERMINAL . 132 2.2.13 ADAFRUIT FEATHER UND SPARKFUN THING PLUS . 134 2.2.14 MAIXDUINO . 134 2.3 ARDUINO-SHIELDS. 137 2.3.1 ARDUINO-STANDARD-SHIELDS . 137 2.3.2 ARDUINO-MKR-SHIELDS . 142 2.4 EXPANSIONSBOARDS . 146 2.4.1 ARDUINO PORTENTA H7 . 146 2.4.2 SEEEDUINO XIAO . 146 2.4.3 RASPBERRY PI PICO . 147 3 DAS EXPERIMENTIERUMFELD 151 "A *T * YY - - = * - ' S * S - A * ~ 2 ** ' T * 9" * 3.1 ELEKTRONISCHE BAUTEILE . 151 3.1.1 WIDERSTAND, KONDENSATOR UND SPULE . 151 3.1.2 TASTER, SCHALTER UND RELAIS . 158 3.1.3 DIODEN . 159 3.1.4 TRANSISTOREN UND FETS ALS SCHALTER . 161 3.1.5 OPERATIONSVERSTAERKER . 167 3.2 GRUNDLAGEN ZUR SCHALTUNGSTECHNIK. 169 3.2.1 OHMSCHES GESETZ . 169 3.2.2 KIRCHHOFFSCHE REGELN . 169 3.2.3 REIHEN-UND PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN . 174 3.3 BREADBOARDS UND ZUBEHOER . 175 3.3.1 BREADBOARDS . 175 3.3.2 BREADBOARD HOLDER . 177 3.3.3 BREADBOARD POWER . 179 3.4 QWIIC, GROVE UND MIKROBUS CONNECTION . 180 3.4.1 QWIIC CONNECTION . 180 3.4.2 GROVE-SYSTEM . 182 3.4.3 MIKROBUS SYSTEM . 182 3.5 SPANNUNGSVERSORGUNG . 183 3.5.1 USB-HUB MIT SCHNELLLADEANSCHLUSS . 186 3.5.2 STECKERNETZTEIL . 187 3.5.3 LABORNETZGERAET . 188 3.5.4 LITHIUM-POLYMER-AKKU . 189 3.5.5 SPANNUNGSVERSORGUNG MIT SOLARZELLEN . 193 3.5.6 REDUZIERUNG DES STROMBEDARFS FUER BATTERIEBETRIEB . 194 3.6 MESSTECHNIK . 198 3.6.1 MULTIMETER . 198 3.6.2 FUNKTIONSGENERATOR . 199 3.6.3 OSZILLOSKOP . 201 3.6.4 BITSCOPE MICRO . 202 3.6.5 SALEAE LOGIC ANALYZER . 207 3.7 CAD-SOFTWARE . 208 3.7.1 FRITZING . 208 3.7.2 KICAD . 211 3.7.3 EAGLE . 211 3.7.4 EASYEDA STANDARD . 211 3.7.5 WELCHES TOOL SOLL ICH VERWENDEN? . 212 4 ARDUINO-SOFTWARE 215 . * 1S +33 - * 4,0 2%* - " V&I , * - - - YY SA GUAPE 1 $*% * 4.1 SCHRITTE BEI DER PROGRAMMERSTELLUNG. 215 4.2 DIE ARDUINO-ENTWICKLUNGSUMGEBUNG . 216 4.2.1 LEGACY IDE: ARDUINO 1.8 . 216 4.2.2 DIE NEUE ARDUINO IDE 2 . 223 4.3 DIE ARDUINO-CREATE-PLATTFORM . 227 4.3.1 ARDUINO WEB EDITOR . 228 4.3.2 ARDUINO LOT CLOUD . 230 4.3.3 ARDUINO PROJECT HUB . 230 4.4 ARDUINO CREATE VS. ARDUINO IDE . 231 4.5 PROGRAMMIEREN IN C++ . 232 4.5.1 EMPFEHLENSWERTE ONLINE-TUTORIALS . 233 4.5.2 EINFUEHRUNG IN DIE GRUNDLAGEN VON C++ . 233 4.6 DEN ARDUINO PROGRAMMIEREN . 261 4.6.1 PROGRAMMSTRUKTUR . 261 4.6.2 ARDUINO-FUNKTIONEN . 262 4.6.3 HELIO WORLD . 282 4.6.4 ARDUINO-LIBRARYS . 285 ARDUINO-BOARDS IN BETRIEB NEHMEN . 288 4.7.1 ARDUINO UNO . 289 4.7.2 ARDUINO UNO WIFI REV2 . 291 4.7.3 ARDUINO YUEN . 296 4.7.4 ESP32 . 309 4.7.5 M5STACK BZW. M5STICKC/C PLUS . 311 4.7.6 TEENSY 4.X . 315 4.7.7 RASPBERRY PI PICO . 318 4.8 ARDUINO-DEBUGGING . 321 4.8.1 DEBUGGING MIT DIGITALEM AUSGANG . 321 4.8.2 PRINTF()-DEBUGGING . 322 4.8.3 MICRODEBUG-LIBRARY . 322 4.8.4 ARDUINOTRACE-LIBRARY . 326 4.8.5 ARDUINO-DEBUGGING MIT SEGGER J-LINK DEBUGGER . 328 5 SENSOREN 337 5.1 DER THERMISTOR ALS TEMPERATURSENSOR . 337 5.2 DER TEMPERATURSENSOR TMP36 . 340 5.3 DER TEMPERATUR UND FEUCHTIGKEITSSENSOR . 344 5.4 DER TEMPERATUR UND FEUCHTIGKEITSSENSOR SI7021 . 350 5.5 DER TEMPERATURSENSOR DS18B20 . 353 5.6 DIE BAROMETRISCHEN DRUCKSENSOREN BMP180, BMP280 UND BME280 . 357 5.7 DER LUFTQUALITAETSSENSOR MQ135 . 362 5.8 DER GROVE-FEINSTAUBSENSOR PPD42NS . 368 5.9 DER LICHTSTAERKESENSOR GY-30 (BH1750FVI) . 371 5.10 DER FARBSENSOR GY-TCS3200D . 375 5.11 ULTRASCHALL-ENTFERNUNGSMESSUNG . 381 5.12 TOF-ENTFERNUNGSMESSUNG . 386 5.13 BEWEGUNGSDETEKTION MIT PIR-SENSOREN . 389 5.14 WETTERDATEN . 392 6 EINGABEELEMENTE 399 4 - **,** * * 4*4 "WIPUSLER & YY %. *HES YY"PROSS ***. " - S*R * - . ** BLOHOS SHO ******** WS 6.1 TASTER UND SCHALTER . 399 6.2 KEYPADS . 401 6.3 JOYSTICKS . 408 6.4 DREHGEBER . 411 6.5 TOUCH-SENSOREN . 415 6.6 TOUCH-PANELS . 416 6.7 RFID. 419 6.8 NFC . 429 7 ANZEIGEELEMENTE 441 + * A * W * &. 4\\*** YY YY 4 * 2 % YY YY - *4 22 - ** * X - % - % 7.1 LEDS UND RGB-LEDS . 441 7.2 SIEBEN-SEGMENT-ANZEIGE . 447 7.3 LED-DOT-MATRIX-ANZEIGE . 450 7.4 SERIELL GESTEUERTE RGB-LEDS . 454 7.4.1 NEOPIXEL . 454 7.4.2 DOTSTAR . 459 7.4.3 NEOPIXEL VS. DOTSTAR . 462 7.4.4 FASTLED . 463 7.5 LCDS . 465 7.5.1 DISPLAY MIT HD44780 . 466 7.5.2 GROVE-LCDSMIT L 2 C . 467 7.5.3 LCD KEYPAD SHIELD . 470 7.5.4 ARDUINO-SHIELD MIT EA DOGS102W-6 UND EA PCBARDDOG1701 . 473 7.5.5 NOKIA-5110-GRAFIK-LCD . 478 7.6 OLED-DISPLAY . 486 7.7 TOUCHSCREEN . 496 7.7.1 WAVESHARE 2.8" TOUCH LCD SHIELD . 497 7.7.2 NEXTION 2.8" HMI LCD TOUCH DISPLAY . 507 8 AKTOREN 537 0-2 - 44 , A - ************** KA % -2 8.1 RELAIS . 537 8.2 MOTOREN . 542 8.2.1 SERVO . 542 8.2.2 DC-MOTOR . 547 8.2.3 SCHRITTMOTOR . 561 9 EXTERNE SPEICHER 575 9.1 INTERNES EEPROM . 575 9.2 EXTERNES EEPROM . 578 9.3 FRAM . 581 10 KOMMUNIKATION 585 10.1 SERIELLES INTERFACE UART, DER INTERNE MONITOR . 585 10.2 SPI . 591 10.3 L 2 C-BUS . 597 10.4 1-WIRE-BUS . 600 10.5 CAN . 606 10.6 BLUETOOTH UND BLE . 614 10.6.1 SERIELLE BLUETOOTH-MODULE . 615 10.6.2 MIKROCONTROLLER MIT BLE . 616 10.7 DER ARDUINO IM NETZWERK . 628 10.7.1 ETHERNET . 628 10.7.2 WIFI . 634 10.7.3 DIE PERFORMANCE TESTEN . 645 10.8 LORA BZW. LORAWAN . 647 10.8.1 LORA/LORAWAN - BEGRIFFE . 648 10.8.2 LORA-DATENUEBERTRAGUNG . 649 10.8.3 THE THINGS NETWORK (TTN) . 655 10.8.4 LORAWAN-KNOTEN . 658 10.9 GSM . 673 10.9.1 MODULE UND PROVIDER . 673 10.9.2 ARDUINO UNO MIT SIM800 EVB . 675 10.9.3 MADUINO GPRS A6 . 679 10.10 3GPP LPWAN . 681 10.10.1 NB-LOT . 684 10.10.2 LTE-M . 705 10.11 NETZWERKVERBINDUNGEN MIT NRF24L01 . 709 10.11.1 TRANSCEIVER NRF24L01 . 710 10.11.2 NRF24L01-MODUL . 711 10.11.3 NRF24L01 MIT SMA-ANTENNE . 713 10.11.4 NRF24L01-REICHWEITENMESSUNG . 713 10.11.5 DIE NETZWERKKNOTEN IN DER UEBERSICHT . 715 10.11.6 INITIALISIERUNG DES NRF24L01 . 718 10.11.7 DATENUEBERTRAGUNG ZWISCHEN ZWEI SENSORKNOTEN . 719 10.11.8 DATENUEBERTRAGUNGZWISCHENMEHRERENSENSORKNOTEN . 723 11 DATENFORMATE UND KOMMUNIKATIONSPROTOKOLLE 733 11.1 JSON . 733 11.2 MQTT . 736 11.2.1 GRUNDLAGEN . 736 11.2.2 MQTT-BROKER . 738 11.2.3 MQTT-CLIENT . 740 12 ARDUINO-BENCHMARKS 745 A . * - * - * *==6. 4 %,OE *,* ** YY 3*4, - A **ZENT?PE ' ,S ", O" $ 13 PROJEKTIDEEN FUER DEN ARDUINO 749 - } ,P 8,3 * SE * ***=*= ** - NS E AZ** 5,6405/28*," 128**KRKO* *0*55* YY - - S 13.1 TRAGBARE ELEKTRONIK (WEARABLES) . 749 13.2 UEBERWACHUNG DES RAUMKLIMAS . 752 13.2.1 SENSIRION SCD30 . 755 13.2.2 SENSIRION SGP30 UND BOSCH BME280 . 761 13.2.3 BOSCH BME680 . 762 13.2.4 ENVIRONMENTAL SENSOR AZ-ENVY . 767 13.3 OPEN DATA AUS DEM INTERNET . 771 13.3.1 . . 771 13.3.2 COVID-19-DATENBANK . 776 13.4 PUSHOVER-STATUSMELDUNGEN. 781 13.4.1 PUSHOVER-SERVER . 782 13.4.2 PUSHOVER-ANDROID-CLIENT . 783 13.4.3 PUSHOVER-INTEGRATION INS ARDUINO-PROGRAMM . 784 13.5 UEBERWACHUNG VON PFLANZEN . 789 13.5.1 M5STACK ENV.II UND EARTH UNIT . 790 13.5.2 KAPAZITIVE BODENFEUCHTESENSOREN . 791 13.5.3 LILYGO-T-HIGROW KIT . 792 13.6 MESSUNG VON RADIOAKTIVER STRAHLUNG . 794 13.6.1 MESSTECHNISCHE VORAUSSETZUNGEN . 794 13.6.2 AUSWERTUNG DER . 799 13.7 ARDUINO YUEN . 802 13.7.1 NETZWERK-PERFORMANCE . 802 13.7.2 ZWEI WELTEN VERBINDEN . 803 13.7.3 ERFASSEN VON MESSDATEN . 805 13.8 MSSTICKC . 812 13.8.1 M5STICKC-HATS . 812 13.8.2 M5STICKC-THERMOMETER . 813 13.8.3 MSSTICKC MESSUNG DER WASSERTEMPERATUR . 814 13.9 KAMERAANWENDUNGEN . 817 13.9.1 ARDUCAM SHIELD V2 . 818 13.9.2 ARDUCAM_ESP32S_UNO_PSRAM BOARD . 822 13.9.3 M5STACK CAMERA . 825 13.10 MASCHINELLES LERNEN . 827 13.10.1 TENSORFLOW LITE . 828 13.10.2 EDGE IMPULSE . 828 14 GEHAEUSE FUER DEN ARDUINO 831 - , * - - S : =*=*=********************* ********* 3 ** * 14.1 ARDUIBOX OPEN - HUTSCHIENENGEHAEUSE FUER DEN ARDUINO . 831 14.2 RASPIBOX PICO FUER RASPBERRY PI PICO . 833 14.3 AZ-TOUCH MKR/ESP/FEATHER . 834 14.4 ESPGATEWAY - ESP32 WIFI/ BLE GATEWAY . 835 15 DER ARDUINO IN INDUSTRIELLEN ANWENDUNGEN 839 - * N **2 YY YY, * *=** ,4*** A S. EE NO 6** 15.1 PROTOTYPING MIT DEM ARDUINO . 839 15.2 INDUSTRIEANWENDUNGEN . 840 15.2.1 CONTROLLINO . 840 15.2.2 INDUSTRIAL CONTROLLER . 842 15.2.3 INDUSTRUINO . 843 ANHANG 845 A * 21 4Y* - YY OA Q* , E 1*PR 4* NS W SROAS * 2*H* * IN A=PEDI A.1 ARDUINO-DISTRIBUTOREN . 845 A.2 TECHNISCHE DATEN IM VERGLEICH . 845 A.3 SPEZIFIKATION VON WIDERSTAENDEN . 850 A.3.1 BEDRAHTETE WIDERSTAENDE . 851 A.3.2 SMD-WIDERSTAENDE . 852 INDEX . 855
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868 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm
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Rheinwerk Computing
Auf dem Cover: "Von der Leiterplatte bis zum fertigen Sketch, Elektronik verstehen, Projekte umsetzen, Schnittstellen, Sensoren, Aktoren, Stromversorgung, Shields", "für alle Arduino-Modelle und den Raspberry Pi Pico", "alle Beispielprojekte zum Download"
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