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Mikrocontroller ESP32
Das umfassendes Handbuch. Über 600 Seiten, komplett in Farbe, mit Fritzing-Schaltskizzen und Projektideen
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Artikel-Nr:
9783836274456
Veröffentl:
2020
Seiten:
616
Autor:
Udo Brandes
Gewicht:
1264 g
Format:
250x175x38 mm
Sprache:
Deutsch
Beschreibung:
Mit dem ESP32 setzen Maker auch anspruchsvolle IoT-Projekte um. Ein leistungsstarkes SoC und zahlreiche Schnittstellen zur Kommunikation machen ihn zur idealen Basis für all Ihre Ideen in der IoT-Programmierung, der Hausautomation oder einfach dem Elektronikbasteln. Dieser Leitfaden begleitet Sie dabei und zeigt Ihnen die Arbeit mit Entwicklungsumgebungen, Sensoren, Schnittstellen und allem, was dazu gehört. So gelingt der umfassende Einstieg in die Mikrocontrollerprogrammierung.
Aus dem Inhalt:
- Chips und Boards
- Stromversorgung
- Werkstatt: Löten, Verkabeln, Fritzing
- Programmiergrundlagen in C und C++
- Entwicklungsumgebungen: Arduino und ESP-IDF
- Analog- und Digitalausgänge, LEDs, Impulszähler und mehr
- Sensoren
- SPI, I²C, UART
- Drahtlose Kommunikation mit Bluetooth, OTA und Wifi
- Projektideen für Maker: Evil Dice, Binär-Uhr, Solar-WLAN-Repeater, Haussteuerung
Stromversorgung, Sensoren, SPI- und I²C-Schnittstellen
Einleitung ... 13
1. Der Mikrocontroller ESP32 und seine Funktionalitäten ... 19
1.1 ... Die ESP32-SoCs ... 19
1.2 ... Die Module ... 22
1.3 ... Die Boards ... 25
1.4 ... Das ESP32-Dev-KitC V4 ... 26
1.5 ... ESP32-Dev-KitC V4 -- Erstinbetriebnahme am PC ... 37
2. Die Stromversorgung ... 39
2.1 ... Betriebszustände und typische Stromverbräuche ... 39
2.2 ... Anschlüsse zur Stromversorgung ... 41
2.3 ... Grundschema der Stromversorgung ... 42
2.4 ... Spannungsquellen ... 43
2.5 ... Spannungsregler ... 46
3. Ihre Werkstatt ... 51
3.1 ... Breadboard & Co. ... 51
3.2 ... Hilfreiche Werkzeuge ... 55
3.3 ... Fritzing ... 58
3.4 ... Löttechnik ... 71
4. Entwicklungsumgebungen ... 81
4.1 ... Der Weg von lesbaren Anweisungen zum Maschinencode ... 81
4.2 ... Das Betriebssystem der Entwicklungsumgebung ... 84
4.3 ... esptool.py ... 85
4.4 ... Entwicklungsumgebungen in der Übersicht ... 93
4.5 ... Partitionstabelle festlegen ... 141
4.6 ... Resümee ... 143
5. Programmierung mit C und C++ ... 145
5.1 ... Programmdesign für den Mikrocontroller ... 145
5.2 ... Syntax und Semantik in der Programmiersprache ... 149
5.3 ... Zeichen, Kommentare und Begrifflichkeiten ... 150
5.4 ... Daten und Datentypen ... 153
5.5 ... Variablen ... 158
5.6 ... Ausdrücke und Operatoren ... 162
5.7 ... Zeiger (Pointer) ... 171
5.8 ... Arrays und Strukturen ... 175
5.9 ... Kontrollstrukturen ... 179
5.10 ... Funktionen ... 188
5.11 ... Funktionen nutzen: Ihr Werkzeugkasten ... 202
5.12 ... Klassen und objektorientierte Programmierung ... 208
5.13 ... Die String()-Klasse ... 216
5.14 ... Serielle Aus- und Eingabe ... 225
5.15 ... Exkurs: Tasks und Threads ... 231
5.16 ... Präprozessordirektiven ... 234
5.17 ... Prinzipien des Softwareentwurfs ... 237
5.18 ... Fehlermanagement ... 237
5.19 ... JSON -- das Datenformat für den Datenaustauch ... 248
6. Peripherie und Funktionen des ESP32 ... 253
6.1 ... Der interne Hall-Sensor ... 253
6.2 ... Digitale Aus-/Eingänge ... 254
6.3 ... Analoge Aus-/Eingänge ... 263
6.4 ... Das ESP32-Touch-Sensor-System ... 275
6.5 ... DHT11/DHT22 ... 281
6.6 ... 433-MHz-Steuerung ... 285
6.7 ... LED-Control und Pulsweitenmodulation ... 291
6.8 ... Impulszähler ... 297
6.9 ... Universaltimer, Watchdogtimer ... 301
6.10 ... Energie-(Spar-)Modi ... 305
6.11 ... Daten auf dem ESP32 speichern ... 314
6.12 ... FreeRTOS-Task-Funktionen ... 317
6.13 ... Thread-Funktionalität nutzen ... 321
7. Externe Schnittstellen ... 325
7.1 ... SPI ... 325
7.2 ... I²C ... 344
7.3 ... Bluetooth ... 348
7.4 ... WLAN/WiFi ... 366
7.5 ... UART ... 389
7.6 ... OTA ... 394
8. Externe Kommunikations- und Steuerungsmöglichkeiten ... 399
8.1 ... Das JSON-Datenaustauschformat in der Praxis ... 400
8.2 ... Apps ... 405
8.3 ... Messenger ... 430
8.4 ... Das MQTT-Protokoll ... 450
8.5 ... Cloud-IoT-Plattformen ... 458
8.6 ... Lokale Anwendungen nutzen ... 484
9. Projektideen ... 513
9.1 ... The Evil Dice ... 513
9.2 ... Die Maker-Uhr ... 519
9.3 ... Das Dateisystem einmal anders ... 539
9.4 ... Solar-Repeater ... 549
9.5 ... Als die Bilder laufen lernten ... 553
9.6 ... IoT-Barometer ... 566
9.7 ... Eine kleine Schaltzentrale ... 582
Anhang ... 603
A.1 ... Sensoren ... 603
A.2 ... Fritzing-Parts ... 604
A.3 ... Verwendete Software und Softwareversionen ... 605
Index ... 607