Mit dem ESP32 setzen Maker anspruchsvolle IoT-Projekte um. Ein leistungsstarkes SoC und zahlreiche Schnittstellen zur Kommunikation machen ihn zur idealen Basis für alle Ihre Ideen in der IoT-Programmierung, bei der Hausautomation oder einfach beim Elektronikbasteln. Dieser Leitfaden begleitet Sie bei Ihren Projekten und zeigt Ihnen die Arbeit mit Entwicklungsumgebungen, Sensoren, Schnittstellen und allem, was dazu gehört. So gelingt Ihnen der umfassende Einstieg in die Mikrocontrollerprogrammierung. Neu in dieser Auflage: Arduino IDE 2.0, erweiterte Kapitel zu Debugging und…mehr
Mit dem ESP32 setzen Maker anspruchsvolle IoT-Projekte um. Ein leistungsstarkes SoC und zahlreiche Schnittstellen zur Kommunikation machen ihn zur idealen Basis für alle Ihre Ideen in der IoT-Programmierung, bei der Hausautomation oder einfach beim Elektronikbasteln. Dieser Leitfaden begleitet Sie bei Ihren Projekten und zeigt Ihnen die Arbeit mit Entwicklungsumgebungen, Sensoren, Schnittstellen und allem, was dazu gehört. So gelingt Ihnen der umfassende Einstieg in die Mikrocontrollerprogrammierung.
Neu in dieser Auflage: Arduino IDE 2.0, erweiterte Kapitel zu Debugging und Multithread-Programmierung.
Aus dem Inhalt:
Chips und BoardsStromversorgungWerkstatt: Löten, Verkabeln, FritzingProgrammiergrundlagen in C und C++Entwicklungsumgebungen: Arduino und ESP-IDFAnalog- und Digitalausgänge, LEDs, Impulszähler und mehrSensorenSPI, I²C, UARTDrahtlose Kommunikation mit Bluetooth, OTA und WifiJTAG-Debugging und weitere Tricks bei der FehlersucheULP-Programmierung: Tasks und Deep SleepProjektideen für Maker: Evil Dice, Binär-Uhr, Solar-WLAN-Repeater
Udo Brandes ist selbständiger Programmierer, IT-Entwickler und Autor. Die Möglichkeiten der Mikrocontrollerprogrammierung sind Zukunftsthemen, die ihn faszinieren und mit deren Chancen und Risiken er sich seit langem intensiv befasst. Zuvor war er Systementwickler beim Rechenzentrum der Finanzverwaltung des Landes Nordrhein-Westfalen und hat in unterschiedlichen Aufgaben für die Stadt Wuppertal gearbeitet.
Inhaltsangabe
Einleitung ... 13 1. Der Mikrocontroller ESP32 ... 19
1.1 ... Ein kurzer Rückblick in die Entwicklung von Mikrocontrollern ... 19 1.2 ... Die ESP32-SoCs ... 20 1.3 ... Die Module WROOM, SOLO, WROVER und PICO ... 26 1.4 ... Die Boards ... 29 1.5 ... Das ESP32-Dev-KitC V4 ... 30 1.6 ... Das ESP32-Dev-KitC V4 -- Erstinbetriebnahme am PC ... 41
4.1 ... Der Weg von lesbaren Anweisungen zum Maschinencode ... 85 4.2 ... Das Betriebssystem der Entwicklungsumgebung ... 88 4.3 ... esptool.py ... 89 4.4 ... Entwicklungsumgebungen in der Übersicht ... 97 4.5 ... Die Partitionstabelle festlegen ... 167 4.6 ... Fazit ... 169
5. Programmierung mit C und C++ ... 171
5.1 ... Programmdesign für den Mikrocontroller ... 171 5.2 ... Syntax und Semantik in der Programmiersprache ... 175 5.3 ... Zeichen, Kommentare und Begriffe ... 176 5.4 ... Daten und Datentypen ... 179 5.5 ... Variablen ... 183 5.6 ... Ausdrücke und Operatoren ... 187 5.7 ... Zeiger (Pointer) ... 197 5.8 ... Arrays und Strukturen ... 201 5.9 ... Kontrollstrukturen ... 205 5.10 ... Funktionen ... 215 5.11 ... Funktionen nutzen: Ihr Werkzeugkasten ... 229 5.12 ... Klassen und objektorientierte Programmierung ... 235 5.13 ... Die String()-Klasse ... 243 5.14 ... Serielle Aus- und Eingabe ... 252 5.15 ... Vorgriff: Tasks und Threads ... 258 5.16 ... Präprozessordirektiven ... 259 5.17 ... Prinzipien des Softwareentwurfs ... 262 5.18 ... Fehlermanagement ... 263 5.19 ... JSON -- das Datenformat für den Datenaustauch ... 283
9. Externe Kommunikations- und Steuerungsmöglichkeiten ... 511
9.1 ... Das JSON-Datenaustauschformat in der Praxis ... 512 9.2 ... Apps ... 517 9.3 ... Messenger ... 538 9.4 ... Das MQTT-Protokoll ... 558 9.5 ... Cloud-IoT-Plattformen ... 566 9.6 ... Lokale Anwendungen nutzen ... 592
10. Projektideen ... 619
10.1 ... The Evil Dice ... 619 10.2 ... Die Maker-Uhr ... 625 10.3 ... Das Dateisystem einmal anders ... 645 10.4 ... Solar-Repeater ... 655 10.5 ... Als die Bilder laufen lernten ... 659 10.6 ... IoT-Barometer ... 672 10.7 ... Eine kleine Schaltzentrale ... 688 10.8 ... Den ESP32 mit Alexa steuern ... 706 10.9 ... Mit Text To Speech und ChatGPT experimentieren ... 715
Einleitung ... 13 1. Der Mikrocontroller ESP32 ... 19
1.1 ... Ein kurzer Rückblick in die Entwicklung von Mikrocontrollern ... 19 1.2 ... Die ESP32-SoCs ... 20 1.3 ... Die Module WROOM, SOLO, WROVER und PICO ... 26 1.4 ... Die Boards ... 29 1.5 ... Das ESP32-Dev-KitC V4 ... 30 1.6 ... Das ESP32-Dev-KitC V4 -- Erstinbetriebnahme am PC ... 41
4.1 ... Der Weg von lesbaren Anweisungen zum Maschinencode ... 85 4.2 ... Das Betriebssystem der Entwicklungsumgebung ... 88 4.3 ... esptool.py ... 89 4.4 ... Entwicklungsumgebungen in der Übersicht ... 97 4.5 ... Die Partitionstabelle festlegen ... 167 4.6 ... Fazit ... 169
5. Programmierung mit C und C++ ... 171
5.1 ... Programmdesign für den Mikrocontroller ... 171 5.2 ... Syntax und Semantik in der Programmiersprache ... 175 5.3 ... Zeichen, Kommentare und Begriffe ... 176 5.4 ... Daten und Datentypen ... 179 5.5 ... Variablen ... 183 5.6 ... Ausdrücke und Operatoren ... 187 5.7 ... Zeiger (Pointer) ... 197 5.8 ... Arrays und Strukturen ... 201 5.9 ... Kontrollstrukturen ... 205 5.10 ... Funktionen ... 215 5.11 ... Funktionen nutzen: Ihr Werkzeugkasten ... 229 5.12 ... Klassen und objektorientierte Programmierung ... 235 5.13 ... Die String()-Klasse ... 243 5.14 ... Serielle Aus- und Eingabe ... 252 5.15 ... Vorgriff: Tasks und Threads ... 258 5.16 ... Präprozessordirektiven ... 259 5.17 ... Prinzipien des Softwareentwurfs ... 262 5.18 ... Fehlermanagement ... 263 5.19 ... JSON -- das Datenformat für den Datenaustauch ... 283
9. Externe Kommunikations- und Steuerungsmöglichkeiten ... 511
9.1 ... Das JSON-Datenaustauschformat in der Praxis ... 512 9.2 ... Apps ... 517 9.3 ... Messenger ... 538 9.4 ... Das MQTT-Protokoll ... 558 9.5 ... Cloud-IoT-Plattformen ... 566 9.6 ... Lokale Anwendungen nutzen ... 592
10. Projektideen ... 619
10.1 ... The Evil Dice ... 619 10.2 ... Die Maker-Uhr ... 625 10.3 ... Das Dateisystem einmal anders ... 645 10.4 ... Solar-Repeater ... 655 10.5 ... Als die Bilder laufen lernten ... 659 10.6 ... IoT-Barometer ... 672 10.7 ... Eine kleine Schaltzentrale ... 688 10.8 ... Den ESP32 mit Alexa steuern ... 706 10.9 ... Mit Text To Speech und ChatGPT experimentieren ... 715
