ARDUINO - eben derzeit (2014) angesagtes "Physical Computing"

Letztmalig dran rumgefummelt: 01.05.24 01:58:21

... in meiner Wahrnehmung machte der ARDUINO den Anfang - nach oben jedoch dürfte die Spirale offen sein und im Bereich der neuen Generation von Microcomputern haben wir wohl einige neue "Durchstarter" - dies gilt zumindest für den Bereich der "Minianwendungen" (Microsteuerungen, aber dies schon auf Basis eines Betriebssystems mit eigener grafischer Oberfläche) - und diese können derzeit schon ganz schön groß werden ...

  1. Was alles dazu genutzt werden kann ...
  2. ARDUINO - die Varianten & Shields ...
3. Programmierwerkzeuge ...
  4. Unsere Projektbeispiele ...
5. Verwandte Themen ...

Physical Computing

ARDUINO - das Logo

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

Wissen für Fortgeschrittene der Informatik

Quellen:

... ARDUINO bei CONRAD-Electronics

... ARDUINO im Web

ARDUINO-Projekte

... welcher ARDUINO ist der richtige???

ARDUINO-IDE

MikroPython

... kommt aber nur für die leistungsstarken Mega-Typen in Frage

ARDUINO & Python

... kommt aber nur für die leistungsstarken Mega-Typen in Frage

... my interactiv garden

1. Was alles genutzt werden kann ...

Zwei Komponenten gehören, wie fast immer dazu: Hard- und Software - und in beiden Bereichen geht viel! Wenn hier eine Basis wie auch immer vorhanden ist, geht die Post eigentlich sofort richtig ab. Ob Hardware direkt verdrahtet und mit diskreten Bauelementen auf einer Schalplatine ausgeführt, oder gleich die Komfort-Lösung via TinkerKit & Co. - es muss nur noch softwareseitig einiges vorbereitet werden, das ist jedoch easy!

ARDUINO Tinkerkit

ARDUINO-Tinker-Kid mit C++ programmieren

... Board- sowie ARDUINO-Pinbelegungen

... vorhandene Bausteine

... erste Beispiele und Erfahrungen

ARDUINO-Tinkerkit

Anleitung Tinkerkit

Anschlussbelegungen

ARDUINO-Pins

erste Beispiele ...

ARDUINO-Basic Sensor-Kit
Arduino:

http://www.worldofspectrum.org/

ARDUINO-Basics

ARDUINO - die Gesamtübersicht für den Anfang

ARDUINO Uno - die Gesamtübersicht für den Anfang

ARDUINO Nano - die Gesamtübersicht für den Anfang

ARDUINO - die Gesamtübersicht für den Anfang

2. ARDUINO - die Varianten & Shields...

ARDUINO ist nicht gleich ARDUINO! Seit seinem Antritt im Jahr 2005 - von Massimo Banzi und David Cuartielles entwickelt und mit dem Namen der Bar bezeichnet, in welcher sich einige der Entwickler häufig trafen, hat sich die Ganze Sache rasant entwickelt. Arduino deckt heute den Bereich von der Miniplatine mit einem Controller bis zum SOC alles ab - und das zum kleinen Preis für viel Leistung.

Es gibt mittlerweile sehr viele Arduino Boards zur Auswahl - da lässt sich für jeden Einsatzzweck der richtige Arduino heraussuchen. Die Kleinsten der Gruppe sind dabei der Arduino Micro und der Arduino Nano. Die Besonderheit beider ist, dass sie sich sogar direkt in ein Breadboard stecken lassen. Wie alle Arduinos finden wir auch hier einen Mikroprozessor von Atmel, wobei im Micro ein ATmega32U4 steckt und im Nano ein ATmega328P. Diese beiden Prozessoren sind jedoch bereits relativ leistungsfähig und besitzen beide einen 16Mhz Takt sowie 32KB. Eine Stufe größer sind der Arduino Uno und der Arduino Leonardo, welche prinzipiell dieselben technischen Daten aufweisen, wie der Arduino Nano und der Arduino Micro, jedoch ein anderes Pin-Layout. Während Nano und Micro direkt in ein Breadboard gesteckt werden können, haben der Uno und der Leonardo den Vorteil, dass sie Shield kompatibel sind. Arduino Uno Shields sind eine besondere Erfindung der Arduino-Anwender: Es gibt verschiedene Shields, auf denen die gesamte Hardware bereits komplett installiert und Arduino kompatibel verbunden ist. Das macht die Bausteine lassen sich somit ohne weitere Elektronik-Kenntnisse nutzen.

ARDUINO-Shields:

ARDUINO- Liquid-Display
ARDUINO- Siebensegment-Display

Typ	Prozessor	Frequenz	*Programme*	S-RAM	*EEPROM*	GPIO's	*Analog-Ports*
ARDUINO Nano	ATmega328	16-MHz-Quarz	32KB
ARDUINO Micro	ATmega32U4	16-MHz-Quarz	32KB
ARDUINO Mini	ATmega328
ARDUINO Uno	ATmega328	16-MHz-Quarz	32KB	2KB	1KB	14 digital I/O Pins von denen können 6 für PWM verwendet werden	6 Pins mit 10 Bit Auflösung
ARDUINO Due	SAM3X8E ARM Cortex-M3	84-MHz-Quarz
ARDUINO Leonardo	ATmega32u4	16-MHz-Quarz				20 GPIO's (davon 7 als PWM-Ausgang und 12 als analoge Eingänge möglich), eine Micro-USB-Buchse	20 IOP's - davon 7 als analoge Eingänge
ARDUINO Mega 2560 R3	ATmega2560	16-MHz-Quarz				54 digitale I/O-Pins (davon 15 als PWM-Ausgang möglich), 16 analoge Eingänge, 4 UARTs
ARDUINO Mega ADK	ATmega2560

... das jeweilige Board

Kurzbeschreibung

Handbücher & Know How

... zu meiner Website für die Boards

Arduino Mega 2560 R3

Beim Arduino Mega 2560 R3 handelt es sich um ein modernes Mikrocontroller-Board, das auf Atmels Controller ATmega2560 basiert. Es hat insgesamt 54 digitale I/O-Pins (davon 15 als PWM-Ausgang möglich), 16 analoge Eingänge, 4 UARTs (serielle Schnittstellen in Hardware), einen 16-MHz-Quarz, einen USB-Anschluss, eine Buchse für externe Stromversorgung, einen ISP-Header und einen Reset-Taster.

ARDUINO-Mega - das Handbuch

ATmega2560 - Datasheet

Arduino Mega 2560 R3

Arduino Leonardo

Beim Arduino Leonardo handelt es sich um ein modernes Mikrocontroller-Board, das auf Atmels Controller ATmega32u4 basiert. Es hat insgesamt 20 digitale I/O-Pins (davon 7 als PWM-Ausgang und 12 als analoge Eingänge möglich), einen 16-MHz-Quarz, eine Micro-USB-Buchse, eine Buchse für externe Stromversorgung, einen ISP-Header und einen Reset-Taster. Das Board enthält alles, was zum Entwickeln mit diesem Mikrocontroller nötig ist.

ARDUINO-Leonardo - das Handbuch

ATmega32u4 - Datasheet

Arduino Leonardo

Arduino Mini

Das Arduino Mini Microcontroller Board basiert auf dem ATmega328

ARDUINO-Mini - das Handbuch

ATmega328 - Datasheet

Arduino Mini

Arduino Nano

Arduino Nano ist ein Entwicklungs-Board basieren auf dem ATmega328. Er ist ein kleiner Komplett-Rechner auf einer minimalen Leiterplatte und basiert auf dem ATmega328 (Arduino Nano 3.x).
Er realisiert mehr oder weniger die gleiche Funktionalität wie der Arduino Duemilanove auf einem anderen Board.
Er benötigt nur eine Spannung und arbeitet mit einem Mini-B USB als Schnittstelle. Der Nano wurde von Gravitech entwickelt und produziert.

ARDUINO-Nano - das Handbuch

ATmega328 - Datasheet

Arduino Nano

Arduino Due

Beim Arduino Due ist ein modernes Mikrocontroller-Board, das auf Atmels Controller SAM3X8E ARM Cortex-M3 basiert. Es handelt sich dabei um das erste Arduino-Board, das mit einem 32-bit-ARM-Mikrocontroller bestückt ist.

ARDUINO-Due - das Handbuch

SAM3X8E ARM Cortex-M3 - Datasheet

Arduino Due

Arduino Uno

Arduino Uno ist ein modernes Mikrocontroller-Board, das auf Atmels Controller ATmega328 basiert. Es hat insgesamt 14 digitale I/O-Pins (davon 6 als PWM-Ausgang möglich), 6 analoge Eingänge, einen 16-MHz-Quarz, einen USB-Anschluss, eine Buchse für externe Stromversorgung, einen ISP-Header und einen Reset-Taster.
Der Mikrocontroller ist mit einem Boot-Loader vorprogrammiert, wodurch die Programmierung direkt über die serielle Schnittstelle ohne externes Programmiergerät erfolgen kann.
Bei dem Arduino Uno wird das USB-Signal mit einem Atmel Atmega8U2 zu einem seriellen Signal umgesetzt. Bei älteren Modellen wurde dies mit dem Baustein FT232RL von FTDI realisiert. Auf der Platine ist außerdem eine 6-Pol. ISP-Schnittstelle mit der man direkt seriell programmieren kann.
Bei diesem Board gibt es die Möglichkeit Zusatzplatinen auf die herausgeführten I/O Pins zu stecken. Es gibt bereits sehr viele Zusatzplatinen. Z.B. eine Ethernet-Platine, die eine Kommunikation über Netzwerk ermöglicht. Die Spannungsversorgung erfolgt über den USB-Anschluss oder über die DC-Eingangsbuchse (6 - 20V). Der Atmega328 hat einen Flashspeicher von 32kB einen SRAM von 2kB und einen EEPROM-Speicher von 1kB. Der Quarz auf der Platine hat eine Frequenz von 16MHz. Pro Ausgangspin können 40mA entnommen werden.

ARDUINO-Uno - das Handbuch

ATmega328 - Datasheet

Arduino Uno

Arduino Mega ADK

Arduino Mega ADK Microcontroller-Board basiert auf dem ATmega2560

ARDUINO-Mega - das Handbuch

ATmega2560 - Datasheet

Arduino Mega ADK

Arduino Mega Shield erlaubt es, den ARDUINO an das E-blocks-System zu koppeln.

ARDUINO-Mega Shield - das Handbuch

Smart Car Kit V 2.0 for ARDUINO

ARDUINO Sunfollower - basiert auf dem ATmega328

3. Programmierwerkzeuge ...

Zumindest für die kleinen Boards gibt's die absoluten Wunderwaffen - bei den großen schränken die dann allerdings ein. C++ geht immer, aber da sind dann eben Spezialkenntnisse notwendig - das geht eben bereits am Anfang schon ganz tief.

... WOKWI seit 2023

... die ARDUINO-IDE 2.0 im November 2023

WOKWI

ARDUINO-IDE 2.2.1

... Snap-ARDUINO

... die ARDUINO-IDE

... Mikro-Python mit ARDUINO

Tinker-CAD

Snap-ARDUINO-Website

ARDUINO-IDE

Mikro-Python

Tinker-CAD - für die Schaltungen mit IC's

... FRITZING

... der Schaltungsentwurf mittels Software

... serieller Monitor

ARDUINO Sensor-Basic-Kit

Fritzing-Schaltungs-Editor

Software zum Schaltungsentwurf

ARDUINO-Serieller Monitor

ARDUINO-Basic Sensor-Kit

... LED-Steuerungen kaufen & studieren

Breadboard Power-Supply

... Kaufen und informieren über moderne LED-Ansteuerungen

MB102 Breadboard Netzteil Adapter Power Supply Modul 3.3V/5V

... Snap-ARDUINO

... Arbeiten mit der ARDUINO-IDE

Snap- for ARDUINO

Programmstrukturen
Datentypen
Methoden und Funktionen
Bibliotheken
PWM-Steuerung
Analog-Signale, Digitalsignale Analog/Digital- sowie Digital/Analog-Wandlung
Interrupt-Programmierung
Watchdogs
Sleep-Modi
Serielle Kommunikation
Processing IDE
Objekorientierte Anwendungen

Links zu Emulatorenseiten:

4. Unsere Projektbeispiele ...

... dieser Abschnitt ist im September 2022 noch leer, das soll sich aber im Laufe des Schuljahres grundlegend ändern. Externe Bausteine sowie entsprechende Bibliotheken sind verfügbar - müssen lediglich noch aufbereitet werden.

eine LED blinkt	zwei LEDs blinken im Wechseltakt	Ampel	Ampel mit Fußgänger-Bedarfs-Regelung
Lauflicht mit 5 LED	Lauflicht mit umschaltbarer Frequenz	Lauflicht mit Richtungswechsel	Sieben-Segment-Anzeige
einstelliger Zähler	Zählschaltung mit Taster	Hexadezimal-Schalter	Würfel

Master Projects

True-Color-Dot-Matrix

HIMALAYA Multi-Function Shield ProtoShield für Arduino

128 x 64 Dot OLED-Matrix SSD1306

ARD SHD LCD3,5 Arduino Shield - Display 3,5", 320 x 480

LCD-Display

ARDUINO-Projekte

484-Bit-Punkt Matrix-Ansteuerung

Universelles 4-Digit Multiplexer Siebensegment-Display

Ansteuerung eines 1,3" 128 mal 64 OLED-Display

ARDUINO-TFT-Display

2 mal 16 Zeichen-LCD-Display

I2C-BUS-Controller

4 Digit Seven-Segment Display TM1637

4 Digit Sixteen-Segment Display HT16K33

RGB Matrix, 40 LEDs, WS2812

16 Button Keyboard

35 in 1 Sensor-Kit

ARDUINO-I2C-BUS-Controller

ARDUINO-kompatibles 4 Digit Sevensegment Display

ARDUINO-kompatibles 4 Digit Sixteensegment Display

ARDUINO-kompatible RGB Matrix, 40 LEDs, WS2812

ARDUINO-16 Button-Keyboard

ARDUINO-35 in 1 Sensor-Kit

Serial Peripherial Interface - kurz SPI

Real Time Controller DS1307

64 LED Matrix WS2812

ARDUINO-Datenlogger

USB Typ C Messgerät TC66C

ARD SHD CNC KIT

ARDUINO-Serial Peripherial Interface

ARDUINO-Real Time Clock Controller DS 1307

ARDUINO-kompatible RGB Matrix, 64 LEDs, WS2812

ARDUINO-ST1046-Datenlogger

USB Typ C Messgerät TC66C

ARDUINO-CNC Controller Board A4988

Sechzehnsegment-Anzeige Kingsbright 2019-39 PSA08-11SRWA

8 Digit Segmenttreiber/Multiplexer - MAXIM7219/MAXIM7221

ARD SHD LCD3,5 Arduino Shield - Display 3,5", 320 x 480

Elegoo 4 Kanal DC 5V Relaismodul mit Optokoppler für Arduino UNO R3 1280 DSP ARM PIC AVR STM32 Raspberry Pi

DEBO LED MATRIX Entwicklerboards - dreifarbige LED-Matrix

6-stellige 16/25 Segmentanzeige gemeinsame Anode Arduino kompatibel DYSR00P401101 Mikro

Sechzehnsegment-Anzeige Kingsbright 2019-39 PSA08-11SRWA

Serieller 8-Digit Segment-Treiber/Multiplexer MAX7219

ARD SHD LCD3,5 Arduino Shield - Display 3,5", 320 x 480

Elegoo 4 Kanal DC 5V Relaismodul mit Optokoppler für Arduino UNO R3 1280 DSP ARM PIC AVR STM32 Raspberry Pi

DEBO LED MATRIX Entwicklerboards - zweifarbige LED-Matrix

6-stellige 16/25 Segmentanzeige gemeinsame Anode Arduino kompatibel DYSR00P401101 Mikro

MAX7219 8x32 4 in 1 Dot Matrix LED Anzeigemodul kompatibel mit Arduino und Raspberry Pi

PEAKTECH 6227 Labornetzgerät, 0 - 60 V, 0 - 6 A, stabilisiert, 2x USB

ARD SHD IO BOARD Arduino Shield - I/O Erweiterungsboard

Elegoo 4 Kanal DC 5V Relaismodul mit Optokoppler für Arduino UNO R3 1280 DSP ARM PIC AVR STM32 Raspberry Pi

DEBO LED MATRIX Entwicklerboards - dreifarbige LED-Matrix

MAX7219 8x32 4 in 1 Dot Matrix LED Anzeigemodul kompatibel mit Arduino und Raspberry Pi

PEAKTECH 6227 Labornetzgerät, 0 - 60 V, 0 - 6 A, stabilisiert, 2x USB

ARD SHD IO BOARD Arduino Shield - I/O Erweiterungsboard

ARDUINO SHD LCD Arduino Shield - Display LCD-Kit, 16x2 blau/weiß - das Logo

DEBO LED MATRIX Entwicklerboards - zweifarbige LED-Matrix

6-stellige 16/25 Segmentanzeige gemeinsame Anode Arduino kompatibel DYSR00P401101 Mikro

5. Verwandte Themen ...

Angefangen bei diskreter digitaler Logik zeigen wir hier auch den historischen Weg in den Schritten über Einzelbauelemente bis zum heute gängigen "Physical Computing" mit Minimalanforderungen, jedoch maximaler Leistung. Was heute in eine Streichholzschachtel passt, füllte noch vor 65 Jahren ganze Häuserblöcke - ganz zu schweigen von dem "Kraftwerk", welches die benötigte Elektroenergie bereit stellte.

Basis - Logik-Gates

Download als CorelDraw11.0-Datei

Übersicht der logischen Grundfunktionen

Industry 4.0

PICs

Projekte mit Mikrocontrollern - Entwicklungen 2018

Installation von Logikschaltungen

Schaltungen mit IC's

Expressiv 32

EasyPIC5-Developer Tool

CALLLIOPE-Mini

Raspberry-Pi

Banana-Pi

Tinker-CAD

Transistoren

Integrierte Schaltkreise

Kombinatorik

... und so funktioniert ein Computer

Mikroprozessorgeschichte

Prozessoraufbau

Z80

Mikrocontrollertechnik

Automatisierungstechnik

A/D-Wandlung

Logikschaltungen - der Entwurf

Bool'sches Aussagenkalkül

Das Kombinatorik-Projekt

Murray-Code

Logische Grundschaltungen

Aufgaben zur Logikentwicklung

Rechenmaschinenmodelle

Expressiv 32

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... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist