Mehr als 50 Grundlagenprojekte mit MicroPython und dem RP2040-Mikrocontroller
Der Raspberry Pi Pico ist eine leistungsstarke Mikrocontroller-Platine, die speziell für das Physical Computing – also hardwarenahe Anwendungen – entwickelt wurde. Der Raspberry Pi Pico kann so programmiert werden, dass er eine einzelne Aufgabe sehr effizient ausführt und ermöglicht so schnelle Steuerungs- und Überwachungsanwendungen in Echtzeit. Der 'Pico', wie wir ihn nennen, basiert auf dem schnellen, effizienten und kostengünstigen Dual-Core ARM Cortex-M0+ RP2040 Mikrocontroller-Chip, der mit bis zu 133 MHz läuft und über 264 KB SRAM und 2 MB Flash-Speicher verfügt. Neben dem großen Speicher hat der Pico noch weitere attraktive Eigenschaften, darunter eine große Anzahl von GPIO-Pins sowie gängige Schnittstellen wie ADC, SPI, I²C, UART und PWM. Als Krönung bietet der Chip schnelle und genaue Timer, eine Hardware-Debug-Schnittstelle und einen internen Temperatursensor.
Zur Programmierung lassen sich leicht die gängigen Hochsprachen wie MicroPython oder C/C++ verwenden. Dieses Buch ist eine Einführung in die Verwendung des Pico mit der Programmiersprache MicroPython. In allen Projekten wird die Thonny-Entwicklungsumgebung (IDE) eingesetzt. Über 50 Projekte decken folgende Themen ab:
Installation von MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico
Timer-Interrupts und externe Interrupts
Projekte mit Analog-Digital-Wandler (ADC)
Verwendung des internen sowie externer Temperatursensoren
Datenlogger
Projekte zur PWM, UART, I²C-Bus und SPI-Bus
Wi-Fi und Bluetooth für die Kommunikation mit Smartphones
Projekte mit dem Digital-Analog-Wandler (DAC)
Alle in diesem Buch vorgestellten Projekte wurden vollständig getestet und sind funktionsfähig. Es werden keine Programmier- oder Elektronikkenntnisse vorausgesetzt, um sie nachzuvollziehen. Für alle beschriebenen Projekte gibt es kurze Beschreibungen, Blockdiagramme, detaillierte Schaltpläne und vollständige MicroPython-Programmlistings. Die Listings sind auch auf der zum Buch gehörenden Elektor-Webseite zu finden.
Learning circuit design the fun way
Welcome to the world of electronics!
Getting started in electronics is not as difficult as you may think. Using this book, you will explore and learn the most important electrical and electronics engineering concepts in a fun way by doing various experiments and by simulating circuits. It will teach you electronics practically without getting into complex technical jargon and long calculations. As a result, you will be creating your own projects soon.
No prior knowledge of electronics is required, only some basic algebra is used in a few simple calculations. Many tested and working projects and simulations are presented to familiarise yourself with the construction of electronic circuits. Circuit simulation is introduced at an early stage to enable you to experiment with circuits easily without breaking anything.
You will learn:
The concepts of voltage, current, and power
AC and DC
Basic lamp circuits with switches
Passive components: resistors, capacitors & inductors
RC & RCL circuits
Electromagnetism
Loudspeakers, relays, buzzers, and transformers
Active components: diodes & LEDs, bipolar transistors & MOSFETs
Transistor-based switching circuits
Optocoupler circuits
Astable & monostable multivibrators
Using the 555 timer IC
The operational amplifier
Digital logic
Advanced examples: amplifiers, oscillators, filters, and sensors
Test and measurement tools
Microcontrollers: Arduino UNO, ESP32, Raspberry Pi Pico, and Raspberry Pi
Reading datasheets and best practices for selecting components
EMC & EMI and norms & regulations
An Introduction to RISC-V
RISC-V is an Instruction Set Architecture (ISA) that is both free and open. This means that the RISC-V ISA itself does not require a licensing fee, although individual implementations may do so. The RISC-V ISA is curated by a non-profit foundation with no commercial interest in products or services that use it, and it is possible for anyone to submit contributions to the RISC-V specifications. The RISC-V ISA is suitable for applications ranging from embedded microcontrollers to supercomputers.
This book will first describe the 32-bit RISC-V ISA, including both the base instruction set as well as the majority of the currently-defined extensions. The book will then describe, in detail, an open-source implementation of the ISA that is intended for embedded control applications. This implementation includes the base instruction set as well as a number of standard extensions.
After the description of the CPU design is complete the design is expanded to include memory and some simple I/O. The resulting microcontroller will then be implemented in an affordable FPGA development board (available from Elektor) along with a simple software application so that the reader can investigate the finished design.
Contents
Projects
PicoVoiceVoice alienation and sound effects with the Raspberry Pi Pico
Navigation with Vibration Feedback
POV Display
Pulse Width Modulation (PWM) with the Raspberry Pi Pico
Wi-Fi with the Raspberry Pi Pico
'Hello World' from the Raspberry Pi Pico and RP2040A look at the Raspberry Pi Foundation’s first microcontroller
Simple On-Off Temperature Controller with Raspberry Pi HAT
Multitasking with the Raspberry PiShowcase: a traffic lights controller
The Raspberry Pi Ruler GadgetFun with a time-of-flight sensor
Raspberry Pi Buffer Board (Mk. 1)Never blow up the I/O again
FM radio with RDSA top HAT project for the Raspberry Pi
LoRa with the Raspberry Pi PicoFun with MicroPython!
Tutorials
Qt for the Raspberry Pi
Raspberry Pi Pico Programmingwith MicroPython and Thonny
Raspberry Pi Full StackRPi and RF24 at the heart of a sensor network
Raspberry Pi Bash Command Cheat Sheet
Community
Java on the Raspberry PiAn interview with Frank Delporte
Reviews
Introducing the New Raspberry Pi Pico W, H, and WH
Secure Boot Solution for Raspberry PiRetrofit security at a reasonable price
Review: SmartPi – Smart Meter Extension for Raspberry Pi
Review: The Enviro+ Raspberry Pi HATMeasuring environmental data with Raspberry Pi and the HAT Enviro+
Review: Meet the Raspberry Pi 4All new but still good?
Raspberry Pi Gets a Fast 3.5' Touch DisplayMore power at no extra charge
Book Launch: Raspberry Pi for Radio Amateurs
Program and Build Raspberry Pi 5 Based Ham Station Utilities with the RTL-SDR
The RTL-SDR devices (V3 and V4) have gained popularity among radio amateurs because of their very low cost and rich features. A basic system may consist of a USB based RTL-SDR device (dongle) with a suitable antenna, a Raspberry Pi 5 computer, a USB based external audio input-output adapter, and software installed on the Raspberry Pi 5 computer. With such a modest setup, it is possible to receive signals from around 24 MHz to over 1.7 GHz.
This book is aimed at amateur radio enthusiasts and electronic engineering students, as well as at anyone interested in learning to use the Raspberry Pi 5 to build electronic projects. The book is suitable for both beginners through experienced readers. Some knowledge of the Python programming language is required to understand and eventually modify the projects given in the book. A block diagram, a circuit diagram, and a complete Python program listing is given for each project, alongside a comprehensive description.
The following popular RTL-SDR programs are discussed in detail, aided by step-by-step installation guides for practical use on a Raspberry Pi 5:
SimpleFM
GQRX
SDR++
CubicSDR
RTL-SDR Server
Dump1090
FLDIGI
Quick
RTL_433
aldo
xcwcp
GPredict
TWCLOCK
CQRLOG
klog
Morse2Ascii
PyQSO
Welle.io
Ham Clock
CHIRP
xastir
qsstv
flrig
XyGrib
FreeDV
Qtel (EchoLink)
XDX (DX-Cluster)
WSJT-X
The application of the Python programming language on the latest Raspberry Pi 5 platform precludes the use of the programs in the book from working on older versions of Raspberry Pi computers.
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35 Projects for Beginners
This book is for hobbyists, students and engineers who want to learn C and how to use an mbed ARM microcontroller in an easy and fun way, without the need for cumbersome software installations.
ARM mbed microcontroller NXP LPC1768
The projects in this book are meant for beginners in C and ARM microcontrollers. That doesn't mean the projects are simple, but it does mean that they are easy to understand. We use for example USB communications, a subject that is made so easy by the mbed that it is suitable for a beginners book.
Cloud technology
The mbed NXP LPC1768 uses cloud technology, a revolutionary concept in software development. This means you do not need to install software on your PC in order to program the mbed!
The only thing you need is a browser such as Microsoft Internet Explorer, and a USB port on your PC. You can get access to your project from any PC anywhere in the world and continue working on it. When you are done a few simple mouse clicks transfer the program to your mbed hardware. Of course you can optionally download the projects and store them on your own PC.
Features of this Book
Learn how to program an mbed ARM microcontroller using cloud technology. No complicated software installation on your PC needed.
Learn programming in C by doing fun and interesting projects. No previous experience or knowledge required.
Examples of projects in this book: flashing light, timer, light activated switch, digital thermometer, people detector, USB communication, talking microcontroller, debugging, sound switch, and much more - 35 projects in total.
Examples of C subjects in this book: variables, commands, functions, program execution, pointers (introduction).
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