Anregungen für Experimente in der Technischen Informatik

Hubert Högl, <Hubert.Hoegl@tha.de>

17. Dezember 2019

Falls Sie sich als TI’lerin oder TI’ler noch was zu Weihnachten oder danach schenken lassen wollen – hier wären ein paar Anregungen. Vor allem in den Abschnitten „Werkzeug“ und „Material“.

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Werkzeug

(W1) Lötkolben und Lötzinn

(W2) Steckbrett und Flugdrähte

(W3) Seitenschneider

(W4) Netzteil

(W5) Multimeter zum Messen von Spannung, Strom, Widerstand

(W6) Saleae Logikanalysator (Klon für etwa 15-20 Euro ist ausreichend, siehe z.B. Antratek)

(W7) Bus Pirate v3.6 (1-Wire, I2C, SPI, UART, JTAG, Bitbang)

(W8) Oszilloskop (preiswerte Marken sind Rigol, Siglent, Owon, Hantek)

Material

(M1) Ein paar Widerstände, LEDs, Taster

(M2) Boards mit ESP8266

  • ESP-01 Modul

  • Wemos D1 R2

  • NodeMCU

(M3) Boards mit ESP32

  • Wemos Lolin D32

  • NodeMCU ESP32

  • Heltec WiFi Kit 32

(M4) Nucleo STM32L476

(M5) Arduino Uno oder Nano

(M6) mico:bit

(M7) I2C Sensoren. Beispiele:

  • LM75 Temperatur

  • BME280 Temperatur, Druck, Feuchte

(M8) WiPy oder LoPy von pycom.io

(M9) „Bluepill“ STM32F103

(M10) Raspberry Pi 3, Zero-W

(M11) PJRC Teensy

(M12) USB-zu-Seriell Wandler, z.B. BB-CH340T bei Olimex. Es gibt auch von FTDIChip diverse USB-Wandler Bausteine bzw. Module, z.B. mit FT260, FT232, FT2232. Manche dieser Bausteine können neben der seriellen Schnittstelle auch I2C, SPI und JTAG ansteuern. Bei FTDIChip wird diese Eigenschaft als „Multi-Protocol Synchronous Serial Engine“ (MPSSE) bezeichnet.

Bücher

(B1) Warren Gay, Beginning STM32, Apress 2018. Beschäftigt sich mit der Programmierung des „BluePill“ STM32F103 Boards mit GCC, FreeRTOS und der libopencm3. Die Entwicklung findet unter Linux auf der Kommandozeile statt. https://learning.oreilly.com/library/view/beginning-stm32-developing/9781484236246

(B2) Pradeeka Seneviratne, Beginning BBC micro:bit, Apress 2018.

https://learning.oreilly.com/library/view/beginning-bbc-microbit/9781484233603

(B3) Peter Hüwe, IoT at Home, Hanser 2019. Beschäftigt sich mit Arduino, Raspberry Pi, ESP8266 und Calliope mini.

https://www-hanser-elibrary-com.ezproxy.hs-augsburg.de

(B4) Charles Bell, Micropython for the Internet of Things, Apress 2017. Verwendet diverse Micropython Boards, u.a. das originale PyBoard von https://micropython.org, Boards von https://pycom.io und das micro:bit. Ein sehr gutes Buch für Bastler, da es auch auf viele Peripherie-Erweiterungen eingeht.

https://learning.oreilly.com/library/view/micropython-for-the/9781484231234/

(B5) Wolfram Donat, Learn Raspberry Pi Programming with Python, 2. Auflage, Apress, 2018. https://learning.oreilly.com/library/view/learn-raspberry-pi/9781484237694/ Das Buch verwendet leider Python 2 bei den Codebeispielen, zeigt aber, wie man auf Python 3 umsteigen kann.

(B6) Chris Anderson, Makers: Das Internet der Dinge: die nächste industrielle Revolution, Hanser 2013.

https://www-hanser-elibrary-com.ezproxy.hs-augsburg.de

(B7) Pradeeka Seneviratne, Beginning LoRa Radio Networks with Arduino, Apress 2019. Die LoRa Funktechnik hat weltweit eine sehr starke Akzeptanz gefunden. Auch an der Hochschule gibt es ein Gateway, siehe http://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/hhwiki/ttn. https://learning.oreilly.com/library/view/beginning-lora-radio/9781484243572/

(B8) Pan, Zhu, Designing Embedded Systems with Arduino, Springer 2018. Sehr gründliche Einführung in den Arduino. Viele Sensoren werden genauer vorgestellt. Ein Kapitel geht auf drahtlose Kommunikation ein. https://link.springer.com/book/10.1007/978-981-10-4418-2

(B9) Neil Cameron, Arduino Applied. Comprehensive Projects for Everyday Electronics, Apress 2019. Sehr gründliches Buch, das viele viele Peripheriekomponenten vorstellt. https://learning.oreilly.com/library/view/arduino-applied-comprehensive/9781484239605/

(B10) Jeff Cicolani, Beginning Robotics with Raspberry Pi and Arduino, Apress 2018. https://learning.oreilly.com/library/view/beginning-robotics-with/9781484234624/

(B11) Klaus Dembowski, Raspberry Pi - Das technische Handbuch, 3. Auflage, Springer 2019. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-658-27493-1

(B12) Perry Xiao, Designing Embedded Systems and the Internet of Things (IoT) with the Arm® Mbed™, Wiley 2018. Frei zum Download von der Wiley Onlinelibrary im Hochschulnetz.

(B13) Derek Molloy, Exploring Raspberry Pi, Wiley 2016 http://exploringrpi.com. Frei zum Download von der Wiley Onlinelibrary im Hochschulnetz. Vom gleichen Autor gibt es auch ein ähnliches Buch zum Beagle Bone Board, siehe http://exploringbeaglebone.com.

(B14) Stewart Watkiss, Learn Electronics with Raspberry Pi, 2nd ed, Apress 2020. https://link-springer-com.ezproxy.hs-augsburg.de/book/10.1007/978-1-4842-6348-8

(B15) Charles Platt, Make: Elektronics, 3rd edition, 2021. https://learning.oreilly.com/library/view/make-electronics-3rd/9781680456868/

(B16) Charles Platt, Make: More Electronics, 2014. https://learning.oreilly.com/library/view/make-more-electronics/9781449344030/

Alle Bücher von Springer, Apress (gehört auch zu Springer), Hanser und Wiley können über einen Hochschulaccount kostenlos heruntergeladen werden. Gehen Sie dazu unter https://www.hs-augsburg.de/Bibliothek/Datenbanken-A-Z.html auf den jeweiligen Verlag.

Software-Tools

(S1) Mit „Nanpy“ kann man von einem PC oder Raspberry Pi aus die Schnittstellen eines Arduino ansteuern. Damit kann man z.B. I2C-Sensoren vom PC aus in der Sprache Python in Betrieb nehmen. Der Arduino muss dazu mit einer bestimmten Firmware geflasht werden. Damit hat man in etwa ähnliche Möglichkeiten wie bei dem Bus Pirate (W7).

(S2) Mbed Projekt https://www.mbed.com

(S3) Arduino IDE https://www.arduino.cc/en/main/software

(S4) Platformio Entwicklungsumgebung https://platformio.org

Projektvorschläge

(P1) Kombiniere (M4) und (M1) zu einem Mbed Projekt.

(P2) Micropython auf (M4) laufen lassen.

(P3) Versuch zu Internet-of-Things (IoT) mit

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