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Meshtastic – Erfassung und Versand von Messwerten

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Ein Meshtastic-Netzwerk ist ein drahtloses Mesh-Netzwerk, das hauptsächlich zur Kommunikation in Gebieten ohne Mobilfunknetz oder Internet oder unabhängig von diesen verwendet wird (Off-Grid-Netzwerk).

Es können Textnachrichten und Standortinformationen zwischen Geräten (Meshtastic-Knoten) ausgetauscht werden. Neben der Übermittlung von Textnachrichten und Standortinformationen, wie GPS-Daten, können Meshtastic Knoten aber auch Messwerte erfassen und mit anderen Knoten austauschen.

In der folgenden Abbildung ist eine solche Anwendung gezeigt. Es steht das Übertragen der von einzelnen Knoten erhobenen Messwerte im Vordergrund.

Meshtastic-Netzwerk zum Erfassen und Übermitteln von Messdaten

Außerdem kann einer der Meshtastic-Knoten mit einer MQTT-Schnittstelle ausgestattet sein, die eine Verbindung ins Internet ermöglicht. Auf diese Weise lassen sich örtlich weit auseinanderliegende (lokale) Meshtastic-Netzwerke verbinden und deren Daten zentral auswerten. Der Off-Grid-Aspekt geht in diesem Fall allerdings verloren.

Zur Messwerterfassung steht eine breite Palette von Sensoren mit unterschiedlichen Interfaces zum Datenaustausch zur Verfügung.

Sensoren mit I2C-Interface

Von Meshtastic wird eine Reihe wichtiger Sensoren mit I2C-Interface direkt unterstützt. Unter der URL https://meshtastic.org/docs/configuration/module/telemetry/ sind die aktuell unterstützten Sensoren gelistet.

Messungen der Umgebungsbedingungen und einiger Gesundheitsaspekte sind damit direkt möglich. Wichtig zu beachten ist, dass der betreffende Meshtastic Knoten auch ein I2C-Interface zur Verfügung stellt.

Meshtastic-Knoten

Eine komfortable Lösung besteht bei Verwendung eines Meshtastic Starter Kits von RAKwireless bestehend aus den folgenden Komponenten:

  • WisMesh Base Board RAK19026 oder WisBlock Base Board RAK19007
  • WisBlock Core Module RAK4631
  • WisBlock Sensor Adapter Module RAK1920
  • OLED Display RAK1921 (optional)
  • GNSS GPS Location Module u-blox ZOE-M8Q RAK12500 (optional)

Selbst bei bestücktem OLED-Display ist das I2C-Interface über den Grove-Stecker des RAK1920 zugänglich, wie die folgende Abbildung des komplett ausgestatteten Meshtastic Knotens zeigt.

RAKwireless RAK4631 Meshtastic Knoten

Für experimentelle Arbeiten bietet sich ein RAKBox-B5 Transparent Acrylic Enclosure (https://store.rakwireless.com/products/rakbox-b5-transparent-acrylic-enclosure) von RAKwireless an, wie ich es beispielsweise bei Experimenten zu einem solargepufferten IoT-Knoten eingesetzt habe (https://ckarduino.blog/2023/12/21/solar-buffered-wisblock-node/).

Für das Meshtastic Starter Kit von RAKwireless gibt es aus der Gehäusereihe Unify Enclosure das für den Außeneinsatz spezifizierte Unify Enclosure IP67 150x100x45 mm mit einem Solarpanel im Gehäuseoberteil.

Mit diesen Möglichkeiten kann recht einfach von einem Prototyp, der nicht für den Außeneinsatz geeignet ist, auf ein finales, für den Außeneinsatz geeignetes Produkt übergegangen werden.

Auf dem Baseboard lassen sich WisBlock Sensoren direkt montieren. Mit dem RAK1901 WisBlock Temperature and Humidity Sensor können beispielsweise Umweltdaten (Temperatur, rel. Luftfeuchte) sehr einfach erfasst werden. Will man nicht die Messwerte im Inneren des Gehäuses erfassen, dann sollte der RAK1901 entweder durch ein Expansionskabel vom Baseboard abgesetzt oder gleich durch einen externen Sensor ersetzt werden. Sowohl für die Sensor- als auch IO-Slots der Baseboards bietet RAKwireless FPC Extension Cables an.

Wollen Sie gleich einen für den Outdoor-Einsatz geeigneten Sensor einsetzen, dann liefert eine Suche schnell verschiedene Angebote unterschiedlicher Bauform, die in der Regel auf Sensoren der Schweizer Fa. Sensirion aufbauen.

Bauformen von Sensoren für den Ausseneinsatz

Mit einem Grove-Stecker ausgerüstet, kann ein solcher Sensor direkt mit dem RAK1920 kontaktiert werden.

Beim Starten des Meshtastic-Knotens kann über die serielle Console des WebFlashers die Detektion der angeschlossenen I2C-Devices verfolgt werden. Der folgende Screenshot zeigt die Detektion des OLED-Displays und die Detektion eines externen SHTC3-Sensors.

Detektion der angeschlossenen I2C-Devices

Die Telemetriedaten beinhalten der erfassten Messdaten und zeigen sich beispielsweise im Programm MeshSense, wie im folgenden Screenshot gezeigt.

Telemetriedaten im Programm MeshSense

Mit der Anschlussmöglichkeit für externe I2C-Sensoren haben Sie bereits vielfältige Möglichkeiten der Messwerterfassung. Bedingung ist, dass der Sensor ein I2C-Interface aufweist und von der Meshtastic Firmware auch unterstützt wird.

Sensoren ohne I2C-Interface

Für die Erfassung von Umweltdaten gibt es auch eine Reihe von Sensoren, die zwar für den Außeneinsatz geeignet sind, aber kein I2C-Interface aufweisen. Zwei möchte ich hier beispielhaft nennen.

Waterproof DS18B20 Digital Temperature Sensor (IP68)

Der DS18B20 ist ein Temperatursensor im TO92-Gehäuse mit einem 1-Wire-Interface. Durch seine werkseitige Kalibrierung ist der Sensor sehr genau. Der DS18B20 wird nicht durch Meshtastic unterstützt. In der wasserdichten Version gemäss der folgenden Abbildung kann er sehr gut als echter externer Sensor dienen.

Ultrasonic Ranging Sensor for Water Level Detection (25-800 cm, IP67)

Dieser Ultraschallsensor misst Entfernungen zwischen 25 und 800 cm. Dank der integrierten Temperaturkompensation arbeitet er zuverlässig in einem Temperaturbereich von -15 °C bis 60 °C. Dieser Sensor weist ein serielles Interface (UART) auf und ist ideal für die Erkennung des Wasserstandes in Schächten, in Wassertanks und in Flussläufen. Auch dieser Sensor wird nicht durch Meshtastic unterstützt.

Das serielle Interface steuert über RX die Messung (T1＞2,5 s, T2 = 0,9 ~ 2,5 s; RX Pulsbreite zwischen 10 us und 2 ms). Alle weiteren Informationen und Codebeispiele sind über den Link oben zu finden.

Timing Diagram

Externes Erfassungsmodul

In einem Meshtastic-Netzwerk können externe Erfassungsmodule Sensoren ergänzen, die bislang (noch) nicht durch Meshtastic unterstützt werden.
Die folgende Abbildung zeigt einen Ausschnitt aus einem Meshtastic-Netzwerk mit drei Meshtastic-Knoten (grün eingefärbt). Ein Meshtastic-Knoten weist eigene, von der Meshtastic-Firmware unterstützte Sensorik auf. Für weitere Sensoren kann ein externes Erfassungsmodul eine Schnittstellenfunktion übernehmen. Das externe Erfassungsmodul (blau eingefärbt) kontaktiert einen beliebigen Sensor über dessen Interface und wandelt die Messergebnisse in einen Textstring. Dieser Textstring wird dann seriell an einen Meshtastic-Knoten übertragen.

Meshtastic Netzwerk mit externem Erfassungsmodul

Der eingesetzten Mikrocontroller muss die erforderlichen Schnittstellen für den Anschluss des auszuwertenden Sensors aufweisen (I2C, SPI, 1-Wire etc.) sowie eine UART-Schnittstelle zur Übertragung der Messwerte an den zugeordneten Meshtastic-Client. Die Stromaufnahme für das gesamte Erfassungsmodul incl. Sensor sollte möglichst gering sein, damit Batteriebetrieb möglich ist. Ich verwende hier einen nRF52840 in Form eines XIAO nRF52840 von SeeedStudio. Grundsätzlich kann jeder Mikrocontroller aus der XIAO-Familie eingesetzt werden.

XIAO nRF52840

Wie die Abbildung oben zeigt, sind I2C, SPI, UART sowie analoge und digitale IO nach Außen geführt und die Voraussetzungen für eine flexible Sensoranbindung erfüllt. SeeedStudio bietet ergänzend zu den XIAO-Mikrocontrollern noch das XIAO Expansion Board an, wodurch ein kompaktes Erfassungsmodul mit optionaler Anzeige aufbaubar ist.

XIAO Expansion Board

Für die Kontaktierung des XIAO nRF52840 stehen Buchsenleisten zur Verfügung, über die jeder Anschluss auch nach außen hin verfügbar ist. Außerdem stehen die I2C- und UART-Anschlüsse als Grove-Ports (rot umrandet) zur Verfügung.

Der 1-Wire-Sensor DS18B20 wird über den digitalen Eingang D0, der an einem Grove-Anschluss zur Verfügung steht, angeschlossen. Bitte denken Sie an den erforderlichen PullUp-Widerstand. Auf dem OLED-Display wird der erfasste Temperaturmesswert angezeigt.

Das Programm XIAO_nRF52840_DS18B20.ino fragt den DS18B20 Sensor ab und bereitet die Daten zur Anzeige auf dem OLED auf. Der ermittelte Temperaturmesswert wird in einen String konvertiert, der über die UART an den Meshtastic-Knoten weitergeleitet wird. Dieses und weitere Programmbeispiele finden Sie auf GitHub unter https://github.com/ckuehnel/Meshtastic. Die folgende Abbildung zeigt die Ausgabe über die Console des XIAO nRF5240.

Die Übertragung der Daten vom externen Erfassungsmodul zum Meshtastic-Knoten zeigt die folgende Abbildung.

Das ursprünglich am Meshtastic Knoten installierte GPS-Modul RAK12500 musste ich entfernen, da das Modul das serielle Interface belegt, welches hier für die Verbindung zum Erfassungsmodul verwendet wird.

Die Details zur Konfiguration des Serial Module finden Sie unter https://meshtastic.org/docs/configuration/module/serial/. Der folgende Screenshot zeigt die erforderlichen Einstellungen. Die seriellen Pins gelten für ein RAK19007 Baseboard.

Serial Configuration für RAK19007

Der übertragene Textstring wird vom Serial Module der Meshtastic-Firmware als Textmessage in der Form RAK1: DS18B20 Temp = xx.x °C über den Primary Channel gesendet. Im Programm MeshSense zeigen sich die Textmessages gemäss folgendem Screenshot.

MeshSense Messages Output

In der Android-App zeigen sich die Telemetriedaten und die Textmessage mit dem DS18B20 Messwert, wie in den beiden Screenshots von einem Smartphone zu sehen ist.

Die gesplittete USB-Spannungsversorgung für die beiden den Meshtastic-Knoten bildenden Module war zwar sehr komfortabel, zeigte sich aber als sehr stromhungrig. Im Blogpost Solar-betriebener Meshtastic-Knoten ist der Strombedarf im realen Betrieb gezeigt. Mit den Erkenntnissen aus dem erwähnten Post ergibt sich die folgende Schaltungsänderung zur Reduzierung des Strombedarfs.

Sind Sie noch neu bei diesem interessanten Thema, dann finden Sie Grundlagen im nebenstehenden eBook, das im Rheinwerk-Verlag erschienen ist. Daniel Schlapa hat das Buch schon mal gelesen und rezensiert.

2025-03-17/CK

Meshtastic Kit for Experimentation

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Die Seeed Studio XIAO-Serie ist eine Familie kompakter, leistungsstarker Mikrocontroller-Module (MCU), die speziell für platzsparende Projekte entwickelt wurden, die hohe Leistung und drahtlose Konnektivität erfordern.

Die Arduino-kompatible XIAO-Familie stellt Mikrocontroller-Module auf Basis verbreiteter Hardware wie Espressif ESP32-C3, ESP32-C6 & ESP32-S3, Renesas RA4M1, Raspberry Pi RP2350 & RP2040, Nordic nRF52840, Microchip SAMD21 und Silicon Labs MG MG24 zur Verfügung.

Der ESP32-S3 ist das erste Modul, das mit einem B2B-Connector (Board-zu-Board) ausgestattet ist und über diesen mit anderen Modulen erweitert werden kann.  Die folgende Abbildung zeigt eine Draufsicht auf das XIAO-ESP32-S3.

An der Unterkante des Moduls befinden sich der IPEX-Stecker für die WiFi-Antenne und daneben der 30-polige B2B-Connector.

The Seeed Studio XIAO series is a family of compact, high-performance microcontroller modules (MCU) designed explicitly for space-saving projects that require high performance, and wireless connectivity.

The Arduino-compatible XIAO family provides microcontroller modules based on popular hardware such as Espressif ESP32-C3, ESP32-C6 & ESP32-S3, Renesas RA4M1, Raspberry Pi RP2350 & RP2040, Nordic nRF52840, Microchip SAMD21, and Silicon Labs MG MG24.

The ESP32-S3 is the first module to be equipped with a B2B connector (board-to-board) and can be expanded with other modules via this connector. The following figure shows a top view of the XIAO-ESP32-S3.

The IPEX connector for the WiFi antenna is located on the bottom edge of the module, with the 30-pin B2B connector next to it.

XIAO ESP32-S3

Ein Wio-SX1262 Modul erweitert den ESP32-S3 zum Meshtastic Device und nutzt den B2B-Connector zur Verbindung der beiden Module. Die folgende Abbildung zeigt das über den B2B-Connector mit dem ESP32-S3 verbundene LoRa-Modul Wio-SX1262.

A Wio-SX1262 module expands the ESP32-S3 into a meshtastic device and uses the B2B connector to connect the two modules. The following figure shows the Wio-SX1262 LoRa module connected to the ESP32-S3 via the B2B connector.

Wio-SX1262 & ESP32-S3

Zum Experimentierumfeld braucht es aber weiterer Komponenten, die eine einfache Kontaktierung von Sensorik ermöglichen. Grove- und M5Stack-Sensoren weisen eine einheitliche (Grove-) Schnittstelle auf und sind deshalb ganz besonders geeignet.

Die aktuell von Meshtastic unterstützen Sensoren sind in der folgenden Tabelle gelistet. In den Spalten Grove und M5Stack sind die dazu passenden Grove- resp. M5Stack-Sensoren ergänzt. Die Detailinfomationen finden Sie auf den Herstellerseiten über die angegebenen Links.

However, the experimental environment requires additional components that enable the simple contacting of sensors. Grove and M5Stack sensors have a standardized (Grove) interface and are particularly suitable.

The sensors currently supported by Meshtastic are listed in the following table. The corresponding Grove and M5Stack sensors are added in the Grove and M5Stack columns. You can find detailed information on the manufacturer’s website via the links provided.

SensorI2C AddressData PointsGrove
seeedstudio.com		M5Stack
m5stack.com
BMP0850x76, 0x77Temperature and barometric pressure  
BMP1800x76, 0x77Temperature and barometric pressureGrove – Barometer Sensor（BMP180) 
BMP2800x76, 0x77Temperature and barometric pressureGrove – Temperature and Barometer Sensor (BMP280)ENV II Unit with Temperature Humidity Environment Sensor (SHT30+BMP280) ENV IV Unit with Temperature Humidity Air Pressure Sensor (SHT40+BMP280)
BME2800x76, 0x77Temperature, barometric pressure and humidityGrove -Temp&Humi&Barometer Sensor (BME280) 
BME68x0x76, 0x77Temperature, barometric pressure, humidity and air resistanceGrove – Temperature, Humidity, Pressure and Gas Sensor for Arduino – BME680 Grove – Air Quality Sensor(BME688) with built-in AI, High-Performance 4-in-1, Gas, Humidity, Pressure and Temperature sensorENV Pro Unit with Temperature, Humidity, Pressure and Gas Sensor (BME688)
MCP98080x18TemperatureGrove – I2C High Accuracy Temperature Sensor – MCP9808 
INA2600x40, 0x41, 0x43Current and Voltage  
INA2190x40, 0x41, 0x43Current and Voltage  
INA32210x423-channel Current and Voltage  
LPS220x5D, 0x5CBarometric pressure  
SHTC30x70Temperature and humidity  
SHT310x44Temperature and humidityGrove – Temperature&Humidity Sensor (SHT31) 
PMSA003I0x12Concentration units by size and particle counts by size  
DFROBOT_LARK0x42Temperature, barometric pressure, humidity, wind direction, wind speed  
MAX301020x57Heart Rate, Oxygen Saturation, and body temperature Mini Heart Rate Unit (MAX30100) Pulse Oximeter
MLX906140x5ABody temperatureGrove – Thermal Imaging Camera – MLX90641NCIR 2 Thermometer Unit (MLX90614)   NCIR Non-Contact Infrared Thermometer Sensor Unit (MLX90614)

Die XIAO-Familie bietet für die einfache Erweiterung mit den genannten Senoren über den I2C-Bus das XIAO-Expansionboard an.

Es stehen aber auch ein UART- und ein IO-Interface (A0, D0) zur Verfügung.

The XIAO family offers the XIAO expansion board for simple expansion with the above sensors via the I2C bus .

However, a UART and an IO interface (A0, D0) are also available.

XIAO Expansion Board

Das UART-Interface kann für den Anschluss eines GPS-Moduls, wie beispielsweise der in der folgenden Abbildung gezeigten M5Stack GPS Unit, verwendet werden.

You can use the UART interface to connect a GPS module, such as the M5Stack GPS Unit shown in the following figure.

Zusätzlich weist das Board noch ein OLED-Display und einen Batterieanschluss auf. Die Batterie kann über USB geladen werden. Ein Solaranschluss steht nicht zur Verfügung.

Ich habe die beiden Boards für das Meshtastic Device bei Seeedstudio (https://www.seeedstudio.com/Wio-SX1262-with-XIAO-ESP32S3-p-5982.html) bestellt und werde nach dem Eintreffen der Hardware das Kit zusammenstellen und die Inbetriebnahme hier dokumentieren.

The board also has an OLED display and a battery connection. You can charge the battery via USB. A solar connection is not available.


I have ordered the two boards for the Meshtastic Device from Seeedstudio (https://www.seeedstudio.com/Wio-SX1262-with-XIAO-ESP32S3-p-5982.html) and will assemble the kit once the hardware arrives and document the commissioning here.

2024-12-14/CK

Rheinwerk Verlag Osteraktion

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Nach dem großen Erfolg der Sommer-Aktion 2023 des Rheinwerk Verlags ist in diesem Monat für einen begrenzten Zeitraum eine weitere große Marketing-Aktion geplant.

Die Bundles (Buch + E-Book) aller lieferbaren, deutschsprachigen Titel werden im Webshop ab kommendem Montag, den 11.03.2024, um 5 Euro im Preis reduziert.

Hier ein Beispiel:

2024-03-08/CK

SensorHub Weather Data on Meteologix

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I have been using Kachelmannwetter’s information and following their weather forecast on YouTube for a long time.

Kachelmannwetter provides extensive weather and environmental data, as well as webcam recordings. Interested parties can also contribute weather data to complete the range of data on offer.

I have taken up the invitation and, as a new Citizen Scientist, I am now also making my SensorHub data available on the Meteologix platform.

The images below display the professional and amateur weather stations in my area. Additionally, the graph depicts the ambient temperature measured at a height of 2 meters over a 72-hour period.

Schon lange nutze ich die Informationen von Kachelmannwetter und verfolge die Wettervorhersage auf Youtube.

Neben der Bereitstellung umfangreicher Wetter- und Umweltdaten sowie Webcam-Aufnahmen können Interessenten Wetterdaten beisteuern und so das Angebot an Daten komplettieren.

Ich habe die Aufforderung aufgegriffen und stelle als neuer Citizen Scientist nun meine SensorHub Daten auch auf der Meteologix Plattform bereit.

In den folgenden Bildern sind die Profi- und Amateur-Wetterstationen meiner Gegend gezeigt. Abschließend ist der 72 h Verlauf der Umgebungstemperatur gemessen in 2 m Höhe gezeigt.

Profi Weather Stations
Amateur Weather Stations
SensorHub 72 h Weather Data

The program Oxocard_MQTT_Client_Weather_Portals uses an Oxocard Connect to retrieve the data from the TTN LNS and prepare it for upload.

The program covers both Meteologix and Weathercloud.

Das Programm Oxocard_MQTT_Client_Weather_Portals nutzt einen Oxocard Connect, um Daten vom TTN LNS abzurufen und für den Upload vorzubereiten.

Das Programm deckt sowohl Meteologix als auch Weathercloud ab.

Die Screenshots wurden mit freundlicher Genehmigung von der Website kachelmannwetter.com übernommen.

2024-02-15/CK

RAKwireless WisBlock

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WisBlock is a modular system that easily implements a Low Power Wide Area Network (LPWAN) in your IoT solution. WisBlock accompanies your solution from rapid prototyping to mass production without the need to create new hardware modules for each step.

In the development phase, WisBlock modularity allows you to test different microcontrollers, sensors, communication technology, and IO options by changing modules with simple plug-in modules.
WisBlock industrial-grade modules can be used in mass production without the need to redesign prototypes.
Devices can be modified or repaired even once deployed with minimal waste and effort.

Where to buy international:

store.rakwireless.com

WisBlock ist ein modulares System, das auf einfache Weise ein Low Power Wide Area Network (LPWAN) in Ihre IoT-Lösung implementiert. WisBlock begleitet Ihre Lösung vom Rapid Prototyping bis zur Massenproduktion, ohne dass Sie für jeden Schritt neue Hardwaremodule erstellen müssen.

In der Entwicklungsphase können Sie dank der Modularität von WisBlock verschiedene Mikrocontroller, Sensoren, Kommunikationstechnologien und IO-Optionen testen, indem Sie Module gegen steckbare Module austauschen.
WisBlock-Module in Industriequalität können in der Massenproduktion eingesetzt werden, ohne dass Prototypen neu entwickelt werden müssen.
Die Geräte können auch nach dem Einsatz mit minimalem Aufwand modifiziert oder repariert werden.

Bezugsmöglichkeiten DACH:
D: https://iot-shop.de/
CH: https://www.bastelgarage.ch/

Futher Information: IoT Projects for Makers – 2nd Edition

2024-01-17/CK

Proyectos IoT para Makers

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La edición española ya está disponible en Amazon.es

2023-10-26/CK

RK900-09 Weather Station on SensorHub

2 Antworten

The Sensor Hub equipped with a Sensor Probe containing Temperature and Humidity Sensor RAK1901 and Pressure Sensor RAK1902 was used to measure environmental data (Link).

RAKwireless offers the RK900-09 Weather Station more precise equipment for measuring weather conditions.

MEMS sensors measure temperature, humidity, barometric pressure, and ultrasonic sensors wind speed and direction. You will find the technical data on the manufacturer’s website.

The SensorProbeIO associated with the RK900-09 connects the RS-485 output of the RK900-09 to the SensorHub interface.

The payload decoder provided by RAKwireless needed minor adaptations and is available on GitHub.

For visualization, I use Datacake again and get the following data output of this Weather Station.

Datacake Dashboard

Use this QR code or public link to get the actual weather data measured by RK900-09 Weather Station connected to SensorHub.

2023-09-26/CK

The first Sensor Hub application is running…

1 Antwort

The Sensor Hub equipped with a Sensor Probe containing Temperature and Humidity Sensor RAK1901 and Pressure Sensor RAK1902 measures environmental data and sends them to TTS (CE). Datacake provides for the Visualization.

RAKwireless Sensor Hub is an excellent example of how low-code platforms help implement IoT solutions extremely fast.

2023-09-23/CK

ESP32Forth – eine alternative Programmierumgebung

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Für den ESP32 steht mit MicroPython eine interaktive Programmiersprache zur Verfügung. Das ist aber nicht die einzige Möglichkeit der interaktiven Programmierung, denn mit ESP32Forth steht auch eine Portierung von eForth (Arduino and eForth) für den ESP32 zur Verfügung.

Wenn Ihnen Forth unbekannt sein sollte, dann erlätert ChatGPT Ihnen FORTH wie folgt:

Die Programmiersprache FORTH ist eine ungewöhnliche und spezielle Programmiersprache, die sich von C++ und MicroPython in vielerlei Hinsicht unterscheidet, insbesondere beim Einsatz auf Mikrocontrollern. Hier sind einige der wichtigsten Eigenschaften und Unterschiede:

Eigenschaften von FORTH:

  1. Stack-basierte Sprache: FORTH verwendet einen Stapelspeicher (Stack) als zentrales Konzept. Operationen und Daten werden auf den Stapel verschoben und von dort verarbeitet. Dies macht FORTH sehr leichtgewichtig und effizient.
  2. Interaktivität: FORTH ist eine interaktive Programmiersprache. Sie können Code direkt in die FORTH-Umgebung eingeben und ausführen, was sie ideal für den schnellen Prototypenbau und das Debugging macht.
  3. Minimalistische Syntax: Die Syntax von FORTH ist extrem einfach, bestehend aus Wörtern (FORTH-Befehlen), die von Leerzeichen getrennt sind. Dies führt zu sehr kompaktem Code.
  4. Keine strikte Typisierung: FORTH ist schwach typisiert und flexibel. Dies kann sowohl ein Vor- als auch ein Nachteil sein, je nach Anwendungsfall.
  5. Direkter Hardwarezugriff: FORTH ermöglicht einen sehr direkten Zugriff auf die Hardware, was in eingebetteten Systemen nützlich sein kann.

Unterschiede zu C++:

  1. Sprachparadigma: C++ ist eine objektorientierte Programmiersprache, während FORTH als stapelbasierte Programmiersprache betrachtet wird. Dies bedeutet, dass die Herangehensweise an die Programmierung grundlegend unterschiedlich ist.
  2. Komplexität: C++ ist eine umfangreiche und komplexe Sprache mit einer Vielzahl von Funktionen und Bibliotheken. FORTH hingegen ist extrem minimalistisch und erfordert oft mehr Zeilen Code, um ähnliche Aufgaben zu erledigen.
  3. Typisierung: C++ ist stark typisiert, was bedeutet, dass Datentypen streng überprüft werden. FORTH ist schwach typisiert und erlaubt mehr Flexibilität bei der Verwendung von Daten.

Unterschiede zu MicroPython:

  1. Syntax: MicroPython ist eine Python-Variante für Mikrocontroller und verwendet eine Python-ähnliche Syntax, während FORTH seine eigene einzigartige Syntax hat.
  2. Abstraktionsebene: MicroPython bietet eine höhere Abstraktionsebene und mehr Konventionalität im Vergleich zu FORTH. Das macht MicroPython oft einfacher zu erlernen und zu verwenden.
  3. Gemeinschaft und Bibliotheken: MicroPython hat eine aktive Gemeinschaft und eine breite Palette von Bibliotheken und Modulen, die speziell für Mikrocontroller entwickelt wurden. FORTH hat weniger Ressourcen und Unterstützung in dieser Hinsicht.
  4. Entwicklungsumgebungen: MicroPython wird oft mit modernen integrierten Entwicklungsumgebungen (IDEs) verwendet, die die Entwicklung und das Debugging erleichtern. FORTH erfordert häufig eine tiefere Einarbeitung in die Arbeitsweise des Stapels und der FORTH-Umgebung.

Insgesamt hängt die Wahl zwischen FORTH, C++ und MicroPython für Mikrocontroller-Anwendungen von den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts, Ihrer Programmierpräferenz und Ihrer Erfahrung ab. FORTH ist eine leistungsfähige, aber unkonventionelle Option, die für bestimmte Anwendungen geeignet sein kann, während C++ und MicroPython aufgrund ihrer weitverbreiteten Akzeptanz und ihrer Entwicklungsunterstützung oft bevorzugt werden.

OpenAI. (2023). ChatGPT (August 3 Version) [Large language model]. https://chat.openai.com

Wenn Sie sich mit ESP32Forth auseinandersetzen wollen, dann finden Sie die notwendigen Informationen von Installation bis hin zur Anwendung unter https://esp32.forth2020.org/ oder https://www.facebook.com/groups/esp32forth/

Ich möchte Ihnen hier zwei Beispiele zur Arbeit mit ESP32Forth zeigen, die vielleicht helfen Neugier zu wecken.

Benchmarks sind eine beliebte Vergleichsmöglichkeit für Hard- und Software. Um einen Eindruck von der Performance von ESP32Forth auf einem ESP32 zu bekommen, habe ich den DDBench(mark) herangezogen (https://theultimatebenchmark.org/).

Das Resultat des Benchmarks sind eine Laufzeit von 5.5 Sekunden.

Vergleichen Sie das Resultat mit den unter https://theultimatebenchmark.org/ veröffentlichten Daten, dann können Sie sich ein Bild von der Leistungsfähigkeit dieser Hard- und Softwarekombination machen.

Im Blogpost ESP32 ADC & DAC hatte ich die Performance des DAC-ADC-Subsystems des ESP32 untersucht.

Wenige Zeilen ESP32Forth Code ermöglichen die Ansteuerung eines DACs und das Erfassen dessen Ausgangsspannung durch einen Kanal des ADC. GPIO25 und GPIO33 werden hierzu miteinander verbunden.

( Test ESP32-DAC-ADC-Subsystem w/ ESP32Forth )

25 CONSTANT DAC1 \ GPIO25
33 CONSTANT ADC1_CH5 \ GPIO33

: wait100ms 100 ms ;
: readADC1_CH5 ADC1_CH5 adc . ;
: readADC readADC1_CH5 ;
: writeDAC1 DAC1 swap dacWrite ; ( 0-255 -- )
: test dup writeDAC1 wait100ms readADC . cr ; ( 0-255 -- )
: testloop 255 for i test next ;

Die seriellen Ausgaben habe ich geloggt, um diese für die folgenden Grafiken aufzubereiten.

Das Verhalten des analogen Subsystems entspricht den Erwartungen und ist ohne Anpassungen nur bedingt einsatzfähig.

Der einfache Test mit dieser interaktiven Programmierumgebungen wird aber deutlich.

2023-09-14/CK

IoT-Projects for Makers with WisBlock from RAKwireless

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The English version will be available from amazon.com on June 30, 2023. I hope that the readers will have as much fun working with the WisBlock modules as I had written this eBook.

The German version is already available as an eBook from amazon.de, and the printed version will follow in the next few days.

2023-06-28/CK