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ESP32 – Erweiterung der Arduino Familie

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Nachdem der verbreitete ESP8266 in die Arduino Umgebung integriert wurde und Ledunia als High-End-ESP8266-Modul (http://ledunia.de/) verfügbar ist, steht mit dem ESP32 der chinesischen Firma Espressif ein weiteres Upgrade der Arduino Familie bereit.

Ich hatte die Benchmarks aus dem Beitrag  „Arduino32: Die jungen Wilden“ [1] mit denen des ESP8266/Ledunia ergänzt [2] und will den deutlich mehr Performance versprechenden ESP32 ebenfalls diesen Tests unterziehen.

Sowohl der ESP8266 als auch der ESP32 Mikrocontroller von Espressif sind in zahlreiche Mikrocontroller-Module eingegangen und heute gerade wegen ihrer WiFi-Eigenschaften oft Bestandteil von Entwicklungen in der Maker-Szene. Beim ESP32 kommt nun auch noch die Bluetooth LE-Konnektivität (BLE) hinzu.

In der Zeitschrift Design & Elektronik Heft 11/2018 ist ein Artikel mit dem gleichnamigen Titel erschienen, der den ESP32 als Erweiterung der Arduino und dessen Features betrachtet.

[1]        Arduino32: Die jungen Wilden (Teil 2).  DESIGN & ELEKTRONIK 06/2016 S.14-17

http://www.elektroniknet.de/embedded/arduino32-die-jungen-wilden-131502.html

[2]        Ledunia – ESP8266 High-End-Modul. DESIGN & ELEKTRONIK  3/2018 S. 16-21

http://www.elektroniknet.de/design-elektronik/embedded/einer-der-hoechstintegrierten-wifi-chips-der-branche-152310.html

 

Einfache LoRaWAN-Knoten für das IoT

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Low Power Wide Area Network (LPWAN) steht als Oberbegriff für viele unterschiedliche Protokolle. Neben dem hier betrachteten LoRa stehen Sigfox, LTE-M, Weightless, Symphony Link und einige andere im Wettbewerb.

Im Gegensatz zu einigen anderen Protokollen ist der LoRa-Standard Open Source und nicht proprietär. Das ist ein Grund für das rasante Wachstum von LoRaWAN-Netzwerken über ganze Länder, beginnend in den Ballungszentren.

Im Kindle eBook mit dem Titel „Einfache LoRaWAN-Knoten für das IoT“ beschreibe ich, wie mit sehr einfachen Mitteln und zu niedrigen Kosten LoRaWAN-Sensorknoten ohne Lötarbeiten selbst entwickelt werden können, die ihre Daten dann an einen LoRaWAN-Server senden.

Im Bild sind die betreffenden LoRaWAN-Knoten zu sehen:Nodes-1

Vom LoRaWAN-Server sind die Daten abrufbar und in eine beliebige Anwendung integrierbar. The Things Network (TTN) stellt mit seinem dezentrale Open-Source-Netzwerk die erforderliche Infrastruktur bereit.

Die folgende Abbildung zeigt, wie durch eine Subscription des Topics elsys_nodes/devices/+/up/#  alle zum LoRaWAN-Server hochgeladenen Messages von in der Application elsys_nodes registrierten Devices vom MQTT-Client MQTTlens empfangen werden.

Abbildung 57

Zum aktuellen Zeitpunkt, das war der 15.09.2018 11:38:39, betrug die Temperatur 19.4 °C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit vom 71%. Die Batteriespannung lag bei 3.532 V.

Ein andere Möglichkeit der weiteren Verarbeitung der über mittelten Daten besteht darin, dass beispielsweise ein MQTT-Client auf einem Linux-Device, wie z.B. Raspberry Pi, diesen MQTT-Topic abonniert und daraus weitere Informationen respektive Aktionen ableitet. Das könnte dann z.B. eingebunden in eine Website so aussehen:

Abbildung 58

Wer bislang mit einem Arduino erste Erfahrungen sammeln konnte, der ist bestens auf diese zukunftsträchtige Aufgabenstellung vorbereitet und kann erste praktische Erfahrungen im Internet of Things sammeln.

Die Quelltexte zu den behandelten LoRaWAN-Knoten sind auf Github abgelegt.

Link zum eBook: https://www.amazon.de/dp/B07HDP62K3
Link zur Printausgabe: https://www.amazon.de/dp/3907857356

 

AVR Timer Interrupts Calculator

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Arduino_Logo.svg
Timers for

  • ATmega328P used in Arduino Uno & Arduino Pro Mini
  • ATmega2560 used in Arduino Mega 2560 and
  • ATtiny85

are calculated in CTC mode. Select requested frequency, MCU and timer. Click Calculate. Copy result into the clipboard. Paste code into Arduino IDE. Ready. Click here for this easy to use tool.

It’s a good addition to my book Arduino Interrupts – Speed up your Arduino to be responsive.

Grove Shield für BBC Micro:bit

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Mit dem Grove Shield erschließt sich dem BBC Micro:bit Controller die ganze Familie der Grove Sensoren und Aktoren auf sehr einfache Weise.

Grove i2C Shield

Folgende Interfaces stehen nach aussen hin zur Verfügung:

DC Interfaces Micro USB x1
Grove Interface P0/P14,P1/P15,P2/P16,I2C
Grove ZERO Interface Grove ZERO x1
Logic Interface 3V3/P0/P1/P2/P8/P12/P13/GND

Mit einem Grove I2C Hub kann die Zahl der anschließbaren I2C Devices erweitert werden .

Ranging mit radino32 DW1000

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Der Decawave DW1000 Baustein ist ein IEEE802.15.4-2011 konformer Ultra-Wideband (UWB) Transceiver und kann zur Positionsbestimmung im 2-Wege-Ranging betrieben werden und bietet dabei eine Genauigkeit von 10cm.

Das radino32 DW1000 kombiniert einen STM32L151 Mikrocontroller (Cortex-M3 Core) von STMicroelectronics mit dem DW1000 Funkchip von Decawave zum kompakten radino Formfaktor und kann damit als ein Baustein in einem komplexeren Real-Time Location System (RTLS) dienen.

Der Hersteller In-Circuit bietet eine freie Arduino-Bibliothek für die radino Funkmodule an, welche USB-Treiber, Bootloader und zahlreiche Beispiel-Sketches enthält.

Links zu weiteren Herstellerinformationen:

DW1000 Datasheet DW1000 User Manual

radino32 DW1000 für Ranging und RTLS, Ultra Wideband (UWB), IEEE802.15.4-2011 compliant, 3.5-6.5GHz

 

 

 

Abgesetzter Temperatursensor mit micro:bit radio

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Micro:bit ist zwar BLE tauglich, doch unter Python reichen die Ressorcen für den BLE-Stack nicht aus und es bleibt die micro:bit radio Verbindung.

Zur abgesetzten Temperaturmessung kann ein micro:bit als Sensorknoten und eine weiterer als Empfängerknoten genutzt werden. Die Message des Sensors wird hier als Broadcast versendet.

Das Python-Programm des Sensors ist:

# Measuring chip temperature on micro:bit & output to radio
from microbit import *
import radio

# The radio won't work unless it's switched on.
radio.on()

while True:
 temp = temperature() - 3 # offset to ambient temperature
 display.scroll(str(temp)+" C")
 radio.send(str(temp))
 sleep(5000)

Das Python-Programm des Empfängers ist:

# Receiving chip temperature from a micro:bit sensor node & output to console
from microbit import *
import os
import radio

uart.init()
uart.write(os.uname().machine +" get chip temperature by radio connection\r\n")

# The radio won't work unless it's switched on.
radio.on()

while True:
 # Read any incoming messages.
 temp = radio.receive()
 display.scroll(str(temp)+" C")
 uart.write("micro:bit chip temperature = "+str(temp)+" C\r\n")
 sleep(1000)

 

 

BBC Micro:bit

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Micro:bit ist ein für Ausbildungszwecke entwickelter Mikrocontroller mit Features, die diesen Controller auch für Prototypen-Entwicklungen u.a. interessant machen. Hier sind die Retails zu diesem Controller zu finden.

Die technischen Spezifikationen sind:

  • Nordic Semiconductor nRF51822 Bluetooth Low Energy & 2.4GHz Wireless SoC (32-bit ARM® Cortex™ M0 CPU mit 256kB Flash und 16kB RAM)
  • Bluetooth Smart Antenne
  • microUSB Anschluss (Programmdownload, Console)
  • LiPo-Anschluss
  • 25 LEDs, 2 Taster
  • 20 Pin Edge Connector
  • Accelerometer, Compass

Programmierbar in

  • JavaScript-Blocks-Editor (PXT)
  • microPython

MicroPython Programmbeispiel

# Measuring chip temperature on micro:bit & output to console
from microbit import *
import os

uart.init()
uart.write(os.uname().machine +" measuring chip temperature\r\n")

while True:
 temp = temperature()
 display.scroll(str(temp)+" C")
 uart.write("micro:bit chip temperature = "+str(temp)+" C\r\n")
 sleep(5000)