Mikrocontroller ESP32

Einleitung . . . 13 1. Der Mikrocontroller ESP32 . . . 19 1. 1 . . . Ein kurzer Rückblick in die Entwicklung von Mikrocontrollern . . . 19 1. 2 . . . Die ESP32-SoCs . . . 20 1. 3 . . . Die Module WROOM, SOLO, WROVER und PICO . . . 26 1. 4 . . . Die Boards . . . 29 1. 5 . . . Das ESP32-Dev-KitC V4 . . . 30 1. 6 . . . Das ESP32-Dev-KitC V4 -- Erstinbetriebnahme am PC . . . 41 2. Die Stromversorgung . . . 43 2. 1 . . . Betriebszustände und typische Stromverbräuche . . . 43 2. 2 . . . Anschlüsse zur Stromversorgung . . . 45 2. 3 . . . Grundschema der Stromversorgung . . . 46 2. 4 . . . Spannungsquellen . . . 47 2. 5 . . . Spannungsregler . . . 50 3. Ihre Werkstatt . . . 55 3. 1 . . . Breadboard & Co. . . . 55 3. 2 . . . Hilfreiche Werkzeuge . . . 59 3. 3 . . . Fritzing . . . 62 3. 4 . . . Löttechnik . . . 75 4. Entwicklungsumgebungen . . . 85 4. 1 . . . Der Weg von lesbaren Anweisungen zum Maschinencode . . . 85 4. 2 . . . Das Betriebssystem der Entwicklungsumgebung . . . 88 4. 3 . . . esptool. py . . . 89 4. 4 . . . Entwicklungsumgebungen in der Übersicht . . . 97 4. 5 . . . Die Partitionstabelle festlegen . . . 167 4. 6 . . . Fazit . . . 169 5. Programmierung mit C und C++ . . . 171 5. 1 . . . Programmdesign für den Mikrocontroller . . . 171 5. 2 . . . Syntax und Semantik in der Programmiersprache . . . 175 5. 3 . . . Zeichen, Kommentare und Begriffe . . . 176 5. 4 . . . Daten und Datentypen . . . 179 5. 5 . . . Variablen . . . 183 5. 6 . . . Ausdrücke und Operatoren . . . 187 5. 7 . . . Zeiger (Pointer) . . . 197 5. 8 . . . Arrays und Strukturen . . . 201 5. 9 . . . Kontrollstrukturen . . . 205 5. 10 . . . Funktionen . . . 215 5. 11 . . . Funktionen nutzen: Ihr Werkzeugkasten . . . 229 5. 12 . . . Klassen und objektorientierte Programmierung . . . 235 5. 13 . . . Die String()-Klasse . . . 243 5. 14 . . . Serielle Aus- und Eingabe . . . 252 5. 15 . . . Vorgriff: Tasks und Threads . . . 258 5. 16 . . . Präprozessordirektiven . . . 259 5. 17 . . . Prinzipien des Softwareentwurfs . . . 262 5. 18 . . . Fehlermanagement . . . 263 5. 19 . . . JSON -- das Datenformat für den Datenaustauch . . . 283 6. ESP32-Programming inside . . . 287 6. 1 . . . ULP-Programmierung . . . 287 6. 2 . . . FreeRTOS-Tasks verwalten . . . 316 6. 3 . . . FreeRTOS-Task-Synchronisation . . . 327 6. 4 . . . Threads nutzen . . . 358 7. Peripherie und Funktionen des ESP32 . . . 363 7. 1 . . . Der interne Hall-Sensor . . . 363 7. 2 . . . Digitale Aus-/Eingänge . . . 364 7. 3 . . . Analoge Aus-/Eingänge . . . 373 7. 4 . . . Das ESP32-Touch-Sensor-System . . . 385 7. 5 . . . DHT11 und DHT22 . . . 390 7. 6 . . . 433-MHz-Steuerung . . . 395 7. 7 . . . LED-Control und Pulsweitenmodulation . . . 400 7. 8 . . . Impulszähler . . . 407 7. 9 . . . Universal-Timer, Watchdog-Timer . . . 410 7. 10 . . . Energie-(Spar-)Modi . . . 415 7. 11 . . . Daten auf dem ESP32 speichern . . . 423 8. Externe Schnittstellen . . . 427 8. 1 . . . SPI . . . 427 8. 2 . . . I²C . . . 445 8. 3 . . . I2S . . . 449 8. 4 . . . Bluetooth . . . 460 8. 5 . . . WLAN/Wi-Fi . . . 477 8. 6 . . . UART . . . 500 8. 7 . . . OTA . . . 506 9. Externe Kommunikations- und Steuerungsmöglichkeiten . . . 511 9. 1 . . . Das JSON-Datenaustauschformat in der Praxis . . . 512 9. 2 . . . Apps . . . 517 9. 3 . . . Messenger . . . 538 9. 4 . . . Das MQTT-Protokoll . . . 558 9. 5 . . . Cloud-IoT-Plattformen . . . 566 9. 6 . . . Lokale Anwendungen nutzen . . . 59210. Projektideen . . . 619 10. 1 . . . The Evil Dice . . . 619 10. 2 . . . Die Maker-Uhr . . . 625 10. 3 . . . Das Dateisystem einmal anders . . . 645 10. 4 . . . Solar-Repeater . . . 655 10. 5 . . . Als die Bilder laufen lernten . . . 659 10. 6 . . . IoT-Barometer . . . 672 10. 7 . . . Eine kleine Schaltzentrale . . . 688 10. 8 . . . Den ESP32 mit Alexa steuern . . . 706 10. 9 . . . Mit Text To Speech und ChatGPT experimentieren . . . 715 A. Anhang . . . 725 A. 1 . . . Sensoren . . . 725 A. 2 . . . Fritzing-Parts . . . 726 A. 3 . . . Verwendete Software und Softwareversionen . . . 727 A. 4 . . . RTC-MUX-Pin-Liste . . . 728 Index . . . 731