Arduino – Mikrocontroller-Programmierung Komplettkurs

Objectives

Seit einiger Zeit finden wir im alltäglichen Leben immer mehr Automatisierung und Vernetzung. Die Basis dafür bilden kleine Mikrocontroller, mit denen in fast allen Lebensbereichen programmierbare Steuerungen unser Leben vereinfachen können. Tauschen diese Mikrocontroller dann ihre Informationen aus, werden sie also vernetzt, sprechen wir vom "Internet der Dinge". (IoT)
Der Arduino Mikrocontroller bietet durch seine weite Verbreitung, seiner offenen Struktur und der einfachen, C-ähnlichen Programmiersprache einen guten Einstieg.

Sie erhalten zunächst am Beispiel des Arduinos einen praktischen Einstieg in die Programmierung von Mikrocontrollern. Am Ende des Kurses haben sie eine komplette Entwicklungsumgebung (bestehend aus Programmiersoftware und einem Arduino Uno-Board mit zahlreichem Zubehör) erstellt, mit der sie einfachere Mikrocontroller-Projekte eigenständig programmieren und entwickeln können.

Die Herausforderung bei der Programmierung von Mikrocontrollern besteht darin, die limitierenden Ressourcen der Hardware mit dem zur Verfügung stehenden Umfang der Programmiersprache in Einklang zu bringen. Dafür ist ein vertieftes Verständnis der Hardware und Prinzipien der Programmierung erforderlich. In der Folge des Kurses vertiefen wir die Kenntnisse der C-ähnlichen Programmiersprache des Arduino und erarbeiten das notwendige praktische Hintergrundwissen von Mikrocontrollern, damit Sie komplexe Projekte realisieren können. Auch wenn wir für unsere Beispiele den Arduino verwenden, so legen wir Wert darauf, dass Sie die Prinzipien erlernen und so später mit wenig Aufwand beliebige andere Mikrocontroller verwenden können.
Jeder Teilnehmer führt die Programmierübungen selbst durch, denn nur die eigene Erfahrung bringt den Erfolg.
Nach diesem Kurs können Sie fortgeschrittene Programme für den Arduino schreiben - z.B. auch Bibliotheken für spezielle Bauteile - und verstehen die komplexeren Funktionen des Mikrocontrollers zu nutzen, um Ihre eigenen Projekte zu realisieren.

Die Kosten für den Arduinoprozessor sind in den Kursgebühren enthalten.

Target audience

Alle, die komplexere Projekte mit Mikrocontrollern realisieren wollen

Requirements

Physikalische Grundkenntnisse sind hilfreich, Programmierkenntnisse sind hingegen wünschenswert.

Die Hardware (Arduino Uno –Board mit zahlreichem Zubehör) wird gestellt und kann im Anschluss mitgenommen werden. Alle Beispiele sind ohne Löten aufzubauen.

Agenda

Grundlagen

• Die Welt der Mikrocontroller – Modelle, Möglichkeiten, Limits
• Aufbau des Arduino Uno – mögliche Elemente
• Installation der Entwicklungsumgebung "Arduino IDE"
• Inbetriebnahme des eigenen Arduinos

Einfache Aufbauten zum Einstieg in die Programmierung

• Mit Hilfe vorgefertigter ProgrammierBausteinen erste
  Programmierkenntnisse erlangen
• Kennenlernen des Arduinos mit der Steuerung von LEDs und eines LCD-Displays
• Eingabe bzw. Abfrage von Tastern, Buttonfeldern oder Potentiometern

Komplexere Aufbauten

• Temperatur und Feuchtigkeitssensor
• Helligkeitssensor und weitere Sensoren
• Verbindung mit dem PC über die serielle Schnittstelle
• Steuerung eines Schrittmotors
• IR-Sender und Empfänger

Grundlagen der Arduino Programmierung

• Vertiefender Einstieg in die C-ähnliche Programmiersprache des Arduino
  [Anmerkung: Das ist kein vollständiger C-Kurs. Wir beschränken uns hier auf den Befehlsatz
  des Arduinos, auf die Funktionen die in der Praxis auch benötigt werden]
• Test der neuen Programmierstrukturen mit komplexeren Beispiel-Aufbauten, wo Sensoren ausgelesen, Daten verarbeitet und anschließend dadurch Ausgabegeräte gesteuert werden

Komplexere Programmierung

• komplexere Funktionen des Mikrocontrollers - Übersicht
• Die jeweiligen Themen werden anhand von kleinen Beispielprojekten erarbeitet
  • Timer/Counters, PWM,ADC
  • Die verschiedenen Schnittstellen des Mikrocontrollers (SPI,I2C, Serial USART)
  • Interrupts, RTC-Modul (Real Time Clock), Watchdog
  • Interner Speicher, EEPROM, externer Speicher, SD-Cards
  • Controller bits, Schutzmechanismen, Sleep Modes

Ausblick

• Auslesen der Daten vom Arduino in den PC, Weiterverarbeitung
• Steuerung mit Hilfe eines auf dem PC laufenden Programmes, geschrieben in Visual Studio