Title: A1.1: Überblick verschaffen (45min)
Course: LF07 - Cyber-physische Systeme ergänzen - FI-/ITSE - ESP32 > Section: LS7.1: Einstieg in die Mikrocontrollerprogrammierung

Expertenthema 1: Überblick ESP32

Mikrocontroller vereinen diverse Funktionen auf einem Chip (SoC, System-on-a-Chip). Der ESP32 verfügt über verschiedene Eigenschaften und ist daher für viele Projekte eine interessante Basis. Um Anwendern den Einstieg zu erleichtern, gibt es eine Reihe von Entwicklungsplatinen (DevKits). Für die Umsetzung des Projekts "Klimaüberwachung Serverraum" sind bestimmte Funktionalitäten erforderlich.

Zu diesem Thema existieren viele Beschreibungen und Datenblätter im Netz. Stellen Sie geeignete Dokumente zusammen.

Expertenthema 2: Entwicklungsumgebung Arduino-IDE

Für die Softwareentwicklung eines ESP32-Mikrocontrollers gibt es verschiedene Entwicklungsumgebungen. Eine besonders einsteigerfreundliche Entwicklungsumgebung ist die Arduino-IDE. Die Arduino-IDE ist ein universelles Entwicklungswerkzeug und unterstützt verschiedene Mikrocontroller-Boards. Für diese IDE sind zahlreiche Bibliotheken vorhanden, die die verschiedenen Hardwarekomponenten wie z.B. Sensoren unterstützen.

Verschaffen Sie sich einen Überblick über die Entwicklungsumgebung Arduino-IDE.

Expertenthema 3: Programmieren in C

Die am weitesten verbreitet Programmiersprache für Mikrocontroller ist C (C++). Die Softwarekomponente der Arduino-Entwicklungsumgebung ist C bzw. C++-ähnlich. Der Vorteil beim Einsatz dieser IDE ist, dass die Hardware über Bibliotheksfunktionen einfach angesprochen werden kann.

Verschaffen Sie sich einen Überblick über die wesentlichen Elemente der Programmiersprache C in Bezug auf die Mikrocontrollerprogrammierung.

Expertenthema 4: Die GPIO-Pins des ESP32

Der ESP32 verfügt über eine Reihe von GPIO-Pins, über die verschiedene Hardwarekomponenten (z.B. eine LED für das Starterboard) angeschlossen werden können. Um diese Komponenten flexibel einsetzen und testen zu können, bietet sich ein Breadboard an.

Stellen Sie Informationsmaterial zu den Komponenten, die auf dem Starterboard eingesetzt werden, zusammen.

Expertenthema 5: Breadboard und Schaltplanerstellung

Für den Entwurf einer elektronischen Schaltung ist eine Software notwendig, um einen Schaltplan zu erstellen, mit dem Ziel, eine Leiterplatte zu erstellen. Auch wenn das Projekt auf einem Breadboard aufgebaut werden soll, ist der Schaltplan eine wichtige Dokumentationsgrundlage. Eine freie Software ist z.B. KiCAD. Sofern lizenzrechtlich an der Schule verfügbar könnte hier E-Plan zum Einsatz kommen. Im Zusammenhang mit der Arduino-IDE wird die Software Fritzing empfohlen.

Verschaffen Sie sich einen Überblick über eine Software zur Schaltplanerstellung.

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