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de:arduino:start [2020/01/04 22:06] |
de:arduino:start [2022/04/21 15:00] () |
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+ | ====== Arduino ====== | ||
+ | {{ : | ||
+ | Arduino ist eine aus Soft- und Hardware bestehende Physical-Computing-Plattform. Beide Komponenten sind quelloffen. Die Hardware besteht aus einem einfachen E/A-Board mit einem Mikrocontroller und analogen und digitalen Ein- und Ausgängen. Die Entwicklungsumgebung basiert auf Processing und soll auch technisch weniger Versierten den Zugang zur Programmierung und zu Mikrocontrollern erleichtern. | ||
+ | Die Programmierung selbst erfolgt in einer C- bzw. C++-ähnlichen Programmiersprache, | ||
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+ | ===== Arduino-Boards ===== | ||
+ | Zuerst war der Arduino das Uno-Board, aber seine Geschichte ist ungebrochen. Einerseits bringt das italienische Arduino-Entwicklungsteam ständig neue Typen auf den Markt, und andererseits bewegen sich auch die Arduino-kompatiblen Klone in einer unglaublichen Bandbreite, weil der Typ ein offenes Projekt ist und die Hardware frei kopiert und modifiziert werden kann. Es ist fast unmöglich, die gesamte Arduino-Welt zu anzeigen, und ich werde nur eine oberflächliche Zusammenfassung des Teils geben, den ich kenne. | ||
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+ | ==== Einige Arduino-Board-Vergleiche ==== | ||
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+ | ^ Typ ^ Chip ^ CPU \\ Geschw. ^ Eingang Voltage ^ innere Voltage ^ Digital \\ Pins \\ (PWM-Pins) ^ Analog \\ Pins ^ Flash \\ Speicher ^ SRAM \\ Speicher ^ EEPROM \\ Größe ^ Extras | | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^STM32F103|STM32 32-bit Arm Cortex|72 MHz|5V|2.7V..3.6V|16|16|64 KB|20 KB| - |USART / I2C / SPI / USB / CAN / DMA| | ||
+ | ^STM32F401|STM32 32-bit Arm Cortex|25 MHz|5V|2.7V..3.6V|16|16|256 KB|64 KB| - |USART / I2C / SPI / USB / CAN / DMA| | ||
+ | ^[[de: | ||
+ | ^Duemilanove|ATmega168 \\ ATmega328-||6..20V|5V|14 (6)|6|16KB \\ 32KB|1KB|512 byte \\ 1KB|-| | ||
+ | ^Digispark|-|-|-|5V|14|10|16KB|2KB|1KB|-| | ||
+ | ^RoboRED|-|-|-|5V/ | ||
+ | ^ATmega1280|ATmega1280|-|5V|54|16|128KB|8KB|4KB|-| | ||
+ | ^Arduino Leonardo|-|-|5V|20|12|32KB|2.5KB|1K|-| | ||
+ | ^Arduino Due|-|-|3.3V|54|12|512KB|96K|-|-| | ||
+ | ^ChipKIT Max32|Diligent|-|3.3V|83|16|512KB|128KB|-|-| | ||
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+ | ===== Speichertypen für Arduino Board ===== | ||
+ | {{ : | ||
+ | ==== Flash-Speicher ==== | ||
+ | Dies ist der **" | ||
+ | Während der Programmierung können wir nicht mit den Gesamtspeicher rechnen, weil der Bootloader und verschiedene Kommunikationen auch benötigen Speicherkapacität von hier. Außerdem können heruntergeladene Bibliotheken auch viel Speicherplatz benötigen. | ||
+ | |||
+ | Außerdem kann Flash nicht unbegrenzt neu geschrieben werden. Der maximale Schreibzyklus ist auf 100.000 beschränkt. Das reicht aus, um ein Rewrite ungefähr 27 Jahre lang 10 Mal am Tag ohne Probleme zu nutzen. | ||
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+ | ==== SRAM ==== | ||
+ | de: statischer Arbeitsspeicher \\ | ||
+ | en: static random-access memory | ||
+ | |||
+ | Vereinfacht gesagt speichert SRAM interne Variablen, die im Programm definiert sind. Im Gegensatz zum Flash-Speicher behält der SRAM seinen Inhalt nicht bei, wenn er ausgeschaltet ist. Daher werden die Variablen bei jedem Einschalten neu definiert und mit ihren Standardwerten in den SRAM eingegeben. | ||
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+ | ==== EPROM ==== | ||
+ | en: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory \\ | ||
+ | de: Elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher \\ | ||
+ | |||
+ | EEPROM ist ein Remanenzvariabler Speicher für die Boards. Wie Flash behält es seinen Inhalt während des Herunterfahrens bei, ist jedoch - wie Flash - " | ||
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+ | * Speicherung der Konfiguration(en) | ||
+ | * Speichern Sie die Standardeinstellungen für den Systemstart | ||
+ | * Zähler, Werte, akkumulierte Werte (zb. Stundenzähler) unabhängig von Neustarts speichern | ||
+ | |||
+ | Es gibt verschiedene Möglichkeiten, | ||
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+ | * Verfügbar mit I²C-EEPROM-IC: | ||
+ | * Mit SD-Karte: Micro SD-Kartenmodul | ||
+ | |||
+ | Verschiedene Arduino-Boards haben EEPROMs unterschiedlicher Größe: | ||
+ | |||
+ | * ATmega168: 512 Bytes | ||
+ | * ATmega8: 512 Byte | ||
+ | * ATmega328P: 1024 Byte | ||
+ | * ATmega32U4: 1024 Byte | ||
+ | * ATmega1280: 4096 Bytes | ||
+ | * ATmega2560: 4096 Bytes | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | ===== Arduino IDE ===== | ||
+ | |||
+ | Arduino IDE ist ein JAVA-basiertes Entwicklersystem, | ||
+ | |||
+ | Arduino wird mit einem vorgebrannten Bootloader geliefert, mit dem Sie Codes ohne externe Hardware einfach über das STK500-Protokoll herunterladen können. | ||
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+ | Bei Bedarf kann der oben genannte Bootloader über den Anschluss ICSP (In-Circuit Serial Programming) (→ ISP) umgangen werden. | ||
+ | |||
+ | Natürlich haben wir viele Möglichkeiten, | ||
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+ | ==== Arduino API ==== | ||
+ | en: Application Programming Interface \\ | ||
+ | de: Anwendungsprogrammierschnittstelle \\ | ||
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+ | Die Funktionalität des Arduino kann durch das Bibliothekssystem erweitert werden. Die Verwendung von Bibliotheken ist speicherintensiv. Durch sorgfältige Auswahl können Sie jedoch die Speichernutzung optimieren und mit Ihrer Anwendung einen erheblichen Programmieraufwand einsparen. Es gibt Standardverzeichnisse wie [[hu: | ||
+ | |||
+ | ==== Arduino Bootloader ==== | ||
+ | Ein spezielles Programm, das auf das Arduino Board vorinstalliert und mit der Arduino IDE kompatibel ist und das Hochladen von Programmen auf das Board ohne spezielle Tools ermöglicht; | ||
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+ | ==== Sketch ==== | ||
+ | Die Programme, die Sie auf Ihrem Arduino ausführen, heißen sketch (Skizze). Skizzen können in **.ino**-Dateien gespeichert oder geladen werden. Die Arduino IDE enthält viele (Standard-) Beispielprogramme unter //Datei / Beispiele//, | ||
+ | |||
+ | ==== Serial Monitor ==== | ||
+ | Viele Skizzen kommunizieren über eine serielle Verbindung mit dem Computer. Die Arduino IDE verfügt über einen eingebauten seriellen Monitor oder ein Terminal, mit dessen Hilfe Sie diese Daten visualisieren können. Sie können auch Daten vom Monitor an die Board senden. Um den Serial Monitor zu öffnen, gehen Sie zu //' | ||
+ | ===== Arduino und USB ===== | ||
+ | |||
+ | Arduino-Karten werden grundsätzlich von Ihrem PC über den USB-Anschluss programmiert (es gibt einige andere Lösungen ..), und während der Ausführung des Programms werden auch " | ||
+ | |||
+ | Die meisten Arduino USB-Ports mit einem Überstromschutz (resettable polyfuse) ausgestattet, | ||
+ | |||
+ | Arduino USB UART Converter-Typen: | ||
+ | |||
+ | * **FTDI**: Der Konvertertyp der frühen Arduino' | ||
+ | * **Atmega8U2**: | ||
+ | * **AtMega16U2**: | ||
+ | * **CH340 / CH340G / CH341**: Ein typischer Konverter für in China hergestellte Arduino-Klone. Das Herunterladen von Treibern ist etwas umständlich. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | ==== FTDI (oder CH340G) -Konverter ==== | ||
+ | In vielen Fällen ist ein Download über USB nicht möglich (oder nicht die beste Lösung). Beispielsweise verfügen die Arduino Mini- und Arduino Pro Mini-Serien aus Platzgründen keinen USB-Anschluss, | ||
+ | |||
+ | Die einfachste Lösung besteht darin, einen FTDI-Konverter zu erwerben, sodass die USB-Verbindung vom PC nur ordnungsgemäß an die Platine angepasst werden muss. | ||
+ | ===== Arduino TTL logische Ebenen ===== | ||
+ | Die meisten digitalen (elektronischen) Geräte, die logisch hohe (HIGH) und niedrige (LOW) Pegel verwenden, werden als (standard) TTL-Logik bezeichnet. TTL-Logik (Transistor-Transistor-Logik) definiert die Spannungspegel für High / Low-Signale. Die logischen Ebenen von Arduino unterscheiden sich geringfügig von den folgenden Ebenen: | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | * VOH: Mindestausgangsleistung. Darüber hinaus liefert das TTL-Gerät ein HIGH-Signal | ||
+ | * VIH: Minimaler Eingangsspannungspegel für das HIGH-Signal | ||
+ | * VIL: Maximaler Eingangsspannungspegel für niedriges (LOW) Signal | ||
+ | * VOL: Maximale Ausgangsspannung für ein niedriges (LOW) Signal | ||
+ | |||
+ | In abgedeckten Bereichen wird die Eingangsbewertung (HIGH oder LOW) unsicher. | ||
+ | Während die Programmlogikpegel TRUE (wahr, 1) und FALSE (falsch, 0) sind, ist der Zustand der Pins durch die Konstanten HIGH (hoch, 1) und LOW (niedrig, 0) gekennzeichnet. | ||
+ | |||
+ | Zwischenspannungspegel (1,5 V - 3,0 V für 5 V-Karten, 1,0 V - 2,0 V für 3,3 V-Karten) sollten bei Digitalsignale vermieden werden, da der Eingangsstatus ungewiss wird. | ||
+ | |||
+ | Bei Ausgängen nimmt der Pin nach Ausgabe des Status HIGH den maximalen Spannungspegel an, dh. 3,3 V für 3,3 V Boards und 5 V für 5 V Boards. | ||
+ | |||
+ | Wenn Sie zuvor den internen Wicklungswiderstand aktiviert haben, ist die Ausgangsspannung geringer (ca. 3,3 V) als 5 V für das HIGH-Signal (siehe digitalWrite ()). | ||
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+ | ===== Arduino Pins Überlastung ===== | ||
+ | Arduino' | ||
+ | |||
+ | Die Hauptbelastungsgrenzen | ||
+ | |||
+ | * Pinbelastung an UNO (5V): **20 mA** | ||
+ | * Pin Kapazität für Mega Board (5V): **40 mA** | ||
+ | * Pins Beladbarkeit (bei 3,3 V): **10 mA** | ||
+ | * Die maximale Belastbarkeit (UNO) aller Pins (Vcc, GND) beträgt **200 mA** | ||
+ | * Alle Pins (Vcc, GND) haben eine maximale Belastbarkeit (Mega) von **400..800 mA** | ||
+ | |||
+ | <WRAP center round important 80%> | ||
+ | Nach meiner Erfahrung sind Pins nicht 15 mA wert und die gesamte Platine (UNO) ist über 150 mA, weil sie " | ||
+ | |||
+ | Verbraucher mit höherer Leistung sollten durch Optos, optisch isolierte Relais, Halbleiterrelais oder Transistoren (Triac, TIP120 usw.) vom Arduino getrennt werden. | ||
+ | </ | ||
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+ | ===== Verwendung von Pins ===== | ||
+ | Es gibt ein paar " | ||
+ | |||
+ | * Pin0 und Pin1 sind mit der seriellen Kommunikation verbunden. Wenn Sie also Informationen von der Board abrufen und mit dem Befehl " | ||
+ | * Analoge Pins können ohne weiteres als digitaler Port verwendet werden, bezeichnen Sie sie einfach als Pin 14..19 für Uno, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. | ||
+ | * Nach meiner Erfahrung lohnt es sich, die Ports anzugeben, die beim Entwerfen belassen werden sollen. Da ich hauptsächlich I²C für die Kommunikation verwende, verwende ich A4 und A5 für Uno für die Kommunikation. | ||
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+ | {{ : | ||
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+ | ===== Arduino ISP ===== | ||
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+ | Der ISP-Port (In-System Programming), | ||
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+ | {{: | ||
+ | |||
+ | Außerdem sind diese Zweige parallel zu den entsprechenden Zweigen der IO-Ports (siehe unten), so dass sie hier zum Herunterladen einfach " | ||
+ | |||
+ | ^Arduino ISP-Port^Name^Kurzbeschreibung| | ||
+ | |MISO|Master In Slave Out|Master-Eingang, | ||
+ | |VTG|5V |Spannungsversorgung 5V +| | ||
+ | |SCK|Serial Clock|Serial Clock, mit SPI als Master| | ||
+ | |MOSI|Master Out Slave In|Master-Ausgang, | ||
+ | |RST|Reset|Reset| | ||
+ | |GND|GND|GND| | ||
+ | |||
+ | ===== Arduino SPI ===== | ||
+ | Eine der am häufigsten verwendeten Kommunikationen auf Arduino-Karten ist SPI. Die hierfür erforderlichen Bibliotheken und Beispielverbindungen sind in den spezifischen Modulen beschrieben, | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | ^Board^SPI SS \\ (select)^SPI MOSI^SPI MISO^SPI SCK| | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |||
+ | Beschreibung der Aduino SPI Library: https:// | ||
+ | |||
+ | ===== Arduino ISR ===== | ||
+ | en: interrupt service routine | ||
+ | |||
+ | Die ISR-Funktion (Interrupt Service Routine) überwacht Eingänge mit schnellem Wechselzustand. Diese Interrupts eignen sich in der Regel zum Zählen oder Überwachen schneller Impulse (Hall-Impulse - Durchflussmesser, | ||
+ | |||
+ | Auf der Softwareseite müssen diese Signale von der Funktion attachInterrupt () verarbeitet werden, und nur die angegebenen Ports können diese schnellen Signale lesen: | ||
+ | |||
+ | ^Board^interrupt pins| | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |Micro, Leonardo, andere 32u4-based|0, | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |||
+ | ===== Arduino PWM ===== | ||
+ | PWM (Pulsweitenmodulation) ist eine Form der Signalisierung, | ||
+ | |||
+ | ^ Board ^ ausgewählte PWM-Ausgänge | | ||
+ | |Für die meisten ATmega168- oder ATmega328-Boards \\ [[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |ältere Boards|Pin 9, 10 und 11| | ||
+ | |||
+ | *: Für ATmega168- oder ATmega328-Boards: | ||
+ | * timer0: Pin 5 und 6, 8-Bit-PWM | ||
+ | * timer1: Pin 9 und 10, 16-Bit-PWM | ||
+ | * timer2: Pin 11 und 3, 8-Bit-PWM | ||
+ | |||
+ | Bei Servos, die eine 16-Bit-Auflösung erfordern, möglicheweise funktionieren nur die Pin 9 und 10! | ||
+ | |||
+ | Mit Arduino Micro kann nur 8-Bit-PWM implementiert werden. | ||
+ | |||
+ | ===== Arduio AREF Pin ===== | ||
+ | Über den AREF-Pin kann die für den Analogeingang verwendete externe Referenzspannung (Typ: EXTERNAL) (dh der Maximalwert des Eingangsbereichs) über die Funktion analogReference () eingestellt werden. | ||
+ | |||
+ | ===== Arduino serielle Kommunikation ===== | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | ==== Arduino HW serielle Kommunikation ==== | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | Die Standardkommunikation zwischen Arduino-Board ist seriell (zb. UART), die über USB an das Programmiergerät oder den Kommunikationspartner-PC übertragen wird. Sowohl die TX- als auch die RX-Pins der Boards sind parallel zum USB-Port angeschlossen. Wenn Sie also serielle Kommunikation verwenden, können Sie diese Pins nicht als digitalen Port verwenden. | ||
+ | |||
+ | Natürlich kann dieser Kanal auch für andere UART-Kommunikationen wie zb. RS-232 verwendet werden, aber in diesem Fall sollten die Spannungspegel, | ||
+ | |||
+ | ^board^pins für serielle Kommunikation| | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |||
+ | ==== Arduino SW serielle Kommunikation ==== | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | Die serielle Software-Kommunikation wird durch die Verwendung der Bibliothek " | ||
+ | |||
+ | Die erforderliche SoftwareSerial.h kann heruntergeladen werden von: http:// | ||
+ | |||
+ | **Einschränkungen der seriellen Software-Kommunikation: | ||
+ | |||
+ | * Wenn mehrere serielle Software-Ports verwendet werden sollen, kann jeweils nur einer Daten empfangen | ||
+ | * Nicht alle Pins des Mega und Mega 2560 sind für die serielle Software-Kommunikation geeignet. Die folgenden Pins können für RX verwendet werden: 10, 11, 12, 13, 14, 15, 50, 51, 52, 53, A8 (62), A9 (63), A10 (64), A11 (65), A12 (66), A13 (67), A14 (68), A15 (69). | ||
+ | * Für Leonardo können nur die folgenden Pins für RX verwendet werden: 8, 9, 10, 11, 14 (MISO), 15 (SCK), 16 (MOSI). | ||
+ | * Für den Arduino Genuino 101 kann die maximale Geschwindigkeit des RX 57.600 Bit / s betragen, und Pin 13 kann nicht als RX verwendet werden. | ||
+ | |||
+ | === Datenverlust während der SW seriellen Kommunikation === | ||
+ | |||
+ | Wenn Sie lange Telegrammen über die serielle Software-Kommunikation senden oder empfangen, werden diese möglicherweise mit einigen fehlenden Zeichen geliefert. Der Grund dafür ist nicht unbedingt im Code zu finden. Der SoftwareSerial-Empfangspuffer ist möglicherweise voll und verwirft dann die Zeichen. | ||
+ | |||
+ | Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, den seriellen Puffer der Software von den Standard-64 Bytes auf 256 Bytes (oder nur eine Größe größer als 64 Bytes) zu erhöhen: | ||
+ | |||
+ | Öffnen Sie auf Ihrem PC die folgende Datei: // C: \ Programme (x86) -> Arduino -> Hardware -> Arduino -> avr -> Bibliotheken -> SoftwareSerial -> // **SoftwareSerial.h** und Bearbeiten Sie die folgende Zeile: | ||
+ | |||
+ | < | ||
+ | |||
+ | // RX buffer size | ||
+ | #define _SS_MAX_RX_BUFF 64 // Ändern Sie beispielsweise 64 auf maximal 256 | ||
+ | |||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | === Gleichzeitige SW serielle Kommunikation === | ||
+ | |||
+ | Verwenden Sie für die mehrere gleichzeitige serielle Software-Kommunikation das folgende Verzeichnis: | ||
+ | |||
+ | ===== Arduino I²C ===== | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | Eine der am häufigsten verwendeten Kommunikationen auf Arduino-Karten ist I²C. Die Standardports für die Kommunikation auf verschiedenen Boards lauten wie folgt: | ||
+ | |||
+ | ^ Board ^ SDA (Datenport) ^ SCL (Clock Port) ^ Hinweis | | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |[[de: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Arduino I²C Kommunikationslösungen: | ||
+ | Arduino I²C scanner finden Sie hier: [[de: | ||
+ | |||
+ | ===== Arduino SPI ===== | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | |||
+ | Eine der am häufigsten verwendeten Kommunikationen auf Arduino-Karten ist SPI. Die dafür erforderlichen Bibliotheken und Beispielverbindungen sind in den jeweiligen Modulen beschrieben. Eine Zusammenfassung finden Sie hier: [[de: | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | Die Standardports für die Kommunikation auf den verschiedenen Karten sind wie folgt: | ||
+ | |||
+ | ^Board^SPI SS\\ (Auswahl)^SPI MOSI^SPI MISO^SPI SCK| | ||
+ | |[[hu: | ||
+ | |[[hu: | ||
+ | |[[hu: | ||
+ | |[[hu: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Eine Zusammenfassung der SPI-Lösungen von Aduino finden Sie hier: [[de: | ||
+ | |||
+ | Beschreibung der Aduino SPI-Bibliothek: | ||
+ | |||
+ | Meg ez is (de bővebb): http:// | ||
+ | |||
+ | ===== Arduino 1-wire ===== | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | 1-Wire bzw. One-Wire oder Eindraht-Bus beschreibt eine serielle Schnittstelle der Firma Dallas Semiconductor Corp., die mit einer Datenader (DQ) auskommt, die sowohl als Stromversorgung als auch als Sende- und Empfangsleitung genutzt wird. Der Begriff 1-Wire ist irreführend, | ||
+ | |||
+ | Eine Zusammenfassung der 1-wire-Lösungen von Aduino finden Sie hier: [[de: | ||
+ | ===== Arduino Ethernet ===== | ||
+ | {{anchor: | ||
+ | Das Arduino eignet sich natürlich für die Kommunikation über Ethernet und den Zugriff auf Internetfunktionen. Der einfachste Weg, auf Ethernet zuzugreifen, | ||
+ | |||
+ | |{{ : | ||
+ | |Arduino Uno Ethernet SPI Fußordnung|Arduino Mega Ethernet SPI Fußordnung| | ||
+ | |||
+ | n den meisten Ethernet-Karten ist auch ein Micro-SD-Kartenleser integriert. Die Verwendung ist optional, nimmt jedoch einen zusätzlichen Stift auf der Platine in Anspruch. | ||
+ | |||
+ | Aktuelle Informationen zur Arduino-Bibliothek finden Sie hier: https:// | ||
+ | |||
+ | Die Ethernet-Kommunikation der Module / Erweiterungen erfolgt normalerweise über ICs der WIZnet W5x00-Serie. So vergleichen Sie diese Hauptfunktionen: | ||
+ | ^Funktion^W5100^W5300^W5500| | ||
+ | |Interface Mode|direkt, | ||
+ | |Anzahl der Sockets|4|4|8| | ||
+ | |Geschwindigkeit (max, MBPS)|25|25|15| | ||
+ | |Datenbus|Only 8 Bit, DATA[7: | ||
+ | |Adressbus|15 PINs, ADDR[14: | ||
+ | |Speichergröße|(Fix) 16KBytes \\ TX : 8KBytes, RX : 8Kbytes |(konfigurierbar) 128KBytes \\ TX : 0~128KBytes, |