A Project-Based Introduction to Microcontrollers and Drone Control
A Practical Introduction to Embedded Systems with the ESP32
This book is intended for readers who are new to embedded systems and looking for a structured, example-driven way to begin. If you’ve explored general-purpose electronics or Arduino-based resources but found them too broad or lacking in practical application, this guide offers a more focused alternative.
With a small, affordable set of components – such as LEDs, sensors, an OLED screen and a motion sensor – you’ll build and work with the same hardware setup throughout the book. This allows you to focus on learning and experimenting without constant reconfiguration.
Topics include:
Understanding and programming the ESP32 microcontroller
Using the Arduino IDE to write and deploy code
Exploring cyber-physical systems, culminating in basic drone control
No prior experience with Arduino or embedded development is required. Each section includes hands-on examples and mini-projects designed to reinforce core concepts and encourage deeper exploration. By the end, you’ll be equipped not only to reproduce the book’s examples, but also to extend them toward your own ideas and applications.
Whether your interest is in learning embedded programming, building interactive systems, or exploring educational drone control, this book provides a clear and practical path to getting started.
For Speed, Area, Power, and Reliability
This book teaches the fundamentals of FPGA operation, covering basic CMOS transistor theory to designing digital FPGA chips using LUTs, flip-flops, and embedded memories. Ideal for electrical engineers aiming to design large digital chips using FPGA technology.
Discover:
The inner workings of FPGA architecture and functionality.
Hardware Description Languages (HDL) like Verilog and VHDL.
The EDA tool flow for converting HDL source into a functional FPGA chip design.
Insider tips for reliable, low power, and high performance FPGA designs.
Example designs include:
Computer-to-FPGA UART serial communication.
An open-source Sump3 logic analyzer implementation.
A fully functional graphics controller.
What you need:
Digilent BASYS3 or similar FPGA eval board with an AMD/Xilinx FPGA.
Vivado EDA tool suite (available for download from AMD website free of charge).
Project source files available from author’s GitHub site.
In dit boek worden een serie spannende en leuke projecten voor de Arduino behandeld, zoals een stil alarm, mensensensor, lichtmeter, besturing van een motor, internet en draadloze bediening (via een radioverbinding). In tegenstelling tot veel gratis projecten op internet zijn de projecten in dit boek in de praktijk getest, en werken gegarandeerd!
U kunt dit boek gebruiken als projectenboek, en de 45 projecten nabouwen en in de praktijk inzetten. Door de duidelijke uitleg, schema's en zelfs foto's van de opstelling op is het nabouwen een erg leuke bezigheid. De foto's zijn gemaakt van een werkende opstelling, dus u weet zeker dat ze kloppen.
U kunt de projecten in dit boek ook met elkaar combineren om zo uw eigen projecten te maken. Per project wordt duidelijk uitgelegd waarom het project op die manier is uitgevoerd. Al doende leert u veel over het project en de gebruikte onderdelen, en kunt u het project zelf aanpassen en uitbreiden naar uw eigen wensen.
Daarnaast is het boek ook als naslagwerk inzetbaar. Via de index vindt u gemakkelijk projecten die als voorbeeld voor het gebruik van C++ opdrachten en Arduino-functionaliteit kunnen dienen. Zelfs als u alle projecten gemaakt hebt zal dit boek om die reden nog lang een plekje naast uw PC behouden.
Dit bundel bevat de populaire Elektor zandklok voor Raspberry Pi Pico en de nieuwe Elektor laserkop upgrade, en biedt daarmee nog meer mogelijkheden om de tijd weer te geven. U kunt de actuele tijd nu niet alleen in zand "graveren", maar ook op een lichtgevende folie schrijven of groene tekeningen maken.
Inhoud van de bundel
Elektor Zandklok voor Raspberry Pi Pico (normale prijs: € 50)
Elektor Laserkop Upgrade voor Zandklok (normale prijs: € 35)
Zandklok voor Raspberry Pi (een op de Raspberry Pi Pico gebaseerde Eye Catcher)
Een standaard zandklok laat meestal slechts zien hoe de tijd verstrijkt. Deze door een Raspberry Pi Pico aangestuurde zandklok toont daarentegen de exacte tijd door de vier cijfers voor uren en minuten in een zandlaag te "graveren". Na een vooraf ingestelde periode wordt het zand door twee trilmotoren vlak getrild en begint alles weer van voren af aan.
Het hart van de zandklok wordt gevormd door twee servomotoren, die via een pantograafmechanisme een schrijfpen aandrijven. Een derde servomotor tilt deze pen op en neer. Het zandbakje is voorzien van twee trilmotoren om het zand weer vlak te trillen. Het elektronische deel van de zandklok bestaat uit een Raspberry Pi Pico en een RTC/driverbord met een real-time klok, plus drivercircuits voor de servomotoren.
Een gedetailleerde bouwhandleiding is beschikbaar via download.
Kenmerken
Afmetingen: 135 x 110 x 80 mm
Bouwtijd: ca. 1,5 tot 2 uur
Inbegrepen
3x Voorgesneden acrylaatplaten met alle mechanische onderdelen
3x Mini servomotoren
2x Trilmotoren
1x Raspberry Pi Pico
1x RTC/driverkaart met geassembleerde onderdelen
Moeren, boutjes, afstandhouders en draden voor de montage
Fijnkorrelig wit zand
Elektor Laserkop Upgrade voor Zandklok
De nieuwe Elektor Laserkop transformeert de Elektor Zandklok in een klok die de tijd op glow-in-the-dark-film schrijft in plaats van op zand. Naast het weergeven van de tijd kan het ook worden gebruikt om kortstondige tekeningen te maken. De 5 mW laserpointer, met een golflengte van 405 nm, produceert heldergroene tekeningen op de glow-in-the-dark-film. Voor het beste resultaat gebruikt u de kit in een slecht verlichte kamer. Waarschuwing: Kijk nooit rechtstreeks in de laserstraal!
De kit bevat alle benodigde componenten, maar het solderen van drie draden is vereist.
Opmerking: Deze kit is ook compatibel met de originele Arduino-gebaseerde Zandklok uit 2017. Voor meer details, zie Elektor 1-2/2017 en Elektor 1-2/2018.
Deze verbetere versie 2.0 (exclusief verkrijgbaar bij Elektor) bevat de volgende verbeteringen:
Verbeterde aarding (PE) van het ovenchassis
Extra thermische isolatielaag rond de oven om geuren te verminderen
Aansluiting op een computer, waardoor curvebewerking op een PC mogelijk is
Functies zoals constante temperatuurregeling en timingfuncties
De infrarood IC oven T-962 v2.0 is een microprocessorgestuurde reflow oven die je kunt gebruiken voor het gemakkelijk solderen van diverse SMD en BGA componenten. Het hele soldeerproces kan automatisch worden voltooid en het is heel gemakkelijk in het gebruik. Dit apparaat maakt gebruik van een krachtige infrarood straling en circulatie van de hete luchtstroom, zodat de temperatuur zeer nauwkeurig wordt gehouden en gelijkmatig verdeeld wordt.
Een lade met vensters is ontworpen om het werkstuk vast te houden, en maakt een veilige soldeertechniek mogelijk en het manipuleren van SMD & BGA en andere kleine elektronische onderdelen die op een printplaat gemonteerd zijn. De T-962 v2.0 kan gebruikt worden om soldeer automatisch na te verwarmen om slechte soldeerverbindingen te corrigeren, slechte componenten te verwijderen/vervangen en kleine technische modellen of prototypes te maken.
Kenmerken
Groot infrarood soldeeroppervlak
Effectief soldeergebied: 180 x 235 mm; dit vergroot het gebruik van deze machine drastisch en is daardoor een goede aanschaf.
Keuze uit verschillende soldeercycli
De parameters van acht soldeercycli zijn vooraf ingesteld en het hele soldeerproces kan automatisch verlopen van voorverwarmen, op temperatuur vloeibaar houden tot afkoelen..
Speciale opwarming en temperatuur egalisatie bij alle versies
Gebruikt een energiezuinige infrarood verwarming tot 800 Watt en luchtcirculatie om het soldeer vloeibaar te houden.
Ergonomisch ontwerp, praktisch en gemakkelijk te bedienen
Door de goede bouwkwaliteit, lichte gewicht en de kleine afmetingen kan de T-962 v2.0 gemakkelijk op een werkbank worden geplaatst, of worden vervoerd of opgeborgen.
Groot aantal functies beschikbaar
De T-962 v2.0 kan de meeste kleine componenten van printplaten solderen, bijvoorbeeld CHIP, SOP, PLCC, QFP, BGA enz. Het is de ideale oplossing voor rework, van eenmalige productie tot kleinschalige productie op bestelling.
Specificaties
Soldeeroppervlak (max.)
180 x 235 mm
Vermogen (max.)
800 W
Temperatuurbereik
0-280°C
Verwarmingsmethode
Infrarood
Verwerkingstijd
1-8 minuten
Voeding
220 V AC/50 Hz
Display
LCD met achtergrondverlichting
Bedieningsmodus
8 intelligente temperatuurcurven
Afmetingen
310 x 290 x 170 mm
Gewicht
6,2 kg
Inbegrepen
1x T-962 v2.0 Reflow Soldeeroven (Elektor versie)
2x Zekeringen
1x Netsnoer (EU)
De Elektor Audio DSP FX Processor combineert een ESP32-microcontroller en een ADAU1701 Audio DSP van Analog Devices. Naast een door de gebruiker programmeerbare DSP-kern heeft de ADAU1701 hoogwaardige analoog-naar-digitaal en digitaal-naar-analoog converters ingebouwd en is hij voorzien van een I²S-poort. Dit maakt hem geschikt als hoogwaardige audio-interface voor de ESP32.
Programma's voor de ESP32 kunnen worden gemaakt met Arduino, Platform IO, CMake of door de Espressif IDF op een andere manier te gebruiken. Programma's voor de ADAU7101 audio DSP's worden gemaakt met de gratis visuele programmeertool SigmaStudio door voorgedefinieerde algoritmablokken op een canvas te slepen.
Toepassingen
Bluetooth/Wi-Fi audio sink (bijv. luidspreker) & bron
Gitaareffectpedaal (stompbox)
Muzieksynthesizer
Geluids-/functiegenerator
Programmeerbaar cross-overfilter voor luidsprekers
Geavanceerde audio-effectprocessor (reverb, chorus, pitch shifting, enz.)
Audioapparaat met internetverbinding
DSP-experimentplatform
Draadloze MIDI
MIDI naar CV-converter
en nog veel meer...
Specificaties
ADAU1701 28-/56-bit, 50-MIPS digitale audioprocessor die bemonsteringsfrequenties tot 192 kHz ondersteunt
ESP32 32-bit dual-core microcontroller met Wi-Fi 802.11b/g/n en Bluetooth 4.2 BR/EDR en BLE
2x 24-bit audio-ingangen (2 V RMS, 20 kΩ)
4x 24-bit audio-uitgangen (0,9 V RMS, 600 Ω)
4x Regelpotentiometer
MIDI in- en uitgang
I²C-uitbreidingspoort
Multi-mode werking
Voeding: 5 V DC USB of 7,5-12 V DC (cilinderaansluiting, middelste pin is GND)
Stroomverbruik (gemiddeld): 200 mA
Inbegrepen
1x ESP32 Audio DSP FX Processor board (gemonteerd)
1x ESP32-PICO-KIT
2x Truien
2x 18-pins headers (female)
4x 10 KB potentiometers
Downloads
Documentation
GitHub
Hands-on in more than 50 projects
STM32 Nucleo family of processors are manufactured by STMicroelectronics. These are low-cost ARM microcontroller development boards. This book is about developing projects using the popular STM32CubeIDE software with the Nucleo-L476RG development board. In the early Chapters of the book the architecture of the Nucleo family is briefly described.
The book covers many projects using most features of the Nucleo-L476RG development board where the full software listings for the STM32CubeIDE are given for each project together with extensive descriptions. The projects range from simple flashing LEDs to more complex projects using modules, devices, and libraries such as GPIO, ADC, DAC, I²C, SPI, LCD, DMA, analogue inputs, power management, X-CUBE-MEMS1 library, DEBUGGING, and others. In addition, several projects are given using the popular Nucleo Expansion Boards. These Expansion Boards plug on top of the Nucleo development boards and provide sensors, relays, accelerometers, gyroscopes, Wi-Fi, and many others. Using an expansion board together with the X-CUBE-MEMS1 library simplifies the task of project development considerably.
All the projects in the book have been tested and are working. The following sub-headings are given for each project: Project Title, Description, Aim, Block Diagram, Circuit Diagram, and Program Listing for the STM32CubeIDE.
In this book you will learn about
STM32 microcontroller architecture;
the Nucleo-L476RG development board in projects using the STM32CubeIDE integrated software development tool;
external and internal interrupts and DMA;
DEBUG, a program developed using the STM32CubeIDE;
the MCU in Sleep, Stop, and in Standby modes;
Nucleo Expansion Boards with the Nucleo development boards.
What you need
a PC with Internet connection and a USB port;
STM32CubeIDE software (available at STMicroelectronics website free of charge)
the project source files, available from the book’s webpage hosted by Elektor;
Nucleo-L476RG development board;
simple electronic devices such as LEDs, temperature sensor, I²C and SPI chips, and a few more;
Nucleo Expansion Boards (optional).
Verwirklichen Sie Ihre Projekt-Träume: Der Kilometerzähler fürs Hamsterrad, eine vollautomatische Steuerung Ihrer Ameisenfarm mit Webinterface, oder den Sandwich-O-Mat – eine Maschine, die Sandwich-Toasts nach Wahl belegt und überbackt.
Mit dem Arduino und der DIY- oder Maker-Bewegung wurde nicht nur der Einstieg in die Mikrocontroller-Programmierung kinderleicht, auch eine zweite Entwicklung fand statt: Findige Entwickler brachten kleine Boards – sogenannte Shields oder Module – auf den Markt, die den Einsatz von zusätzlicher Hardware stark vereinfachten. Die kleinen Baugruppen enthalten alle wichtigen elektronischen Teile, um mit ein paar Steckkabeln an den Mikrocontroller angeschlossen zu werden, so dass ein frickeliger und aufwändiger Aufbau auf dem Steckboard entfällt. Zudem ist es so möglich, auch winzig kleine Bauteile zu handhaben, die keine Anschlussbeinchen mehr haben (sogenannte SMDs).
Enthaltene Projekte
Arduino sucht Anschluss
BMP, Einführung in Bibliotheken und I²C
Mit dem Mehrzweck-Shield I/O-Grundlagen kennenlernen
I²C-LCD-Adapter und Punktmatrixanzeigen
LCD Keypad Shield
Level-Konverter
W5100: Internetanbindung
I/O-Erweiterungs-Shields
Relais und Solid-State-Relais
Das Multi-Funktions-Shield: eine universelle Bedieneinheit
SD-Kartenleser über SPI anbinden
Tasten und 7-Segmentanzeigen
16-Bit ADC
DAC MCP4725
16-fach PWM Servo-Treiber
MP3-Player
GPS-Datenlogger mit SD-Karte
Touch-Sensor
Joystick
SHT31: Temperatur und Luftfeuchtigkeit
UV A-Sensor VEML6070
VL53L0X Time-of-Flight
Ultraschallsensor-Entfernungsmesser
LED-Punktmatrixanzeige mit MAX7219
RTC DS3231
Port-Expander MCP23017
433 MHz Funk
MPU-650: Gyroskop
Beschleunigungssensor ADXL345
WS2812 RGB-LEDs
Spannungsversorgung
MQ-xx Gassensoren
CO2-Gassensor
ACS712 Stromstärkesensor
INA219 Stromstärkesensor
L298 Motortreiber
MFRC522 RFID
28BYJ-48 Stepper-Motor
TMC2209 Silent-Step-Stick
X9C10x Digitales Poti
Farb-TFT-Display mit ST7735
e-Paper Display
Bluetooth
Geigerzähler
SIM800L GSM-Modul
I²C-Multiplexer
Controller Area Network
Two reasons can be identified for the immense success of the Arduino platform. First, the cheap, ready to go processor board greatly simplifies the introduction to hardware. The second success factor is the free and open-source programming suite that does not require an installation procedure.
Simple entry-level examples ensure rapid successes. Complex selection procedures for parameters like the microprocessor version or interface settings are not required. The first sample programs can be uploaded to the Arduino board, and tested, in a matter of minutes.
The Arduino user is supported by an array of software libraries. However, the daily increasing volume of libraries poses initial problems to the newcomer, and the way ahead may be uncertain after a few entry-level examples. In many cases, detailed descriptions are missing, and poorly described projects tend to confuse rather than elucidate. Clear guidance and a single motto are missing, usually owing to the projects having been created by several different persons—all with different aims in mind.
This book represents a different approach. All projects are presented in a systematical manner, guiding into various theme areas. In the coverage of must-know theory great attention is given to practical directions users can absorb, including essential programming techniques like A/D conversion, timers and interrupts—all contained in the hands-on projects. In this way readers of the book create running lights, a wakeup light, fully functional voltmeters, precision digital thermometers, clocks of many varieties, reaction speed meters, or mouse controlled robotic arms. While actively working on these projects the reader gets to truly comprehend and master the basics of the underlying controller technology.
Program, build, and master over 50 projects with MicroPython and the RP2040 microprocessor The Raspberry Pi Pico is a high-performance microcontroller module designed especially for physical computing. Microcontrollers differ from single-board computers, like the Raspberry Pi 4, in not having an operating system. The Raspberry Pi Pico can be programmed to run a single task very efficiently within real-time control and monitoring applications requiring speed. The ‘Pico’ as we call it, is based on the fast, efficient, and low-cost dual-core ARM Cortex-M0+ RP2040 microcontroller chip running at up to 133 MHz and sporting 264 KB of SRAM, and 2 MB of Flash memory. Besides its large memory, the Pico has even more attractive features including a vast number of GPIO pins, and popular interface modules like ADC, SPI, I²C, UART, and PWM. To cap it all, the chip offers fast and accurate timing modules, a hardware debug interface, and an internal temperature sensor. The Raspberry Pi Pico is easily programmed using popular high-level languages such as MicroPython and or C/C++. This book is an introduction to using the Raspberry Pi Pico microcontroller in conjunction with the MicroPython programming language. The Thonny development environment (IDE) is used in all the projects described. There are over 50 working and tested projects in the book, covering the following topics: Installing the MicroPython on Raspberry Pi Pico using a Raspberry Pi or a PC Timer interrupts and external interrupts Analogue-to-digital converter (ADC) projects Using the internal temperature sensor and external temperature sensor chips Datalogging projects PWM, UART, I²C, and SPI projects Using Wi-Fi and apps to communicate with smartphones Using Bluetooth and apps to communicate with smartphones Digital-to-analogue converter (DAC) projects All projects given in the book have been fully tested and are working. Only basic programming and electronics experience is required to follow the projects. Brief descriptions, block diagrams, detailed circuit diagrams, and full MicroPython program listings are given for all projects described. Readers can find the program listings on the Elektor web page created to support the book.
Le téléchargement intégral de ce numéro est disponible pour nos membres GOLD et GREEN sur le site Elektor Magazine !Pas encore membre ? Cliquez ici.Arduino Portenta Machine Control et Arduino Portenta H7démonstration avec une passerelle CAN vers MQTTle kit LCR-mètre 2 MHz d'Elektorrejoignez David Cuartielles, cofondateur d'Arduino, en direct !MicroPython entre dans le monde de l'ArduinoLes projets connectés simplifiésPlongez dans l'Arduino CloudIntroduction à TinyMLPlus gros n'est pas toujours mieuxArduino K-Wayl'écriture des croquis Arduino en net progrèsArduino en questionsdébuter avec le Portenta X8gestion sécurisée des logiciels avec les conteneurscréez, déployez et maintenez des applications évolutives et sécuriséesavec Arduino Portenta X8 équipé du mini processeur d'applications i.MX 8M de NXP et de l'élément de sécurité EdgeLock SE050comment j'ai automatisé ma maisonFabio Violante, PDG d'Arduino, partage ses solutionssimulateur Altair 8800simulation matérielle d'un ordinateur ancienMS-DOS sur le Portenta H7exécuter des logiciels old-school sur du matériel modernecultivez-le vous-mêmeune jardinière numérique d'intérieur tout-en-unSauver la planète avec la domotique ?MQTT sur l'Arduino Nano RP2040 Connectdevenez professionnel avec Arduino Proles fours intelligents font un bond dans le futurTagvance conçoit des chantiers de construction plus sûrs avec ArduinoSantagostino respire facilementavec une surveillance à distance qui tire parti de l'IA pour une maintenance prédictivela sécurité atteint des sommets avec la solution basée sur les cartes MKR de RIoT Securel'open-source apporte au monde du progrès dans la gestion de l'eauSensoDétecter la déforestation grâce à l'analyse sonoreBibliothèque Mozzi Arduino pour la synthèse sonoreLe point de vue de Tim Barrassles nouveaux Portenta X8 (avec Linux !) et Max Carrier redéfinissent le champ des possiblescomment l'utilisation d'Arduino aide les étudiants à acquérir des compétences futuresBien s'équiper pour mieux travaillerl'importance de la robotique dans l'enseignementLoRa fiabilise l'IdOla carte Portenta Machine control en détailrétro-gaming avec Arduboyréduire l'utilisation de l'eau sur les pistes d'équitationun IdO pour surveiller en permanence les niveaux d'humidité et de température du solle projet Panettonesystème de gestion et de maintien d'un ferment au levainSupporting Arduino ResellersSpace Invaders avec Arduinocréation artistique dans l'environnement Arduinodes idées inspirantes d'artistes et de designersArduino Product CatalogueL'avenir de l'Arduino
