Spezialisierung für Eine Einführung in die Programmierung des Internets der Dinge (IOT)

Arduino ist eine Open-Source-Computer-Hardware/Software-Plattform zum Bau von digitalen Geräten und interaktiven Objekten, die die physische Welt um sie herum wahrnehmen und steuern können. In diesem Kurs lernen Sie, wie die Arduino-Plattform in Bezug auf das physische Board und die Bibliotheken sowie die IDE (integrierte Entwicklungsumgebung) funktioniert. Sie werden auch etwas über Shields erfahren, das sind kleinere Platinen, die in die Hauptplatine von Arduino eingesteckt werden können, um andere Funktionen zu erfüllen, wie z.B. Licht- oder Wärmesensorik, GPS-Tracking oder die Anzeige einer Benutzeroberfläche. Der Kurs behandelt auch die Programmierung des Arduino mit C-Code und den Zugriff auf die Pins auf dem Board über die Software zur Steuerung externer Geräte. Bitte beachten Sie, dass dieser Kurs keine Diskussionsforen beinhaltet. Nach Abschluss dieses Kurses werden Sie in der Lage sein: 1. Den Aufbau des Arduino-Entwicklungsboards skizzieren 2. Beschreiben, was es bedeutet, die Firmware des Boards zu programmieren 3. Schaltpläne des Boards lesen 4. Arduino IDE installieren 5. Beschreiben Sie, was "Shields" sind und wie sie verwendet werden 6. Erläutern Sie die Rolle der Bibliotheken bei der Verwendung von Shields 7. Kompilieren und starten Sie ein Programm 8. Benennen Sie C-Variablen und -Typen 9. Gemeinsame C-Operatoren benennen 10. Verwenden Sie Konditionale und Schleifen 11. Erklären Sie Funktionen, ihre Definition und ihren Aufruf 12. Erklären Sie die Bedeutung von globalen Variablen 13. Den Arduino-Erstellungsprozess durchlaufen 14. Beschreiben Sie die Rolle der Tools hinter der IDE 15. Beschreiben Sie, wie man Funktionen in Klassen aufruft 16. Erklären Sie die Struktur eines Arduino-Sketches 17. Zugriff auf die Pins des Arduino 18. Unterscheiden Sie zwischen digitalen und analogen Pins 19. Eingebettete Software debuggen 20. Erklären Sie die Bedeutung von Kontrollierbarkeit und Beobachtbarkeit im Debugging-Prozess 21. Beschreiben Sie gängige Debugging-Architekturen für eingebettete Systeme 22. Erläutern Sie, wie das serielle Kommunikationsprotokoll UART funktioniert 23. Beschreiben Sie, wie die Arduino Serial Bibliothek die serielle Kommunikation durchführt

Der Arduino nimmt die Umgebung wahr, indem er Eingaben von Zusatzgeräten wie z.B. Sensoren empfängt, und kann die Welt um sich herum steuern, indem er Lichter, Motoren und andere Aktoren einstellt. In diesem Kurs lernen Sie, wie und wann Sie die verschiedenen Arten von Sensoren verwenden und wie Sie sie an den Arduino anschließen. Da die Außenwelt kontinuierliche oder analoge Signale verwendet und die Hardware digital ist, werden Sie lernen, wie diese Signale hin- und hergewandelt werden und wie dies bei der Programmierung Ihres Geräts berücksichtigt werden muss. Außerdem lernen Sie die Verwendung von Arduino-spezifischen Shields und den Shields-Softwarebibliotheken kennen, um eine Schnittstelle zur realen Welt zu schaffen. Bitte beachten Sie, dass dieser Kurs keine Diskussionsforen beinhaltet.

Der Raspberry Pi ist ein kleiner, erschwinglicher Einplatinencomputer, mit dem Sie lustige und praktische IoT-Geräte entwerfen und entwickeln können, während Sie gleichzeitig das Programmieren und die Computerhardware lernen. Darüber hinaus lernen Sie, wie Sie die Raspberry Pi-Umgebung einrichten, ein Linux-Betriebssystem zum Laufen bringen und einfachen Python-Code auf dem Raspberry Pi schreiben und ausführen. Sie werden auch lernen, wie Sie Python-basierte IDEs (integrierte Entwicklungsumgebungen) für den Raspberry Pi verwenden und wie Sie Python-Code auf dem Gerät verfolgen und debuggen können. Bitte beachten Sie, dass dieser Kurs keine Diskussionsforen beinhaltet.

Der Raspberry Pi verwendet eine Vielzahl von Eingabe-/Ausgabegeräten, die auf Protokollen wie HDMI, USB und Ethernet basieren, um mit der Außenwelt zu kommunizieren. In diesem Kurs lernen Sie, wie Sie diese Protokolle mit anderen externen Geräten (Sensoren, Motoren, GPS, Orientierung, LCD-Bildschirme usw.) verwenden, um Ihr IoT-Gerät mit der realen Welt interagieren zu lassen. Die meisten physischen Geräte verwenden analoge Signale, Computerhardware ist jedoch digital. In diesem Kurs lernen Sie, wie diese Signale hin- und hergewandelt werden und wie Sie dies bei der Programmierung Ihres Geräts berücksichtigen müssen. Der grundlegende Aufbau eines Sensor-Aktor-Systems wird ebenfalls behandelt. Außerdem lernen Sie, wie Sie mit Hilfe von Raspberry Pi-Erweiterungsplatinen anspruchsvollere Hardwaresysteme bauen können, um lustige und spannende IoT-Geräte zu entwickeln. Bitte beachten Sie, dass dieser Kurs keine Diskussionsforen beinhaltet.

In diesem Capstone-Kurs werden Sie ein mikrocontrollerbasiertes eingebettetes System entwerfen. Als Option können Sie auch ein System bauen und testen. Der Schwerpunkt Ihres Projekts liegt darauf, das System so zu entwerfen, dass es mit geringem Kostenaufwand für eine reale Anwendung gebaut werden kann. Um dieses Projekt abzuschließen, müssen Sie alle Fähigkeiten anwenden, die Sie im Kurs gelernt haben (Programmierung von Mikrocontrollern, Systemdesign, Schnittstellen usw.). Das Projekt umfasst einige Kernanforderungen, lässt aber Raum für Ihre Kreativität, wie Sie das Projekt angehen. Am Ende werden Sie ein einzigartiges Abschlussprojekt erstellen, das Sie zukünftigen potenziellen Arbeitgebern präsentieren können.

Beachten Sie, dass Sie für die drei erforderlichen Aufgaben KEINE Software und Hardware kaufen müssen, um diesen Kurs abzuschließen. Es gibt eine optionale vierte Aufgabe für Studenten, die ihr System mit einem Arduino oder Raspberry Pi bauen und demonstrieren möchten. Bitte beachten Sie auch, dass dieser Kurs keine Diskussionsforen beinhaltet. Nach Abschluss dieses Kurses werden Sie in der Lage sein: 1. Ein Anforderungsspezifikationsdokument zu schreiben 2. Einen Entwurf auf Systemebene erstellen 3. Entwurfsoptionen zu untersuchen 4. Einen Testplan erstellen