
Embedded Systems mit RISC-V und ESP32-C3
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Content
- Cover
- Über den Autor
- Titel
- Impressum
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- I Mikrocontrollergrundlagen
- 1 Einleitung
- 1.1 Ziel des Buchs
- 1.2 Struktur des Buches
- 1.3 Zielpublikum
- 1.4 Gebrauchsanweisung
- 1.4.1 Konventionen
- 2 Hallo, Welt!
- 2.1 Wahl der Programmiersprache
- 2.2 Benötigte Komponenten für die Applikationsentwicklung
- 2.2.1 Development Board
- 2.2.2 Software für die Entwicklung
- 2.3 Die erste Applikation
- 3 Der Mikroprozessor
- 3.1 Prozessorarchitektur
- 3.1.1 Eine kleine Aufgabe
- 3.1.2 Die Registerbank
- 3.1.3 Die Arithmetic Logic Unit (ALU)
- 3.1.4 Datenspeicher
- 3.1.5 Befehlsspeicher
- 3.1.6 Steuerwerk
- 3.1.7 Weitere Einheiten
- 3.1.8 Der Prozessor
- 3.1.9 Pipeline
- 3.2 Instruction Set Architecture
- 3.2.1 RISC-V
- 3.2.2 sum_up_n in Assembler
- 3.2.3 sum_up_n-Maschinensprache
- 3.3 Performance
- 3.3.1 Control and Status Registers
- 3.3.2 Funktionsaufruf
- 3.3.3 Optimierung des Codes
- 3.3.4 Änderung des Verfahrens
- 4 Der Mikrocontroller
- 4.1 Aufbau eines Mikrocontrollers
- 4.1.1 Test des Zufallszahlengenerators
- 4.1.2 Das Bussystem
- 4.1.3 ESP32-C3 Memory Map
- 4.2 Speicher
- 4.2.1 Speichertechnologien
- 4.2.2 Speicherzugriffe in Software
- 4.2.3 Cache
- 4.2.4 Linker
- 4.3 Peripheriemodule
- 4.3.1 Peripheriezugriff
- 4.3.2 Durchführung des Zufallszahlentests
- 4.3.3 Informationen der Hersteller
- 4.3.4 Speicherlayout der Peripherie
- 4.3.5 Bits als Schalter
- 4.4 Bitmaskierung
- 4.4.1 Klassische Aussagenlogik
- 4.4.2 Bitweise Operatoren in C
- 4.4.3 Bitmaskierung
- 4.5 Zusammenfassung
- II Peripheriemodule
- 5 Digitale Ein-/Ausgabe
- 5.1 Peripherie
- 5.2 Projekt Pulsoximeter
- 5.3 Elektrotechnische Grundlagen
- 5.3.1 Strom und Spannung
- 5.3.2 Widerstand und Ohm'sches Gesetz
- 5.3.3 Halbleiter und Diode
- 5.3.4 Schaltungsaufbau »LED an Batterie«
- 5.4 LED schalten
- 5.4.1 Transistor
- 5.4.2 Logische Funktionen mit CMOS
- 5.4.3 GPIO-Modul
- 5.4.4 Schaltungsaufbau ESP32-C3 mit LEDs
- 5.4.5 Pin-Multiplexing
- 5.4.6 Set-/Reset-Register
- 5.4.7 Bitfeld und Union in C
- 5.4.8 Gesamtes Modul kapseln
- 5.4.9 API des Herstellers
- 5.4.10 Oszilloskop als Hilfsmittel
- 5.4.11 Kondensator
- 5.4.12 Leistung, Arbeit, Batterielebensdauer
- 5.5 Taster anschließen
- 5.5.1 GPIO Eingangssignalpfad
- 6 Interrupts und Exceptions
- 6.1 Exceptions und Interrupts
- 6.1.1 RISC-V-Ausnahmebehandlung
- 6.1.2 Aktivierung des Interrupts
- 6.1.3 Exception Handler
- 6.2 Schichtenarchitektur und Callback
- 6.2.1 Schichtenarchitektur
- 6.2.2 Callbacks
- 6.3 Interrupt bei Tastendruck
- 6.4 Sourcecodeverwaltung
- 6.4.1 Module in Unterverzeichnissen
- 6.4.2 Komponentenmodell des ESP-IDF
- 6.4.3 Versionsverwaltung
- 7 Externe Komponenten digital anschließen
- 7.1 Display ansteuern
- 7.2 Konfiguration im ESP-IDF
- 7.3 I2C-Protokoll
- 7.3.1 SMBus
- 7.4 SPI-Schnittstelle
- 7.4.1 Bit-Banging
- 7.4.2 DMA: Direct Memory Access
- 7.4.3 Dateispeicherung auf SD-Karten
- 7.5 WS2812B
- 7.6 Weitere Kommunikationsschnittstellen
- 7.6.1 Serielle Schnittstelle, RS-232
- 7.6.2 I2S
- 7.6.3 CAN
- 7.6.4 Funkschnittstellen
- 8 Analoge Werte verarbeiten
- 8.1 Die Welt ist analog
- 8.1.1 Abtastung (Sampling)
- 8.1.2 Analog-Digital-Wandlung
- 8.1.3 Messen am Spannungsteiler
- 8.2 Werte filtern
- 8.2.1 Filterimplementierung
- 8.3 Den Herzschlag erkennen
- 8.3.1 Diskrete Fourier-Transformation
- 8.4 Die Zeit messen
- 8.4.1 Taktgeber
- 8.5 Das Timer-Modul
- 8.5.1 Timer des ESP32-C3
- 8.5.2 Systemzeit und Kalenderzeit
- 8.5.3 Zeitsynchronisierung
- 8.5.4 Pulsweitenmodulation (PWM)
- 8.5.5 Weitere Komponenten
- 8.6 Zusammenfassung
- III Embedded System
- 9 Embedded Betriebssystem
- 9.1 Embedded Applikationsmodell
- 9.2 Multitasking
- 9.3 Echtzeitbetriebssystem
- 9.3.1 FreeRTOS
- 9.4 Nebenläufigkeit
- 9.4.1 Semaphor
- 9.4.2 Kritische Region
- 9.4.3 Deadlock
- 9.4.4 Producer/Consumer
- 9.4.5 Message-Queue
- 9.4.6 Mutex und Signalisierung
- 9.4.7 Prioritätenbasiertes Scheduling
- 9.5 Systemkontext
- 9.6 Gerätetreiber
- 9.6.1 POSIX-Standard
- 10 Internet der Dinge
- 10.1 Internet
- 10.1.1 Wi-Fi-Konfiguration
- 10.1.2 Berkeley Sockets
- 10.1.3 UDP
- 10.1.4 TCP
- 10.1.5 Datenformate
- 10.1.6 Header
- 10.2 Cloud-Zugriff
- 10.2.1 REST und CoAP
- 10.2.2 MQTT-Protokoll
- 10.2.3 Webserver
- 10.3 Bluetooth
- 10.3.1 NimBLE Stack
- 10.3.2 Generic Access Profile (GAP)
- 10.3.3 GATT-Profil und ATT-Protokoll
- 10.4 Power-Management
- 10.4.1 Sleep Modes
- 10.4.2 Power-Management-Algorithmus
- 11 Schlusswort
- IV Anhang
- A Webseite zum Buch
- A.1 Material zum ESP32-C3 und ESP-IDF
- A.2 Beispiele des Buchs
- A.3 Übungsbeispiele
- A.4 Errata
- Literaturverzeichnis
- Index
System requirements
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