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© Franzis Verlag

Plug & Play

Arduino-Lernpaket von Franzis

13.01.2011
Die quelloffene Hardware Arduino gewährt einen faszinierenden Einblick in die Welt der Mikrocontroller und elektronischen Schaltungen. Ein passendes Lernpaket von Franzis eröffnet auch Neueinsteigern den unkomplizierten Zugang.

Ursprünglich entstand das Arduino-Projekt [1] an einem mittlerweile geschlossenen Design-Institut [2] im italienischen Turin und verdankt seinen Namen einem Studentencafé in dessen Nähe. Die Arduino-Plattform verbindet die freie Architektur eines Mikrocontroller-Boards mit analogen und digitalen Schnittstellen sowie einer zugehörigen Entwicklungsumgebung. Auf diese Weise ermöglicht sie den Einstieg ins sogenannte Physical Computing, also das Ansteuern von Sensoren, Motoren und diversen Ausgabegeräten wie etwa LEDs vom PC aus [3].

Zwar gibt sich die Arduino-Plattform deutlich zugänglicher als die meisten anderen Microcontroller-Systeme, bei denen es schwer verständliche Datenblätter zu wälzen und komplizierte Programmoberflächen kennenzulernen gilt. Gerade für Neueinsteiger gestaltet sich der Weg in die schöne neue Microcontroller-Welt jedoch auch mit Arduino auf den ersten Blick steinig: Welche Komponenten brauche man, und wo bekommt man sie her? Was kann man mit dem Board alles machen, und welche Bauteile sind dazu nötig? Womit und wie programmiert man das System? Franzis tritt mit dem "Einsteigerpaket Arduino" an, diese Einstiegshürden zu verkleinern.

Dazu hat der Verlag aus Poing bei München ein Bündel aus Platine, Microcontroller, Breadboard, diversen Bauteilen und Software geschnürt (Abbildung 1) – eine genaue Aufstellung des Inhalts finden Sie in der Tabelle "Produktübersicht". Beim Öffnen des etwa pralinenschachtelgroßem Experimentier-Sets kommt zudem ein Brevier zum Vorschein, das auf gut 200 Seiten Grundlagen zu Microcontrollern und Elektronik im Allgemeinen sowie dem Arduino im Besonderen vermittelt. Daneben bietet es einen gründlichen Einstieg in die Programmierung des Systems und erläutert alle Befehle anhand ausführlicher Programmbeispiele. Auf einer CD-ROM liegt neben Datenblättern und Schaltplänen zum Arduino sowie dem kompletten Beispiel-Code auch zahlreiche Tools sowie die Arduino-Entwicklungsumgebung bei.

Abbildung 1: Das Lernpaket enthält fast alles, was Sie zum Einstieg in die Arduino-Welt benötigen. Ein USB-Kabel zum Anschluss der Platine an den PC fehlt allerdings.

Produktübersicht

Produkt Lernpaket Arduino
Hersteller Franzis Verlag GmbH
ISBN 978-3-645-65007-6
Systemvoraussetzungen Pentium-III-PC, CD-ROM-Laufwerk, Java
Preis 79,95 Euro
URL http://www.franzis.de/elektronik/lernpakete-elektronik/lernpaket-ardunio(1)
Lieferumfang
Board Freeduino (kompatibel zu Arduino Duemilanove), Reset-Taster, USB 2.0, USB-Serial-Chip FTDI FT232RL
Controller Atmel ATmega 168, 16 MHz
Bauteile Breadboard Tiny, Fotowiderstand, Bipolartransistor (NPN), Siliziumdiode, Piezo-Schallwandler, linearer Trimmwiderstand (10 kOhm), 2 Printtaster, 4 LEDs (rot, grün, gelb), 7 Widerstände (1,5 bis 68 kOhm), 1m Schaltdraht
Handbuch 210 Seiten, deutsch, 27 Experimente
Software CD-ROM (Entwicklungsumgebung Arduino 0018 für Linux, Mac und Windows; zahlreiche Zusatztools ausschließlich für Windows, alle Code-Beispiele, Datenblätter und Schaltpläne)
(1) kein Druckfehler, URL ebenso

Theorie und Praxis

Bei genauem Hinsehen fällt allerdings auf, dass das Lernpaket nicht ganz so komplett ausfällt wie erhofft. Zum einen fehlt ein Kabel zur Stromversorgung und Kommunikation mit dem Arduino-Board – hier benötigen Sie ein USB-Kabel mit einem Typ-B-Stecker. Zum anderen laufen mit Ausnahme der Entwicklungsumgebung die mitgelieferten Programme ausschließlich unter Windows. Obendrein beschreibt das Handbuch die Inbetriebnahme ebenfalls nur für Windows; Linux-Anwender (und auch Mac-Nutzer) lässt es im Regen stehen. Dass man die Beinchen des lose mitgelieferten ATmega-Chips möglicherweise etwas nach innen biegen muss, um ihn in den Sockel zu bekommen, und dass beim Einbau die halbrunde Nut am Controller mit der ebensolchen am Sockel zu koinzidieren hat, könnte ein Lernpaket dem Einsteiger ebenfalls ruhig verraten.

Dass das Handbuch auf satten 8 Seiten ausführlich die (offensichtlich recht komplizierte) Einrichtung von Windows-Treibern für den USB/Serial-Converter-Baustein des Boards beschreibt, jedoch kein einziges Wort über entsprechende Arbeiten bei Linux verliert, dürfte für zusätzliches Stirnrunzeln sorgen. Das vermeintliche Problem ist aber gar keines, denn anders als das widerspenstige Produkt aus Redmond bringt Linux in aktuellen Kerneln (ab 2.4.20/2.6.31) bereits den passenden Treiber mit und lädt ihn beim Anstecken des Boards automatisch, wie Sie leicht mithilfe von Lsmod prüfen (Listing 1).

Listing 1

$ lsmod | grep ftdi
ftdi_sio    33573  0
usbserial   33019  1 ftdi_sio

Weitere Tipps liefert die offizielle Arduino-Website [1], wo sich im Bereich Getting Started auch präzise Handreichungen zum Einrichten unter gängigen Distributionen wie Debian, Fedora, Gentoo, OpenSuse, Slackware und Ubuntu finden. Insbesondere gilt es, die Rechte zum Zugriff auf die frisch eingerichtete serielle Schnittstelle (meist ttyUSB0) zu sichern, die ansonsten dazwischen funkenden Braille-Komponenten zu deinstallieren sowie den Compiler und die Libraries für den Atmel-Microcontroller (gcc-avr, avr-libc) einzurichten.

Anschließend laden Sie aus dem Download-Areal [4] noch die neueste Version der Arduino-Entwicklungsumgebung herunter – das dem Lernpaket beiliegende Exemplar ist schon etwas älteren Datums. Den entsprechenden Tarball entpacken Sie in einem beliebigen Verzeichnis und wechseln in den dabei neu entstandenen Ordner arduino-00xx (wobei xx für die Versionsnummer des aktuellen Releases steht). In diesen kopieren Sie gleich noch das Verzeichnis Beispiele von der Lernpaket-CD, um die Programme gleich zur Hand zu haben.

Nun starten Sie mit dem Aufruf arduino die in Java geschriebene Entwicklungsumgebung (Abbildung 2). Hier stellen Sie im Menü Tools unter Board noch das verwendete Board ein (Arduino Diecimila ... w/ATmega 168) sowie unter Serial Port den passenden Anschluss (meist /dev/ttyUSB0). Nun steht dem Experimentiervergnügen, wie ab Kapitel 8 des Handbuchs beschrieben, nichts mehr im Weg: Laden Sie eines der Beispielprogramme – etwa das aus dem Ordner Beispiele/Erstes_Programm – und übersetzen Sie es durch einen Klick auf das Icon mit dem Dreieck ganz links in der Werkzeugleiste (Verify) oder mittels [Strg]+[R]. Dann laden Sie es über das Icon mit dem nach rechts weisenden Pfeil (Upload) oder [Strg]+[U] zum Ausführen auf das Board. Um Rückgaben des Arduino anzuzeigen, starten Sie den Serial Monitor (Icon ganz rechts in der Werkzeugleiste oder [Strg]+[Umschalt]+[M]).

Abbildung 2: Die Entwicklungsumgebung für das Arduino-Board. Wie Sie im Serial Monitor sehen, kann der Arduino auch gut rechnen.

Bei der Anzahl der möglichen Versuche hat Franzis ein wenig geflunkert und unter den beworbenen "70 Experimenten" offenbar die Beispiele zum Erlernen der Programmierung mitgezählt. Immerhin lassen sich aber 27 zum Teil recht anspruchsvolle Aufbauten betreiben, von der schlichten LED-Lichtorgel über Lüftersteuerung und Temperaturschalter bis hin zum Speicheroszilloskop.

Fazit

Beim Franzis-Lernpaket Arduino liegen Licht und Schatten nah beieinander. Einerseits ärgert, dass der Anbieter bei einem Preis von 80 Euro nicht einmal ein USB-Kabel zur Kommunikation mit dem Board beilegt und zwar die Eignung des Pakets für Linux und Mac OS X ausdrücklich bewirbt, deren Anwender aber in Sachen Dokumentation am ausgestreckten Arm verhungern lässt. Andererseits ebnet das geschickt zusammengestellte Paket und insbesondere das (bis auf die Lücke in Sachen Linux) sehr gute Handbuch dem Einsteiger den Weg in die Microcontroller-Welt ganz erheblich. Wer die 27 spannenden und instruktiven Experimente des Pakets einmal hinter sich gebracht hat, ist sicherlich dauerhaft Arduino-infiziert – und findet auf der Website der Arduino-Community zuhauf weitere Anregungen. 

Glossar

Breadboard

Steckplatine zur mechanischen Befestigen und lötfreien elektrischen Verbinden elektronischer Bauteile.

Infos

[1] Arduino-Website: http://arduino.cc

[2] Interaction Design Institute Ivrea: http://interactionivrea.org

[3] Programmieren mit Arduino: Caspar Clemens Mierau, "Let's Get Physical", LU 07/2010, S. 80, http://www.linux-community.de/21096

[4] IDE herunterladen: http://arduino.cc/en/Main/Software

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Kommentare
Weitere Links zum Thema
WiXP (unangemeldet), Freitag, 28. Januar 2011 09:04:10
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Noch zwei weitere Links für Arduino Einsteiger:
http://bausteln.de
http://fritzing.org

Dort finden sich Bezugsquellen von Einsteigerkits, CAD Software (auch für Linux!) u.v.a

Ich hatte zuerst auch überlegt, mir das Franzis-Paket zu kaufen - hatte mich aber dann für das Kit des Fritzing-Projektes entschieden (und nicht bereut).

Als Anleitung empfiehlt sich u.a. auch folgende Lektüre aus dem O'Reilly Verlag: Arduino- Physical Computing für Bastler, Designer und Geeks


Bewertung: 200 Punkte bei 22 Stimmen.
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Alternative Anleitung "for free"
Hans (unangemeldet), Montag, 24. Januar 2011 20:52:10
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Von der Web-Seite "www.EarthshineElectronics.com" kann man das 101 Seiten starke "Arduino Starter Kit Manual - A Complete Beginners Guide to the Arduino" von Mike McRoberts gratis in pdf-Form herunterladen.
Das Buch ist auf Englisch verfaßt, steht unter CCPL und enthält 16 Projekte mit zunehmender Komplexität, in welchen sowohl der Aufbau der Schaltungen als auch der Programm-Code ausführlich und anschaulich erklärt sind.
Damit reduzieren sich die notwendigen Anschaffungen auf die Hardware (sprich Arduino-Board, Steckbrett, Drähte und Elektronikbauteile).


Bewertung: 205 Punkte bei 19 Stimmen.
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Fehlerhafter Breadboard-Link
Ugglan (unangemeldet), Freitag, 14. Januar 2011 13:56:17
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Liebe Redaktion,

bitte prüft und korrigiert doch mal den Link "Breadboard". Bei mir provoziert er nur eine zweifarbige Box...

Gruß

Ugglan


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Glossareintrag: Re: Fehlerhafter Breadboard-Link
Marcel Hilzinger, Donnerstag, 03. Februar 2011 10:33:27
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Bei den roten Begriffen handelt es sich um Glossareinträge, die per JavaScript angezeigt werden. Die grau-braune Box sollte den Glossareintrag und die Erklärung enthalten, tut sie in diesem Fall auch :-)

Sämtliche Glossareinträge finden sich auch am Artikelende für alle Fälle und für alle, die JavaScript deaktiviert haben.


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