LF02 - Informationstechnische Systeme einrichten, anpassen und nutzen

1 Einstieg in die Programmierung mit C++

Nach Bearbeitung dieses Kapitels können Sie ...

  • ... Abläufe in Einzelschritte zerlegen und strukturieren.
  • ... Konsolenprogramme erstellen, die nach erfolgter Eingabe Berechnungen durchführen. Hierbei werden u.a. Kontrollstrukturen und Schleifen verwendet. Anschließend erfolgt eine Ausgabe.

Zunächst wird auf die Grundlagen der Programmierung eingegangen und die erforderlichen Programmschritte in einem Programmablaufplan mit Hilfe des PAP-Designers dargestellt. Anschließend werden die Programme für die Konsole in der Sprache C++ erstellt.

Hilfe finden unter 'Links und Videos'.

Für das Erstellen des Programms gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Nutzen Sie einen C++-Online-Compiler oder ...
  • ... laden Sie eine geeignete IDE (Integrierte Entwicklungsumgebung) für C++ herunter und installieren Sie diese auf Ihrem PC. Z.B.:
    • Qt. Für diese Einführung reicht die Komponente 'MinGW 5.3.0 32-bit' aus.
      Ein neues Projekt erstellen Sie über: 'Datei - Neu... - Projekt ohne Qt - Reine C++-Anwendung - Build-System: qmake'
      Hilfe erhalten Sie in der Dokumentation oder im Qt wiki
    • Dev C++
    • eclipse IDE for C/C++

Arbeitsauftrag:

  • Bearbeiten Sie die Übungsaufgaben aus den Kapiteln 1 und 2. Bearbeiten Sie zu jedem Thema mindestens drei Aufgaben und kommentieren Sie den Quelltext .
    Speichern Sie den erstellten Programmcode unter der zugehörigen Nummer ab.

Links und Videos:

2 Mikrocontroller-Auswahl

Wählen Sie für Ihr Projekt ein geeignetes Mikrocontroller-Board aus.

  1. Entwerfen Sie einen Kriterien-Katalog mit den dazugehörigen Gewichtungen, um verschiedene Systeme zu vergleichen.
  2. Wählen Sie drei verschiedene Geräte, die Sie anhand dieser Kritierien gegenüberstellen (z.B. Raspberry, Arduino, ATmega)[2]
  3. Entscheiden Sie sich für ein Gerät.
  4. Stellen Sie dieses Board den anderen Gruppen vor. Erstellen Sie zu diesem Zweck:
    • Wie das Board die Kriterien erfüllt
    • Technische Spezifikationen und Anschlussmöglichkeiten
    • Möglichkeiten der Programmierung
    • Einfach Anleitungen für den Einstieg

3 Portfolio

Erstellen Sie begleitend ein persönliches Portfolio, das zu jedem Kapitel folgende Punkte behandeln soll:

  • eine kurze Zusammenfassung des Themas mit eigenen Worten
  • Ihren kommentierten Quelltext
  • ein persönliches Resumé, in dem Sie auch über Ihre Schwierigkeiten und Ihre Lösungsstrategien schreiben

Die Abgabe erfolgt am Ende des Schuljahres als pdf-Datei per Mail an: s.goebel(at)gs-ldk(.)de

4 ATmega8-Programmierung

Zum Kapitel ATmega8-Programmierung...

5 Platinen gestalten und produzieren

Bisher haben wir das Laborboard mit dem ATmega8 benutzt. Dieses Board eignet sich nicht für reale Projekte. Üblicherweise werden die für das Projekt benötigten Bauteile auf einer Steckplatine (engl.: breadboard) verdrahtet und die Funktion getestet. Anschließend wird mit einer Software, z.B. fritzing oder Eagle, die optimale Verbindung der Bauteile ermittelt (routing). Auf dieser Grundlage kann die Leiterplatte (engl.: PCB - printed circuit board) hergestellt werden.

AISLER stellt Platinen auch in kleinen Auflagen her.

Arbeitsauftrag:

  1. Laden Sie fritzing herunter und entpacken Sie es auf Ihrem PC.
  2. Erstellen Sie für die Ampelschaltung ein geeignetes Layout. (Unter Learning finden Sie ausführliche Tutorials.)
  3. Erstellen Sie für weitere Projekte ebenfalls ein Layout.

6 Mikrocontroller-Programmierung

In diesem Kapitel lernen Sie den Umgang mit dem Arduino, Programmierung in C++ und die Verwendung der digitalen und analogen Ein- und Ausgänge und schalten diverser Aktoren.

Zum Kapitel Mikrocontroller-Programmierung...

7 Mikrocontroller mit einem Netzwerk verbinden

Der in diesem Abschnitt verwendete ESP8266 lässt sich weitgehend mit den gleichen Befehlen programmieren wie der ATmega328. Zusätzlich enthält der Chip ein WiFi-Modul, mit dem sich umfangreiche Möglichkeiten ergeben auf die Ein- und Ausgänge zuzugreifen.

Zum Kapitel Netzwerk-Anbindung mit ESP8266...

8 Node-RED

Hierbei handelt es sich um ein grafisches Entwicklungswerkzeug, das auf einem beliebigen Server installiert werden kann und über seine Vielzahl an Ein- und Ausgangsknoten Verbindungen im Internet der Dinge herstellen kann.

Zum Kapitel Node-RED...

9 Umgang mit Daten

In diesem Abschnitt geht es um die verschiedenen Arten Daten zu speichern und sinnvoll auszuwerten. Behandelt werden sowohl relationale wie auch nicht-relationale Datenbanken.

Zum Kapitel BigData...