Microcontroller und Kleincomputer für Lehramtstudierende

Lernziel

Lehrbeispiele und Anwendungen anhand von Microcontroller (Arduino Uno) und Kleincomputer (Raspberry Pi). In der Veranstaltung lernen Sie diese beiden Plattformen kennen und ihren möglichen Einsatz in Schul-AGs und Unterricht.

 

Sie erhalten auch eine Übersicht über die für den Einsatz notwendige Infrastruktur und den dafür notwendigen Aufwand.

Sie lernen die  Entwicklungsumgebung für den Microcontroller kennen, sowie die nötige Netzwerkinfrastruktur beim Raspberry Pi bzw. die Alternative, Systeme auf SD-Karte zu klonen.

Das Format der Veranstaltung:

Vorlesung und Übungen. Wir werden die in der Vorlesung erarbeiteten Themen direkt praktisch in angeleiteten Übungen gemeinsam umsetzen.
Sie erhalten das Script vorab per e-mail. Sie sollten sich den Stoff der jeweils kommenden Vorlesung vorab durcharbeiten und bei Fragen zunächst selbständig recherchieren. In der Vorlesung gehen wir recht schnell über den Stoff und klären die dann noch offenen Fragen, damit Sie Zeit für die praktische Umsetzng haben.

 

Ort

Die Vorlesung findet statt im C9A19 (Elektronikpraktikum) mit Computerausstattung bzw. auf den eigenen Laptops. Der Einsatz eines eigenen Computers ist vorzuziehen, denn dann haben Sie alle erarbeiteten Materialien nach der Veranstaltung zur Verfügung.

 

Anrechnung

Bei vollständiger Teilnahme (7/8 Termine) und erfolgreichen Hausarbeiten (einfache Programmieraufgaben) erhalten Sie ein unbenotetes Testat. Die im Modulhandbuch angegebenen 39h Selbststudium sind ernst gemeint!

ECTS-Punkte können nur für Lehramtsstudierende angerechnt werden, da der Lehrschwerpunkt der Einsatz im Unterricht ist. Alle anderen Studierenden belegen statt dessen bitte Elektronik 2. Hier werden ebenfalls die Microcontroller behandelt, aber mehr in der Tiefe für den technischen Einsatz.

Erforderliche Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in einer Programmiersprache. Sie sollten die grundlegenden Elemente einer Programmiersprache kennen: Variablen, Datentypen, Operatoren, Verzweigungen, Schleifen, Unterfunktionen. (Z.B. C, C++, Java, Python, BASIC, Pascal ...)

Wir programmieren den Microcontroller in C, den Raspberry Pi in Python. Dabei erhalten Sie Grundgerüste von Programmen, in die Sie Ihren Code einfügen können.Wenn Sie bereits eine Programmiersprache beherrschen, werden Sie schnell den Code erweitern können. Ganz ohne Vorkenntnisse werden Sie scheitern.

Diese Veranstaltung ist kein Programmierkurs! Sie lernen beim Programmieren vor allem Techniken für den Hardwarezugriff kennen, da es im Gegensatz zur allgemeinen Programmierung dafür fast keine Literatur gibt.

Vorab

Installation der Arduino Entwicklungsumgebung, damit wir zu Beginn arbeitsfähig sind. Den Link bekommen Sie zusammen mit dem Script per e-mail.

Bei Schwierigkeiten melden sie sich, denn wir haben während der Veranstaltung keine Zeit dafür.

Inhalt

Bausteine eines Computers, Architektur

Blockschaltbild eines Microcontrollers. 

Entwicklungsumgebung, Programmierung der Hardware. Wir programmieren einen Arduino Uno aus der Arduino Entwicklungsumgebung.
Hardwarezugriffe und Techniken, I²C Bus. (Programmierung in C)

 

Erste Grundlagen in LINUX: Dateisystem, Benutzer und Rechte
Netzwerk- Infrastruktur
Grundinstallation des Raspberry Pi. Kommunikation über die Kommandozeile, das grafische User Interface und das Netzwerk.
Einfache Programmierbeispiele in Python
Zugriff auf Hardware (PiFace über SPI, 1-wire Temperatursensor)

 

Termine und Anmeldung

Die Veranstaltung findet regelmäßig jedes 2. Semester statt, immer im Wintersemester.

Es gibt 2 Gruppen, die nacheinander jeweils 1/2 Semester (8 Termine) haben. Melden sie sich auf eine der Gruppen (Kurs A , Kurs B) in Campus an.

Es sind 14 Arbeitsplätze vorhanden, daher ist die maximale Gruppengröße 14. Mindestteilnehmerzahl ist 5.

Der 1. Kurs ist am Do. Vormittag 9:00 - 11:30. Start am 18.10.2017. Findet derzeit statt.

Der 2. Kurs ist am Fr. Vormittag 9:00 - 11:30. Start am 8.12.2017. Noch 11 Plätze. (Achtung, Mindetteilnehmerzahl 5!).  Campus lässt eine Anmeldung nicht mehr zu, daher -> e-mail mit Matrikelnummer an den Dozenten. Mit bisher nur 3 Anmeldungen findet der Kurs nicht statt.

 

 

 

Leitung

Christoph Kalkuhl

Büro D6 A29, Tel. 76290