Inhaltsverzeichnis. 1 Embedded Systems Einführung... 53

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Embedded Systems Einführung Design von Embedded Systems Hardware für Embedded Systems Embedded Linux Was man für Embedded Linux benötigt Linux booten Den Kernel booten System V-Init Entwicklungsumgebung Hardwarezugriffe Grafikausgabe Linux ganz klein Die eigene Linux-Distribution Einführung Das Root-Dateisystem bauen Konfiguration des Kernels Kompilation des Kernels Installation des Kernels Root-Dateibaum erstellen Aufbau des Verzeichnisbaums CD-ROM brennen Inhalt von ISO-Dateien ändern Live-CD auf die Schnelle Weitere Wege zur eigenen Distribution

2 6 Inhaltsverzeichnis 3 E/A-Programmierung Compiler und Bibliotheken Prozesse und Signale Prozesse Signale Prozesskommunikation mit Pipes Programme schlafen legen User-Mode-Programmierung Programme mit Root-Rechten ausstatten UID und GID Zugriff auf E/A-Ports im User-Space Device-Treiber Das Device-Konzept Konzept der Gerätetreiber Kernel-Module Portbereiche reservieren Dateifunktionen implementieren Daten von Treiberinstanzen IO-Control Standard-PC-Schnittstellen PC-Schnittstellen Die serielle Schnittstelle Die serielle PC-Schnittstelle Die RS232C-Schnittstelle (V.24) Die RS422-Schnittstelle Die RS485-Schnittstelle Die Stromschnittstelle(TTY) Programmierung mit C Programmierung mit Perl Die parallele Schnittstelle Hardware der parallelen Schnittstelle Port-Typen Programmierung der parallelen Schnittstelle Die Parapin-Bibliothek Ansprechen der Schnittstelle in Perl

3 Inhaltsverzeichnis Der Joystick-Port Der interne Lautsprecher Die Tastaturschnittstelle Die USB-Schnittstelle USB-Hardware USB-Geräte für Linux Chip-Schnittstellen Die SPI-Schnittstelle Der I 2 C-Bus Der 1-Wire-Bus Digitale Ein- und Ausgabe TTL und CMOS koppeln Eingangs-Interface-Schaltungen Taster und Schalter Kontaktprellen Tastatur-Interfaces Reed-Kontakte und Hall-Schalter Optokoppler Ausgangs-Interface-Schaltungen Verstärker-ICs Feldeffekt-Transistoren IGBTs Optokoppler Ansteuerung von Wechselspannungsverbrauchern Halbleiter-Relais Relais Jogdial einmal anders Motorsteuerung Einführung Entstörung Motoren steuern mit einer H-Brücke H-Brücke (H-Bridge) mit diskreten Bauteilen H-Brücke mit integrierten Schaltungen

4 8 Inhaltsverzeichnis 7.4 Drehzahlsteuerung mittels PWM Servosteuerung Der FT Der MIC Schrittmotoren Arbeitsprinzip von Schrittmotoren Ansteuerung eines Schrittmotors Kenngrößen eines Schrittmotors Schrittmotor-Interface Beschleunigung und Verzögerung Anzeigen und Displays LED-Anzeigen Displays LCD- und OLED-Grundlagen Displaytypen Zeichenadressierung Anschluss des LC-Displays Ansteuerung von LCDs Eigene Zeichen definieren Initialisierung des Displays Display-Software LCD für Warmduscher Grafikdisplays Fernschalten Infrarot-Fernsteuerung Funk-Fernsteuerung Fernsteuerung per Mobiltelefon Digitale Fotosensoren Fotohalbleiter Fotoelemente und Fotodioden PIN-Dioden Fototransistoren Fotowiderstände

5 Inhaltsverzeichnis Lichtschranken Exkurs: Timerbaustein NE Lichtschranken mit Gleichlicht Lichtschranken mit Wechsellicht Optische Abstands-Sensoren Abstandssensor IS471F Abstände per Infrarot messen Die analoge Welt Analogschaltungen Kondensatoren Festwiderstände Operationsverstärker-Grundlagen Operationsverstärker-Grundschaltungen Operationsverstärker-Kenngrößen Differenzverstärker Die Digital-Analog-Wandlung Digital-Analog-Wandler Realisierung von D/A-Wandlern Die Analog-Digital-Wandlung Das Abtasttheorem Analog/Digital-Wandler Sample-and-Hold-Schaltung Konversionsfehler Realisierung von A/D-Wandlern Messung von Spannung, Strom und Widerstand Präzisions-Widerstands-Vorteiler Widerstandsmessung Messbrücke Sensoren Potentiometer als Weg- oder Winkelsensoren Temperatursensoren Heißleiter Kaltleiter

6 10 Inhaltsverzeichnis Platin-Temperaturmesswiderstand Halbleiter-Temperatursensoren Temperaturmessung mit Thermoelementen Temperaturmessung mit Quarzen Druck- und Kraftsensoren Dehnungsmessstreifen Folien-Kraftsensoren Drucksensoren Beschleunigungs-Sensoren Kompass-Sensoren Kapazitive Sensoren (Feuchtesensoren) Schallsensoren Gassensoren Messung von Radioaktivität Der Geigerzähler Geigerzähler-Schaltungstechnik Software zum Zählen der Impulse Spezielle Fotosensoren Licht-Spannungs-Wandler Farbsensoren Bewegungsmelder Infrarot-Bewegungsmelder Radar-Bewegungsmelder Kameraüberwachung Datenauswertung Messfehler Filterung von Messwerten Statistische Verarbeitung von Messwerten Tabellarische und graphische Darstellung Mittelwert, Varianz, Standardabweichung, Standardfehler Minimum, Maximum, Median, Modalwert Aufrufbeispiel Lineare Regression Grafik-Tools für die Messwert-Darstellung Gnuplot LabPlot

7 Inhaltsverzeichnis Datendarstellung mit MRTG Anhang A.1 Literatur A.2 Links A.3 Bezugsquellen Stichwortverzeichnis

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