!!!KURZSCHRIFT
#hauptkapitel
Praktische Einführung in den Ingenieurberuf im Wintersemester 2025/26 

#ul
Inhalte und Termine für die Labortermine zur Smartwatch Programmierung
WING:       Donnerstag 16.10., 30.10., 13.11., jeweils 10:15 bis 13:15Uhr, D.2.08
AU und ICE: Mittwochs  29.10., 05.11., 12.11., jeweils 14:00 bis 17:00Uhr, D.2.08 (aktualisiert am 15.10.2025)

#ul
Hier bei "day by day" werden chronologisch im Verlauf des Semesters die behandelten Inhalte vermerkt.
Meistens werden Links innerhalb von kramann.info angegeben, wo der jeweils behandelte Stoff dargestellt wird.
Zur Orientierung finden Sie auf kramann.info auch noch das "day by day" der gleichen Lehrveranstaltung vom vorangehenden Jahr.
Das Testat für dieses Labor wird durch die Präsentation eines Projekts erlangt.

#h1
Donnerstag, 25.09.2025

#h4
Einführende Themen

#ol
Technik in anderen Kulturen: Die Boote der Polynesier
Die Smart Watch betrachtet als eingebettetes System

#h4
1 Technik in anderen Kulturen: Die Boote der Polynesier

#br

#p
Bei "Praktische Einführung in den Ingenieurberuf" handelt es sich um so ziemlich das erste,
was Sie als neu einsteigende Studierende geboten bekommen.
Da macht es Sinn, dies zu nutzen, um Ihnen eine Orientierung zu geben.
Dem werde ich auf eine etwas allgemeinere Art und Weise versuchen Gerecht zu werden, als vielleicht erwartet wird:

#p
Ich möchte Ihnen helfen lernen zu verstehen, worin sich die abendländische Technik in besonderer Weise auszeichnet.
Ich möchte die Stärken und sofern es sie gibt, die grundsätzlichen Schwächen der abendländische Technik gemeinsam mit Ihnen versuchen in den Blick zu bekommen.
Ein Weg dies zu machen ist der Vergleich.
Eine Wissenschaft, die Vergleiche zwischen Technologien unterschiedlicher Kulturen anstellt, ist die Technikanthropologie.

#code
Heßler, M., Liggieri, K.: Technikanthropologie: Handbuch für Wissenschaft und Studium, Nomos, Baden-Baden 2020.
Literatur zu Technikanthropologie

#p
Exemplarisch nehme ich im folgenden die Schiffsnavigation als ein Beispiel.

#br

#aext
https://www.researchgate.net/publication/261594890_Polynesian_Navigation_and_Te_Lapa-_The_Flashing
https://www.researchgate.net/publication/261594890_Polynesian_Navigation_and_Te_Lapa-_The_Flashing
Marianne George (2012) Polynesian Navigation and Te Lapa -- "The Flashing", Time and Mind: The Journal of Archaeology, Consciousness and Culture, 5:2, 135-173, aufgerufen: 22.09.2025, url: https://www.researchgate.net/publication/261594890_Polynesian_Navigation_and_Te_Lapa-_The_Flashing

#br

#p
Beispiel: Bootsbau in Taumako, Dokumentarfilm von Michael Tauchert.

#aext
http://mitropico.com/filter/Reihe-Magische-Welten-ZDF/Polynesien-Nomaden-der-Sudsee
http://mitropico.com/filter/Reihe-Magische-Welten-ZDF/Polynesien-Nomaden-der-Sudsee
mitropico.com/filter/Reihe-Magische-Welten-ZDF/Polynesien-Nomaden-der-Sudsee

#p
Bilddokumentation

#aext
http://vaka.org/
http://vaka.org/
vaka.org -- Taumako Projekt

#p
Navigation mit Te Puke Booten -- Dr. Mimi George

#aext
https://www.vaka.org/blog/categories/navigation
https://www.vaka.org/blog/categories/navigation
https://www.vaka.org/blog/categories/navigation

#h5
ÜBUNG

#ul
Diskutieren Sie den Unterschied zwischen der Ihnen geläufigen Abendländischen Technik und der Bootsbau- und Navigationskunst der Polynesier.
Die Polynesischen Inseln wurden von verschiedenen europäischen Ländern bis in die 50er Jahre hinein kolonisiert. 
Überlegen Sie, worin Vor- und Nachteile der verschiedenen Technikarten liegen, wie sie einerseits durch die polynesische Navigations- und Bootsbaukunst repräsentiert wird und andererseits heute durch das abendländische Pendent dazu?
Leben mit Technik: Betrachten Sie die beiden Arten von Technik im Hinblick auf das Leben im Alltag. Kategorien wie Glück und Zufriedenheit werden im technischen Kontext selten thematisiert, aber letzten Endes sollte doch die Technisierung der Welt dies zum Ziel haben. Also wie steht es damit?


#aext
https://www.researchgate.net/publication/222699397_Goal_Navigation_and_Island-Finding_in_Sea_Turtles
https://www.researchgate.net/publication/222699397_Goal_Navigation_and_Island-Finding_in_Sea_Turtles
Durch Insel verursachtes Wellen-Intereferenzmuster. Kenneth Lohmann und Graeme C Hays:  Goal Navigation and Island-Finding in Sea Turtles, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 356(1-2):83-95 DOI:10.1016/j.jembe.2007.12.017, url: https://www.researchgate.net/publication/222699397_Goal_Navigation_and_Island-Finding_in_Sea_Turtles

#aext
https://de.wikipedia.org/wiki/Polynesische_Navigation#Navigationstechniken
https://de.wikipedia.org/wiki/Polynesische_Navigation#Navigationstechniken
siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Polynesische_Navigation#Navigationstechniken

#aext
https://de.wikipedia.org/wiki/John_Harrison_(Uhrmacher)
https://de.wikipedia.org/wiki/John_Harrison_(Uhrmacher)
Uhr "H5" von John Harrison, ca. 1770: https://de.wikipedia.org/wiki/John_Harrison_(Uhrmacher)



#h4
2. Die Smart Watch betrachtet als eingebettetes System

#img
watch1.png
T-Watch 2020 V3 from Lilygo.

#ul
Wir werden mit einer T-Watch 2020 V3 arbeiten.
Dies geschieht innerhalb der Arduino Entwicklungsumgebung

#p
Dies sind Peripherien die bei der Uhr durch Programmierung angesteuert werden können:

#ol
Display
Touch
IMU (Inertia Measurement Unit)
RTC (Real Time Clock)
WiFi
Bluetooth
Button
Vibration
Mikrophone
Loudspeaker

#aext
https://youtu.be/xQJAm8CVC_4
https://youtu.be/xQJAm8CVC_4
Programming examples: https://youtu.be/xQJAm8CVC_4

#br

#ul
Sie haben da also eine ganze Liste an Komponenten, die erst einen ganzheitlichen Sinn ergeben, wenn sie irgendwie durch eine Software miteinander verknüpft werden.
Genau damit werden wir uns beschäftigen: Die interne Peripherie eines eingebetteten Systems mittels Software zu einem nützlichen Ganzen zu verknüpfen.

#cite
Jede hinreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden
Arthur C. Clarke

#br

#p
...in diesem Sinne: 

#ol
Wie könnte eine Smart Watch dazu beitragen, Ihr Leben auf diesem Campus zu unterstützen?
Welche der oben aufgelisteten internen Peripherie käme bei der von Ihnen vorgestellten Anwendung zum Tragen?
Welche extern verfügbare Infrastruktur wiederum würde durch Ihr neu geschaffenes System in Anspruch genommen werden?
Welche Störungen während der Interaktion der Smartwatch mit ihrer Umgebung und der sie umgebenden Infrastruktur könnten auftreten?
Welche Maßnahmen könnten ergriffen werden, um das Auftreten der identifizierten Störmöglichkeiten in seinen Auswirkungen möglichst gering zu halten? 

#h1
Donnerstag, 09.10.2025 -- Ringvorlesung Eingebettete System im Ingenieurwesen

#box
Bitte tragen Sie sich in die herumgehende Liste für das Labor ein (alle außer Maschinenbau).

#ol
Die Vision des Marc Weiser: The Computer for the 21st Century
Eingebettete Systeme gestern und heute: Die erstaunlichen Maschinen des William Grey Walter
Fallbeispiel Smarthome
Mobile Devices als Eingebettete Systeme: Programmieren einer Smartwatch

#h4
1. Die Vision des Marc Weiser: The Computer for the 21st Century

#h3
Ubiquitous Computing nach Marc Weiser

#aext
https://de.wikipedia.org/wiki/Ubiquitous_computing
https://de.wikipedia.org/wiki/Ubiquitous_computing
Ubiquitous Computing - Wikipedia-Eintrag

#aext
https://web.archive.org/web/20070630213952/http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/SciAmDraft3.html
https://web.archive.org/web/20070630213952/http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/SciAmDraft3.html
Mark Weiser: The Computer for the 21st Century, Scientific American 1991.

#cite
Consider writing, perhaps the first information technology: The ability to capture a symbolic representation of spoken language for long-term storage freed information from the limits of individual memory. Today this technology is ubiquitous in industrialized countries. Not only do books, magazines and newspapers convey written information, but so do street signs, billboards, shop signs and even graffiti. Candy wrappers are covered in writing. The constant background presence of these products of "literacy technology" does not require active attention, but the information to be conveyed is ready for use at a glance. It is difficult to imagine modern life otherwise. Silicon-based information technology, in contrast, is far from having become part of the environment. More than 50 million personal computers have been sold, and nonetheless the computer remains largely in a world of its own. It is approachable only through complex jargon that has nothing to do with the tasks for which which people actually use computers. The state of the art is perhaps analogous to the period when scribes had to know as much about making ink or baking clay as they did about writing. 
Mark Weiser: The Computer for the 21st Century. Quelle: https://web.archive.org/web/20070630213952/http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/SciAmDraft3.html, aufgerufen am 07.10.2025.

#cite
Betrachten wir einmal das Schreiben, vielleicht die erste Informationstechnologie: Die Fähigkeit, eine symbolische Darstellung der gesprochenen Sprache für die langfristige Speicherung festzuhalten, befreite die Information von den Grenzen des individuellen Gedächtnisses. Heute ist diese Technologie in den Industrieländern allgegenwärtig. Nicht nur Bücher, Zeitschriften und Zeitungen vermitteln schriftliche Informationen, sondern auch Straßenschilder, Werbetafeln, Ladenschilder und sogar Graffiti. Sogar Bonbonpapier ist mit Schrift bedeckt. Die ständige Präsenz dieser Produkte der "Schrifttechnologie" im Hintergrund erfordert keine aktive Aufmerksamkeit, aber die zu vermittelnden Informationen sind auf einen Blick verfügbar. Ein modernes Leben ohne sie ist kaum vorstellbar. Die siliziumbasierte Informationstechnologie hingegen ist noch lange nicht Teil unserer Umwelt geworden. Mehr als 50 Millionen PCs wurden verkauft, und dennoch bleibt der Computer weitgehend eine Welt für sich. Er ist nur über komplexe Fachsprache zugänglich, die nichts mit den Aufgaben zu tun hat, für die Menschen Computer tatsächlich nutzen. Der Stand der Technik ist vielleicht vergleichbar mit der Zeit, als Schreiber ebenso viel über die Herstellung von Tinte oder das Brennen von Ton wissen mussten wie über das Schreiben. 
Deutsche Übersetzung von Mark Weiser: The Computer for the 21st Century. Quelle: https://web.archive.org/web/20070630213952/http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/SciAmDraft3.html, aufgerufen am 07.10.2025.


#hr

#h3
Welche Eigenschaften sollte ein engebettetes Echtzeitsystem haben?

#ul
autark: Bootet nach dem Einschalten ohne Benutzerinteraktion
robust: kontrolliert eigenen Systemzustand und versucht Probleme still zu lösen. Erst bei Versagen der Selbstreparatur erfolgt eine Rückmeldung an den Nutzer
einfach: Das System ist einfach zu benutzen und vermittelt intuitiv, wie das geschehen kann
zeitlich korrekt: genügt dem Anspruch zeitlicher Korrektheit
nicht terminierend: kann dauerhaft laufen. Es tritt insbesondere kein Speicherüberlauf auf. Basiskonzept: setup() loop()
Wartungsschnittstelle: liefert bei Wunsch dem versierten Anwender Informationen über seinen inneren Zustand
Kausalität: eindeutiger kausaler Zusammenhang zwischen Verhalten und der Kombination aus innerem Zustand und äußerer Situation (Sensorinput)

#aint
67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/01_Echtzeit
67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/01_Echtzeit
Echtzeit im Sinne von "schnell": 67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/01_Echtzeit

#aint
67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/02_Korrektheit
67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/02_Korrektheit
Echtzeit im Sinne von "zeitlich korrekt": 67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/02_Korrektheit

#aeint
67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/03_Hardware
67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/03_Hardware
Hardware-Plattformen: 67_Echtzeitsysteme/01_Einfuehrung/03_Hardware

#aint
67_Echtzeitsysteme/12_Zustandsmaschine
67_Echtzeitsysteme/12_Zustandsmaschine
State-machine / Zustandsmmaschine: 67_Echtzeitsysteme/12_Zustandsmaschine

#h3
Was sind Voraussetzungen für die effiziente Entwicklung engebetteter Echtzeitsysteme?

#ul
Bereitstellung modularisierter Teilfunktionen, die beliebig kombinierbar sind, ohne sich gegenseitig zu stören
Ein tragfähiges Konzept für das Scheduling der einzelnen Tasks (beispielsweise durch ein Echtzeitbetriebssystem, oder Threads)
Übersichtlicher Aufbau der Software-Architektur, beispielsweise durch einen objektorientierten Ansatz

#aint
67_Echtzeitsysteme/02_Threads
67_Echtzeitsysteme/02_Threads
Java Threads: 67_Echtzeitsysteme/02_Threads

#h3
Beispiele eingebetteter Echtzeitsysteme (Prototypen / Funktionsstudien aus vergangenen Lehrveranstaltungen) 

#aint
15_Einachser
15_Einachser
15_Einachser -- Einachser auf kramann.info

#aext
http://www.kramann.info/83_AV/personenkutschfahrt.ogg
http://www.kramann.info/83_AV/personenkutschfahrt.ogg
Elektrokutsche, Personenkutschfahrt auf kramann.info

#aext
http://www.kramann.info/___downloads/rassel.mp4
http://www.kramann.info/___downloads/rassel.mp4
Physikalische Echtzeitsimulation einer mechanischen Rassel mit einem Smartphone

#aext
http://www.kramann.info/___downloads/nr3.mp4
http://www.kramann.info/___downloads/nr3.mp4
Vernetztes Smartphone zur Steuerung einer Elektromechanischen melodischen Trommel

#aext
http://www.kramann.info/___downloads/kiba_komponieren_mit_cpe_bach.ogg
http://www.kramann.info/___downloads/kiba_komponieren_mit_cpe_bach.ogg
KIBA (Kamerasystem segmentiert Spielchips auf Leuchttisch, absolute Positionen werden als Tonereignis in einer zyklischen Phrase interpretiert)

#aext
http://www.kramann.info/___downloads/lichtharfe.ogg
http://www.kramann.info/___downloads/lichtharfe.ogg
Lichtharfe: Handpositionen der Benutzer erzeugen Klangereignisse

#aext
http://www.kramann.info/___downloads/masken.ogg
http://www.kramann.info/___downloads/masken.ogg
Masken: elektronische Skulpturen

#aext
http://www.kramann.info/___downloads/mechatronical_mantra.mp4
http://www.kramann.info/___downloads/mechatronical_mantra.mp4
mechatronical_mantra.mp4



#h3
Beispiele eingebetteter Echtzeitsysteme (Professionelle Produkte) 

#ul
Alle regelungstechnischen Systeme mit Mikroprozessor-basierten elektronischen Komponenten
Alle autonomen KI-Systeme
Alle Haushaltsgeräte mit Mikroprozessor-basierten elektronischen Komponenten

#aext
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/electron-launcher-of-rocket-lab
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/electron-launcher-of-rocket-lab
"Rocket Lab"

#h5
ÜBUNG

#p
Diskutieren Sie die nachfolgenden Fragen zunächst in Zweiergruppen.
Im Anschluss werden die Ergebnisse im Plenum zusammengetragen.

#ol
Inwiefern ist die Vision von Marc Weiser des "Ubiquitous Computing" bereits Wirklichkeit geworden und inwiefern reichen die heutigen Systeme nicht an diese Vision heran?
Verfehlt die aktuelle Entwicklung Weisers Vision, weil die Entwicklung in eine andere Richtung geht, oder wurde ist die Entwicklung schlicht noch nicht so weit? -- Begründen Sie Ihre Meinung.

#h4
2. Eingebettete Systeme gestern und heute: Die erstaunlichen Maschinen des William Grey Walter

#br

#aext
https://www.youtube.com/watch?v=lLULRlmXkKo
https://www.youtube.com/watch?v=lLULRlmXkKo
Motivation / Diskussion ... Grey Walter's tortoises 1949

#br

#aext
https://en.wikipedia.org/wiki/William_Grey_Walter
https://en.wikipedia.org/wiki/William_Grey_Walter
William Grey Walter -- https://en.wikipedia.org/wiki/William_Grey_Walter 

#br

#aext
http://davidbuckley.net/DB/HistoryMakers/GreyWalter/Circuits/HowWork.htm
http://davidbuckley.net/DB/HistoryMakers/GreyWalter/Circuits/HowWork.htm
Schaltplan der autonomen Schildkröten -- http://davidbuckley.net/DB/HistoryMakers/GreyWalter/Circuits/HowWork.htm

#br

#aext
https://cyberneticzoo.com/cyberneticanimals/w-grey-walters-tortoises-self-recognition-and-narcissism/
https://cyberneticzoo.com/cyberneticanimals/w-grey-walters-tortoises-self-recognition-and-narcissism/
Moderne Diskussion -- https://cyberneticzoo.com/cyberneticanimals/w-grey-walters-tortoises-self-recognition-and-narcissism/

#ol
Was ist ein Mikrocontroller?
Wozu werden Mikrocontroller verwendet?
Was ist ein engebettetes System?
Wer stellt Mikrocontroller her?
Wie unterscheidet sich ein Mikrocontroller von einem PC?
Wie zeichnet sich ein Mikrocontroller-Programm aus?
Was ist ein Cross-Compiler?
Was ist Maschinen nahes Programmieren?
Worin liegt der Sinn darin, höhere Programmiersprachen wie C oder C++ zu verwenden?

#aext
https://de.wikipedia.org/wiki/Mikrocontroller
https://de.wikipedia.org/wiki/Mikrocontroller
1.1 Mikrocontroller auf Wikipedia

#aint
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung
1.2 Foto Dual In Line DIL Bauweise eines ATmega32 von Atmel.

#ul
2. Durch die Verwendung von Mikrocontrollern werden vormals rein mechanische und elektromechanische Geräte, beispielsweise solche aus dem Haushaltsbereich wie Herd, Kühlschrank usw., zu sehr viel preiswerter herzustellenden anteilig mehr elektronischen Geräten.

#aext
https://de.wikipedia.org/wiki/Eingebettetes_System
https://de.wikipedia.org/wiki/Eingebettetes_System
3. Eingebettete Systeme auf Wikipedia.


#cite
... Im Februar 2021 erklärte die Bundesregierung, nach ihrer Kenntnis seien Lieferengpässe bei Halbleitern 
und Halbleiter-Chips für die Automobilindustrie primär entstanden, weil es weltweit nur eine sehr 
begrenzte Zahl von Herstellern gebe, welche die von der Automobilindustriebenötigten Halbleiter-Chips fertigten. 
Zudem könnten deren Produktionskapazitäten kurzfristig nicht ausgeweitet werden.
Zu Prognosen und Umsatzanalysenbei Halbleitern äußerte die Bundesregierung, 
laut Prognosen werde sich der weltweite Umsatz an Halbleiterchips im Jahr 2024 auf 532 Mrd. US Dollar 
erhöhen (rund 22% höher als in 2019). Asien (inkl. China) werde mit 62% der größte Chipabnehmer sein, 
gefolgt von Amerika mit rund 21% und Europa rund 9%. Aus Sicht der Halbleiterfertigung 
(ohne die sog. Foundries -Fertigungsdienstleister) sei die USA mit 50% dominierend am Umsatz beteiligt, 
gefolgt von Südkorea (18%), Japan (10%), Europäische Union (9%), Taiwan (6%) und China (5%). 
Ein anderes Bild ergebe sich, wenn die Foundries in der Analyse berücksichtigt würden. 
Mit rund 76% kontrollierten China, Taiwan, Südkorea und Japan den Halbleiterumsatzmarkt. 
Die USA falle mit 11% zurück, gefolgt von der Europäischen Union mit 8% und Singapur mit 5%....
zu 4. Quelle: Bundestag Einzelanfrage: Einzelfragen zurHalbleiterproduktion, Seite 10. Web 21.03.2023: https://www.bundestag.de/resource/blob/900450/25b9b36d92928f932b242efc8578386a/WD-5-004-22-pdf-data.pdf

#p
Hersteller in Europa: NXP, ST, Infineon. Japan: Renesas. USA: Microchip.

#aint
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/01_Entwicklungsgeschichtliches
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/01_Entwicklungsgeschichtliches
5.1 Alan Turings Grundkonzept

#aint
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/02_Maschinensprache
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/02_Maschinensprache
5.2 Die unterschiedliche Architektur beim PC und beim Mikrocontroller

#aint
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/04_Sprachwahl
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/04_Sprachwahl
6. Wesentliches Merkmal eines Mikrocontroller-Programms: Die Loop-Funktion und die Manipulation von Registern.

#ul
7. Mikrocontroller besitzen in der Regel keine Benutzerschnittstelle wie ein PC. Das Entwickeln und Kompilieren der Programme für einen Mikrocontroller erfolgt darum auf einem PC mit einer Entwicklungsumgebung und einem Cross-Compiler.

#aint
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/03_Assemblerbeispiel
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/03_Assemblerbeispiel
40_Mikrocontroller/01_Einfuehrung/03_Assemblerbeispiel

#h5
ÜBUNG

#p
Diskutieren Sie die nachfolgenden Fragen zunächst in Zweiergruppen.
Im Anschluss werden die Ergebnisse im Plenum zusammengetragen.

#ol
Worin liegen die Vor- und Nachteile heutiger eingebetteter Systeme im Vergleich zu den Maschinen von Walter Grey aus den 1950er Jahren?


#h4
3. Fallbeispiel Smarthome

#aint
12_Technikphilosophie/05_Fallstudien/01_Smart_Home
12_Technikphilosophie/05_Fallstudien/01_Smart_Home
12_Technikphilosophie/05_Fallstudien/01_Smart_Home

#h5
ÜBUNG

#p
Diskutieren Sie die nachfolgenden Fragen zunächst in Zweierhruppen.
Im Anschluss werden die Ergebnisse im Plenum zusammengetragen.

#ol
Inwieweit ist die Smarthome Technologie durch die Technik der Eingebetteten Systeme bedingt?
Welche Chancen bietet die Smarthome Technologie für eingeschränkte Personen?
Welche Möglichkeiten Sehen Sie, Privatheit, Unaufdringlichkeit und Robustheit der Smarthometechnologie zu gewährleiaten?


#h4
4. Mobile Devices als Eingebettete Systeme: Programmieren einer Smartwatch

#aint
06_TWATCH
06_TWATCH
06_TWATCH

#aint
07_TWATCH_EN
07_TWATCH_EN
07_TWATCH_EN

#h1
LABOR #1 D.2.08, Donnerstag, 16.10.2025 10:15 bis 13:15Uhr WING / Mittwoch 29.10. 14:00 bis 17:00Uhr AU 

#ol
Überblick
Arbeiten am PC unter Linux
Projekte in der Arduino IDE
Beispielprogramme zur Ansteuerung der internen Peripherie
Projektideen
Gemeinsame Analyse des Beispielprojektes TWATCH_PROC023

#h4
1. Überblick

#p
Das folgende sind die internen Peripherien, die bei der Smartwatch programmiert werden können:

#ol
Display
Touch
IMU (Inertia Measurement Unit)
RTC (Real Time Clock)
WiFi
Bluetooth
Button
Vibration
Mikrophone
Loudspeaker

#aext
https://youtu.be/xQJAm8CVC_4
https://youtu.be/xQJAm8CVC_4
Programmierbeispiel: https://youtu.be/xQJAm8CVC_4

#aext
https://youtu.be/rJJumsD5vB8
https://youtu.be/rJJumsD5vB8
T-WATCH sendet Beschleunigungsdaten via WiFi an ein Laptop: https://youtu.be/rJJumsD5vB8

#aint
06_TWATCH
06_TWATCH
06_TWATCH -- Hauptkapitel zur Smartwatch

#aint
06_TWATCH/01_Overview
06_TWATCH/01_Overview
06_TWATCH/01_Overview -- Wie die Uhr programmiert wird

#aint
06_TWATCH/02_Specifications
06_TWATCH/02_Specifications
06_TWATCH/02_Specifications -- Eigenschaften der verwendeten Uhr

#h4
2. Arbeiten am PC unter Linux

#p
Erlernen des Umgangs mit einem PC, auf dem Xubuntu läuft:

#ol
Booten
Anmelden
Dateimanager
Terminal
Arduino IDE

#h4
3. Projekte in der Arduino IDE

#ol
Herunterladen eines Projektes
Entpacken eines Projektes im Projektordner
Übertragen eines Projektes auf die Uhr
Anlegen einer Projektkopie unter anderem Namen
Erzeugen eines Hello World Programms
Hinweise zur grundlegenden Programmsyntax

#h5
Übung

#ol
Laden Sie das Projekt TWATCH_PROC023 von nachfolgend angegebener Seite herunter.
Entpacken Sie das Projekt im Ordner /home/fhbstud/Arduino/
Starten Sie die Arduino IDE
Legen Sie eine Kopie des Projektes TWATCH_PROC023 unter anderem Namen an (Datei ... Speichern unter)
Kopieren Sie in den Haupttab des neu erstellten Projektes das Hello World Programm 
Variieren Sie das Hello World Programm ein wenig und übertragen das Ergebnis auf die Uhr.

#aint
06_TWATCH/03_Hello_world
06_TWATCH/03_Hello_world
06_TWATCH/03_Hello_world -- Projekt TWATCH_PROC023 und Hello World Programm.

#h4
4. Beispielprogramme zur Ansteuerung der internen Peripherie

#aint
06_TWATCH/04_Simplified_Commands
06_TWATCH/04_Simplified_Commands
06_TWATCH/04_Simplified_Commands

#box 
Nachfolgend ist eine Übung und studentische Lösungen aus dem Masterbereich zu sehen:

#h4
3. Small programming tasks for using the screen, touchscreen, button, IMU sensor, and real-time clock.

#ul
The list of simplified commands has been expanded specifically for the internal peripheral elements listed here.
To complete the following tasks, refer to the descriptions and examples here:

#aint
07_TWATCH_EN/04_Simplified_Commands
07_TWATCH_EN/04_Simplified_Commands
07_TWATCH_EN/04_Simplified_Commands


#p
Exercise 1: Switsch Background color by pressing the button multiple times between
red, green, blue, red, green, blue, red, ... and so on.

#code
#include "twatch.h"
#include "variables.h"
#include "functions.h"
 int state=0;
void setup() 
{
    setupTWATCH();
    backlight(true); 
    
}

void loop() 
{
  
    if(button()) {
      state++;
      if(state > 2){
        state=0;
      }
      switch(state){
        case 0:
        background(255,0,0);
       break;
       case 1:
       background(0,255,0);
       break;
       case 2:
       background(0,0,255);
       break;
      }
    }
    
    
    delay(100);  
}
Student solution.

#code
#include "twatch.h"
#include "variables.h"
#include "functions.h"

int state=0;
void setup() 
{
    setupTWATCH();
    backlight(true); 
    
}

void loop() 
{  
    if(button()) 
    {
      state++;
      if(state > 2)
      {
        state=0;
      }
    }

    if(state==0)
    {
        background(255,0,0);
    }
    if(state==1)
    {
        background(0,255,0);
    }
    if(state==2)
    {
        background(0,0,255);
    }
    
    delay(100);  
}
NEUE EINFACHERE LOESUNG

#code
#include "twatch.h"
#include "variables.h"
#include "functions.h"

void setup() 
{
    setupTWATCH();
    setFont(1, 255,255,255,  255,0,0);
    backlight(true); 
}

void loop() 
{
    clear();
    acceleration();

    cursor(0,0);

    editor(accX); 
    editor('\\n');

    editor(accY); 
    editor('\\n');

    editor(accZ); 
    editor('\\n');

    delay(100);
}
EINFACHE DARSTELLUNG DER BESCHLEUNIGUNGSWERTE.

#p
Exercise 2: Program a type of water clock. 
The deviation of the clock from the horizontal position should be visualized 
graphically by moving a small circle on the display away from the center of the display.

#code
#include "twatch.h"
#include "variables.h"
#include "functions.h"

float skalierung=0.5;
float KreisX=0;
float KreisY=0;
void setup() 
{
    setupTWATCH();
    backlight(true); 
}

void loop() 
{
    bool res = acceleration();

  if(KreisX>240){
    KreisX=240;
  }else if(KreisX<0){
    KreisX=0;
  }else{
    KreisX = 120 - (float)(accY*skalierung);
  }
  if(KreisY>240){
    KreisY=240;
  }else if(KreisY<0){
    KreisY=0;
  }else{
    KreisY = 120 + (float)(accX*skalierung);
  }
  

 fill(0,0,255);
 circle(KreisX,KreisY,20);
    delay(50);
    clear();
    delay(50);
}
Student solution.

#h5
ÜBUNG

#ol
Analysieren Sie die einzelnen Lösungen und testen diese auf der Uhr.
Schreiben Sie Varianten dieser Lösungen.

#zip
TWATCH_PROC023_blinken.zip
TWATCH_PROC023_blinken.zip -- studentische Lösung zur Variation des Hello World Programmes.



#h4
5. Sammeln von Projektideen
 
#code

   1) Ältere Leute: Wenn sie hinfallen Signal senden,
   Tonsignal / WiFi -> Familienmitglied oder Rettungsstelle benachrichtigen

   2) Orientierung im Raum:
      Wasserwaage

   3) Kompass:
      Orientierung, Einnorden einer Landkarte  

   4) Kalender
      Erinnerung Tabletteneinnahme / Arzttermin für ältere Leute
      Erinnerung Labortermin für Studierende
      
      

Sammeln von Projektideen

#ul
Für das erfolgreiche Absolvieren des Labors soll jede Gruppe eine eigene Anwendung programmieren.
Im Wesentlichen geschieht dies durch Variation und Kombination der Beispielsnippets und der Verwendung von Teilen aus dem Projekt TWATCH_PROC023.

#h4
6. Gemeinsame Analyse des Beispielprojektes TWATCH_PROC023

#ul
Bei dem Projekt TWATCH_PROC023 kann über den Button zwischen verschiedenen Betriebsmodi umgeschaltet werden.
Die einzelenen Modi können getrennt voneinander betrachtet, analysiert und in Teilen in eigenen Projekten verwendet werden.

#h1
LABOR #2 D.2.08, Donnerstag, 30.10.2025 10:15 bis 13:15Uhr WING / Mittwoch 05.11. 14:00 bis 17:00Uhr AU 

#h4
Themen:

#ol
Durchgehen der verfügbaren Snippets und ihrer Verwendung (Wiederholung)
Entscheidung für individuelle Projektideen
Start der Projektarbeiten mit individueller Betreuung

#h4
1. Durchgehen der verfügbaren Snippets und ihrer Verwendung (Wiederholung)

#p
vergleiche:

#aint
06_TWATCH/03_Hello_world
06_TWATCH/03_Hello_world
06_TWATCH/03_Hello_world

#aint
06_TWATCH/04_Simplified_Commands
06_TWATCH/04_Simplified_Commands
06_TWATCH/04_Simplified_Commands

#aint
06_TWATCH/05_Microphone
06_TWATCH/05_Microphone
06_TWATCH/05_Microphone (NEU!)

#aint
06_TWATCH/06_SmartHome
06_TWATCH/06_SmartHome
06_TWATCH/06_SmartHome (NEU!)



#h4
2. Entscheidung für individuelle Projektideen

#h4
3. Start der Projektarbeiten mit individueller Betreuung


#h1
Donnerstag, 30.10.2025 -- Ringvorlesung Simulationstechnik | Systemtheorie | Kybernetik (14:15 / D.1.23)

#h4
Themen:

#ol
Kybernetik -- ein Kind des Krieges
Was ist ein Regelkreis?
Modellbildung -- ein Beispiel aus der Biomechanik
Vom Modell zur Simulation am Beispiel des linearen Feder-Masse-Schwingers
Simulationstechnik: Das Räuber-Beute-Modell nach Lotka und Volterra

#h4
Kybernetik -- ein Kind des Krieges

#aext
https://www.youtube.com/watch?v=qkDCmEtYcjU
https://www.youtube.com/watch?v=qkDCmEtYcjU
https://www.youtube.com/watch?v=qkDCmEtYcjU

#h5
Aufgabe: Beschreiben Sie das System, um das es in der gezeigten Dokumentation geht.

#h5
Aufgabe: Diskutieren Sie, ob und wenn ja welche und warum Errungenschaften der Technik aus Kriegen hervorgehen.

#aint
12_Technikphilosophie/03_Sichtweisen/05_Technik
12_Technikphilosophie/03_Sichtweisen/05_Technik
12_Technikphilosophie/03_Sichtweisen/05_Technik

#h4
Was ist ein Regelkreis?

#aext
https://www.youtube.com/watch?v=nnPImWZ1O2s
https://www.youtube.com/watch?v=nnPImWZ1O2s
https://www.youtube.com/watch?v=nnPImWZ1O2s -- Der Fliehkraftregler

#h5
Aufgabe: Beschreiben Sie, wie ein Fliehkraftregler nach James Watt funktioniert.

#aint
62_Regelungssysteme/02_Heizregelkreis
62_Regelungssysteme/02_Heizregelkreis
62_Regelungssysteme/02_Heizregelkreis -- Komponenten eines Regelkreises.

#h2
Einige Beispiele für geregelte Systeme:

#aext
https://youtu.be/ZBiitrESjTo
https://youtu.be/ZBiitrESjTo
esp32AV -- Linienverfolgung mit PID-Regler 

#aext
https://youtu.be/m91NMzSplak
https://youtu.be/m91NMzSplak
Personenkutschfahrt 

#aint
15_Einachser
15_Einachser
15_Einachser

#h4
Modellbildung -- ein Beispiel aus der Biomechanik

#aint
50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/01_System
50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/01_System
50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/01_System -- Was ist ein System?

#aint
50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/02_Modell
50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/02_Modell
50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/02_Modell -- Mensch-Modell zur Simulation des Gehens.

#aext
http://www.kramann.info/50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/02_Modell/vrmlanimationen.zip
http://www.kramann.info/50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/02_Modell/vrmlanimationen.zip
http://www.kramann.info/50_Simulationstechnik/01_Systemtheorie/02_Modell/vrmlanimationen.zip

#h5
Aufgabe: Diskutieren Sie, wie die Modellgültigkeit überprüft werden kann.


#h4
Vom Modell zur Simulation am Beispiel des linearen Feder-Masse-Schwingers

#aint
54_Kinetik/01_Newton/01_LinearSchwinger
54_Kinetik/01_Newton/01_LinearSchwinger
54_Kinetik/01_Newton/01_LinearSchwinger

#aint
02_SoSe2025/01_SRT_day_by_day
02_SoSe2025/01_SRT_day_by_day
02_SoSe2025/01_SRT_day_by_day -- siehe "Im Unterricht entstandenes Simulationsprogramm: ", Code 0-3: Feder-Masse-Schwinger mit Eulerintegrationsverfahren gelöst. 

#h5
Aufgabe: Installieren Sie die freie CAE-Software Scilab auf Ihrem Laptop und testen das Simulationsprogramm.

#h4
Simulationstechnik: Das Räuber-Beute-Modell nach Lotka und Volterra

#aint
12_Technikphilosophie/01_day_by_day
12_Technikphilosophie/01_day_by_day
12_Technikphilosophie/01_day_by_day -- siehe ganz unten.

#h5
Aufgabe: Beschreiben Sie in Worten den dynamischen Vorgang beim Räuber-Beute-Modell nach Lotka und Volterra, insbesondere die phasenverschobenen Zyklen der Populationen der Räuber und der Beute.

#h5
Aufgabe: Diskutieren Sie, warum das Modell so einfach ist, obwohl viele individuelle Tiere daran beteiligt sind und ob diese Einfachheit gerechtfertigt ist.

#h1
LABOR #3 D.2.08, Donnerstag, 13.11.2025 10:15 bis 13:15Uhr WING / Mittwoch 12.11. 14:00 bis 17:00Uhr AU 

#h4
Themen:

#ol
Fertigstellung der Projekte
Präsentation der Projekte

#box
ACHTUNG: Dies ist ein Prüfungstermin (Testat für Projekt). Sie benötigen Ihren Studierendenausweis. Abwesenheit erfordert Krankmeldung, ansonsten hat ein nicht Erscheinen das nicht Bestehen des Labors zur Folge.

#h1
Donnerstag, 13.11.2025 -- Ringvorlesung Technikphilosophie (14:15 / D.1.23)

#h5
Hauptthema: Sichtweisen auf die menschliche Technik


!!!ENDE

