Wil je je computer uitbreiden met zelfgemaakte hardware zoals extra waarschuwingsledjes of sensoren, dan kan dat eenvoudig met een microcontroller. Die sluit je via usb aan, waarna je de software op je computer met de microcontroller laat communiceren om de leds in en uit te schakelen of de sensordata uit te lezen. In dit artikel tonen we je hoe dat gaat en bouwen we een webinterface voor de seriële communicatie.

Op microcontrollerbordjes zoals een Arduino, Raspberry Pi Pico of ESP32 kun je allerlei leds, knoppen en sensoren aansluiten. Veel van die bordjes hebben een ingebouwde wifi-chip, waardoor je ze op afstand kunt aansturen. Maar soms is wifi niet mogelijk, te lastig of gewoon helemaal niet nodig.

Gelukkig zijn de meeste microcontrollerbordjes uitgerust met een usb-aansluiting en die kunnen we ook gebruiken om vanaf je computer opdrachten naar de microcontroller te sturen of informatie zoals sensordata terug te krijgen.

01 USB CDC

Voor de communicatie tussen microcontroller en computer gebruiken we een seriële interface via USB CDC. Onder Windows is het apparaat dan zichtbaar als een COM-poort, onder Linux als een apparaat zoals /dev/ttyACM0 en onder macOS /dev/cu.usbmodem<ennogiets>. Software op je computer kan dan met de microcontroller communiceren via deze COM-poort of het juiste apparaatbestand.

In de microcontroller moeten we dus een seriële verbinding via USB CDC opzetten. In dit artikel doen we dat met CircuitPython, dat honderden microcontrollerbordjes ondersteunt. Kies wel een bordje met ondersteuning voor USB CDC.

Wij hebben dit met succes getest met de Raspberry Pi Pico (W), Arduino Nano RP2040 Connect, Seeed Studio XIAO SAMD21 en Seeed Studio XIAO nRF52840. In de rest van dit artikel gaan we uit van een Raspberry Pi Pico. Voor de andere bordjes moet je de CircuitPython-code mogelijk lichtjes aanpassen of de firmware op een andere manier installeren.

02 CircuitPython installeren

Download de CircuitPython-firmware voor de Raspberry Pi Pico. Op het moment van schrijven was dat versie 8.2.2. Er is een Nederlandse versie beschikbaar, maar de taal maakt niet zoveel uit. Je ziet dat op de downloadpagina in de lijst met ingebouwde modules usb_cdc staat. Dat bevestigt dat we op dit bordje USB CDC kunnen gebruiken.

Het gedownloade firmwarebestand heeft de extensie .uf2. Houd op de Raspberry Pi Pico de witte knop BOOTSEL ingedrukt, sluit het bordje via een micro-usb-kabel op je computer aan en laat de knop dan los. De interne opslag van het bordje verschijnt nu als een usb-schijf met de naam RPI-RP2 op je computer. Sleep dan het .uf2-bestand naar die schijf. Na het kopiëren verschijnt de schijf onder een andere naam: CIRCUITPY.

03 Mu

De eenvoudigste manier om je bordje in CircuitPython te programmeren is met de code-editor Mu, die zowel voor Windows als voor macOS en Linux bestaat. Start Mu op, klik links bovenaan op Mode en kies CircuitPython uit de lijst. Klik dan op OK. Normaal wordt nu je aangesloten bordje herkend met onderaan de boodschap Detected new CircuitPython device.

In het grote tekstveld kun je nu je code typen die je op je bordje wilt uitvoeren. Om te testen of de hardware werkt, typ je daarin de volgende code die de ingebouwde led doet knipperen:

Klik bovenaan op Save, selecteer code.py en bevestig dat je dit bestand wilt overschrijven. Daarna zie je de ingebouwde led van de Raspberry Pi Pico knipperen. Hiermee weet je dat het bordje werkt.

04 Afspraken maken

Voordat we nu de Pico gaan programmeren, moeten we een protocol vastleggen voor de communicatie tussen computer en microcontroller. Zo’n protocol is eigenlijk een lijst van afspraken. Welke communicatie verwacht de Pico en wat doet de microcontroller dan? Voor ons voorbeeld houden we het protocol eenvoudig. Elke opdracht die we aan de microcontroller geven, bestaat uit één teken dat bepaalt wat er met de ingebouwde led moet gebeuren:

0 - Schakel led uit

1 - Schakel led aan

2 - Schakel led om

3 - Knipper de led kort

Met de opdracht 2 schakelt de microcontroller de led dus aan als hij uit is en uit als hij aan is. Met opdracht 3 doet de microcontroller hetzelfde, maar schakelt hij de led na een korte pauze terug naar de originele toestand.

We verwachten ook dat de microcontroller na het uitvoeren van elke opdracht de toestand van de led daarna communiceert naar de computer:

0 - Led is uit

1 - Led is aan

Tot slot is het nog belangrijk om te weten dat we hier spreken over tekens (letters of in dit geval cijfers), maar dat seriële communicatie met bytes werkt. Zowel aan de kant van de computer als aan de kant van de microcontroller moeten de juiste tekens dus nog worden omgezet naar de overeenkomende bytes.

05 Wachten op opdrachten

Nu we weten aan welke afspraken de microcontroller zich moet houden, kunnen we de CircuitPython-code hiervoor programmeren. Maak in Mu eerst een nieuw bestand aan en plaats daarin de volgende code om dataoverdracht via USB CDC mogelijk te maken:

Sla dit bestand op onder de naam boot.py. Dit bestand wordt door CircuitPython vlak na het opstarten van de microcontroller uitgevoerd.

Vervang dan de huidige code in code.py door de volgende:

We controleren dus in een oneindige lus (while True) of er invoer op de seriële interface is van de computer. Zo ja, dan lezen we met serial.read(1) één byte in. We vergelijken dit dan met de waardes uit ons protocol. Omdat het om bytes gaat, moeten we de tekens naar bytes omzetten. Daarom vergelijken we bijvoorbeeld met b"0". We stellen dan telkens de juiste waarde van de led in. Met led.value = not led.value schakelen we de led om. En uiteindelijk schrijven we met serial.write de waarde van de led naar de seriële interface, waar de computer die kan uitlezen. Sla dit bestand op onder de naam code.py. De Pico wacht nu op opdrachten.

06 Opdrachten geven

Als je goed hebt opgelet, heb je gezien dat bij het aansluiten van je Pico er een COM-poort in Windows is verschenen en bij het programma uit paragraaf 5 zelfs twee. Dat kun je ook zien in het Apparaatbeheer van Windows. De COM-poort met het hoogste volgnummer is de seriële interface die we nodig hebben om opdrachten aan de Pico te geven.

Hoe geven we nu die opdrachten? Een eenvoudige manier is door in de browser Chrome of Edge de website www.serialterminal.com te bezoeken. Die maakt gebruik van de standaard Web Serial. Klik linksboven op Connect. Je browser toont dan een lijst met seriële interfaces. Selecteer de juiste uit de lijst (er staat de naam Pico bij) en klik dan op Verbinding maken.

Vink de opties send with /r, send with /n en echo uit. Voer dan in het tekstveld de opdrachten uit paragraaf 4 in. Typ bijvoorbeeld 1 in en klik rechts op Send. De led op je Pico gaat nu aan, omdat de code uit paragraaf 5 het teken 1 ziet en daarop reageert. Typ dan bijvoorbeeld 2 in. De led schakelt nu om en gaat dus uit. Je ziet in het grote tekstveld onderaan ook de uitvoer van de microcontroller: 1 als de led aan is en 0 als die uit is.

07 Webinterface

Nu we weten dat de seriële communicatie werkt, kunnen we een handigere interface maken om de led aan te sturen. Dat kan bijvoorbeeld met dezelfde Web Serial-technologie van de website www.serialterminal.com. We maken daarvoor eerst een eenvoudige html-pagina aan:

We maken dus een aantal knoppen: Connect om te verbinden; OFF, ON en TOGGLE om de led uit, aan en om te schakelen; en tot slot FLASH om de led te laten knipperen. Tot slot tonen we ook een icoontje van een gloeilamp (in de vorm van een emoji) voor de status van de lamp.

08 JavaScript-code

In de webpagina hebben we het bestand usb-led.js als script ingeladen. Hierin komt dan de code om via de Web Serial-API opdrachten naar de aangesloten microcontroller te sturen:

De functie readState leest een byte uit de seriële interface en toont de gloeilamp als dit het teken 1 voorstelt en verbergt de gloeilamp als dit het teken 0 voorstelt. De functie writeCommand schrijft een opdracht naar de seriële interface en leest dan de toestand van de led.

De code erna wordt uitgevoerd nadat de DOM (Document Object Model) volledig is geladen. Dan koppelt die ‘event listeners’ aan alle knoppen. Klik je op Connect, dan wordt de poort gekozen via de Web Serial-API. Een klik op de andere knoppen roept de functie writeCommand aan met de overeenkomende opdracht.

Als je nu de html-pagina in Chrome opent en je Pico is aangesloten, klik dan op Connect. Verbind met de juiste poort en probeer de verschillende knoppen uit om de led van de Pico aan te sturen.

09 Temperatuursensor

Op dezelfde manier kunnen we een temperatuursensor op de Raspberry Pi Pico aansluiten en die via usb zijn sensorwaardes aan de computer laten doorgeven. Voor de temperatuursensor kiezen we de populaire BME280 van Bosch in de uitvoering van Adafruit. Er bestaan ook goedkopere versies van Chinese fabrikanten. Controleer dan dat het om een I²C-versie gaat die op 3,3 V werkt.

Verwijder de usb-kabel van de Pico en prik het bordje op een breadboard. Sluit SDA (bij Adafruit SDI) aan op pin 1 (GP0) van de Pico; SCL (bij Adafruit SCK) op pin 2 (GP1); VCC (bij Adafruit Vin) op 3,3 V; en GND op GND. Twijfel je over de juiste pinnen bij de Raspberry Pi Pico? Bekijk ze dan op https://pico.pinout.xyz. Sluit daarna de Pico weer aan via usb.

Download nu de bundel met Adafruit-bibliotheken voor CircuitPython 8.x. Pak het zip-bestand uit, ga daarin naar de directory lib en kopieer de mappen adafruit_bme280 en adafruit_bus_device naar de directory lib van je CIRCUITPY-station. Hiermee installeer je de CircuitPython-driver voor de BME280.

10 Metingen doorsturen

Verander dan in Mu Editor de code in code.py in de onderstaande code, die continu de temperatuur en luchtvochtigheid van de sensor uitleest en die via de seriële interface doorstuurt:

Eerst zetten we de I²C-bus op, waarbij we GPIO-pin 1 (GP1) als SCL definiëren en GPIO-pin 0 (GP0) als SDA. Daarna initialiseren we de driver voor de Adafruit BME280 en vragen we de dataverbinding voor de seriële interface op. Tot slot starten we in een oneindige lus het uitlezen van de temperatuur, ronden we die af op één cijfer na de komma en schrijven die naar de seriële interface, met telkens een seconde pauze tussen twee opeenvolgende metingen. Als je dit opslaat in code.py en dan op www.serialterminal.com in Chrome met je Pico verbindt, zie je de temperatuurmetingen over je scherm rollen. Dankzij de aanduiding "\n" (een newline) komt elke meting op een nieuwe regel.

11 Webinterface

Hoe tonen we die sensorwaardes nu in een webinterface? Een eenvoudige html-pagina zou er zo uitzien:

Deze bevat alleen een knop om de seriële verbinding op te zetten en een span-element dat de temperatuur toont. Het bijbehorende JavaScript-bestand usb-bme280.js is ook eenvoudig:

We wachten hier dus tot de DOM is geladen en voegen dan een ‘event listener’ toe aan de verbindingsknop. Zodra je daarop klikt en de seriële verbinding is opgezet, blijft de code continu een tekststroom inlezen. Elke keer dat er een regel tekst binnenkomt, wordt die toegekend aan het span-element met de ID temperature. En zo wordt de temperatuur continu bijgewerkt op de webpagina.

Uiteraard kun je dit nog verder uitwerken. Je kunt bijvoorbeeld ook de luchtvochtigheid van de sensor uitlezen en in een ander blokje tekst tonen op de webpagina. En met een stylesheet is de lay-out natuurlijk veel mooier te maken. Dit laten we allemaal als oefeningen over aan jou.

Je sluit je nieuwe monitor aan, de pc start op, maar de prestaties in zware programma's en games vallen vies tegen. In dit artikel ontdek je waarom de aansluiting op je moederbord de grafische kracht van je computer negeert en hoe je dat direct oplost voor maximale rekenkracht.

Het is een klassieke fout bij het opbouwen van een werkplek: de videokabel in het eerste gat steken dat je tegenkomt aan de achterzijde van je computerkast. Vaak belandt de kabel dan in een van de poorten van het moederbord, terwijl de krachtige videokaart een verdieping lager ongebruikt blijft. Dit misverstand ontstaat omdat beide aansluitingen identiek ogen, maar de interne route die de data aflegt verschilt als dag en nacht. Daarom leggen we je uit hoe je het volledige potentieel van je hardware benut en waarom die extra investering in je grafische kaart anders weggegooid geld is.

De interne omweg via de processor

Als je de HDMI- of DisplayPort-kabel in het moederbord plugt, dwing je de computer om de geïntegreerde grafische chip van de processor te gebruiken (mits die is ingeschakeld via het BIOS). Wij hebben dat uiteraard nog even getest en merkten dat alles inderdaad veel minder soepel aanvoelt zodra de processor deze dubbelrol moet vervullen. In plaats van dat de data direct naar de gespecialiseerde kernen van de videokaart gaat, moet de processor nu zowel de algemene berekeningen als de visuele output verwerken.

Dat veroorzaakt een een hoop warmte in de behuizing en de ventilatoren van de CPU beginnen sneller te loeien om de extra last op te vangen. Het is al met al een onhandige route waarbij de dure videokaart onderin je kast simpelweg geen signaal doorgeeft aan je scherm.

©stas_malyarevsky

Aansluiting heeft wel degelijk een functie

Er zijn echter specifieke scenario's waarin deze aansluiting juist je beste vriend is, bijvoorbeeld tijdens het stellen van een diagnose als er iets opeens niet werkt. Als je pc bijvoorbeeld geen beeld geeft via de videokaart, is inpluggen op het moederbord de enige manier om te controleren of de rest van je systeem nog wel functioneert.

Ook voor een eenvoudige kantoormonitor, die alleen wordt gebruikt voor tekstverwerking en e-mail, volstaat de interne chip van de processor en is een dedicated videokaart niet eens nodig. Deze route bespaart energie en houdt de pc stiller, omdat de zware videokaart (als die er is) in een diepe slaapstand kan blijven. Voor een secundair scherm waarop je alleen statische informatie zoals een chatvenster of Spotify in beeld hebt, kan deze configuratie zelfs een slimme manier zijn om de hoofdvideokaart te ontlasten van onnodige basistaken.

Verlies grafische rekenkracht

Zodra je echter een zware taak start, zoals videobewerking of een moderne game, loopt de pc direct tegen een muur aan. De geïntegreerde graphics hebben namelijk geen eigen snel geheugen en snoepen zodoende rekenkracht van het werkgeheugen van je systeem. Je merkt dat aan haperende beelden, een lage framerate en textures die traag laden.

Zo kan het gebeuren dat een krachtige gaming-pc, die normaal gesproken honderd frames per seconde (100 fps) haalt, via de moederbordaansluiting terugvalt naar een onwerkbare diavoorstelling van minder dan 10 fps. De hardware is aanwezig, maar de snelweg naar het scherm is afgesloten, waardoor je in feite maar een fractie van de capaciteit krijgt waarvoor je hebt betaald.

Zo vind je de juiste poort

Kijk eens goed naar de achterkant van je computerkast om te bepalen of je de volle snelheid benut. De aansluitingen van het moederbord staan altijd verticaal in een blok met andere poorten, zoals usb en ethernet. De aansluitingen van de videokaart zitten een stuk lager en staan horizontaal in een aparte sleuf. Zit je kabel in het bovenste blok, dan werk je op de 'reservemotor'.

Verplaats de kabel naar de horizontale poorten onderaan en je zult direct horen dat de pc anders reageert bij het opstarten. Soms moet je na deze wissel de pc even herstarten, zodat de drivers de nieuwe configuratie herkennen en de resolutie optimaal kunnen instellen voor jouw specifieke beeldscherm.

Klaar voor optimale prestaties?

Het aansluiten van een monitor op het moederbord in plaats van de videokaart zorgt ervoor dat de grafische rekenkracht van de pc onbenut blijft omdat het systeem terugvalt op de beperkte interne chip van de processor. Dat leidt tot een drastische afname in prestaties bij games en zware software, aangezien de gespecialiseerde hardware van de videokaart volledig wordt gepasseerd. Voor een optimale ervaring moet je de monitor altijd in de horizontale poorten van de videokaart prikken. Alleen in noodgevallen of bij eenvoudiger kantoortaken is de moederbordaansluiting een bruikbaar alternatief.

Nu de presentatie van de nieuwe Samsung Galaxy-topreeks nadert, draait de geruchtenmolen op volle toeren. Terwijl de techwereld uitkijkt naar de officiële onthulling op 25 februari, rijst de vraag hoe jij deze smartphone als eerste in huis haalt zonder meteen de hoofdprijs te betalen. Bij Belsimpel staat de deur al op een kier voor vroege vogels die willen profiteren van scherpe kortingen.

Partnerbijdrage - in samenwerking met Belsimpel

Het mag geen verrassing zijn dat Samsung dit jaar vol inzet op wat zij noemen 'een nieuw tijdperk voor AI', waarbij de hardware volledig in dienst staat van slimme software. Of je nu razendsnel tekst wilt vertalen of je foto’s naar een professioneel niveau wilt tillen zonder ingewikkelde bewerkingsprogramma’s, de nieuwe generatie toestellen is ontworpen om dit soort processen vloeiender dan ooit te laten verlopen. De relevantie van deze upgrade zit 'm vooral in de naadloze integratie van AI in je dagelijkse handelingen, waardoor je telefoon proactief met je meedenkt in plaats van alleen commando's uitvoert.

Haal deze nieuwe Galaxy S via Belsimpel als eerste in huis!

©Samsung

Krachtige techniek onder de motorkap

Achter de vertrouwde schermen schuilt een flinke dosis nieuwe rekenkracht. Voor de Europese markt wijzen alle signalen op het gebruik van de eigen Exynos 2600-chip, die qua prestaties niet onderdoet voor de krachtigste processors van de concurrentie. In de praktijk betekent dit dat apps sneller opstarten en zware taken, zoals het renderen van video’s of intensief gamen, moeiteloos worden afgehandeld.

Het meest opvallende aan de nieuwe Ultra-variant is de mogelijke overstap naar de Snapdragon 8 Elite Gen 5, die met een indrukwekkende kloksnelheid van 4,74 GHz de absolute top van de markt opzoekt. Gecombineerd met een standaard opslagcapaciteit die is verdubbeld naar 256 GB heb je direct genoeg ruimte voor al je media en applicaties zonder dat je je zorgen hoeft te maken over een volgelopen geheugen.

Visuele beleving voor elk moment

De visuele ervaring blijft een speerpunt met drie verschillende schermformaten die variëren van handzaam tot gewoon lekker groot. Of je nu kiest voor de reguliere 6,3-inch variant of het indrukwekkende 6,9-inch scherm van de Ultra, de variabele verversingssnelheid zorgt ervoor dat animaties altijd vloeiend ogen terwijl de batterij wordt gespaard tijdens het lezen van tekst.

Voor de fotografieliefhebber brengt de nieuwe generatie verbeterde camerasoftware, die ruis minimaliseert en details verscherpt, zelfs als de lichtomstandigheden verre van ideaal zijn. Met de mogelijkheid om video's in 8K-resolutie op te nemen, leg je herinneringen vast in een kwaliteit die nog wel even mee kan.

©Samsung

Direct profiteren van persoonlijke voordelen

Het omarmen van al deze nieuwe technologie hoeft niet ingewikkeld te zijn. Belsimpel maakt de overstap extra aantrekkelijk door een systeem van persoonlijke kortingscodes aan te bieden aan iedereen die zich vooraf inschrijft. Hierdoor combineer je het voordeel van de nieuwste hardware met een direct financieel extraatje.

Wanneer je je aanmeldt bij Belsimpel , ontvang je niet alleen toegang tot exclusieve prijzen, maar profiteer je ook van 200 euro opslagvoordeel en een cashback van 30 euro. De ideale manier om direct bij release de beste deal te bemachtigen voor jouw nieuwe dagelijkse compagnon.

Jouw weg naar de nieuwe Galaxy

De officiële onthulling vindt plaats op 25 februari om 19.00 uur Nederlandse tijd. Je kunt dit evenement live volgen via de kanalen van Belsimpel, waarbij je ook nog eens kans maakt om een van de nieuwe toestellen te winnen. Door je nu alvast in te schrijven via de actiepagina van Belsimpel, verzeker je jezelf van de hoogste korting en ben je als een van de eersten op de hoogte van alle officiële specificaties.

De opvolgers van de Samsung Galaxy S25-serie bieden met de Exynos 2600-chip en uitgebreide AI-functies een krachtige upgrade voor elke gebruiker. Dankzij een verdubbelde standaardopslag van 256 GB en geavanceerde camera-opties met 8K-video is het toestel volledig voorbereid op de toekomst. Door je vooraf in te schrijven bij Belsimpel, profiteer je van exclusieve kortingen tot wel 230 euro! Het Galaxy Unpacked-evenement op 25 februari markeert het officiële startpunt van dit nieuwe AI-tijdperk.