Erste Schritte mit C/Arduino (pioarduino)

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Einrichtung von Visual Studio Code mit pioarduino IDE für das ESP32-C6 Lernboard.

Was ist pioarduino?
Was du benötigst
Schritt 1: Visual Studio Code installieren
Schritt 2: Python installieren
Schritt 3: pioarduino IDE Extension installieren
Schritt 4: Neues Projekt erstellen
Schritt 5: Projekt für ESP32-C6 konfigurieren
Schritt 6: Board verbinden
Schritt 7: Erstes Programm – LED mit Taster steuern
Schritt 8: Programm kompilieren
Schritt 9: Programm hochladen
Schritt 10: Programm testen
Erweitertes Beispiel: LED umschalten (Toggle)
pioarduino-Tipps
Häufige Probleme und Lösungen
Nächste Schritte
Weiterführende Links

#Was ist pioarduino?

pioarduino (steht für "people initiated optimized arduino") ist eine von der Community gepflegte Erweiterung für Visual Studio Code, die speziell für die Programmierung von ESP32-Mikrocontrollern entwickelt wurde. Sie ist ein Fork der bekannten PlatformIO-Erweiterung und bietet einen entscheidenden Vorteil:

pioarduino unterstützt den neuesten Arduino-Core für ESP32 (Version 3.x), einschließlich voller Unterstützung für den ESP32-C6!

Die offizielle PlatformIO-Erweiterung unterstützt derzeit nur den älteren Arduino-Core 2.x und bietet keine Arduino-Framework-Unterstützung für neuere Chips wie den ESP32-C6. pioarduino löst dieses Problem.

Vorteile von pioarduino:

Volle Unterstützung für ESP32-C6 mit Arduino-Framework
Aktueller Arduino-Core 3.x mit den neuesten Funktionen
Professionelle Code-Vervollständigung und Fehlerprüfung
Automatische Bibliotheksverwaltung
Integrierter Serial Monitor
Moderne, erweiterbare IDE (Visual Studio Code)

#Was du benötigst

ESP32-C6 Lernboard
USB-C-Kabel (muss Daten übertragen können!)
Computer mit Windows, macOS oder Linux
Internetverbindung für Downloads
Ca. 2–3 GB freier Festplattenspeicher

#Schritt 1: Visual Studio Code installieren

Visual Studio Code (VS Code) ist ein kostenloser, leistungsstarker Code-Editor von Microsoft.

#Windows

Öffne die VS Code Website: https://code.visualstudio.com
Klicke auf "Download for Windows"
Führe die heruntergeladene Datei VSCodeUserSetup-xxx.exe aus
Folge dem Installationsassistenten:
- Akzeptiere die Lizenzvereinbarung
- Wähle den Installationsordner (Standard ist OK)
- Wichtig: Aktiviere folgende Optionen:
  - ☑ "Add to PATH" (Zu PATH hinzufügen)
  - ☑ "Register Code as an editor for supported file types"
  - ☑ "Add 'Open with Code' action to Windows Explorer"
- Klicke auf "Install"
Starte VS Code nach der Installation

#macOS

Öffne die VS Code Website: https://code.visualstudio.com
Klicke auf "Download for Mac"
Öffne die heruntergeladene .zip-Datei
Ziehe "Visual Studio Code.app" in den Programme-Ordner
Öffne VS Code aus dem Programme-Ordner
- Beim ersten Start: Rechtsklick → "Öffnen" → "Öffnen" bestätigen
PATH einrichten (optional, für Terminal-Nutzung):
- Drücke Cmd+Shift+P in VS Code
- Tippe "shell command" und wähle "Shell Command: Install 'code' command in PATH"

#Linux (Ubuntu/Debian)

Öffne ein Terminal und führe aus:

# Microsoft GPG-Schlüssel hinzufügen
wget -qO- https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc | gpg --dearmor > packages.microsoft.gpg
sudo install -D -o root -g root -m 644 packages.microsoft.gpg /etc/apt/keyrings/packages.microsoft.gpg

# Repository hinzufügen
sudo sh -c 'echo "deb [arch=amd64,arm64,armhf signed-by=/etc/apt/keyrings/packages.microsoft.gpg] https://packages.microsoft.com/repos/code stable main" > /etc/apt/sources.list.d/vscode.list'

# VS Code installieren
sudo apt update
sudo apt install code

# Benutzer zur dialout-Gruppe hinzufügen (für USB-Zugriff)
sudo usermod -a -G dialout $USER

Wichtig: Nach dem Hinzufügen zur dialout-Gruppe musst du dich ab- und wieder anmelden oder den Computer neu starten!

#Schritt 2: Python installieren

pioarduino benötigt Python 3.5 oder höher. Auf den meisten Systemen ist Python bereits installiert.

#Windows

Öffne https://www.python.org/downloads/
Lade die neueste Python-Version herunter (z.B. Python 3.12.x)
Starte den Installer
Wichtig: Aktiviere unbedingt "Add Python to PATH" auf der ersten Seite!
Klicke auf "Install Now"
Warte, bis die Installation abgeschlossen ist

#macOS

Python 3 ist auf neueren macOS-Versionen oft vorinstalliert. Falls nicht:

# Homebrew installieren (falls nicht vorhanden)
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install.sh)"

# Python installieren
brew install python3

#Linux (Ubuntu/Debian)

Python ist meist vorinstalliert. Prüfe mit:

python3 --version

Falls nicht installiert:

sudo apt install python3 python3-venv python3-pip

#Schritt 3: pioarduino IDE Extension installieren

Jetzt installieren wir die pioarduino-Erweiterung in VS Code.

Öffne VS Code
Öffne den Extensions-Bereich:
- Klicke auf das Extensions-Symbol in der linken Seitenleiste (vier Quadrate)
- Oder drücke Strg+Shift+X (Windows/Linux) bzw. Cmd+Shift+X (Mac)
Suche nach pioarduino:
- Gib in das Suchfeld ein: pioarduino
- Die Extension "pioarduino IDE" sollte erscheinen
Installieren:
- Klicke auf den blauen "Install"-Button
- Wenn gefragt, klicke auf "Trust Publisher & Install"
pioarduino Core CLI installieren:
- Falls eine Meldung erscheint, die zur Installation des pioarduino Core CLI auffordert, bestätige diese
Warte auf die vollständige Installation:
- Die Installation dauert einige Minuten (ca. 200–500 MB werden heruntergeladen)
- Unten rechts erscheinen Statusmeldungen
- Warte, bis alles abgeschlossen ist
VS Code neu starten:
- Schließe VS Code und öffne es erneut
- In der linken Seitenleiste sollte nun das pioarduino-Symbol erscheinen
- Unten in der Statusleiste siehst du pioarduino-Icons (Home, Build, Upload, ...)

#Schritt 4: Neues Projekt erstellen

Jetzt erstellen wir ein Projekt für das ESP32-C6 Lernboard.

Öffne pioarduino Home:
- Klicke auf das pioarduino-Symbol in der linken Seitenleiste
- Klicke auf "PIO Home" → "Open"
- Oder klicke auf das Haus-Symbol in der unteren Statusleiste
Neues Projekt erstellen:
- Klicke auf "+ New Project"
Projekteinstellungen:
- Name: Lernboard_Test (oder ein anderer Name ohne Leerzeichen und Umlaute)
- Board: Tippe esp32-c6 in das Suchfeld und wähle:
  "Espressif ESP32-C6-DevKitC-1"
- Framework: Wähle "Arduino"
- Location:
  - Aktiviere "Use default location" für den Standard-Ordner
  - Oder deaktiviere es und wähle einen eigenen Speicherort
Klicke auf "Finish"
Warte auf die Initialisierung:
- pioarduino lädt die benötigten Toolchains und Bibliotheken herunter
- Das kann beim ersten Mal 5–10 Minuten dauern!
- Der Fortschritt wird unten rechts angezeigt

Projekt-Struktur:

Nach der Erstellung siehst du im Explorer (linke Seite):

Lernboard_Test/
├── .pio/              (Build-Dateien, automatisch erstellt)
├── .vscode/           (VS Code Einstellungen)
├── include/           (Header-Dateien)
├── lib/               (Eigene Bibliotheken)
├── src/               (Quellcode)
│   └── main.cpp       (Hauptprogramm)
├── test/              (Tests)
└── platformio.ini     (Projekt-Konfiguration)

#Schritt 5: Projekt für ESP32-C6 konfigurieren

Die Datei platformio.ini enthält die Projekt-Einstellungen. Wir passen sie für optimale ESP32-C6-Unterstützung an.

Öffne platformio.ini (im Projekt-Stammverzeichnis)
Ersetze den kompletten Inhalt durch:

; pioarduino Projekt-Konfiguration für ESP32-C6 Lernboard
; 
; Wichtig: Die platform-URL sorgt für volle ESP32-C6 Unterstützung
; mit dem aktuellen Arduino-Core 3.x

[env:esp32-c6-lernboard]
; pioarduino-Platform mit Arduino-Core 3.x
platform = https://github.com/pioarduino/platform-espressif32/releases/download/stable/platform-espressif32.zip

; Board-Definition
board = esp32-c6-devkitc-1

; Arduino-Framework verwenden
framework = arduino

; Upload-Geschwindigkeit
upload_speed = 921600

; Serieller Monitor Baudrate
monitor_speed = 115200

; USB CDC für Serial über USB aktivieren (wichtig für ESP32-C6!)
build_flags = 
    -DARDUINO_USB_MODE=1
    -DARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT=1

; Bibliotheken (werden automatisch heruntergeladen)
lib_deps =
    ; Hier können später Bibliotheken hinzugefügt werden
    ; Beispiel: adafruit/Adafruit NeoPixel@^1.12.0

Speichere die Datei (Strg+S)
Warte auf den Download:
- Nach dem Speichern lädt pioarduino automatisch die benötigten Dateien
- Dies kann beim ersten Mal einige Minuten dauern
- Der Fortschritt wird unten rechts angezeigt

Erklärung der wichtigsten Einstellungen:

Einstellung	Bedeutung
`platform`	Die pioarduino-Platform-URL für ESP32-C6 Unterstützung
`board`	Das spezifische Board (ESP32-C6-DevKitC-1)
`framework`	Arduino-Framework für einfache Entwicklung
`upload_speed`	Übertragungsgeschwindigkeit beim Flashen
`monitor_speed`	Baudrate für den seriellen Monitor
`build_flags`	USB-CDC aktivieren für Serial über USB
`lib_deps`	Externe Bibliotheken

#Schritt 6: Board verbinden

Verbinde das Lernboard mit einem USB-C-Kabel mit deinem Computer
Warte einige Sekunden, bis der Computer das Gerät erkannt hat
Prüfe den Port:

Windows:
- Öffne den Geräte-Manager (Rechtsklick auf Start → Geräte-Manager)
- Unter "Anschlüsse (COM & LPT)" sollte ein Eintrag erscheinen
- Z.B. "USB-SERIAL CH340 (COM3)" oder "Silicon Labs CP210x (COM4)"
- Merke dir die COM-Nummer!
macOS:
- Öffne ein Terminal
- Gib ein: ls /dev/tty.usb*
- Du solltest etwas wie /dev/tty.usbserial-0001 sehen
Linux:
- Öffne ein Terminal
- Gib ein: ls /dev/ttyUSB* oder ls /dev/ttyACM*
- Du solltest etwas wie /dev/ttyUSB0 sehen
Port in pioarduino prüfen:
- In pioarduino Home klicke auf "Devices"
- Der erkannte Port sollte angezeigt werden

Falls das Board nicht erkannt wird:

Probiere ein anderes USB-Kabel (manche Kabel können nur laden!)
Probiere einen anderen USB-Port
Halte den Boot-Taster gedrückt, während du das USB-Kabel einsteckst
Installiere ggf. den USB-Treiber:
- CP210x: https://www.silabs.com/developers/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers
- CH340: https://www.wch-ic.com/downloads/CH341SER_ZIP.html

#Schritt 7: Erstes Programm – LED mit Taster steuern

Jetzt schreiben wir das erste Programm: Die LED an GPIO2 soll leuchten, solange der Taster SW1 an GPIO3 gedrückt wird.

Öffne src/main.cpp
Ersetze den Inhalt durch:

/**
 * Erstes Programm für das ESP32-C6 Lernboard
 * 
 * Die LED an GPIO2 leuchtet, wenn der Taster SW1 an GPIO3 gedrückt wird.
 * 
 * Hardware:
 * - LED: GPIO2 (Ausgang)
 * - Taster SW1: GPIO3 (Eingang, High-aktiv)
 * 
 * Entwicklungsumgebung: VS Code mit pioarduino
 */

#include <Arduino.h>

// === Pin-Definitionen ===
const int LED_PIN = 2;      // Status-LED
const int TASTER_PIN = 3;   // Taster SW1

void setup setup() {
    // Serielle Kommunikation starten (für Debug-Ausgaben)
    Serial.begin(115200);
    
    // Warten, bis die serielle Verbindung bereit ist
    delay(1000);
    
    Serial.println("=================================");
    Serial.println("ESP32-C6 Lernboard - Erster Test");
    Serial.println("=================================");
    
    // LED-Pin als Ausgang konfigurieren
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    
    // Taster-Pin als Eingang konfigurieren
    pinMode(TASTER_PIN, INPUT);
    
    // LED initial ausschalten
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    
    Serial.println("Initialisierung abgeschlossen!");
    Serial.println("Druecke den Taster SW1, um die LED einzuschalten.");
    Serial.println("");
}

void loop loop() {
    // Tasterzustand lesen
    // Der Taster ist "High-aktiv": gedrueckt = HIGH (1), losgelassen = LOW (0)
    int tasterZustand = digitalRead(TASTER_PIN);
    
    if (tasterZustand == HIGH) {
        // Taster ist gedrueckt -> LED einschalten
        digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    } else {
        // Taster ist nicht gedrueckt -> LED ausschalten
        digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    }
    
    // Kurze Pause (10 Millisekunden)
    // Entlastet den Prozessor
    delay(10);
}

Speichere die Datei (Strg+S)

#Schritt 8: Programm kompilieren

Bevor wir das Programm auf das Board laden, kompilieren wir es, um Fehler zu finden.

Kompilieren:
- Klicke auf das Häkchen-Symbol (✓) in der unteren Statusleiste
- Oder drücke Strg+Alt+B
- Oder: pioarduino-Seitenleiste → Project Tasks → Build
Warte auf die Kompilierung:
- Das Terminal öffnet sich und zeigt den Fortschritt
- Beim ersten Mal dauert es länger (Toolchain wird kompiliert)
- Weitere Builds sind deutlich schneller

Erfolgreiche Kompilierung:

Linking .pio/build/esp32-c6-lernboard/firmware.elf
Building .pio/build/esp32-c6-lernboard/firmware.bin
============== [SUCCESS] Took 12.34 seconds ==============

Bei Fehlern:
- Fehlermeldungen werden rot angezeigt
- Klicke auf die Fehlermeldung, um zur betroffenen Zeile zu springen
- Häufige Fehler:
  - Fehlende Semikolons ;
  - Tippfehler in Variablennamen
  - Fehlende #include-Anweisungen

#Schritt 9: Programm hochladen

Upload starten:
- Klicke auf das Pfeil-Symbol (→) in der unteren Statusleiste
- Oder drücke Strg+Alt+U
- Oder: pioarduino-Seitenleiste → Project Tasks → Upload

Upload-Prozess:

Connecting...
Chip is ESP32-C6
Uploading...
Writing at 0x00010000... (100%)
Wrote 234567 bytes
============== [SUCCESS] Took 8.76 seconds ==============

Bei Upload-Problemen:
- Prüfe, ob der richtige Port erkannt wurde
- Boot-Modus erzwingen:
  1. Halte den Boot-Taster gedrückt
  2. Drücke kurz den Reset-Taster
  3. Lasse den Boot-Taster los
  4. Starte den Upload erneut

#Schritt 10: Programm testen

Seriellen Monitor öffnen:
- Klicke auf das Stecker-Symbol in der unteren Statusleiste
- Oder drücke Strg+Alt+S
- Oder: pioarduino-Seitenleiste → Project Tasks → Monitor

Ausgabe beobachten:

=================================
ESP32-C6 Lernboard - Erster Test
=================================
Initialisierung abgeschlossen!
Druecke den Taster SW1, um die LED einzuschalten.

Testen:
- Drücke den Taster SW1 auf dem Board
- Die LED sollte leuchten, solange du drückst!
- Lasse den Taster los → LED geht aus
Monitor schließen:
- Drücke Strg+C im Terminal
- Oder klicke auf den Papierkorb im Terminal-Bereich

Herzlichen Glückwunsch! Dein erstes Programm läuft auf dem ESP32-C6! 🎉

#Erweitertes Beispiel: LED umschalten (Toggle)

Hier ein verbessertes Programm mit Entprellung und Toggle-Funktion:

/**
 * Erweitertes Programm: LED umschalten mit Tastendruck
 * 
 * Jeder Druck auf SW1 schaltet die LED um (Toggle).
 * Mit Entprellung (Debouncing) fuer zuverlaessige Erkennung.
 */

#include <Arduino.h>

// === Pin-Definitionen ===
const int LED_PIN = 2;
const int TASTER_PIN = 3;

// === Variablen ===
bool ledZustand = false;              // Aktueller LED-Zustand
bool letzterTasterZustand = LOW;      // Letzter gelesener Tasterzustand
unsigned long letzteAenderung = 0;    // Zeitpunkt der letzten Aenderung
const unsigned long ENTPRELLZEIT = 50; // Entprellzeit in Millisekunden

void setup setup() {
    Serial.begin(115200);
    delay(1000);
    
    Serial.println("LED-Toggle Programm");
    Serial.println("Jeder Tastendruck schaltet die LED um.");
    Serial.println("");
    
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    pinMode(TASTER_PIN, INPUT);
    
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
}

void loop loop() {
    // Aktuellen Tasterzustand lesen
    bool tasterZustand = digitalRead(TASTER_PIN);
    
    // Hat sich der Zustand geaendert?
    if (tasterZustand != letzterTasterZustand) {
        // Zeitpunkt merken
        letzteAenderung = millis();
    }
    
    // Ist genug Zeit vergangen? (Entprellung)
    if ((millis() - letzteAenderung) > ENTPRELLZEIT) {
        // Steigende Flanke erkennen (Taster wurde gerade gedrueckt)
        if (tasterZustand == HIGH && letzterTasterZustand == LOW) {
            // LED umschalten
            ledZustand = !ledZustand;
            digitalWrite(LED_PIN, ledZustand);
            
            // Status ausgeben
            if (ledZustand) {
                Serial.println("LED: AN");
            } else {
                Serial.println("LED: AUS");
            }
        }
    }
    
    // Zustand fuer naechsten Durchlauf merken
    letzterTasterZustand = tasterZustand;
}

#pioarduino-Tipps

#Wichtige Tastenkürzel

Tastenkürzel	Funktion
`Strg+Alt+B`	Build (Kompilieren)
`Strg+Alt+U`	Upload (Hochladen)
`Strg+Alt+S`	Serial Monitor
`Strg+Alt+C`	Clean (Build-Dateien löschen)
`Strg+Shift+P`	Befehlspalette öffnen
`Strg+S`	Datei speichern

#Bibliotheken hinzufügen

Es gibt zwei Möglichkeiten, Bibliotheken zu einem Projekt hinzuzufügen:

1. Über die Oberfläche:

pioarduino Home → Libraries
Suche nach der gewünschten Bibliothek
Klicke auf die Bibliothek
Klicke "Add to Project"
Wähle dein Projekt aus

2. Über platformio.ini (empfohlen):

Füge die Bibliothek unter lib_deps hinzu:

lib_deps =
    adafruit/Adafruit NeoPixel@^1.12.0
    adafruit/Adafruit BME280 Library@^2.2.4
    adafruit/Adafruit Unified Sensor@^1.1.14

Nach dem Speichern lädt pioarduino die Bibliotheken automatisch herunter.

#Nützliche Bibliotheken für das Lernboard

lib_deps =
    ; NeoPixel für SK6812 LED-Matrix
    adafruit/Adafruit NeoPixel@^1.12.0
    
    ; BME280 Umweltsensor
    adafruit/Adafruit BME280 Library@^2.2.4
    adafruit/Adafruit Unified Sensor@^1.1.14
    
    ; BH1750 Lichtsensor
    claws/BH1750@^1.3.0

#Serial Monitor Baudrate ändern

Die Baudrate wird in platformio.ini eingestellt:

monitor_speed = 115200

Diese muss mit Serial.begin(115200) im Code übereinstimmen.

#Häufige Probleme und Lösungen

#"Failed to connect to ESP32-C6"

Ursache: Das Board ist nicht im Upload-Modus.

Lösung:

Halte den Boot-Taster gedrückt
Drücke kurz den Reset-Taster
Lasse den Boot-Taster los
Starte den Upload erneut

#"No such file or directory: Arduino.h"

Ursache: Die Platform wurde nicht korrekt heruntergeladen.

Lösung:

Prüfe die platformio.ini – ist die Platform-URL korrekt?
Lösche den .pio-Ordner im Projekt
Speichere die platformio.ini erneut (löst Download aus)
VS Code neu starten

#"Permission denied" (Linux)

Ursache: Keine Rechte auf den USB-Port.

Lösung:

sudo usermod -a -G dialout $USER

#Serial Monitor zeigt Müll/Kauderwelsch

Ursache: Falsche Baudrate.

Lösung:

In platformio.ini: monitor_speed = 115200
Im Code: Serial.begin(115200)
Beide Werte müssen übereinstimmen!

#Build dauert sehr lange

Ursache: Beim ersten Build wird die komplette Toolchain kompiliert.

Lösung: Geduld! Weitere Builds sind deutlich schneller.
Tipp: Clean (Strg+Alt+C) nur verwenden, wenn wirklich nötig.

#pioarduino vs. PlatformIO Konflikt

Falls du vorher PlatformIO installiert hattest und Probleme auftreten:

Deinstalliere die PlatformIO-Extension in VS Code
Lösche den Ordner ~/.platformio (versteckter Ordner im Home-Verzeichnis)
Starte VS Code neu
Installiere pioarduino erneut

#Nächste Schritte

Nachdem du die LED und den Taster beherrschst, kannst du weitere Komponenten ausprobieren:

LED blinken lassen – mit delay() Zeitverzögerungen einbauen
LED dimmen – mit ledcAttach() und ledcWrite() PWM nutzen
Sensoren auslesen – I²C-Bibliotheken für BME280, BH1750, BMI270
LED-Matrix ansteuern – Adafruit NeoPixel Bibliothek
Joystick abfragen – TCA6408A über I²C
WLAN nutzen – WiFi-Bibliothek für IoT-Projekte

Schau dir die weiteren Dokumentationen an!

Erste Schritte mit C/Arduino (pioarduino)

#Was ist pioarduino?

#Was du benötigst

#Schritt 1: Visual Studio Code installieren

#Windows

#macOS

#Linux (Ubuntu/Debian)

#Schritt 2: Python installieren

#Windows

#macOS

#Linux (Ubuntu/Debian)

#Schritt 3: pioarduino IDE Extension installieren

#Schritt 4: Neues Projekt erstellen

#Schritt 5: Projekt für ESP32-C6 konfigurieren

#Schritt 6: Board verbinden

#Schritt 7: Erstes Programm – LED mit Taster steuern

#Schritt 8: Programm kompilieren

#Schritt 9: Programm hochladen

#Schritt 10: Programm testen

#Erweitertes Beispiel: LED umschalten (Toggle)

#pioarduino-Tipps

#Wichtige Tastenkürzel

#Bibliotheken hinzufügen

#Nützliche Bibliotheken für das Lernboard

#Serial Monitor Baudrate ändern

#Häufige Probleme und Lösungen

#"Failed to connect to ESP32-C6"

#"No such file or directory: Arduino.h"

#"Permission denied" (Linux)

#Serial Monitor zeigt Müll/Kauderwelsch

#Build dauert sehr lange

#pioarduino vs. PlatformIO Konflikt

#Nächste Schritte

#Weiterführende Links

Einleitung

Hardware

Beispiele MicroPython

Beispiele C / Arduino