Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie und wie oft Bibliotheken benutzen?


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von Alex Z. (alexander_z49)


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Hallo Leute,

ich beschäftige mich schon seit ein paar Jahren mit µC und co, habe auch 
schon einige Projekte umgesetzt und ein paar Spielerein gemacht. 
Teilweise mit AVRs auf Arduinos, AVRs ohne alles mit eigener Platine, 
MSP430 mit einem Dev-Board. Aus der Anwendungsprogrammierung vom PC her, 
benutze ich sehr viele fertige Bibliotheken, da es einfach schnell geht 
und bewährt ist.
Bei der µC-Programmierung habe ich bisher auch viele fertige Funktionen 
benutzt. Mir stellt sich jetzt die Frage, wie weit sollte man fertige 
Bibliotheken verwenden und wann ist es sinnvoll das selber einzuhacken? 
Wie sind da eure Erfahrungen?


Alex

von Base64 U. (6964fcd710b8d77)


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Peripheriebibliotheken/HALs zu nutzen find ich recht sinnvoll. 
Einerseits erspart es dir die Arbeit und Zeit alle peripheriebausteien 
in einem µC manuell über die Register an zu sprechen, also du kannst 
dich mehr um dein eigentliches Projekt kümmern und schaund das du ans 
Ziel kommst. Andererseits bietet es dir eine Abstraktionsschicht, also 
du könntest eventuell den µC darunter wechseln, aber deine Applikation 
weiter nutzen. Dies wär ein netter Nebeneffekt bei manchen RTOS Systemen 
wie NUTTX.

Um auf NUTTX ein zu gehen; du kannst deine Applikation schreiben und sie 
auf deinem x86 Rechner laufen lassen sowie auf einem stm32 board.

Soweit meine meinung. eine universelle Antwort wirds ned geben. In 
manchen Fällen ist es sicher auch angebracht die Peripherie direkt an zu 
sprechen oder es gibt keine lib dafür. Dann könnt man sich eine lib auch 
selber schreiben.

Dazu muss man natürlich noch auf die Lizenzen auf passen :)

von Arduino Fanboy D. (ufuf)


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Ääääähhhmmm...

Meiner Erfahrung nach, sollte man die Dinge selber erledigen, wenn einem 
der vorgefertigte Kram aus irgendwelchen Gründen nicht behagt.

z.B. bin ich mit meinem Rädern an meinem Fahrrad recht zufrieden.
Das war schon mal anders, dann habe ich das Vorderrad ausgewechselt.
Aber selbst eins geschnitzt, habe ich noch nicht.

Naja...
In Sachen Arduino, kann man schon einiges "besser" machen, als die 
vorhandenen Bibliotheken/FrameworkFunktionen.


Ins Besondere in Punkto "lernen" ist das selberbauen sehr hilfreich.
In Punkto "fix fertig werden" eher nicht.

ohne Gewähr

: Bearbeitet durch User
von Teo D. (teoderix)


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Um einen Punkt in einen String einzufügen, printf o. Verwandte 
einzusetzen, halte ich für übertrieben faul. Das ist in 5-6 Zeilen 
erledigt.
Oder gleich eine Kopie von utoa umstricken, sowas is ja nich verboten. 
:)

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Bibliotheken sollte man sich sehr sorgfältig aussuchen. Meist passiert 
das leider nicht, sondern es wird was genommen weil es einem gerade vor 
die Füße fällt. Der Hersteller legt es kostenlos bei, alle Welt nimmt 
es, muss gut sein?

Dabei gibt es Bibliotheken und Bibliotheken ...

Bibliotheken für Basisfunktionen als Teil der Sprache:

In C habe ich überhaupt keine Hemmungen die C Standardbibliothek zu 
nehmen. Immer. Genauso, wenn POSIX-Bibliotheken vorhanden sind. Die 
werden immer genommen. Ich ziehe diese Bibliotheken immer irgendwelchen 
Spezial-, Super-Sonder-, Framework-, Vereinfachungs-Bibliotheken vor, 
die nur einen Wrapper um Standard- oder POSIX-Bibliotheken bilden, weil 
irgend ein Kid oder Hipster es schöner haben wollte oder eine 
Standardfunktion nicht verstanden hat.

Ich schreibe lieber drei Zeilen mehr mit der Standardbibliothek, egal 
wie "altmodisch", "verkrampft", "uncool" das API ist.

Diese Bibliotheken sind normalerweise am besten getestet, und haben die 
wenigsten Fehler und damit die wenigsten Überraschungen. Auch wenn die 
Fehlerdichte im Embedded-Bereich höher als im Desktop-Bereich ist. Hinzu 
kommt, dass sich die Software so erstmal auf einem PC testen und 
debuggen kann.

In C++ würde ich auch gerne die C++-Standardbibliotheken nehmen. Viel 
von der Leistungsfähigkeit von C++ steckt in den Bibliotheken, nicht in 
der Sprache selber. Die ist nur unnötig kompliziert. Leider geht das im 
Embedded-Bereich häufig nicht, da die C++-Standardbibliotheken zu groß 
sind und es häufig keine Portierungen für eine Plattform gibt. Dann 
degeneriert C++ schnell zu C mit syntaktischem Zucker. Den brauche ich 
aber nicht.

Anwendungsbibliotheken als Teil der Sprache:

Moderne Sprachen enthalten neben Basisbibliotheken auch 
Anwendungsbibliotheken. Nicht selten gehen die APIs in die 10000. 
Anwendungsbibliotheken die als Teil der Sprache mitkommen ziehe ich 
normalerweise immer Spezialbibliotheken oder Herstellerbibliotheken vor. 
Auch wenn letztere (angeblich) "viel bequemer" sind. Ausnahme: Z.B. wenn 
die Performance einer Spezial-Herstellerbibliothek um den Faktor 10 
größer ist und ich die Performance brauche.

Hier gilt aber bereits das für C++ gesagte. Vieles was im Sprachstandard 
steht bekommt man im Embedded-Bereich nicht.

Plattformbibliotheken, Anwendungsbibliotheken von MCU Herstellern:

Ja, wenn sie ein echtes Problem lösen. An einem I/O Pin zu wackeln ist 
kein echtes Problem. Die eingebaute USB-Schnittstelle nach einem 
USB-Standard zu bedienen ist eins.

Wenn viel Code zu schreiben ist oder der Code kompliziert ist, dann 
Plattformbibliotheken.

Von der Qualität her sind viele richtig Scheiße (Chiphersteller können 
keine Software). Man muss bereit sein Zeit in das Debugging der 
Bibliotheken zu stecken. Daher nie für triviale Probleme nehmen.

Leider versuchen viele Hersteller mit ihren Bibliotheken ein Lock-In. 
Willst du ein Teil, musst du alles nehmen. Dann eher drauf verzichten.

Unabhängige 3rd Party Bibliotheken:

Auch hier, nur wenn sie ein echtes Problem lösen, zum Beispiel ein 
IP-Stack. Zum Konvertieren von int nach Chars brauche ich keine 3rd 
Party Bibliothek. Wenn nichts in der Standardbibliothek ist, dann mach 
ich es min ein paar Zeilen selber.

3rd Bibliotheken von Toolherstellern, Middleware, etc.

Nein. zu 99% zielen solche Beigaben, z.B. zu kommerziellen 
Entwicklungsumgebungen auf ein Lock-In ab.

HALs und Betriebssysteme:

Das ist eine Entwurfsentscheidung, die am Anfang kommt. Damit ändern 
sich die Spielregeln. Mit HAL oder Betriebssystem wechselt man APIs aus. 
Daher nie leichtfertig nehmen. Und schon gar nicht, wenn es sich um 
Kinder-HALs wie Arduino handelt.

von S. R. (svenska)


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Alex Z. schrieb:
> Bei der µC-Programmierung habe ich bisher auch viele fertige Funktionen
> benutzt. Mir stellt sich jetzt die Frage, wie weit sollte man fertige
> Bibliotheken verwenden und wann ist es sinnvoll das selber einzuhacken?

Ich bin der Meinung, dass man die grundlegenden Dinge einmal selbst 
gemacht haben sollte, um dann fertige Bibliotheken zu benutzen.

Denn dann hat man genug Fachwissen, um die Qualität der Bibliothek 
einigermaßen einschätzen zu können, bzw. um sie zu debuggen, falls 
nötig.

Es gibt aber Grenzen, ab denen das nicht mehr sinnvoll ist.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Wenn ich fremde Bibliotheken benutze, sehe ich die Gefahr, sie im 
Problemfall nicht zu beherrschen. Ich wäge daher ab, wie schlimm dieser 
Fall wäre.

Handelt es sich um ein Produkt, das zuverlässig funktionieren muss, 
nutze ich Bibliotheken eher nicht. Das führt oft dazu, das gewisse tolle 
Features (z.B. USB Anschluss) dann lieber entfallen oder durch separate 
IC's realisiert werden, denen ich vertraue (z.B. CP2102).

Bei Spielereien, wie z.B. eine Wetterstation oder eine "bessere" Uhr, 
habe ich Hemmungen, fremde Codes/Libraries zu benutzen.

Mit diesem Thema habe ich beruflich im Umfeld der Java Enterprise 
Programmierung (also ganz andere Baustelle) mehr Erfahrung. Einzelne 
Libraries, wie zum Beispiel ein sftp Client machen selten Probleme. 
Umfangreiche Frameworks (ich nennen sie Eierlegende Wollmilchsäue), die 
wiederum auf zahlreiche Libraries aufbauen, machen hingegen viel öfter 
Probleme. Letztendlich sind die Frameworks selten direkt Schuld, sondern 
eher mangelhafte Kenntnis wie man sie richtig einsetzt oder 
Schnittstellen, die sich nicht 100% an Standards halten.

Je weniger fremden Code ich einsetze, umso schneller kann ich Probleme 
lösen. Aber man sollte (wenn Zeit=Geld ist) nicht vergessen, wie 
aufwändig es ist, das Rad neu zu erfinden.

Je spezieller das Framework ist, dass ich verwende, umso größer ist die 
Gefahr, dass meine Nachfolger damit nicht klar kommen. 
Softwareentwickler kennen sich immer nur mit einem winzigen Bruchteil 
der gängigen Frameworks/Libraries aus. Man kann alles lernen, aber auch 
das kostet Zeit und Geld. Deswegen lieber Libraries benutzen, die einen 
überschaubaren Funktionsumfang haben.

von Erfahrener Entwickler (Gast)


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Alex Z. schrieb:
> Bei der µC-Programmierung habe ich bisher auch viele fertige Funktionen
> benutzt.

Das ist schlau und richtig, so kommt man effizient vorwärts. In einigen 
Beiträgen hier erkennt man das NIH-Syndrom:

Es wird von Fehlern im fremden Code gesprochen. Dabei wird übersehen, 
dass jeder mindestens auch so viele Fehler macht. Nur nehmen die meisten 
ihre eigenen Fehler nicht wahr und sind viel nachsichtiger mit sich 
selbst als mit anderen. Und schon schnappt die Gedankenfalle zu, der 
eigene Code wäre besser als fremder Code.

von Peter D. (peda)


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Erfahrener Entwickler schrieb:
> Es wird von Fehlern im fremden Code gesprochen. Dabei wird übersehen,
> dass jeder mindestens auch so viele Fehler macht.

Das ist schon ein großer Unterschied. Bei Fehlern sucht man zuerst im 
eigenen Code. Daher verbraucht man viel Zeit, ehe man in der Fremdlib 
sucht und dann muß man sich ja erst auch in den Fremdentwickler 
hineinversetzen, ehe man da durchsieht.
Eine fehlerhafte Fremdlib kann also richtig viel Zeit kosten.
Ein Kollege hat auch mal ewig gesucht, warum sich ein Portbit nicht 
setzen lies. Es war ein C&P Fehler in der LPC-Lib.

von W.S. (Gast)


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Erfahrener Entwickler schrieb:
(viele fertige Funktionen  benutzt...)
> Das ist schlau und richtig, so kommt man effizient vorwärts.

Ach herrje, und du meinst das womöglich ernst?

Wenn ich hier in diesem Forum sehe, wie all die Leute für den simpelsten 
Zweck fleißig eine "InitStructurXYZ" nach der anderen füllen, dann kommt 
mir das große Kopfschütteln.

Nee, mit fleißigem Benutzen von Funktionen in dargebotenen Bibliotheken 
kommt man eben niemals effizient vorwärts, sondern steckt hoffnungslos 
fest, ohne dabei etwas gelernt zu haben.

Was ich vorziehe, sind selbst er- und mit der Zeit umge-arbeitete 
Quellen, die man selber versteht und die man sich so geschieben hat, daß 
man sie möglichst gut wiederverwenden kann. Damit schafft man sich im 
Laufe der Zeit ein eigenes Portfolio, auf das man sich verlassen kann.

W.S.

von Teo D. (teoderix)


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W.S. schrieb:
> ohne dabei etwas gelernt zu haben.

Warum mach ich denn den ganzen Scheiß hobbymäßig?
Sonnst kauf ich fertig und gut.
Aber Heute wollen alle Erfolgserlebnisse ohne was wirklich dafür zu tun. 
:(
Das is wie mit blinkenden Bauklötzchen spielen.

W.S. schrieb:
> Wenn ich hier in diesem Forum sehe, wie all die Leute für den simpelsten
> Zweck fleißig eine "InitStructurXYZ" nach der anderen füllen, dann kommt
> mir das große Kopfschütteln.

Bis ich da durchsteige und dann trotzdem noch unsicher bin, ob ich das 
alles richtig interpretiere, hab ich das meiste selbst geschrieben.
OK, ist dann halt keine Eierlegendewollmichsau. :)

von Johannes S. (jojos)


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ich benutze gerne fertige Bibliotheken, wenn ich etwas selber schreibe 
heisst das ja nicht das ich keine Fehler mache. Hut ab vor den Göttern 
hier die ein DaBla nur überfliegen müssen und dann alles fehlerfrei und 
perfekt implementieren.
Genial finde ich die Plattformen wie Github und Co., da findet man 
Unmengen an Code. Es ist natürlich durch die Menge mittlerweile nicht 
mehr ganz einfach Qualität zu finden, da muss man eben etwas suchen. Ich 
sehe mir den Code aber auch an und wenn es zB um irgendwelche Sensoren 
oder andere schlaue Teile geht schaue ich ins DaBla um zu sehen welche 
Features unterstützt werden. Durch Github bilden sich auch schnell 
Communities die gemeinsam Fehler ausmerzen und bessere Funktionen 
liefern.
Ich arbeite fast nur noch mit Cortex-M, da kann ich einfach durch die 
Quellen steppen um Abläufe zu verfolgen und zu sehen ob wirklich das 
passiert was sich der Autor gedacht hat. Da habe ich allerdings schon 
viele Fehler gefunden, ich weiss nicht warum immer noch so viele einen 
Debugger für überflüssiges Hexenwerk halten. Und auch bekannte Namen wie 
Adafruit sind nicht immer garant für guten Code, letztens habe ich zB 
Code für einen SHT31 gesucht und die Adafruit Lib genommen. Da wird beim 
Auslesen des Wertes aber brutal 500 ms gewartet obwohl lt. DaBla der 
Messwert nach 12 ms ansteht. Und blöderweise mit doubles gerechnet 
obwohl ein AVR das mit seinen GCC Libs garnicht unterstützt. Auf meinen 
Cortex-M0 portiert wurde das dann zum Flashfresser weil der dann double 
Mathe gelinkt hat.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Teo D. schrieb:
> Warum mach ich denn den ganzen Scheiß hobbymäßig?
> Sonnst kauf ich fertig und gut.
> Aber Heute wollen alle Erfolgserlebnisse ohne was wirklich dafür zu tun.
> :(
> Das is wie mit blinkenden Bauklötzchen spielen.

alles als Hobby selber zu machen würde vieles für mich auf "blinkende 
Bauklötzchen" reduzieren.
Als Beispiel: Web-Streamplayer mit ESP32, SD-Card, Touch-LCD, 
I2S-Ausgabe.
Ohne fertige WiFi-Lib?
Ohne fertigen TCP-Stack?
Ohne fertige Display-Lib?
Ohne fertigen SD-Card/Filesystem-Lib?
Ohne fertigen MP3-Software-Decoder?
Gestaltung der Bedienoberfläche, Bufferverwaltung, Organisatio, 
Verwaltung der Abläufe, Stationsliste, SD-Card-Inhalt usw. beschäftigt 
mich durchaus ausreichend.

Dazu kommt: diese Bibliotheken habe auch schon andere benutzt, da sind 
viele Fehler schon gefunden, zumindest bekannt, meist schon behoben.
Außerdem liegt ein großer Teil dieser Bibliothene im Sourcecode ja vor 
und man kann reinschauen und notfalls oft auch eingreifen.

Viles habe ich irgendwann früher selbst genacht. Meist reines Interesse 
und fehlende Verfügbarkeit. TCP/IP-Stack auf AVR ind ASM incl. ENC28J60 
Treiber. Es war noch nichts wirklich da, der LAN-Chip gerade verfügbar.
Andere waren da schneller und letztlich war meine Entscheidung dann, 
mich lieber mit C auseinanderzusetzen.
Display-Treiber war wohl der T6963C die letzte ASM-Übung, Funk die 
RFM-Module als die gerade auf den Markt kamen und das Datenblatt mehr 
den Namen Rätselheft verdient hätte.

Ich hätte den ESP32 wohl kaum angefasst ohne Bibliotheken und Beispiele 
wenn ich da nur mit dem IDK alles hätte selber machen müssen.

Gruß aus Berlin
Michael

: Bearbeitet durch User
von Teo D. (teoderix)


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Michael U. schrieb:
> alles als Hobby selber zu machen würde vieles für mich auf "blinkende
> Bauklötzchen" reduzieren.

Wollen wir mal die Kirche im Dorf lassen.
Ich sprach von weit weniger komplexen Dingen und das dürfte wohl Jedem 
klar gewesen sein. :)

Ein paar Sachen aus deiner Liste würde, bzw. habe ich, selbst 
geschrieben. Darum gehts mir ja. Platinen komplett selbst herstellen 
(nein Kupferfolie u. Trägermaterial stelle ich nicht selbst her) und 
sich dann beim Programmiren einen Wolf ärgern. :)
Andre Puzzlen lieber oder spielen Adventure Games.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Teo D. schrieb:
> Michael U. schrieb:
>> alles als Hobby selber zu machen würde vieles für mich auf "blinkende
>> Bauklötzchen" reduzieren.
>
> Wollen wir mal die Kirche im Dorf lassen.
es war absichtlich etwas überspitzt, weil in eineigen Posting die 
Meinung rüberkam, daß man sich besser nur auf sich selber verläßt und 
wenig bis keine fremde Bibliotheken benutzt.
Das geht meiner Menung nach schon lange nicht mehr, wenn man eine Sache 
in absehbarer Zeit realisierbar sein soll. Fertig wird es ja sowieso 
nie. ;-)

> Ein paar Sachen aus deiner Liste würde, bzw. habe ich, selbst
> geschrieben. Darum gehts mir ja. Platinen komplett selbst herstellen
> (nein Kupferfolie u. Trägermaterial stelle ich nicht selbst her) und
> sich dann beim Programmiren einen Wolf ärgern. :)
Ich gabe zu, daß eigene Platinen für meine Sachen inzwischen sehr lange 
zurückliegen. Inzwischen endet es bei Kombinationen aus fertigen 
Modulen, eigenen Teilschaltungen und Lochraster...

Gruß aus Berlin
Michael

von Bernd K. (prof7bit)


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Base64 U. schrieb:
> Einerseits erspart es dir die Arbeit und Zeit alle peripheriebausteien
> in einem µC manuell über die Register an zu sprechen,

Das spart weder Zeit noch Arbeit. In Deinem Fall muß man nämlich neben 
der Dokumentation der Hardware (die man sowieso lesen muss im überhaupt 
irgend etwas damit zu machen) auch noch zusätzlich die Dokumentation 
des HAL lesen, also doppelter Aufwand. Und wenn man sich anschaut wie 
der Code hinterher aussieht kann man schön erkennen wie man im Falle von 
HAL mindestens genausoviel Code (und in der Regel hässlicheren, 
unleserlicheren Code) hinschreiben muss, als hätte man die paar Register 
von Hand gesetzt.

: Bearbeitet durch User
von Michael U. (amiga)


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Hallo,

zum Thema Hardware-Doku stimme ich Dir voll zu.
Zu "paar Register von Hand gesetzt" hätte ich eine Frage:
von welcher Hardware reden wir?

Ein paar Register können ja auch schnell mal 50 oder mehr sein incl. 
diverser Abhängigkeiten der Werte. Da bin ich eigentlich meist froh, 
wenn ich ich da schon was vorgefertigtes finde.

Gruß aus berlin
Michael

von chris (Gast)


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kommt darauf:

1. Wenn man die µC-Hardware oder Peripherie verstehen will, macht man es 
zu Fuss und baut sich daraus seine Bibliothek

2. Geht's nur darum es zum laufen zu bringen ohne die Funktion zu 
verstehen dann sind vorgefertigte natürlich nicht verkehrt. Macht dann 
aber die Fehlersuche schwierig da man sich dann so oder so in die 
Bibliothek reindenken muss bzw ob man aus seinem Code die Bib richtig 
angespochen hat....

von A. (Gast)


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Michael U. schrieb:
> Ein paar Register können ja auch schnell mal 50 oder mehr sein incl.
> diverser Abhängigkeiten der Werte.

Bei z.B. 10 Peripherie Bausteinen sind das 5 Register pro Peripherie. 
Das ist doch nicht viel? zumal man die im Manual oft auf einer Seiter 
findet.

Manual Seite auf dem linken Bildschirm offen, Quellcode auf dem rechten. 
5 Minuten pro Peripherie (vorausgesetzt man hat Übung, indem man das 
immer so macht und nie HAl verwendet) und man alles zu Fuß selber ohne 
HAL programmiert.
Bei HAL hingegen hast du keinen Plan, was passiert. Oder duhast die HAL 
studiert und kennst all ihre Fehler und Overheads ;)

von Reiner O. (elux)


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A. schrieb:
> Bei z.B. 10 Peripherie Bausteinen sind das 5 Register pro Peripherie.
> Das ist doch nicht viel? zumal man die im Manual oft auf einer Seiter
> findet.

Beim CC430 waren es 47 Register allein für die Funk-Geschichte, wenn ich 
mich richtig erinnere...


MfG
Elux

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich freue mich über USB und Netzwerk Libraries. Einwaches Pin-Wackeln 
und Timer programmiere ich jedoch lieber selbst anhand des Datenblattes 
(+ ggf. Referenzhandbuch) .

von S. R. (svenska)


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A. schrieb:
> Bei z.B. 10 Peripherie Bausteinen sind das 5 Register pro Peripherie.
> Das ist doch nicht viel?

Für die üblichen Verdächtigen, also UART-SPI-I2C-GPIO-Timer-ADC kommt 
das hin. Bei komplexen Timer- oder ADC-Modi und DMA kann das schon etwas 
haarig werden, ist aber noch machbar.

Ein USB-Device mit einem Atmega32U4 programmierst du aber nicht "mal 
eben so" hin. Die meisten Registerwerte sind dabei auch nicht statisch, 
und wenn du den Normalfall einigermaßen funktionierend hinbekommen hast, 
fehlen noch die eher schlecht testbaren Randfälle (Standby-Modi, 
Strom-Limits, Error-Handler, etc). Die Kompatiblitätsmatrix (Host-Chips 
x USB-Stacks) wird auch schnell unübersichtlich.

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