Raspberry Pi

Das umfassende Handbuch, komplett in Farbe – aktuell zu Raspberry Pi 3 und Zero W
4. Auflage 2017
ISBN: 978-3-8362-5859-3
Verlag: Rheinwerk Verlag

Buch, Deutsch, 1088 Seiten, Format (B × H): 168 mm x 240 mm

Aktuell zu Raspberry Pi 3 und Zero W sowie deren Vorgängerversionen erwartet Sie hier Bastel-Wissen in seiner umfassendsten Form: Ob Linux mit dem RasPi, Grundlagen und fortgeschrittene Techniken der Programmierung (Python, bash, C) und der Elektronik oder zahlreiche spannende, durchaus ambitionierte Bastelprojekte – mit diesem Buch ist einfach mehr für Sie drin! Lassen Sie sich mit Witz, zahlreichen Praxistipps und spannenden Versuchsaufbauten begeistern! Der Bestseller in vierter Auflage!

Aus dem Inhalt:

- Inbetriebnahme, Desktop und Terminal, Mediacenter

- Raspbian, Ubuntu, Windows 10

- Raspberry-Pi-Hardware

- Elektrotechnik-Crashkurs

- Zusatzboards: Kamera, ATmega, Gertboard, PiFace 2, Raspberry-Pi-HATs und Co.

- Bussysteme: I²C, UART, SPI

- Verschiedene Sensoren, Bewegungsmelder, Displays, Stromversorgung

- Servo- und Schrittmotoren

- Programmieren lernen: Python, C, PHP, Mathematica und Shell-Scripts; GPIO-Zugriff, WiringPi, Twitter-API

- GPS- und RFID-Daten auswerten

- Projekte: Bewässerungssystem, Servocam, Fitness-Armband, Luftraumüberwachung, Feinstaubmessung, Heimautomation etc.

Autoren/Hrsg.

Kofler, Michael

Kühnast, Charly

Scherbeck, Christoph

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Elektronik Elektronik: Sachbuch, Ratgeber
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Technische Informatik Hardware: Grundlagen und Allgemeines

Inhaltsverzeichnis

Vorwort ... 15TEIL I  Den Raspberry Pi kennenlernen ... 19  1.  Kauf und Inbetriebnahme ... 21       1.1 ... Kauf ... 21        1.2 ... Raspberry-Pi-Distributionen ... 33        1.3 ... NOOBS-Installation ... 34        1.4 ... Image-Datei auf eine SD-Karte schreiben ... 41        1.5 ... Installationsvarianten für Fortgeschrittene ... 46  2.  Erste Schritte in Raspbian ... 51       2.1 ... Basiskonfiguration ... 52        2.2 ... Der PIXEL-Desktop ... 55        2.3 ... Wichtige Programme ... 61        2.4 ... WLAN-Konfiguration ... 74        2.5 ... Bluetooth-Konfiguration ... 75        2.6 ... USB-Sticks und -Festplatten ... 76        2.7 ... Drucker ... 77        2.8 ... Raspbian Lite ... 78  3.  Arbeiten im Terminal ... 81       3.1 ... Erste Experimente ... 81        3.2 ... Eingabeerleichterungen und Tastenkürzel ... 87        3.3 ... Farbspiele ... 90        3.4 ... Die Bourne Again Shell (bash) ... 93        3.5 ... Arbeiten mit Administratorrechten (sudo) ... 99        3.6 ... Textdateien lesen und ändern ... 101        3.7 ... Verzeichnisse und Dateien ... 107        3.8 ... Komprimierte Dateien und Archive ... 114        3.9 ... Prozessverwaltung ... 118        3.10 ... Netzwerkkommandos ... 124  4.  Arbeitstechniken ... 127       4.1 ... Programme installieren und verwalten ... 128        4.2 ... Updates ... 131        4.3 ... SSH ... 136        4.4 ... Fernwartung über das Remote Desktop Protocol ... 145        4.5 ... Fernwartung über VNC ... 148        4.6 ... Netzwerkverzeichnisse nutzen ... 149        4.7 ... Netzwerkverzeichnisse anbieten (Samba-Server) ... 155        4.8 ... Internetzugriff auf den Raspberry Pi ... 162        4.9 ... FTP-Server einrichten ... 172        4.10 ... Programme beim Systemstart ausführen ... 175        4.11 ... Programme regelmäßig ausführen (Cron) ... 176        4.12 ... Monitor ein- und ausschalten ... 180        4.13 ... Backups erstellen ... 181        4.14 ... Overclocking ... 185        4.15 ... Notfall-Tipps ... 187  5.  Linux-Grundlagen ... 193       5.1 ... Benutzer und Gruppen ... 194        5.2 ... Zugriffsrechte ... 202        5.3 ... Paketverwaltung ... 208        5.4 ... Verwaltung des Dateisystems ... 210        5.5 ... Netzwerkkonfiguration ... 218        5.6 ... Bluetooth ... 226        5.7 ... Systemstart ... 229        5.8 ... Systemeinstellungen in config.txt ... 236        5.9 ... Grafiksystem ... 241        5.10 ... Kernel und Module ... 244        5.11 ... Device Trees ... 247  6.  Ubuntu ... 251       6.1 ... Installation ... 252        6.2 ... Konfiguration und technische Details ... 254  7.  Windows 10 ... 257       7.1 ... Installation ... 257        7.2 ... Anwendung ... 260        7.3 ... Programmentwicklung mit Visual Studio ... 262TEIL II  Der Raspberry Pi als Media-Center ... 269  8.  Audio-Player mit Smartphone-Fernbedienung ... 271       8.1 ... MPD-Installation und -Konfiguration ... 271        8.2 ... MPD-Konfigurationsvarianten ... 277        8.3 ... HiFiBerry ... 286        8.4 ... Volumio ... 289        8.5 ... Pi MusicBox ... 293  9.  Multimedia-Center mit Kodi und LibreELEC ... 295       9.1 ... Installation und Konfiguration ... 296        9.2 ... Fernbedienung ... 305        9.3 ... Kodi-Betrieb ... 30910.  Multimedia-System mit RasPlex ... 317       10.1 ... Kodi oder Plex? ... 317        10.2 ... Plex-Server-Konfiguration ... 320        10.3 ... RasPlex-Installation und -Konfiguration ... 323        10.4 ... Plex-Anwendung ... 329TEIL III  Hardware-Grundlagen ... 33111.  Hardware-Einstieg ... 333       11.1 ... Platinenaufbau ... 333        11.2 ... Der BCM2837 ... 335        11.3 ... GPIO-Kontakte ... 337        11.4 ... Stromversorgung ... 345        11.5 ... Gehäuse ... 35412.  Elektrotechnik-Crashkurs ... 357       12.1 ... Strom, Spannung und das ohmsche Gesetz ... 357        12.2 ... Grundschaltungen ... 359        12.3 ... Elektronische Grundbauteile ... 364        12.4 ... Das Multimeter ... 369        12.5 ... Breadboard oder Platine? ... 372        12.6 ... Löten ... 374        12.7 ... Breadboardadapter ... 37613.  LEDs, Motoren und Relais ... 381       13.1 ... Leuchtdioden (LEDs) ... 381        13.2 ... Optokoppler ... 399        13.3 ... Elektromotoren ... 400        13.4 ... Schrittmotoren ... 413        13.5 ... Servomotoren ... 423        13.6 ... Relais ... 42914.  Bussysteme ... 433       14.1 ... SPI ... 433        14.2 ... Der Analog-Digital-Wandler MCP3008 ... 442        14.3 ... Der Digital-Analog-Wandler MCP4811 ... 448        14.4 ... I²C ... 453        14.5 ... UART ... 462        14.6 ... Der Audio-Bus I²S ... 468        14.7 ... 1-Wire ... 46915.  Sensoren ... 471       15.1 ... PIR-Bewegungssensor ... 471        15.2 ... Ultraschallsensor ... 475        15.3 ... Wasserstandssensor ... 478        15.4 ... Bodenfeuchtigkeitssensor ... 479        15.5 ... Temperatursensoren ... 484        15.6 ... Fotowiderstand ... 491        15.7 ... Das Multi-Analogsensor-Board PCF8591 ... 493        15.8 ... Raspberry Pi Camera Board und PiNoIR ... 496        15.9 ... Reed-Kontakt ... 509        15.10 ... Hardware Real Time Clock ... 511        15.11 ... IR-Empfänger ... 515        15.12 ... Fingerabdruck-Scanner ... 517        15.13 ... Leitfaden für fremde Sensoren ... 52516.  Erweiterungsboards ... 527       16.1 ... Das Gertboard ... 528        16.2 ... Der ATmega auf dem Gertboard ... 543        16.3 ... Logic-Level-Converter ... 548        16.4 ... PiFace Digital 2 ... 549        16.5 ... StromPi 2 -- USV und Wide-Range-Spannungsversorgung ... 555        16.6 ... Pimoroni Zero LiPo ... 558        16.7 ... GertDuino ... 559        16.8 ... Raspberry-Pi-HATs ... 564        16.9 ... Adafruit PWM/Servo-HAT ... 570        16.10 ... BrickPi ... 574        16.11 ... GrovePi ... 57517.  Displays ... 579       17.1 ... 7-Segment-Anzeige ... 579        17.2 ... 16×2-LC-Display ... 582        17.3 ... PiTFT -- Der Touchscreen für den Raspberry Pi ... 587        17.4 ... Kfz-Rückfahrmonitore ... 592        17.5 ... Das offizielle Raspberry-Pi-Touchdisplay ... 596        17.6 ... OLED-Display SSD1306 ... 602        17.7 ... PaPiRus -- Das E-Paper-Display ... 606        17.8 ... Weitere Display-Boards ... 612TEIL IV  Programmierung ... 61518.  Python kennenlernen ... 617       18.1 ... Python ausprobieren ... 618        18.2 ... Python-Konzepte interaktiv kennenlernen ... 620        18.3 ... Hello World! ... 63019.  Python-Grundlagen ... 637       19.1 ... Elementare Syntaxregeln ... 637        19.2 ... Variablen und Objekte ... 643        19.3 ... Operatoren ... 653        19.4 ... Verzweigungen (if) ... 656        19.5 ... Schleifen (for und while) ... 658        19.6 ... Zeichenketten ... 664        19.7 ... Listen ... 670        19.8 ... Umgang mit Fehlern (Exceptions) ... 673        19.9 ... Funktionen ... 679        19.10 ... Objektorientiertes Programmieren ... 689        19.11 ... Systemfunktionen ... 70120.  Python-Programmierung ... 705       20.1 ... GPIO-Zugriff mit RPi.GPIO ... 705        20.2 ... GPIO-Zugriff mit gpiozero ... 712        20.3 ... Reset/Shutdown-Taste ... 716        20.4 ... Kamera ... 718        20.5 ... Dateien bei Dropbox hochladen ... 722        20.6 ... E-Mails versenden ... 726        20.7 ... Textdateien lesen und schreiben ... 728        20.8 ... Grafikprogrammierung ... 733        20.9 ... Grafische Benutzeroberflächen mit tkinter ... 74021.  bash-Programmierung ... 753       21.1 ... Einführung ... 753        21.2 ... Variablen ... 757        21.3 ... Schleifen, Bedingungen und Funktionen ... 763        21.4 ... WiringPi ... 773        21.5 ... Das raspi-gpio-Kommando ... 77922.  C-Programmierung ... 781       22.1 ... Hello World! ... 781        22.2 ... GPIO-Steuerung mit C ... 78523.  Java-Programmierung ... 789       23.1 ... Erste Schritte ... 789        23.2 ... GPIO-Steuerung mit Java ... 79124.  PHP-Programmierung ... 797       24.1 ... Apache installieren und konfigurieren ... 798        24.2 ... Webverzeichnisse einrichten und absichern ... 800        24.3 ... HTTPS ... 807        24.4 ... PHP installieren und konfigurieren ... 808        24.5 ... MySQL installieren und administrieren ... 810        24.6 ... Hello World! in PHP ... 815        24.7 ... GPIO-Steuerung mit PHP ... 817        24.8 ... Kamerafunktionen mit PHP nutzen ... 82225.  Mathematica und die Wolfram Language ... 827       25.1 ... Arbeiten mit Mathematica ... 827        25.2 ... Programmieren mit der Wolfram Language ... 834        25.3 ... Grafische Darstellung von Temperaturdaten ... 841TEIL V  Projekte ... 84526.  Der Raspberry Pi im Vogelhaus ... 847       26.1 ... Einbau des Raspberry Pi samt Kameramodul in ein Vogelhaus ... 847        26.2 ... Kamerapraxis ... 850        26.3 ... Bewegungserkennung mit motion ... 853        26.4 ... Das Vogelhaus im praktischen Einsatz ... 85727.  Zeitmessung mit Lichtschranken ... 861       27.1 ... Versuchsaufbau (Hardware) ... 861        27.2 ... Software ... 86428.  Das autonome Auto ... 867       28.1 ... Hardware ... 867        28.2 ... Die Software ... 87629.  RFID-Türöffner mit Zutrittskontrolle ... 879       29.1 ... RFID-Hardware ... 880        29.2 ... Software ... 883        29.3 ... Erweiterungsmöglichkeiten und Tipps ... 88930.  SnackPi -- Abnehmen für Nerds ... 891       30.1 ... Übersicht ... 891        30.2 ... Hardware ... 896        30.3 ... Software ... 898        30.4 ... Anmerkungen und Hinweise ... 90931.  Stromzähler auslesen ... 911       31.1 ... Stromzähler-Grundlagen ... 911        31.2 ... Einführung in RRDtool ... 915        31.3 ... Zählerdaten speichern und zu Graphen aufbereiten ... 92032.  Hausautomation mit Netzwerksteckdosen ... 923       32.1 ... Einführung ... 923        32.2 ... Programmierung ... 92533.  Hausautomation mit 433-MHz-Funktechnologie ... 937       33.1 ... Hardware-Grundlagen ... 937        33.2 ... Software und Steuerungsbeispiele ... 94034.  Ort und Zeit per GPS empfangen ... 949       34.1 ... Haben Sie Zeit? Eine Uhr für den Raspberry Pi ... 949        34.2 ... Ortsbestimmung mit dem Raspberry Pi ... 95735.  Der Raspberry Pi lernt twittern ... 963       35.1 ... Voraussetzungen ... 963        35.2 ... Programmierung ... 96536.  Raspberry Pi-ratensender ... 971       36.1 ... FM-Transmitter einrichten ... 97137.  Gewitter erkennen mit dem Blitzsensor ... 97338.  Klingel-Pi -- Der Türglockenverstärker ... 981       38.1 ... Geräuschsensor anschließen und auswerten ... 98139.  WLAN- und Tor-Router ... 985       39.1 ... Einführung ... 985        39.2 ... WLAN-Access-Point ... 988        39.3 ... WLAN-Router ... 994        39.4 ... Tor-Router ... 100240.  AirPrint-Drucker selbst gemacht ... 1009       40.1 ... Voraussetzungen ... 1009        40.2 ... AirPrint-Konfiguration ... 101441.  DLNA-Server ... 1017       41.1 ... Raspbian-Installation auf große SD-Karten ... 1018        41.2 ... ReadyMedia alias miniDLNA ... 1021        41.3 ... Read-only-Konfiguration ... 1022        41.4 ... Praxis ... 102642.  Luftraumüberwachung ... 1027       42.1 ... Technischer Hintergrund und Hardware ... 1027        42.2 ... Software ... 102843.  Die Servokamera ... 1033       43.1 ... Die Hardware ... 1034        43.2 ... Die Python-Software ... 1034        43.3 ... Die Streaming-Software ... 1036        43.4 ... Die Weboberfläche ... 1038        43.5 ... Inbetriebnahme ... 103944.  PomodoPi ... 1041       44.1 ... Der Bodenfeuchtigkeitssensor ... 1041        44.2 ... Die Blumenampel ... 1048        44.3 ... Die automatische Bewässerung ... 1049        44.4 ... Photosynthese sichtbar machen ... 105445.  Wassermelder mit Handyalarm ... 1057       45.1 ... Hardware ... 1057        45.2 ... Pushbullet ... 105946.  Dicke Luft -- Feinstaubmessung und Innenluftqualität ... 1063       46.1 ... Was ist Feinstaub? ... 1063        46.2 ... Welcher Sensor kann PM10 und PM2.5 messen und wie funktioniert das? ... 1064        46.3 ... Anschauliche Grafiken im Web mit SparkFun ... 1068        46.4 ... Luftqualitätssensor für den Innenraum ... 1072  Index ... 1075

Über Autor(innen)

Scherbeck, Christoph
Christoph Scherbeck, Jahrgang 1985, ist begeisterter Raspberry-Pi-Bastler. Er ist gelernter Mechatroniker und Maschinenbautechniker. Privat betreibt er die Website http://www.elektronx.de, auf der er seine Bastelprojekte mit dem Raspberry Pi beschreibt.

Kühnast, Charly
Charly Kühnast, Jahrgang 1973, veröffentlicht bereits seit dem vierzehnten Lebensjahr Fachartikel, Kolumnen und Glossen zu IT-Themen. Anfang der 90er lernte er auf einer Veranstaltung des Chaos Computer Club, dem er seit vielen Jahren angehört, das Betriebssystem Linux kennen. Seit dem Abschluss des Studiums arbeitet er beim Kommunalen Rechenzentrum Niederrhein in Kamp-Lintfort. Dort ist er für die Verfügbarkeit und Sicherheit der Internet-Infrastruktur verantwortlich. Daneben gibt er sein Wissen als Lehrbeauftragter an verschiedenen Hochschulen weiter. Er wohnt mit seiner Familie in der Nähe von Kevelaer am Niederrhein.

Kofler, Michael
Dr. Michael Kofler studierte Telematik an der TU Graz. Er zählt zu den erfolgreichsten und vielseitigsten Computerbuchautoren im deutschen Sprachraum. Zu seinen Themengebieten zählen neben Linux auch OS X, MySQL, KVM, Visual Basic und Excel-VBA. Viele seiner Bücher wurden übersetzt.
Michael Kofler arbeitet auch als Software-Entwickler, Berater sowie als Lehrbeauftragter an zwei Fachhochschulen.