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

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

Inhaltsverzeichnis

Vorwort. 15

TEIL 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. 262

TEIL 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. 309

10.  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. 329

TEIL III  Hardware-Grundlagen. 331

11.  Hardware-Einstieg. 333

       11.1. Platinenaufbau. 333

       11.2. Der BCM2837. 335

       11.3. GPIO-Kontakte. 337

       11.4. Stromversorgung. 345

       11.5. Gehäuse. 354

12.  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. 376

13.  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. 429

14.  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. 469

15.  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. 525

16.  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. 575

17.  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. 612

TEIL IV  Programmierung. 615

18.  Python kennenlernen. 617

       18.1. Python ausprobieren. 618

       18.2. Python-Konzepte interaktiv kennenlernen. 620

       18.3. Hello World!. 630

19.  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. 701

20.  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. 740

21.  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. 779

22.  C-Programmierung. 781

       22.1. Hello World!. 781

       22.2. GPIO-Steuerung mit C. 785

23.  Java-Programmierung. 789

       23.1. Erste Schritte. 789

       23.2. GPIO-Steuerung mit Java. 791

24.  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. 822

25.  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. 841

TEIL V  Projekte. 845

26.  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. 857

27.  Zeitmessung mit Lichtschranken. 861

       27.1. Versuchsaufbau (Hardware). 861

       27.2. Software. 864

28.  Das autonome Auto. 867

       28.1. Hardware. 867

       28.2. Die Software. 876

29.  RFID-Türöffner mit Zutrittskontrolle. 879

       29.1. RFID-Hardware. 880

       29.2. Software. 883

       29.3. Erweiterungsmöglichkeiten und Tipps. 889

30.  SnackPi -- Abnehmen für Nerds. 891

       30.1. Übersicht. 891

       30.2. Hardware. 896

       30.3. Software. 898

       30.4. Anmerkungen und Hinweise. 909

31.  Stromzähler auslesen. 911

       31.1. Stromzähler-Grundlagen. 911

       31.2. Einführung in RRDtool. 915

       31.3. Zählerdaten speichern und zu Graphen aufbereiten. 920

32.  Hausautomation mit Netzwerksteckdosen. 923

       32.1. Einführung. 923

       32.2. Programmierung. 925

33.  Hausautomation mit 433-MHz-Funktechnologie. 937

       33.1. Hardware-Grundlagen. 937

       33.2. Software und Steuerungsbeispiele. 940

34.  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. 957

35.  Der Raspberry Pi lernt twittern. 963

       35.1. Voraussetzungen. 963

       35.2. Programmierung. 965

36.  Raspberry Pi-ratensender. 971

       36.1. FM-Transmitter einrichten. 971

37.  Gewitter erkennen mit dem Blitzsensor. 973

38.  Klingel-Pi -- Der Türglockenverstärker. 981

       38.1. Geräuschsensor anschließen und auswerten. 981

39.  WLAN- und Tor-Router. 985

       39.1. Einführung. 985

       39.2. WLAN-Access-Point. 988

       39.3. WLAN-Router. 994

       39.4. Tor-Router. 1002

40.  AirPrint-Drucker selbst gemacht. 1009

       40.1. Voraussetzungen. 1009

       40.2. AirPrint-Konfiguration. 1014

41.  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. 1026

42.  Luftraumüberwachung. 1027

       42.1. Technischer Hintergrund und Hardware. 1027

       42.2. Software. 1028

43.  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. 1039

44.  PomodoPi. 1041

       44.1. Der Bodenfeuchtigkeitssensor. 1041

       44.2. Die Blumenampel. 1048

       44.3. Die automatische Bewässerung. 1049

       44.4. Photosynthese sichtbar machen. 1054

45.  Wassermelder mit Handyalarm. 1057

       45.1. Hardware. 1057

       45.2. Pushbullet. 1059

46.  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)

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.

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.

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.