Kofler / Kühnast / Scherbeck Raspberry Pi

Das umfassende Handbuch
8. Auflage 2024
ISBN: 978-3-8362-9668-7
Verlag: Rheinwerk
Format: EPUB
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 1045 Seiten

Reihe: Rheinwerk Computing

Der Raspberry Pi ist eine wahre Erfolgsgeschichte. Seit 2011 begeistert der kleine Mini-Computer Maker, Kreative und IT-Fachleute. Was Sie mit dem Pi anstellen können, zeigen Ihnen Michael Kofler, Charly Kühnast und Christoph Scherbeck. Das Handbuch ist randvoll mit Grundlagen und Kniffen zu Linux, Hardware, Elektronik und Programmierung. Genau richtig für alle, die Serverdienste hosten möchten, Bastelideen haben und direkt loslegen wollen. Vorwissen? Nicht nötig, Ihr Erfindergeist reicht völlig aus. Legen Sie gleich los und lassen Sie Ihrer Kreativität freien Lauf!

Aus dem Inhalt:

• Den Raspberry Pi kennenlernen: Kauf und Inbetriebnahme, Betriebssysteme, Software
• Ihr Medien-Center: der Raspberry Pi mit Kodi, LibreELEC, als DLNA-Server und als NAS-Gerät (openmediavault)
• Hardware-Grundlagen: Elektrotechnik-Crashkurs, Werkzeuge, Zusatzgeräte u. v. m.
• Sensoren, Servo- und Schrittmotoren, LEDs, Bussysteme, Displays
• Gertboard, PiFace, Raspberry-Pi-HATs, HiFiBerry-Audio-System
• Programmierung: Python, bash, C, Java und PHP mit dem Raspberry Pi
• Projekte: viele spannende Ideen für Einsteiger und Fortgeschrittene
• Servocam, Luftraumüberwachung, Smartlight-Steuerung u. v. m.
• Fingersensor, OLED-Display, ePaper-Display, Feinstaubmessgerät, Wassermelder
• Smart-Home mit Home Assistant

Michael Kofler hat Telematik an der TU Graz studiert und ist einer der erfolgreichsten deutschsprachigen IT-Fachbuchautoren. Zu seinen Themengebieten zählen neben Linux auch IT-Sicherheit, Python, Swift, Java und der Raspberry Pi. Er ist Entwickler, berät Firmen und arbeitet als Lehrbeauftragter.

Autoren/Hrsg.

Kofler, Michael

Kühnast, Charly

Scherbeck, Christoph

Inhaltsverzeichnis

Vorwort ... 15  Geleitwort von Eben Upton ... 20

TEIL I.  Den Raspberry Pi kennenlernen ... 21  1.  Kauf und Inbetriebnahme ... 23  1.1 ... Kauf ... 23  1.2 ... Raspberry-Pi-Distributionen ... 37  1.3 ... Installation ... 39  2.  Erste Schritte mit Raspberry Pi OS ... 43  2.1 ... Basiskonfiguration ... 44  2.2 ... Der PIXEL Desktop ... 51  2.3 ... Wichtige Programme ... 53  2.4 ... WLAN-Konfiguration ... 63  2.5 ... Bluetooth-Konfiguration ... 64  2.6 ... USB-Sticks und -Festplatten ... 65  2.7 ... Drucker ... 66  3.  Arbeiten im Terminal ... 69  3.1 ... Erste Experimente ... 69  3.2 ... Eingabeerleichterungen und Tastenkürzel ... 75  3.3 ... Die Bourne Again Shell (bash) ... 78  3.4 ... Arbeiten mit Administratorrechten (sudo) ... 84  3.5 ... Textdateien lesen und ändern ... 87  3.6 ... Verzeichnisse und Dateien ... 92  3.7 ... Komprimierte Dateien und Archive ... 99  3.8 ... Prozessverwaltung ... 103  3.9 ... Netzwerkkommandos ... 108  4.  Tipps & Tricks ... 113  4.1 ... Raspberry Pi OS Lite ... 113  4.2 ... WLAN und SSH-Server vorkonfigurieren ... 116  4.3 ... PIXEL Desktop konfigurieren ... 117  4.4 ... Screenshots erstellen ... 120  4.5 ... Mehr Farbe im Terminal ... 121  4.6 ... Overclocking ... 123  4.7 ... USB-Booting ... 127  4.8 ... SSDs mit PCIe verwenden ... 131  4.9 ... Notfall-Tipps ... 135  5.  Arbeitstechniken ... 143  5.1 ... Programme installieren und verwalten ... 143  5.2 ... Updates ... 147  5.3 ... SSH ... 152  5.4 ... Remote-Desktop-Nutzung (VNC) ... 160  5.5 ... Netzwerkverzeichnisse nutzen ... 166  5.6 ... Netzwerkverzeichnisse anbieten (Samba-Server) ... 171  5.7 ... Internetzugriff auf den Raspberry Pi ... 178  5.8 ... Programme beim Systemstart ausführen ... 187  5.9 ... Programme regelmäßig ausführen (Cron) ... 188  5.10 ... Monitor ein- und ausschalten ... 191  5.11 ... Backups erstellen ... 193  6.  Linux-Grundlagen ... 199  6.1 ... Benutzer und Gruppen ... 200  6.2 ... Zugriffsrechte ... 207  6.3 ... Paketverwaltung ... 214  6.4 ... Verwaltung des Dateisystems ... 216  6.5 ... Netzwerkkonfiguration ... 224  6.6 ... Bluetooth ... 229  6.7 ... Systemstart ... 231  6.8 ... Systemeinstellungen in config.txt ... 239  6.9 ... Grafiksystem ... 243  6.10 ... Kernel und Module ... 246  6.11 ... Device Trees ... 249  7.  Ubuntu ... 253  7.1 ... Installation ... 253  7.2 ... Desktop-Nutzung ... 255  7.3 ... Servereinsatz ... 258

TEIL II.  Der Raspberry Pi als Media-Center und Spielekonsole ... 259  8.  Audioplayer mit Smartphone-Fernbedienung ... 261  8.1 ... Musik hören mit dem Raspberry Pi ... 262  8.2 ... HiFiBerry ... 263  8.3 ... MPD-Installation und -Konfiguration ... 266  8.4 ... Volumio ... 274  9.  Multimedia-Center mit Kodi und LibreELEC ... 279  9.1 ... Installation und Konfiguration ... 280  9.2 ... Anwendung ... 288

10.  RetroPie ... 295  10.1 ... Gehäuse und Controller ... 296  10.2 ... Installation ... 300  10.3 ... Spiele starten, speichern und laden ... 306

TEIL III.  Hardware-Grundlagen ... 309

11.  Hardware-Einstieg ... 311  11.1 ... Platinenaufbau ... 311  11.2 ... Der BCM2712 ... 312  11.3 ... GPIO-Kontakte ... 316  11.4 ... Stromversorgung ... 324  11.5 ... Gehäuse ... 331

12.  Elektrotechnik-Crashkurs ... 335  12.1 ... Strom, Spannung und das ohmsche Gesetz ... 335  12.2 ... Grundschaltungen ... 337  12.3 ... Elektronische Grundbauteile ... 342  12.4 ... Das Multimeter ... 347  12.5 ... Breadboard oder Platine? ... 350  12.6 ... Löten ... 352  12.7 ... Breadboardadapter ... 354

13.  LEDs, Motoren und Relais ... 359  13.1 ... Leuchtdioden (LEDs) ... 359  13.2 ... Optokoppler ... 377  13.3 ... Elektromotoren ... 378  13.4 ... Schrittmotoren ... 389  13.5 ... Servomotoren ... 399  13.6 ... Relais ... 406  13.7 ... Remote GPIO ... 409

14.  Bussysteme ... 413  14.1 ... SPI ... 413  14.2 ... Der Analog-digital-Wandler MCP3008 ... 422  14.3 ... Der Digital-analog-Wandler MCP4811 ... 428  14.4 ... I2C ... 433  14.5 ... UART ... 441  14.6 ... Der Audio-Bus I2S ... 445  14.7 ... 1-Wire ... 446

15.  Sensoren ... 449  15.1 ... PIR-Bewegungssensor ... 449  15.2 ... Ultraschallsensor ... 453  15.3 ... Wasserstandssensor ... 455  15.4 ... Bodenfeuchtigkeitssensor ... 457  15.5 ... Temperatursensoren ... 462  15.6 ... Fotowiderstand ... 466  15.7 ... Das Multi-Analogsensor-Board PCF8591 ... 468  15.8 ... Raspberry Pi Camera Boards ... 471  15.9 ... Reed-Kontakt ... 483  15.10 ... Hardware Real-Time Clock ... 485  15.11 ... IR-Empfänger ... 488  15.12 ... Fingerabdruck-Scanner ... 490  15.13 ... Leitfaden für fremde Sensoren ... 498

16.  Erweiterungsboards ... 501  16.1 ... StromPi -- USV und Wide-Range-Spannungsversorgung ... 501  16.2 ... Pimoroni Zero LiPo ... 505  16.3 ... Raspberry-Pi-HATs ... 506  16.4 ... Sense HAT -- das Multitalent ... 511  16.5 ... Adafruit PWM/Servo-HAT ... 516

17.  Displays ... 521  17.1 ... 7-Segment-Anzeige ... 521  17.2 ... 16x2-LC-Display ... 524  17.3 ... PiTFT -- der Touchscreen für den Raspberry Pi ... 526  17.4 ... Kfz-Rückfahrmonitore ... 530  17.5 ... Das offizielle Raspberry-Pi-Touchdisplay ... 534  17.6 ... PaPiRus -- das E-Paper-Display ... 539

TEIL IV.  Programmierung ... 547

18.  Python kennenlernen ... 549  18.1 ... Python ausprobieren ... 550  18.2 ... Python-Konzepte interaktiv kennenlernen ... 552  18.3 ... Eigene Scripts programmieren ... 562

19.  Python-Grundlagen ... 567  19.1 ... Elementare Syntaxregeln ... 567  19.2 ... Variablen und Objekte ... 572  19.3 ... Operatoren ... 578  19.4 ... Verzweigungen (if) ... 580  19.5 ... Schleifen (for und while) ... 582  19.6 ... Zeichenketten ... 588  19.7 ... Listen ... 593  19.8 ... Umgang mit Fehlern (Exceptions) ... 597  19.9 ... Funktionen ... 602  19.10 ... Objektorientiertes Programmieren ... 612  19.11 ... Systemfunktionen ... 617  19.12 ... Externe Module installieren (pip) ... 620

20.  Python-Programmierung ... 623  20.1 ... GPIO-Zugriff mit gpiozero ... 623  20.2 ... GPIO-Zugriff mit lgpio ... 631  20.3 ... GPIO-Zugriff mit rpi-lgpio ... 632  20.4 ... GPIO-Zugriff mit gpiod ... 634  20.5 ... Reset/Shutdown-Taste ... 634  20.6 ... Kamera ... 637  20.7 ... E-Mails versenden ... 642  20.8 ... Textdateien lesen und schreiben ... 646  20.9 ... Grafikprogrammierung ... 650  20.10 ... Grafische Benutzeroberflächen mit tkinter ... 657  20.11 ... matplotlib ... 669

21.  bash-Programmierung ... 675  21.1 ... Einführung ... 675  21.2 ... Variablen ... 679  21.3 ... Schleifen, Bedingungen und Funktionen ... 684  21.4 ... GPIO-Steuerung per Kommando ... 695  21.5 ... GPIO-Informationen ermitteln ... 697  21.6 ... Die Kommandos »gpioget« und »gpioset« ... 700  21.7 ... Das Kommando pinctrl ... 705

22.  C-Programmierung ... 707  22.1 ... Hello World ... 707  22.2 ... GPIO-Steuerung mit C ... 711

23.  PHP-Programmierung ... 715  23.1 ... Apache installieren und konfigurieren ... 716  23.2 ... Webverzeichnisse einrichten und absichern ... 718  23.3 ... HTTPS ... 724  23.4 ... PHP installieren und konfigurieren ... 728  23.5 ... MariaDB installieren und administrieren ... 730  23.6 ... »Hello World« in PHP ... 735  23.7 ... GPIO-Steuerung mit PHP ... 737  23.8 ... Kamerafunktionen mit PHP nutzen ... 741

24.  Mathematica und die Wolfram Language ... 745  24.1 ... Arbeiten mit Mathematica ... 746  24.2 ... Programmieren mit der Wolfram Language ... 752  24.3 ... Grafische Darstellung von Temperaturdaten ... 758

TEIL V.  Projekte ... 763

25.  Der Raspberry Pi im Vogelhaus ... 765  25.1 ... Einbau des Raspberry Pi samt Kameramodul in ein Vogelhaus ... 765  25.2 ... Kamerapraxis ... 768  25.3 ... Bewegungserkennung mit motion ... 771  25.4 ... Das Vogelhaus im praktischen Einsatz ... 774

26.  Zeitmessung mit Lichtschranken ... 777  26.1 ... Versuchsaufbau (Hardware) ... 777  26.2 ... Programmcode ... 780

27.  Das autonome Auto ... 783  27.1 ... Der Bau des Autos ... 783  27.2 ... Die Software ... 792

28.  RFID-Türöffner mit Zutrittskontrolle ... 795  28.1 ... RFID-Hardware ... 796  28.2 ... Software ... 798  28.3 ... Erweiterungsmöglichkeiten und Tipps ... 804

29.  Stromzähler auslesen ... 807  29.1 ... Stromzähler-Grundlagen ... 807  29.2 ... Einführung in RRDtool ... 811  29.3 ... Zählerdaten speichern und zu Graphen aufbereiten ... 816

30.  Hausautomation mit Netzwerksteckdosen ... 819  30.1 ... Einführung ... 819  30.2 ... Programmierung ... 821

31.  Die Schalthebel der Nacht ... 833  31.1 ... Vorbereitung ... 833  31.2 ... Der Lux-Sensor ... 834  31.3 ... IKEAs Trådfri-Beleuchtungssystem mit Linux steuern ... 837  31.4 ... Philips-Hue-Leuchten ansteuern ... 840  31.5 ... Lichtstärke messen, Leuchten steuern ... 843

32.  Ort und Zeit per GPS empfangen ... 847  32.1 ... Haben Sie Zeit? Eine Uhr für den Raspberry Pi ... 847  32.2 ... Ortsbestimmung mit dem Raspberry Pi ... 855

33.  Klingel-Pi -- der Türglockenverstärker ... 861  33.1 ... Geräuschsensor anschließen ... 861  33.2 ... Software ... 862

34.  DLNA-Server ... 865  34.1 ... Inbetriebnahme ohne Tastatur und Monitor ... 866  34.2 ... ReadyMedia alias miniDLNA ... 869  34.3 ... Read-only-Konfiguration ... 871

35.  Pi-hole (Ad-Blocker) ... 873  35.1 ... Installation ... 874  35.2 ... Client-Konfiguration ... 877  35.3 ... Weboberfläche ... 878

36.  WLAN-Router ... 881  36.1 ... Basiskonfiguration ... 881  36.2 ... Routerkonfiguration mit »nmcli« ... 882  36.3 ... RaspAP ... 886

37.  NAS mit openmediavault ... 891  37.1 ... Voraussetzungen ... 893  37.2 ... Installation ... 895  37.3 ... Konfiguration ... 895

38.  Home Assistant ... 903  38.1 ... Installation ... 904  38.2 ... Setup des eigenen Smart Homes ... 905  38.3 ... Terminal, SSH und Backups ... 916

39.  Luftraumüberwachung ... 919  39.1 ... Technischer Hintergrund und Hardware ... 919  39.2 ... Software ... 921

40.  Die Servokamera ... 925  40.1 ... Die Hardware ... 926  40.2 ... Die Python-Software ... 926  40.3 ... Die Streaming-Software ... 929  40.4 ... Die Weboberfläche ... 930

41.  PomodoPi ... 935  41.1 ... Der Bodenfeuchtigkeitssensor ... 935  41.2 ... Die Blumenampel ... 943  41.3 ... Die automatische Bewässerung ... 945  41.4 ... Photosynthese sichtbar machen ... 950

42.  Wassermelder mit Handyalarm ... 953  42.1 ... Hardware ... 953  42.2 ... Push-Benachrichtigungen mit Pushover ... 955  42.3 ... IFTTT ... 958

43.  Dicke Luft -- Feinstaubmessung und Innenluftqualität ... 961  43.1 ... Was ist Feinstaub? ... 961  43.2 ... Welcher Sensor kann PM10 und PM2.5 messen und wie funktioniert das? ... 962  43.3 ... Anschauliche Grafiken im Web ... 966  43.4 ... Luftqualitätssensor für den Innenraum ... 970

44.  PXE-Boot: Ohne Speicherkarte vom NAS booten ... 973  44.1 ... Das NAS-System vorbereiten ... 973  44.2 ... Den Raspberry Pi und sein Betriebssystem vorbereiten ... 977

TEIL VI.  Raspberry Pi Pico ... 985

45.  Die Hardware ... 987  45.1 ... Der Microcontroller RP2040 ... 988  45.2 ... Platinenaufbau ... 989

46.  MicroPython-Programmierung ... 995  46.1 ... Hello MicroPython! ... 995  46.2 ... Programmiertechniken ... 1002  46.3 ... Pico-Webserver ... 1012

47.  CO2-Ampel ... 1019  47.1 ... Hardware ... 1019  47.2 ... Software ... 1022

48.  Ultraschall-Entfernungsmessung ... 1025  48.1 ... Ultraschallsensor anschließen und auswerten ... 1025  48.2 ... Ultraschallampel ... 1028  Index ... 1031

Leseproben

Der Raspberry Pi ist ein Minicomputer in der Größe eines Smartphones. (Einige Modelle sind sogar noch kleiner.) Beinahe ebenso klein sind die Preise, die je nach Modell bei rund 50 € beginnen.

Seinen großen Erfolg verdankt der Raspberry Pi einer winzigen Steckerleiste für allgemeine Ein- und Ausgabezwecke. In der Fachsprache heißt sie General Purpose Input/ Output (GPIO). Elektronikbastler können an diese Steckerleiste Messinstrumente und andere Geräte anschließen bzw. darüber steuern.

Dadurch ermöglicht der Raspberry Pi eine riesige Palette von Anwendungen: von der selbst gebauten Feinstaub-Messstation über die Steuerungsanlage für die Solaranlage, von »intelligenten« Spielzeug-Robotern bis hin zur Heimautomation. Der Raspberry Pi ist in Museen präsent, wo er technische Exponate kindertauglich macht, und er wird an Schulen und Universitäten eingesetzt, um Studierende kostengünstig in die Welt des Embedded Computings einzuführen.

Geschichte

Der Raspberry Pi wurde von der britischen Raspberry Pi Foundation aus den Komponenten von Android-Smartphones entwickelt. Die Zielsetzung bestand darin, wieder mehr Jugendliche und Erwachsene für das Programmieren von Computern zu begeistern. Der Raspberry Pi sollte preisgünstig sein, einfach zu programmieren und universell einzusetzen.

Der Erfolg des seit 2012 ausgelieferten Raspberry Pi übertraf alle Erwartungen. Das Gerät wurde der Computer der sogenannten »Maker-Szene«: Eine immer größer werdende Gruppe von Elektronik- und Computer-Fans verwendet den Raspberry Pi in einer neuen Do-it-yourself-Kultur zur Realisierung vielfältigster Steuerungsaufgaben. Bisher verkaufte die Raspberry Pi Foundation deutlich über 60 Millionen ihres Meisterstücks.

Ein entscheidender Faktor für den Erfolg des Raspberry Pi ist die enge Verzahnung des Geräts mit der Open-Source-Welt: Auf dem Raspberry Pi läuft üblicherweise Linux, also das freie Betriebssystem, das auf allen Android-Smartphones sowie auf unzähligen Internetservern zum Einsatz kommt. Die bevorzugte Programmiersprache ist Python – ebenfalls ein Open-Source-Programm, das frei von Lizenzgebühren verwendet werden kann.

So viel Freiheit lädt offensichtlich zum Teilen ein: Es gibt unzählige Websites, auf denen Raspberry-Pi-Fans ihre Ideen präsentieren, Bauanleitungen zusammenstellen oder Zusatzprogramme anbieten. Auch wenn der Raspberry Pi nicht der einzige Minicomputer seiner Art ist – kein anderes Gerät hat eine derart große Community gefunden, zu keinem anderen Gerät finden Sie so unkompliziert Hilfe, und kein anderes Gerät können Sie mit so vielen Komponenten und Boards erweitern.

Der Raspberry Pi 5

Im Zuge der Covid-Pandemie rutschte allerdings auch der Raspberry Pi in die Krise. Fast zwei Jahre lang war das Gerät schwer oder nur zu überhöhten Preisen erhältlich. Das hat sich mit der Auslieferung des neuen Raspberry Pi 5, der im Mittelpunkt dieses Buchs steht, zum Glück wieder geändert. In gewisser Weise ist das neue Modell ein Befreiungsschlag für die britische Raspberry Pi Foundation, die gerade an die Börse strebt.

Der Raspberry Pi 5 zeichnet sich durch massiv verbesserte technische Daten aus. Der Minicomputer läuft fast 2,5-mal schneller als das Vorgängermodell, kann zwei hochauflösende Kameras gleichzeitig betreiben und hat (endlich!) einen PCIe-Anschluss. Außerdem ist das Modell gut lieferbar. Leider gibt es auch Schattenseiten:

• Der Preis ist mit ca. 65 € für das Modell mit 4 GByte RAM deutlich höher als in der Vergangenheit. Gerade für den Basteleinsatz ist das unerfreulich.

• Das Gerät verbraucht spürbar mehr Strom und benötigt ein neues, stärkeres Netzteil. Je nach Anwendung ist ein Kühlkörper und/oder ein Lüfter notwendig.

• Die Kompatibilität mit den Vorgängermodellen ist nicht so groß, wie dies oft dargestellt wird. Viele in den vergangenen Jahren beliebte Bibliotheken funktionieren nicht mehr. Sie wurden durch neue Bibliotheken ersetzt, die aber – zum Zeitpunkt unserer Tests – nicht alle ganz ausgereift waren. Auch wenn es optisch nicht auffällt, hat sich in der neuen Version des Betriebssystems (Raspberry Pi OS Bookworm) eine Menge geändert. Kurz und gut: Wenn Sie vorhandene Projekte auf den Raspberry Pi portieren wollen, müssen Sie mit Schwierigkeiten rechnen. Die hatten wir auch während der Arbeit an dieser Neuauflage. In dieser Zeit erhielten wir auch einige frustrierte Leserzuschriften, die sich über Inkompatibilitäten beim neuen Modell beklagten.

Über unser Buch

Unsere Zielsetzung beim Verfassen dieses Buchs war es, Ihnen den Raspberry Pi in seiner ganzen Breite zu präsentieren – von den Linux-Grundlagen über die Programmierung bis zu vielfältigen Versuchsaufbauten mit elektronischen Bauteilen. Dabei war es uns wichtig, Ihnen ein solides Fundament für eigene Experimente zu bieten.

Selbst in einem 1.000-Seiten-Buch ist es jedoch unmöglich, jedes denkbare elektronische Bauteil, alle Funktionen unterschiedlicher Programmiersprachen bzw. jede der vielen Linux-Anwendungsmöglichkeiten zu präsentieren. Wir haben versucht, das Wesentliche vom Unwesentlichen zu trennen und Ihnen unser Know-how so zu vermitteln, dass Sie den Raspberry Pi wirklich verstehen lernen. Nach der Lektüre dieses Buchs können Sie mehr, als im Blindflug eine Anleitung nachzubauen: Sie können dann eigene Projekte realisieren und Ihr Wissen auf neue Bauteile, Programmier- und Administrationstechniken anwenden.

Das Einzige, was wir von Ihnen als Leser oder Leserin erwarten, ist der Wille, sich auf neue Ideen einzulassen. Davon abgesehen, benötigen Sie kein Grundwissen: Weder müssen Sie ein Linux-Guru sein, um dieses Buch zu verstehen, noch müssen Sie programmieren können oder Elektronikbastler sein. Dieses Buch enthält neben vielen Raspberry-Pi-spezifischen Kapiteln auch einen Crashkurs in Sachen Elektronik.

Installation und Linux-Grundlagen

Inhaltlich beginnen wir wenig überraschend mit dem Kauf und der Inbetriebnahme des Raspberry Pi. In den folgenden Kapiteln lernen Sie Schritt für Schritt, wie Sie die Kontrolle über das Linux-System auf dem Raspberry Pi übernehmen. Besonderen Wert legen wir darauf, Ihnen effiziente Arbeitstechniken beizubringen. So erklären wir zum Beispiel, wie Sie Ihren Raspberry Pi via SSH, VNC oder RDP fernsteuern und wie Sie Ihren Raspberry Pi mit anderen Geräten im lokalen Netzwerk verbinden und aus dem Internet heraus erreichbar machen.

Elektronische Komponenten

So richtig Spaß macht das Arbeiten mit dem Raspberry Pi erst, wenn Sie das Gerät durch diverse Komponenten erweitern. Wir beginnen mit ganz simplen Projekten, z. B. mit dem Ein- und Ausschalten einer Leuchtdiode. Die folgenden Elektronikkapitel zeigen Ihnen dann, wie Sie eine Fülle von Komponenten, Sensoren und Erweiterungsboards mit Ihrem Raspberry Pi einsetzen. Die folgende, unvollständige Liste soll als Appetitanreger dienen:

• LEDs, Transistoren, Optokoppler, Relais, Schritt- und Servomotoren

• Temperatur-, Bewegungs-, Schall-, Ultraschall-, Feuchtigkeits-, Fingerabdruck- und Feinstaubsensoren

• diverse Camera Boards und PiNoIR

• HATs, Bussysteme sowie SPI-, I²C-, UART-, I²S- und 1-Wire-Komponenten

• 16×2-Zeilen-Displays, Touchscreens sowie TFT-, OLED- und E-Paper-Displays

• StromPi, Pimoroni Zero LiPo, PWM/Servo-HAT, HiFiBerry, Sense HAT, PCIe HAT

Programmierung

Es reicht nicht aus, elektronische Erweiterungen an den Raspberry Pi anschließen zu können – Sie müssen auch Code verfassen, um die Komponenten zu steuern. In der Raspberry-Pi-Welt kommt dazu fast immer Python zum Einsatz. Dieses Buch enthält deswegen einen über drei Kapitel reichenden Python-Programmierkurs, der auch Einsteigern Freude am Programmieren vermittelt.

Python ist zwar populär, aber natürlich nicht die einzige Programmiersprache für den Raspberry Pi. In mehreren Kapiteln zeigen wir Ihnen, wie Sie den Raspberry Pi durch bash-Scripts, C-Programme bzw. mit PHP-Seiten steuern. Und für alle, die einen Blick in eine vollkommen neue Programmiersprache werfen möchten, haben wir ein Kapitel über Mathematica und die Wolfram Language beigefügt.

Raspberry Pi Pico

2020 stellte die Raspberry Pi Foundation Ihren kleinsten und günstigsten Spross vor: Der Raspberry Pi Pico ist ein Microcontroller-Board, das weniger als 5 € kostet! Wie die »gewöhnlichen« Raspberry Pis ermöglicht das Gerät Bastelprojekte – aber ohne den Overhead einer ganzen Linux-Distribution. Die Programmierung erfolgt mit MicroPython.

Konkrete Anwendungen und Projekte

Bereits die Grundlagenkapitel zeigen unzählige Anwendungsmöglichkeiten des Raspberry Pi. Daneben stellen wir Ihnen kapitelweise eine Menge konkreter Projekte vor. Zu den Highlights zählen:

• Zeit- und Geschwindigkeitsmessung, z. B. für den Physikunterricht

• Multimedia-Anwendung (LibreELEC, Volumio, DLNA)

• ein selbststeuerndes Spielzeugauto

• Raum und Zeit erfassen mit einem GPS-Modul

• Smart Home mit Netzwerksteckdosen, Smartlight-Systemen und Home Assistant

• der Raspberry Pi im...

Über Autor(innen)

Kühnast, Charly
Charly Kühnast, Jahrgang 1973, veröffentlicht bereits seit seinem 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 seines 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.

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

Kofler, Michael
Michael Kofler hat Telematik an der TU Graz studiert und ist einer der erfolgreichsten deutschsprachigen IT-Fachbuchautoren. Zu seinen Themengebieten zählen neben Linux auch IT-Sicherheit, Python, Swift, Java und der Raspberry Pi. Er ist Entwickler, berät Firmen und
arbeitet als Lehrbeauftragter.