Raspberry Pi

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

Erweiterungen für den Pi: HATs, Bords, Displays, Kameras

Autorentext
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.

Inhalt
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 ... 69…