Raspberry Pi

Das umfassende Handbuch. Über 1.000 Seiten in Farbe. Mit Einstieg in Linux, Python und Elektrotechnik. Aktuell zum Raspberry Pi 4
 
 
Rheinwerk (Verlag)
  • 7. Auflage
  • |
  • erschienen im Juli 2021
 
  • Buch
  • |
  • Hardcover
  • |
  • 1088 Seiten
978-3-8362-8351-9 (ISBN)
 

Aktuell zum Raspberry Pi Pico sowie allen Vorgängerversionen erwartet Sie hier umfassendes Bastel-Wissen. Möchten Sie Linux mit dem RasPi lernen, suchen Sie Grundlagen und fortgeschrittene Techniken der Elektronik oder wollen Sie in die Programmierung mit Python einsteigen?
Mit Michael Kofler, Charly Kühnast und Christoph Scherbeck steht Ihnen ein Autorenteam zur Seite, das das erforderliche Wissen leicht nachvollziehbar vermittelt und Sie mit zahlreichen Praxistipps und spannenden Beispielprojekten begeistern wird!

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.


Die Fachpresse zur Vorauflage:

intux.de: »Dieses Nachschlagewerk deckt so ziemlich alles ab, was man wissen muss, um erfolgreich kleine Projekte mit dem Einplatinencomputer Raspberry Pi zu verwirklichen.«

7. Auflage
  • Deutsch
  • Bonn
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  • Deutschland
Rheinwerk
  • Überarbeitete Ausgabe
  • Höhe: 247 mm
  • |
  • Breite: 180 mm
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  • Dicke: 66 mm
  • 2124 gr
978-3-8362-8351-9 (9783836283519)
weitere Ausgaben werden ermittelt
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.



Vorwort ... 17




Geleitwort von Eben Upton ... 21







TEIL I Den Raspberry Pi kennenlernen ... 23





1. Kauf und Inbetriebnahme ... 25



1.1 ... Kauf ... 26


1.2 ... Raspberry-Pi-Distributionen ... 38


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 ... 64


2.5 ... Bluetooth-Konfiguration ... 65


2.6 ... USB-Sticks und -Festplatten ... 66


2.7 ... Drucker ... 67





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 ... 111



4.1 ... Raspberry Pi OS Lite ... 111


4.2 ... WLAN und SSH-Server vorkonfigurieren ... 113


4.3 ... PIXEL Desktop konfigurieren ... 115


4.4 ... Screenshots erstellen ... 116


4.5 ... Mehr Farbe im Terminal ... 117


4.6 ... Visual Studio Code Remote ... 119


4.7 ... Overclocking ... 121


4.8 ... SSD statt SD (USB-Booting) ... 124


4.9 ... Notfall-Tipps ... 127





5. Arbeitstechniken ... 133



5.1 ... Programme installieren und verwalten ... 134


5.2 ... Updates ... 137


5.3 ... SSH ... 142


5.4 ... Fernwartung über das Remote Desktop Protocol ... 152


5.5 ... Fernwartung über VNC ... 155


5.6 ... Netzwerkverzeichnisse nutzen ... 156


5.7 ... Netzwerkverzeichnisse anbieten (Samba-Server) ... 162


5.8 ... Internetzugriff auf den Raspberry Pi ... 168


5.9 ... Programme beim Systemstart ausführen ... 177


5.10 ... Programme regelmäT1ss ig ausführen (Cron) ... 178


5.11 ... Monitor ein- und ausschalten ... 182


5.12 ... Backups erstellen ... 183





6. Linux-Grundlagen ... 189



6.1 ... Benutzer und Gruppen ... 190


6.2 ... Zugriffsrechte ... 198


6.3 ... Paketverwaltung ... 204


6.4 ... Verwaltung des Dateisystems ... 207


6.5 ... Netzwerkkonfiguration ... 214


6.6 ... Bluetooth ... 221


6.7 ... Systemstart ... 224


6.8 ... Systemeinstellungen in config.txt ... 231


6.9 ... Grafiksystem ... 237


6.10 ... Kernel und Module ... 239


6.11 ... Device Trees ... 241





7. Ubuntu ... 245



7.1 ... Installation ... 246


7.2 ... Desktop-Nutzung ... 247


7.3 ... Servereinsatz ... 251







TEIL II Der Raspberry Pi als Media-Center und Spielekonsole ... 253





8. Audioplayer mit Smartphone-Fernbedienung ... 255



8.1 ... MPD-Installation und -Konfiguration ... 255


8.2 ... MPD-Konfigurationsvarianten ... 261


8.3 ... HiFiBerry ... 266


8.4 ... Volumio ... 269





9. Multimedia-Center mit Kodi und LibreELEC ... 273



9.1 ... Installation und Konfiguration ... 274


9.2 ... Kodi-Betrieb ... 282





10. RetroPie ... 291



10.1 ... Gehäuse und Controller ... 292


10.2 ... Installation und der erste Start ... 296


10.3 ... Spiele starten, speichern und laden ... 302







TEIL III Hardware-Grundlagen ... 305





11. Hardware-Einstieg ... 307



11.1 ... Platinenaufbau ... 307


11.2 ... Der BCM2711 ... 309


11.3 ... GPIO-Kontakte ... 313


11.4 ... Stromversorgung ... 320


11.5 ... Gehäuse ... 329





12. Elektrotechnik-Crashkurs ... 333



12.1 ... Strom, Spannung und das ohmsche Gesetz ... 333


12.2 ... Grundschaltungen ... 335


12.3 ... Elektronische Grundbauteile ... 340


12.4 ... Das Multimeter ... 345


12.5 ... Breadboard oder Platine? ... 348


12.6 ... Löten ... 350


12.7 ... Breadboardadapter ... 352





13. LEDs, Motoren und Relais ... 357



13.1 ... Leuchtdioden (LEDs) ... 357


13.2 ... Optokoppler ... 375


13.3 ... Elektromotoren ... 377


13.4 ... Schrittmotoren ... 390


13.5 ... Servomotoren ... 400


13.6 ... Relais ... 405





14. Bussysteme ... 411



14.1 ... SPI ... 411


14.2 ... Der Analog-digital-Wandler MCP3008 ... 420


14.3 ... Der Digital-analog-Wandler MCP4811 ... 426


14.4 ... I$^2$C ... 431


14.5 ... UART ... 440


14.6 ... Der Audio-Bus I$^2$S ... 446


14.7 ... 1-Wire ... 447





15. Sensoren ... 449



15.1 ... PIR-Bewegungssensor ... 449


15.2 ... Ultraschallsensor ... 453


15.3 ... Wasserstandssensor ... 456


15.4 ... Bodenfeuchtigkeitssensor ... 457


15.5 ... Temperatursensoren ... 462


15.6 ... Fotowiderstand ... 469


15.7 ... Das Multi-Analogsensor-Board PCF8591 ... 471


15.8 ... Raspberry Pi Camera Board und PiNoIR ... 474


15.9 ... Reed-Kontakt ... 490


15.10 ... Hardware Real-Time Clock ... 491


15.11 ... IR-Empfänger ... 495


15.12 ... Fingerabdruck-Scanner ... 497


15.13 ... Leitfaden für fremde Sensoren ... 505





16. Erweiterungsboards ... 507



16.1 ... Das Gertboard ... 508


16.2 ... Der ATmega auf dem Gertboard ... 523


16.3 ... Logic-Level-Converter ... 528


16.4 ... PiFace Digital 2 ... 529


16.5 ... StromPi 2 -- USV und Wide-Range-Spannungsversorgung ... 534


16.6 ... Pimoroni Zero LiPo ... 537


16.7 ... GertDuino ... 538


16.8 ... Raspberry-Pi-HATs ... 543


16.9 ... Sense HAT -- das Multitalent ... 549


16.10 ... Adafruit PWM/Servo-HAT ... 554


16.11 ... BrickPi ... 557


16.12 ... GrovePi ... 558





17. Displays ... 561



17.1 ... 7-Segment-Anzeige ... 561


17.2 ... 16x2-LC-Display ... 564


17.3 ... PiTFT -- der Touchscreen für den Raspberry Pi ... 569


17.4 ... Kfz-Rückfahrmonitore ... 573


17.5 ... Das offizielle Raspberry-Pi-Touchdisplay ... 577


17.6 ... PaPiRus -- das E-Paper-Display ... 583


17.7 ... Weitere Displayboards ... 589







TEIL IV Programmierung ... 591





18. Python kennenlernen ... 593



18.1 ... Python ausprobieren ... 594


18.2 ... Python-Konzepte interaktiv kennenlernen ... 596


18.3 ... Eigene Scripts programmieren ... 606





19. Python-Grundlagen ... 611



19.1 ... Elementare Syntaxregeln ... 611


19.2 ... Variablen und Objekte ... 617


19.3 ... Operatoren ... 627


19.4 ... Verzweigungen (if) ... 630


19.5 ... Schleifen (for und while) ... 632


19.6 ... Zeichenketten ... 638


19.7 ... Listen ... 644


19.8 ... Umgang mit Fehlern (Exceptions) ... 647


19.9 ... Funktionen ... 653


19.10 ... Objektorientiertes Programmieren ... 663


19.11 ... Systemfunktionen ... 672





20. Python-Programmierung ... 675



20.1 ... GPIO-Zugriff mit RPi.GPIO ... 675


20.2 ... GPIO-Zugriff mit gpiozero ... 682


20.3 ... GPIO-Zugriff mit lgpio ... 685


20.4 ... Reset/Shutdown-Taste ... 686


20.5 ... Kamera ... 689


20.6 ... Dateien bei Dropbox hochladen ... 693


20.7 ... E-Mails versenden ... 695


20.8 ... Textdateien lesen und schreiben ... 698


20.9 ... Grafikprogrammierung ... 703


20.10 ... Grafische Benutzeroberflächen mit tkinter ... 709


20.11 ... matplotlib ... 722





21. bash-Programmierung ... 727



21.1 ... Einführung ... 727


21.2 ... Variablen ... 731


21.3 ... Schleifen, Bedingungen und Funktionen ... 737


21.4 ... Das Kommando raspi-gpio ... 747


21.5 ... Die Kommandos »gpioget« und »gpioset« ... 752


21.6 ... Das pinout-Kommando ... 756





22. C-Programmierung ... 757



22.1 ... Hello World ... 757


22.2 ... GPIO-Steuerung mit C ... 761





23. Java-Programmierung ... 765



23.1 ... Erste Schritte ... 765


23.2 ... GPIO-Steuerung mit Java ... 767





24. PHP-Programmierung ... 773



24.1 ... Apache installieren und konfigurieren ... 774


24.2 ... Webverzeichnisse einrichten und absichern ... 776


24.3 ... HTTPS ... 782


24.4 ... PHP installieren und konfigurieren ... 786


24.5 ... MariaDB installieren und administrieren ... 787


24.6 ... »Hello World« in PHP ... 792


24.7 ... GPIO-Steuerung mit PHP ... 794


24.8 ... Kamerafunktionen mit PHP nutzen ... 799





25. Mathematica und die Wolfram Language ... 805



25.1 ... Arbeiten mit Mathematica ... 806


25.2 ... Programmieren mit der Wolfram Language ... 812


25.3 ... Grafische Darstellung von Temperaturdaten ... 819







TEIL V Projekte ... 823





26. Der Raspberry Pi im Vogelhaus ... 825



26.1 ... Einbau des Raspberry Pi samt Kameramodul in ein Vogelhaus ... 825


26.2 ... Kamerapraxis ... 828


26.3 ... Bewegungserkennung mit motion ... 831


26.4 ... Das Vogelhaus im praktischen Einsatz ... 835





27. Zeitmessung mit Lichtschranken ... 839



27.1 ... Versuchsaufbau (Hardware) ... 839


27.2 ... Software ... 842





28. Das autonome Auto ... 845



28.1 ... Hardware ... 845


28.2 ... Die Software ... 854





29. RFID-Türöffner mit Zutrittskontrolle ... 857



29.1 ... RFID-Hardware ... 858


29.2 ... Software ... 861


29.3 ... Erweiterungsmöglichkeiten und Tipps ... 867





30. Stromzähler auslesen ... 869



30.1 ... Stromzähler-Grundlagen ... 869


30.2 ... Einführung in RRDtool ... 873


30.3 ... Zählerdaten speichern und zu Graphen aufbereiten ... 878





31. Hausautomation mit Netzwerksteckdosen ... 881



31.1 ... Einführung ... 881


31.2 ... Programmierung ... 883





32. Die Schalthebel der Nacht ... 895



32.1 ... Vorbereitung ... 895


32.2 ... Der Lux-Sensor ... 896


32.3 ... IKEAs Trådfri-Beleuchtungssystem mit Linux steuern ... 898


32.4 ... Philips-Hue-Leuchten ansteuern ... 902


32.5 ... Lichtstärke messen, Leuchten steuern ... 905





33. Ort und Zeit per GPS empfangen ... 907



33.1 ... Haben Sie Zeit? Eine Uhr für den Raspberry Pi ... 907


33.2 ... Ortsbestimmung mit dem Raspberry Pi ... 915





34. Der Raspberry Pi lernt twittern ... 921



34.1 ... Voraussetzungen ... 921


34.2 ... Programmierung ... 923





35. Klingel-Pi -- der Türglockenverstärker ... 929



35.1 ... Geräuschsensor anschlieT1ss en und auswerten ... 929





36. WLAN- und Tor-Router ... 933



36.1 ... Einführung ... 933


36.2 ... WLAN-Access-Point ... 936


36.3 ... WLAN-Router ... 942


36.4 ... Tor-Router ... 950





37. DLNA-Server ... 957



37.1 ... Inbetriebnahme ohne Tastatur und Monitor ... 958


37.2 ... ReadyMedia alias miniDLNA ... 960


37.3 ... Read-only-Konfiguration ... 961





38. Pi-hole (Ad-Blocker) ... 963



38.1 ... Installation ... 964


38.2 ... Client-Konfiguration ... 966


38.3 ... Weboberfläche ... 967





39. USB-Stick-Checker (CIRCLean) ... 969



39.1 ... CIRCLean installieren und anwenden ... 970


39.2 ... Einschränkungen ... 972





40. NAS mit openmediavault ... 973



40.1 ... Voraussetzungen ... 974


40.2 ... Installation ... 976


40.3 ... Konfiguration ... 977





41. Luftraumüberwachung ... 983



41.1 ... Technischer Hintergrund und Hardware ... 983


41.2 ... Software ... 985





42. Die Servokamera ... 989



42.1 ... Die Hardware ... 990


42.2 ... Die Python-Software ... 990


42.3 ... Die Streaming-Software ... 992


42.4 ... Die Weboberfläche ... 994


42.5 ... Inbetriebnahme ... 995





43. PomodoPi ... 997



43.1 ... Der Bodenfeuchtigkeitssensor ... 997


43.2 ... Die Blumenampel ... 1005


43.3 ... Die automatische Bewässerung ... 1007


43.4 ... Photosynthese sichtbar machen ... 1011





44. Wassermelder mit Handyalarm ... 1015



44.1 ... Hardware ... 1015


44.2 ... Pushbullet ... 1017


44.3 ... IFTTT ... 1021





45. Dicke Luft -- Feinstaubmessung und Innenluftqualität ... 1023



45.1 ... Was ist Feinstaub? ... 1023


45.2 ... Welcher Sensor kann PM10 und PM2.5 messen und wie funktioniert das? ... 1024


45.3 ... Anschauliche Grafiken im Web ... 1028


45.4 ... Luftqualitätssensor für den Innenraum ... 1032







TEIL VI Raspberry Pi Pico ... 1035





46. Raspberry Pi Pico ... 1037



46.1 ... Der Microcontroller RP2040 ... 1038


46.2 ... Der Raspberry Pi Pico ... 1039





47. MicroPython-Programmierung ... 1045



47.1 ... Hello MicroPython! ... 1045


47.2 ... Programmiertechniken ... 1051





48. CO2-Ampel ... 1063



48.1 ... Hardware ... 1063


48.2 ... Software ... 1066





49. Ultraschall-Entfernungsmessung ... 1069



49.1 ... Ultraschallsensor anschlieT1ss en und auswerten ... 1069


49.2 ... Ultraschallampel ... 1072





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