Raspberry Pi
Das umfassende Handbuch, komplett in Farbe - aktuell zu Raspberry Pi 3 und Zero - inkl. Schnittstellen, Schaltungsaufbau, Steuerung mit Python und den Erweiterungen Gertboard, PiFace und Quick2Wire
3rd Edition
Published on 29. August 2016
Book
Mixed media product
1085 pages
978-3-8362-4220-2 (ISBN)
Description
Aktuell zu Raspberry Pi 3 und Zero 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 dritter Auflage - mit noch mehr Bastelprojekten und vollständig aktualisiert zu Raspbian Jessie!.
Aus dem Inhalt:
Inbetriebnahme, Desktop- und Mediacenter-Betrieb, Arbeiten im Terminal
Linux verstehen, Raspberry-Pi-Distributionen kennen: Raspbian Jessie, Raspbian Lite, Windows 10 IoT Final
Externe Hardware (WLan etc.) einrichten
Problembehebung, Backup, Disaster Recovery
Die Raspberry-Pi-Hardware (CPU/GPU, GPIO u. v. m.)
Crashkurs Elektronik (u. a. LEDs, Motoren, Relais)
Erweiterungsboards (Kamera, AlaMode, Gertboard, PiFace, StromPi und Co.)
Sensoren (wie z. B. Ultraschallsensor, Wasserstandssensor, Bewegungsmelder, Blitzsensor)
Anzeigeelemente (verschiedene "Monitor"-Boards für den Raspberry Pi) inkl. offiziellem Raspberry Pi-Touch-Display
Servo- und Schrittmotoren
Programmieren lernen mit Python, C und PHP; inkl. Automation mit Shell-Scripts
Inkl. Kapitel zu Mathematica und Wolfram-Language
Beispielprojekte, u. a. Fitnesstracker auslesen, Gewitter-Warnsystem, automatisches Bewässerungssystem, autonomes Auto, automatisiertes Vogelhaus, Wetter-/Umweltstation, WLAN-Access-Point mit TOR-Proxy, Stromzähler auslesen, FM-Transmitter, RFID-Reader, Heim-Automation, DLNA-Streaming u. v. m.
Galileo Press heißt jetzt Rheinwerk Verlag.
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Inbetriebnahme, Desktop- und Mediacenter-Betrieb, Arbeiten im Terminal
Linux verstehen, Raspberry-Pi-Distributionen kennen: Raspbian Jessie, Raspbian Lite, Windows 10 IoT Final
Externe Hardware (WLan etc.) einrichten
Problembehebung, Backup, Disaster Recovery
Die Raspberry-Pi-Hardware (CPU/GPU, GPIO u. v. m.)
Crashkurs Elektronik (u. a. LEDs, Motoren, Relais)
Erweiterungsboards (Kamera, AlaMode, Gertboard, PiFace, StromPi und Co.)
Sensoren (wie z. B. Ultraschallsensor, Wasserstandssensor, Bewegungsmelder, Blitzsensor)
Anzeigeelemente (verschiedene "Monitor"-Boards für den Raspberry Pi) inkl. offiziellem Raspberry Pi-Touch-Display
Servo- und Schrittmotoren
Programmieren lernen mit Python, C und PHP; inkl. Automation mit Shell-Scripts
Inkl. Kapitel zu Mathematica und Wolfram-Language
Beispielprojekte, u. a. Fitnesstracker auslesen, Gewitter-Warnsystem, automatisches Bewässerungssystem, autonomes Auto, automatisiertes Vogelhaus, Wetter-/Umweltstation, WLAN-Access-Point mit TOR-Proxy, Stromzähler auslesen, FM-Transmitter, RFID-Reader, Heim-Automation, DLNA-Streaming u. v. m.
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Author
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.
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.
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.
Content
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 ... Installation auf einen USB-Stick ... 46
2. Erste Schritte in Raspbian ... 53
2.1 ... Basiskonfiguration ... 54
2.2 ... Der PIXEL-Desktop ... 58
2.3 ... Wichtige Programme ... 64
2.4 ... WLAN-Konfiguration ... 76
2.5 ... Bluetooth-Konfiguration ... 78
2.6 ... USB-Sticks und -Festplatten ... 79
2.7 ... Drucker ... 80
2.8 ... Raspbian Lite ... 82
3. Arbeiten im Terminal ... 85
3.1 ... Erste Experimente ... 85
3.2 ... Eingabeerleichterungen und Tastenkürzel ... 91
3.3 ... Farbspiele ... 94
3.4 ... Die Bourne Again Shell (bash) ... 97
3.5 ... Arbeiten mit Administratorrechten (sudo) ... 103
3.6 ... Textdateien lesen und ändern ... 105
3.7 ... Verzeichnisse und Dateien ... 111
3.8 ... Komprimierte Dateien und Archive ... 118
3.9 ... Prozessverwaltung ... 122
3.10 ... Netzwerkkommandos ... 128
4. Arbeitstechniken ... 131
4.1 ... Programme installieren und verwalten ... 132
4.2 ... Updates ... 135
4.3 ... SSH ... 139
4.4 ... Fernwartung über das Remote Desktop Protocol ... 147
4.5 ... Netzwerkverzeichnisse nutzen ... 150
4.6 ... Netzwerkverzeichnisse anbieten (Samba-Server) ... 156
4.7 ... Internetzugriff auf den Raspberry Pi ... 163
4.8 ... FTP-Server einrichten ... 173
4.9 ... Programme beim Systemstart ausführen ... 176
4.10 ... Programme regelmäßig ausführen (Cron) ... 177
4.11 ... Monitor ein- und ausschalten ... 181
4.12 ... Backups erstellen ... 182
4.13 ... Overclocking ... 186
4.14 ... Notfall-Tipps ... 189
5. Linux-Grundlagen ... 197
5.1 ... Benutzer und Gruppen ... 198
5.2 ... Zugriffsrechte ... 206
5.3 ... Paketverwaltung ... 212
5.4 ... Verwaltung des Dateisystems ... 215
5.5 ... Netzwerkkonfiguration ... 223
5.6 ... Bluetooth ... 231
5.7 ... Systemstart ... 234
5.8 ... Systemeinstellungen in config.txt ... 241
5.9 ... Grafiksystem ... 246
5.10 ... Kernel und Module ... 249
5.11 ... Device Trees ... 252
6. Ubuntu ... 255
6.1 ... Installation ... 256
6.2 ... Konfiguration und technische Details ... 258
7. Windows 10 ... 261
7.1 ... Installation ... 261
7.2 ... Anwendung ... 264
7.3 ... Programmentwicklung mit Visual Studio ... 266
TEIL II Der Raspberry Pi als Media-Center ... 273
8. Audio-Player mit Smartphone-Fernbedienung ... 275
8.1 ... MPD-Installation und -Konfiguration ... 275
8.2 ... MPD-Konfigurationsvarianten ... 281
8.3 ... HiFiBerry ... 291
8.4 ... Volumio ... 295
8.5 ... Pi MusicBox ... 299
9. Multimedia-Center mit LibreELEC/OpenELEC ... 303
9.1 ... Installation und -Konfiguration ... 304
9.2 ... Fernbedienung ... 314
9.3 ... Kodi-Betrieb ... 319
10. Multimedia-System mit Plex ... 327
10.1 ... Kodi oder Plex? ... 327
10.2 ... Plex-Server-Konfiguration ... 330
10.3 ... RasPlex-Installation und -Konfiguration ... 333
10.4 ... Plex-Anwendung ... 339
TEIL III Hardware-Grundlagen ... 341
11. Hardware-Einstieg ... 343
11.1 ... Platinenaufbau ... 343
11.2 ... Der BCM2837 ... 345
11.3 ... GPIO-Kontakte ... 347
11.4 ... Stromversorgung ... 355
11.5 ... Gehäuse ... 363
12. Elektrotechnik-Crashkurs ... 367
12.1 ... Strom, Spannung und das ohmsche Gesetz ... 367
12.2 ... Grundschaltungen ... 369
12.3 ... Elektronische Grundbauteile ... 374
12.4 ... Das Multimeter ... 379
12.5 ... Breadboard oder Platine? ... 382
12.6 ... Löten ... 384
12.7 ... Breadboardadapter ... 386
13. LEDs, Motoren und Relais ... 391
13.1 ... Leuchtdioden (LEDs) ... 391
13.2 ... Optokoppler ... 409
13.3 ... Elektromotoren ... 410
13.4 ... Schrittmotoren ... 423
13.5 ... Servomotoren ... 433
13.6 ... Relais ... 439
14. Bussysteme ... 443
14.1 ... SPI ... 443
14.2 ... Der Analog-Digital-Wandler MCP3008 ... 452
14.3 ... Der Digital-Analogwandler MCP4811 ... 458
14.4 ... I²C ... 463
14.5 ... UART ... 472
14.6 ... Der Audio-Bus I²S ... 478
14.7 ... 1-Wire ... 479
15. Sensoren ... 481
15.1 ... PIR-Bewegungssensor ... 481
15.2 ... Ultraschallsensor ... 485
15.3 ... Wasserstandssensor ... 488
15.4 ... Bodenfeuchtigkeitssensor ... 489
15.5 ... Temperatursensoren ... 494
15.6 ... Fotowiderstand ... 501
15.7 ... Das Multi-Analogsensor-Board PCF8591 ... 503
15.8 ... Raspberry Pi Camera Board und PiNoIR ... 506
15.9 ... Reed-Kontakt ... 519
15.10 ... Hardware Real Time Clock ... 521
15.11 ... IR-Empfänger ... 525
15.12 ... Leitfaden für fremde Sensoren ... 527
16. Erweiterungsboards ... 529
16.1 ... Das Gertboard ... 530
16.2 ... Der ATmega auf dem Gertboard ... 545
16.3 ... Logic-Level-Converter ... 550
16.4 ... RasPiComm ... 551
16.5 ... PiFace Digital 2 ... 554
16.6 ... Quick2Wire Interface Board ... 560
16.7 ... StromPi 2 -- USV und Wide-Range-Spannungsversorgung ... 564
16.8 ... GertDuino ... 567
16.9 ... Raspberry-Pi-HATs ... 572
16.10 ... Adafruit PWM/Servo-HAT ... 578
16.11 ... BrickPi ... 581
16.12 ... GrovePi ... 583
17. Displays ... 587
17.1 ... 7-Segment-Anzeige ... 587
17.2 ... 16x2-LC-Display ... 591
17.3 ... PiTFT -- Der Touchscreen für den Raspberry Pi ... 596
17.4 ... Kfz-Rückfahrmonitore ... 601
17.5 ... Das offizielle Raspberry Pi Touchdisplay ... 605
17.6 ... Weitere Display-Boards ... 611
TEIL IV Programmierung ... 613
18. Python kennenlernen ... 615
18.1 ... Python ausprobieren ... 616
18.2 ... Python-Konzepte interaktiv kennenlernen ... 618
18.3 ... Hello World! ... 628
19. Python-Grundlagen ... 635
19.1 ... Elementare Syntaxregeln ... 635
19.2 ... Variablen und Objekte ... 641
19.3 ... Operatoren ... 651
19.4 ... Verzweigungen (if) ... 654
19.5 ... Schleifen (for und while) ... 656
19.6 ... Zeichenketten ... 662
19.7 ... Listen ... 668
19.8 ... Umgang mit Fehlern (Exceptions) ... 671
19.9 ... Funktionen ... 677
19.10 ... Objektorientiertes Programmieren ... 687
19.11 ... Systemfunktionen ... 699
20. Python-Programmierung ... 703
20.1 ... GPIO-Zugriff mit RPi.GPIO ... 703
20.2 ... GPIO-Zugriff mit gpiozero ... 710
20.3 ... Reset/Shutdown-Taste ... 714
20.4 ... Kamera ... 716
20.5 ... Dateien bei Dropbox hochladen ... 720
20.6 ... E-Mails versenden ... 723
20.7 ... Textdateien lesen und schreiben ... 726
20.8 ... Grafikprogrammierung ... 730
20.9 ... Grafische Benutzeroberflächen mit Tkinter ... 741
21. bash-Programmierung ... 755
21.1 ... Einführung ... 755
21.2 ... Variablen ... 759
21.3 ... Schleifen, Bedingungen und Funktionen ... 765
21.4 ... WiringPi ... 775
21.5 ... Das raspi-gpio-Kommando ... 781
22. C-Programmierung ... 783
22.1 ... Hello World! ... 783
22.2 ... GPIOs steuern ... 787
23. Java-Programmierung ... 791
23.1 ... Erste Schritte ... 791
23.2 ... GPIO-Steuerung mit Java ... 794
24. PHP-Programmierung ... 799
24.1 ... Apache installieren und konfigurieren ... 800
24.2 ... Webverzeichnisse einrichten und absichern ... 802
24.3 ... HTTPS ... 809
24.4 ... PHP installieren und konfigurieren ... 810
24.5 ... MySQL installieren und administrieren ... 812
24.6 ... Hello World! in PHP ... 817
24.7 ... GPIO-Programmierung mit PHP ... 819
24.8 ... Kamerafunktionen mit PHP nutzen ... 824
25. Mathematica und die Wolfram Language ... 829
25.1 ... Arbeiten mit Mathematica ... 830
25.2 ... Programmieren mit der Wolfram Language ... 836
25.3 ... Grafische Darstellung von Temperaturdaten ... 843
TEIL V Projekte ... 847
26. Der Raspberry Pi im Vogelhaus ... 849
26.1 ... Einbau des Raspberry Pi samt Kameramodul in ein Vogelhaus ... 849
26.2 ... Kamerapraxis ... 852
26.3 ... Bewegungserkennung mit motion ... 856
26.4 ... Das Vogelhaus im praktischen Einsatz ... 859
27. Zeitmessung mit Lichtschranken ... 863
27.1 ... Versuchsaufbau (Hardware) ... 863
27.2 ... Software ... 866
28. Das autonome Auto ... 869
28.1 ... Hardware ... 869
28.2 ... Die Software ... 878
29. RFID-Türöffner mit Zutrittskontrolle ... 883
29.1 ... RFID-Hardware ... 884
29.2 ... Software ... 887
29.3 ... Erweiterungsmöglichkeiten und Tipps ... 893
30. SnackPi -- Abnehmen für Nerds ... 895
30.1 ... Übersicht ... 895
30.2 ... Hardware ... 900
30.3 ... Software ... 903
30.4 ... Anmerkungen und Hinweise ... 913
31. Stromzähler auslesen ... 915
31.1 ... Stromzähler-Grundlagen ... 915
31.2 ... Einführung in RRDtool ... 919
31.3 ... Zählerdaten speichern und zu Graphen aufbereiten ... 924
32. Hausautomation mit Netzwerksteckdosen ... 927
32.1 ... Einführung ... 927
32.2 ... Programmierung ... 929
33. Hausautomation mit 433-MHz-Funktechnologie ... 941
33.1 ... Hardware-Grundlagen ... 941
33.2 ... Software und Steuerungsbeispiele ... 944
34. Ort und Zeit per GPS empfangen ... 953
34.1 ... Haben Sie Zeit? Eine Uhr für den Raspberry Pi ... 953
34.2 ... Ortsbestimmung mit dem Raspberry Pi ... 962
35. Der Raspberry Pi lernt twittern ... 967
35.1 ... Voraussetzungen ... 967
35.2 ... Programmierung ... 969
36. Raspberry Pi-ratensender ... 975
36.1 ... FM-Transmitter einrichten ... 975
37. Gewitter erkennen mit dem Blitzsensor ... 977
38. Klingel-Pi -- Der Türglockenverstärker ... 985
38.1 ... Geräuschsensor anschließen und auswerten ... 985
39. WLAN- und Tor-Router ... 989
39.1 ... Einführung ... 989
39.2 ... WLAN-Access-Point ... 992
39.3 ... WLAN-Router ... 998
39.4 ... WLAN-Repeater ... 1006
39.5 ... Tor-Router ... 1010
40. AirPrint-Drucker selbst gemacht ... 1017
40.1 ... Voraussetzungen ... 1017
40.2 ... AirPrint-Konfiguration ... 1022
41. DLNA-Server ... 1025
41.1 ... Raspbian-Installation auf große SD-Karten ... 1026
41.2 ... ReadyMedia alias miniDLNA ... 1029
41.3 ... Read-only-Konfiguration ... 1030
41.4 ... Praxis ... 1034
42. Luftraumüberwachung ... 1035
42.1 ... Technischer Hintergrund und Hardware ... 1035
42.2 ... Software ... 1036
43. Die Servokamera ... 1041
43.1 ... Die Hardware ... 1042
43.2 ... Die Python-Software ... 1042
43.3 ... Die Streaming-Software ... 1044
43.4 ... Die Weboberfläche ... 1046
43.5 ... Inbetriebnahme ... 1047
44. PomodoPi ... 1049
44.1 ... Der Bodenfeuchtigkeitssensor ... 1049
44.2 ... Die Blumenampel ... 1056
44.3 ... Die automatische Bewässerung ... 1057
44.4 ... Photosynthese sichtbar machen ... 1062
45. Wassermelder mit Handyalarm ... 1065
45.1 ... Hardware ... 1065
45.2 ... Pushbullet ... 1067
Index ... 1071