Raspberry Pi
Das umfassende Handbuch. Über 1.000 Seiten in Farbe. Mit Einstieg in Linux, Python und Elektrotechnik. Aktuell zum Raspberry Pi 4
7th Edition
Published on 30. June 2021
Book
Hardback
1088 pages
978-3-8362-8351-9 (ISBN)
Description
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.«
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.«
Reviews / Votes
»Dieses Werk zählt zum Besten, was die deutschsprachige Fachliteratur zum Thema Raspberry Pi zu bieten hat.«More details
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05/2024
8th Edition
Rheinwerk
€44.90
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Author
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.
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.
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.
Content
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
Index ... 1075