Michael Kofler, Charly Kühnast, Christoph Scherbeck

Raspberry Pi

Das umfassende Handbuch. Über 1.000 Seiten in Farbe. Mit Einstieg in Linux, Python und Elektrotechnik. Aktuell zum Raspberry Pi 4

• Gebundenes Buch

Produktbeschreibung

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, MediacenterRaspbian, Ubuntu, Windows 10Raspberry-Pi-HardwareElektrotechnik-CrashkursZusatzboards: Kamera, ATmega, Gertboard, PiFace 2, Raspberry-Pi-HATs und Co.Bussysteme: I²C, UART, SPIVerschiedene Sensoren, Bewegungsmelder, Displays, StromversorgungServo- und SchrittmotorenProgrammieren lernen: Python, C, PHP, Mathematica und Shell-Scripts; GPIO-Zugriff, WiringPi, Twitter-APIGPS- und RFID-Daten auswertenProjekte: 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.«

Produktdetails

• Rheinwerk Computing
• Verlag: Rheinwerk Verlag
• Artikelnr. des Verlages: 459/08351
• 7., überarb. Aufl.
• Seitenzahl: 1088
• Erscheinungstermin: Juli 2021
• Deutsch
• Abmessung: 247mm x 180mm x 66mm
• Gewicht: 2116g
• ISBN-13: 9783836283519
• ISBN-10: 3836283514
• Artikelnr.: 61682611

Autorenporträt

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.

Inhaltsangabe

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

Rezensionen

»Dieses Werk zählt zum Besten, was die deutschsprachige Fachliteratur zum Thema Raspberry Pi zu bieten hat.« CQ DL, Amateurfunkmagazin des DARC e. V. 202109