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Über dieses Buch

Aufbau und Funktion des Raspberry Pi werden sachlich und praxisorientiert vorgestellt. Zunächst wird das System in Betrieb gesetzt, um damit eine Grundlage zu schaffen, auf die auch in Problemsituationen zurückgegriffen werden kann. Die Konfigurierung, Optimierung und Programmierung ist von besonderer Bedeutung, weil die gegenüber anderen Architekturen limitierten Ressourcen stets mit zu berücksichtigen sind. Die Schaltungstechnik der verschiedenen Raspberry Pi Boards (A, B, A+, B+, Compute Module) wird ausführlich behandelt. Der Schwerpunkt des Buches liegt darin, die Funktion der Hardware, insbesondere der Schnittstellen (LAN, WLAN, GPIO, seriell, SPI, I2C), transparent zu machen, um mit anderen Geräten Daten austauschen oder eigene Elektronik anzusteuern. Damit sind optimale und zudem kostengünstige Ergebnisse zu erzielen. Dies beinhaltet den Low Power-Betrieb, wie er insbesondere für akkubetriebene und somit für mobile Anwendungen essenziell ist.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

0. Einführung

Zusammenfassung
Der Raspberry Pi ist ein kleines preiswertes System, welches aus einer Platine von ca. 9 x 6 cm besteht, auf der sich alle notwendigen Komponenten befinden, um es als Computer verwenden zu können. Es ist lediglich noch eine SD-Karte als Speichermedium einzusetzen und ein Netzteil für die Spannungsversorgung anzuschließen. Je nach Einsatzzweck kann dies bereits die minimale Ausstattungsform dieses Single Board-Computers sein, wenn das System zuvor entsprechend für eine bestimmte Aufgabe programmiert worden ist, was gemeinhin unter einem Embedded System verstanden wird.
Klaus Dembowski

1. Schnellstart

Zusammenfassung
Den Verkauf der Raspberry Pi-Boards hat die Raspberry Pi Foundation den beiden direkten Vertriebspartnern Distributoren RS-Components und Farnell (Element 14) übertragen. Mittlerweile sind Raspberry Pi Boards auch bei anderen Firmen wie etwa bei Amazon, Reichelt oder Pollin erhältlich, wobei die Preise keineswegs identisch sind und die Kosten für Transport und Verpackung ebenfalls unterschiedlich ausfallen.
Klaus Dembowski

2. Software

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden einige grundlegende Dinge für den Umgang mit Software für den Raspberry Pi erläutert. Als Festspeicher für die Software wird die eingesetzte SD-Karte (2 – 32 GByte) verwendet. Darauf befinden sich verschiedene Partitionen, die während der Installation des Betriebssystems angelegt worden sind. Das Standardbetriebssystem für den Raspberry Pi ist aus Debian Wheezy entstanden, bei dem es sich um eine speziell angepasste Version für den Raspberry Pi – den Broadcom BCM2835 – handelt und welches als Raspbian bezeichnet wird. Es lässt sich verhältnismäßig einfach konfigurieren und einsetzen, wie es im vorherigen Kapitel gezeigt wurde. Es unterstützt auch die Floating Point Unit des BCM 2835 standardmäßig, was bei anderen Systemen, etwa bei Debian Squezze, nicht der Fall ist. Raspbian stellt gewissermaßen das Allround-System für den Raspberry Pi ohne Spezialisierung auf bestimmte Applikationsschwerpunkte dar. Näheres zu den verschiedenen Betriebssystemen, die sich für den Raspberry Pi eignen und für welche Anwendung und Benutzertypen sie explizit vorgesehen sind, ist im Kapitel 4 erläutert.
Klaus Dembowski

3. Hardware

Zusammenfassung
Das »Herzstück« der Raspberry Pi-Schaltung bildet der Prozessor BCM2835 der Firma Broadcom. Dies ist ein bekannter amerikanischer Hersteller von integrierten Kommunikationsschaltungen, die für xDSL, Cable Modems und drahtlose Netze (WLAN, Bluetooth 3G, LTE) eingesetzt werden, sowie von speziellen Multimediaprozessoren, die beispielsweise in Tablet-PCs und Smartphones zu finden sind.
Klaus Dembowski

4. Konfigurierung und Optimierung

Zusammenfassung
Nachdem der Schnellstart im Kapitel 1 zu einem funktionierenden Raspberry Pi geführt hat und die wesentlichen Dinge für den Umgang mit dem Linux-Betriebssystem sowie der grundlegenden Software im Kapitel 2 behandelt wurden, geht es in diesem Kapitel um typische Konfigurationsarbeiten und um die Optimierung des Raspberry Pi.
Klaus Dembowski

5. Programmierung

Zusammenfassung
Der Raspberry Pi ist in erster Linie dafür entwickelt worden, um das Programmieren zu erlernen und den Kontakt zur Hardware herzustellen. Programmiersprachen gibt es in vielen unterschiedlichen Ausprägungen und für verschiedene Plattformen (Betriebssysteme). Diese haben meist ein bevorzugtes Einsatzgebiet (Internet, Datenbank, Office-Anwendungen, Hardware-Programmierung). Sie sind also für bestimmte Dinge besonders gut geeignet, für andere hingegen weniger bis gar nicht. Außerdem stellen der Zugang und der Umfang der Programmiersprache sowie die Programmierumgebung unterschiedliche Ansprüche an die Vorkenntnisse des Programmierers, so dass eine beträchtliche Zeit verstreichen kann, bis mit der jeweiligen Programmiersprache erste Ergebnisse zu verzeichnen sind.
Klaus Dembowski

6. Schnittstellen-Kommunikation

Zusammenfassung
Der Raspberry Pi verfügt über eine Pfostenleiste (Expansion Header), die in zwei Reihen zu jeweils 13 Pins angeordnet ist und verschiedene Signale führt, wobei einige eine Doppelfunktion aufweisen, wie es im Kapitel 3.12 erläutert ist. Hier sind mehrere GPIO-Pins, eine I2C-, zwei SPI- und eine serielle Schnittstelle vorhanden, um die Kommunikation mit externer Peripherie – der Hardware – zu ermöglichen, was im einfachsten Fall eine Leuchtdiode (Ausgabe) und ein Taster (Eingabe), die jeweils an einen GPIO-Pin angeschlossen werden, bedeutet.
Klaus Dembowski

7. Low Power-Betrieb

Zusammenfassung
Mit dem Raspberry Pi steht ein preisgünstiger Mini-Computer zur Verfügung, der sich durch seine leicht zugänglichen Schnittstellen (GPIO, I2C, SPI) auch für Aufgaben in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik eignet, wie es im vorherigen Kapitel dargestellt ist. Versorgt wird ein Raspberry Pi standardmäßig aus einem 5 V-Netzteil, welches laut Herstellervorgaben mindestens einen Strom von 500 mA liefern sollte, was darauf hindeutet, dass der Raspberry Pi im Vergleich zu typischen Mikrocontrollersystemen weitaus mehr Leistung benötigt.
Klaus Dembowski

Backmatter

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