Wie bereits zuvor im Rahmen der Veranstaltung angekündigt, haben Sie von uns ein Paket erhalten. In diesem Paket finden Sie unter anderem eine SD Karte mit einem neuen Image sowie diverse Komponenten zur Erweiterung.

Das Image sollte auf dem neusten Stand sein und ebenfalls die Bibliotheken zur Nutzung der GPIO Pins mit Python beinhalten.

Zum Updaten des Raspbian Images verwenden Sie die Befehle:

Schritt 1 (Repositories auf dem Gerät aktualisieren):

sudo apt-get update

Schritt 2 (Pakete auf dem Gerät aktualisieren):

sudo apt-get dist-upgrade

Der Raspberry Pi (RPi) ist ein voll funktionsfähiger und kompakter Einplatinencomputer, welches im Jahre 2012 erschienen ist. Der RPi wurde unter anderem dafür entwickelt, um den Einstieg in die Programmierung in sämtlichen Sprachen wie Pyhton, Java, C, C++ etc. zu erleichtern. Das besondere an einem Raspberry Pi im Vergleich zu herkömmlichen Computern ist es, dass es programmierbare Kontakte (GPIO, General Purpose Input/Output) besitzt. Mit diesen GPIO’s können Sensoren ausgelesen, Aktoren angesteuert und die Kommunikation zu Endgeräten mit verschiedensten Schnittstellen wie I2C, SPI etc. hergestellt werden. Zudem gibt es für den RPi über 20 Betriebssysteme (Raspbian, NOOBS, Windows 10 IoT Core, Ubuntu Core usw.), die für verschiedensten Zwecke genutzt werden können. Im Rahmen der Veranstaltung werden wir mit einem Raspberry Pi 400 arbeiten. Der RPi 400 basiert auf einem RPi 4 in einer kompakten Tastatur (siehe Abbildung). Dazu werden zusätzlich eine Maus, ein HDMI zu Micro-HDMI Kabel, eine micro SD-Karte und ein Netzteil mitgeliefert. Die Technischen Daten des Raspberry Pi 400:

• Tastaturlayout: QWERTZ, DE Layout
• Broadcom BCM2711 quad-core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.8GHz
• 4GB LPDDR4-3200 RAM
• Dual-band (2.4GHz and 5.0GHz) IEEE 802.11b/g/n/ac WLAN
• 2 x USB 3.0, 1 x USB 2.0
• Horizontaler 40-pin GPIO Header
• 2 micro-HDMI Anschlüsse, unterstützt bis zu 4Kp60)
• micro-SD Eingang für Betriebssystem und Speicher
• Abmessungen: 286 mm × 122 mm × 23 mm

Quelle: ubuntu.com

Wie bereits beschrieben, befindet sich in dem Karton eine micro SD-Karte. Auf dieser SD-Karte ist das Betriebssystem Raspberry Pi OS installiert, welches wir im Rahmen der Veranstaltung nutzen. Es ist wichtig das Image auf dem neusten Stand zu halten, um mögliche Fehler oder Probleme bei wichtigen Programmen und Bibliotheken zu beheben.

Für die Inbetriebnahme des RPi’s führen Sie bitte folgende Schritte durch:

• Stecken Sie die micro SD-Karte in die dafür vorgesehene Buchse ein und verbinden Sie eine Maus, einen externen Monitor und das Internet-Kabel (eine WLAN-Verbindung ist auch möglich) mit dem RPi
• Schalten Sie den RPi ein, indem Sie es mit dem Netzteil verbinden (der RPi fährt hoch, sobald er über das Netzteil mit Strom versorgt wird –> kein EIN-/ AUS-Schalter)
• Nachdem der RPi erfolgreich hochgefahren ist, erscheint ein Fenster, womit die wichtige Grundkonfigurationen durchgeführt werden können. Führen Sie die Schritte durch

Die Grundeinstellungen wurden durchgeführt und der RPi ist nun einsatzbereit.

Für die Aktualisierung des Betriebssystems und Bibliotheken führen Sie bitte folgende Schritte durch (Internetverbindung notwendig):

• Um das Terminal zu starten, drücken Sie bitte auf das Terminal-Symbol oben auf der Start-Leiste oder benutzen Sie die Tastenkombination CTRL+ALT+T
• Nun geben Sie den Befehl sudo apt-get update ein und warten Sie, bis die Installation vollständig abgeschlossen wurde
• Nun geben Sie den Befehl sudo apt-get upgrade ein

Das Betriebssystem und alle Software-Pakete sind auf dem neusten Stand.

Benötigte Software:

• SD-Card Formatter - Für die Formatierung der micro SD-Karte. Link: https://www.sdcard.org/downloads/formatter/
• Raspberry Pi imager - Für das Schreiben des Betriebssystems auf die micro SD-Karte. Link: https://www.raspberrypi.com/software/

Folgende Schritte sind Notwendig:

1. Formatieren der micro SD-Karte. Die micro SD-Karte sollte mindestens eine Größe von 8Gb haben
2. Starten Sie den Raspberry Pi Imager
3. Wählen Sie unter Betriebssystem Raspberry Pi OS (32Bit)
4. Wählen Sie die micro SD-Karte unter SD-Karte aus
5. Klicken Sie auf das Button Schreiben

Anschließend können Sie die micro SD-Karte auswerfen, mit Ihrem Raspberry Pi verbinden und die Software-Pakete aktualisieren.

Für eine SSH-Verbindung und die Kommunikation von Sensoren und Aktoren müssen die Schnittstellen SSH, SPI und I2C freigeschaltet werden. Führen Sie dafür die folgenden Schritte durch:

• Terminal-Fenster öffnen
• Das Konfigurationsmenü am Terminal starten mit sudo raspi-config
• Unter Interface Options (3) die Schnittstellen SSH (P2), SPI (P4) und I2C (P5) aktivieren
• Raspberry Pi 400 neu starten mit sudo reboot

Die Schnittstellen wurden nun freigeschaltet. Eine SSH-Verbindung und das Empfangen von Daten über die SPI- und I2C-Schnittstelle ist möglich.

Für die Kommunikation und Datenaustausch zwischen einem Host-Rechner und einem Raspberry Pi wird eine SSH-Verbindung zwischen diesen Endgeräten benötigt (siehe Abbildung). Dazu muss beim Raspberry Pi der SSH-Zugriff aktiviert werden (siehe Kapitel Aktivierung von wichtigen Schnittstellen). Der Befehl ist wie folgt aufgebaut:sudo scp BENUTZERNAME@IP_ADRESSE_COMPUTER1:PFAD_QUELLE/DATEINAME PFAD_ZIEL/DATEINAME

Computer 1

• Benutzer: markus
• IP-Adresse: 192.168.130.21

Computer 2

• Benutzer: tom
• IP-Adresse: 192.168.121.14

Beispiel 1: Datei Hallo.txt von Computer 1 zu Computer 2 kopieren: sudo scp markus@192.168.130.21:/home/markus/Desktop/Hallo.txt /home/tom/Desktop/Hallo.txt Beispiel 2: Ordner MeineProgramme von Comouter 1 zu Computer 2 kopieren: sudo scp -r markus@192.168.130.21:/home/markus/Desktop/MeineProgramme /home/tom/Desktop/ProgrammeMarkus

Wenn Sie keinen neuen Benutzer angelegt und das Passwort nicht geändert haben, so ist der Benutzername des Pi’s pi und das Passwort raspberry !

Die Installation von Python3-Bibliotheken erfolgt mit dem Terminal. Dafür wird der Package Installer for Python (pip3) benötigt. Der Befehl ist wie folg aufgebaut: pip3 BEFEHL [OPTION(EN)] MODUL(E)

• install MODULE - Installiert das Modul
• uinstall MODULE - Deinstalliert das Modul
• list - Listet alle installierten Modue auf
• show MODULE - Zeigt die Informationen zum bereits installierten Moduls an

• -U, –upgrade - Aktualisiert die nachfolgende(n) Module
• -r, requirments.txt - Installiert alle Module, die in der Text-Datei requirements.txt aufgelistet sind
• –user - Installiert die nachfolgende(n) Module nur lokal für den aktuellen Nutzer

1. Listen aller Module: sudo pip3 list
2. Installieren des Moduls matplotlib (wird für die Erstellung von Diagrammen mit Pyhton benötigt): sudo pip3 install matplotlib
3. Aktualisieren des Moduls matplotlib: sudo pip3 -U (oder –upgrade) matplotlib