Projekt:RaspberryPiElektronik

Einstieg in Raspberry Pi mit GPIO Status: beta
Beschreibung	Einstieg in Elektronikschaltungen mit Raspberry Pi
Ansprechpartner	VinRisen360

Einstieg in Raspberry Pi mit GPIO Allgemein

Der Raspberry Pi ist ein Mini-Computer, der sich bei den Bastlern großer Beliebtheit erfreut.
Mit ihm lassen sich ohne großen Aufwand Projekte aller Art umsetzen.
Egal ob es um das die Installation fertiger Projekte aus dem Internet geht oder für die Realisierung eigener kleiner Projekte...
Mit dem Raspberry Pi bleiben einem alle Wege offen.

Auf dieser Projektseite findet ihr tolle Anleitungen für den Einstieg in das Thema 'Raspberry Pi'.
Author der Doku: Paul Freudenberger
Contributors: Dr. Helmut Scholz

Raspberry Pi Installation

Auswahl des Betriebssystems

Zunächst muss das Standard Betriebssystem auf dem Raspberry Pi installiert werden.
Raspberry Pi bietet zwei verschiedene Arten von Betriebssystem:

Raspbian Desktop: Betriebssystem für Einsteiger mit grafischer Oberfläche (Fenster, bedienbar mit Maus und Tastatur)
Raspbian Lite: Betriebssystem für Bastler mit Kommandozeile (Schwarzer Bildschirm mit Schrift, bedienbar mit Tastatur)

Raspbian Lite sollte bevorzugt eingesetzt werden. (Ressourcenschonender, Läuft flüssiger, eigene Projekte erfordern meist keine grafische Oberfläche)

Download der erforderlichen Software

RASPBIAN LITE OS

Unter dem folgenden Link lassen sich die Betriebssysteme kostenlos runterladen:
https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
Dort das Betriebssystem 'Raspian Stretch Lite' wählen.

Direkter Download-Link: http://director.downloads.raspberrypi.org/raspbian_lite/images/raspbian_lite-2018-11-15/2018-11-13-raspbian-stretch-lite.zip

IMAGEWRITER TOOL

Um das Betriebssystem auf die MicroSD-Karte des Raspberry Pi zu schreiben verwendet man folgende Programme:

Unter Windows
- Win32DiskImager
- Download-Link: https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/

Unter Linux
- (Bitte klären und validieren)

Installation des Betriebssystems mit Win32DiskImager

• Entpacken Sie das Raspberry Pi Image (.zip -> .img)
• Öffnen Sie Win32DiskImager
• Wählen Sie als Image-File '2018-10-09-raspberry-stretch-lite.img' (Name ggf. anpassen)
• Wählen Sie den richtigen Laufwerksbuchstaben aus (Siehe MicroSD-Karte)
• Klicken Sie auf 'Write' und warten Sie bis das Image auf die MicroSD-Karte geschrieben wurde
• Entfernen Sie die MicroSD-Karte aus Ihrem Computer und setzen Sie sie in den Raspberry Pi ein

Grundeinrichtung Raspbian Lite

• Schließen Sie alle Komponenten außer das Netzteil an den Raspberry Pi an (HDMI-Kabel, Tastatur, USB/Wifi-Dongles)
• Schalten Sie den Bildschirm an, bevor Sie den Raspberry Pi in Betrieb nehmen
• Schließen Sie den Raspberry Pi an ein Netzteil (e.g. Handy-Ladekabel) an (Der Raspberry Pi geht automatisch an)
• Warten Sie bis alle Meldungen am Bildschirm durchgelaufen sind und der 'Login:' angefordert wird
• Standard-User: pi, Standard-Password: raspberry (GROß-/KLEINSCHREIBUNG BEACHTEN!)

Jetzt sind Sie am Betriebssystem des Raspberry Pi angemeldet und können Befehle eintippen.

Folgende Befehle sollten zuerst gemacht werden:

raspi-config > Expand Filesystem (Dadurch nutzt der Raspberry Pi die komplette Speicherkapazität der MicroSD-Karte aus)
raspi-config > Advanced Options > Configure Network > WLAN SSID und Passphrase eintragen
raspi-config > Advanced Options > SSH aktivieren (Ermöglicht Fernzugriff auf den Rasperry Pi aus dem gleichen WLAN)
sudo reboot

Ab hier ist die Grundeinrichtung des Raspberry Pi abgeschlossen.
Im Idealfall ist der Raspberry Pi mit dem WLAN/Internet verbunden und kann über SSH innerhalb des eigenen WLANs ferngesteuert werden.

Einführung mit GPIO und Breadboard

Für den Einstieg in das Thema Elektroschaltungen und Raspberry Pi eignet sich GPIO und Breadboard sehr gut.
Hier eine kurze Begriffserklärung:

GPIO - Was ist das?

GPIO bezeichnet den langen streifen aus PINs auf dem Motherboard des Raspberry Pi, es steht für "General purpose input/output. Input/Output bedeutet, das man sie sowohl benutzen kann um dem Pi etwas mitzuteilen (als Input), als auch den Pi etwas ausgeben zu lassen (Output.) Das passiert über Spannungspegel: 3,3V (geringfügig weniger geht auch) signalisiert einen logischen HIGH-Zustand, 0V (oder geringfügig mehr) signalisiert einen logischen LOW-Zustand.
Mit diesen PINs lassen sich alle Arten von Elektroschaltungen bauen.
Sind sind zugleich die Schnittstelle zwischen Kommandozeile (Betriebssystem) und der späteren elektronischen Schaltung.
Hier ein Bild von den GPIO-PINs:

Breadboard - Was ist das?

Das Breadboard ist im Prinzip ein einfaches Gitter, auf das sich elektronische Schaltungen stecken lassen.
Es dient zur Veranschaulichung der Schaltung und ermöglicht schnelles Arbeiten. (Kein Lötzinn erforderlich)
Hier ein Bild eines Breadboards:

Projekt 1: LED via Kommandozeile an- und ausschalten

Benötigte Bauteile: LED, X Ohm-Widerstand
Geschätzte Dauer: 5-10 Minuten

Folgende Schaltung sollte aufgebaut werden:

Mit folgendem Befehl lässt sich die LED an- und ausschalten:

gpio -p 3 on
gpio -p 3 off

In dem Befehl verbirgt sich der Parameter '-p 3'.
'-p' steht für PIN und 3 bedeutet den 3ten PIN ansteuern.
'on' sagt dem PIN dann nur noch, dass +5V auf den PIN angelegt werden soll.
'off' entfernt die Spannung wieder von dem angegebenen PIN.

Projekt 2: Temperatur Sensor verwenden

Benötigte Bauteile: Analog Temperature Sensor XXXXX
Geschätzte Dauer: 30-60 Minuten

Der Temperatur Sensor sieht so aus:
Datei:Temperaturesensor.jpg

Folgende Schaltung sollte aufgebaut werden:

Mit folgendem Code lässt sich die Temperatur über den Sensor ausgeben:

//Insert Code here
//Insert Code here
//Insert Code here
//Insert Code here