Den Raspberry Pi programmieren: Das brauchen Sie

Technologie

Technologie

Datum 04.11.2020
Lesezeit 7 Min.

Den Raspberry Pi programmieren: Das brauchen Sie

Der Raspberry Pi ist zusammen mit anderen Vertretern der Gattung „Kleinstcomputer” bei IoT-Entwicklern schon lange als Plattform für Ideen und Entwicklungsvorhaben bekannt. Über das sogenannte Sensorboard können Sie Sensoren (Eingänge) und Aktoren (Ausgänge) anschließen, um sie mit intelligenter Steuerungslogik zu versehen. Doch was brauchen Sie eigentlich, um mit einem der  beliebten Kleinstcomputern loszulegen und ihn für ein Vorhaben im IoT-Umfeld zu programmieren?


Der Raspberry Pi ist sehr klein und kaum größer als eine Packung Skatkarten. Dabei verfügt er trotzdem über jede Menge Hardware-Komponenten, die sonst „normalen” Computern vorbehalten sind. Beim aktuellen Modell Raspberry Pi 4 sind das bis zu acht Gigabyte RAM, zwei microHDMI-Ports, USB-Schnittstellen und ein Gigabit-Ethernet-Anschluss. Die Stromversorgung des Kleinstcomputers erfolgt via USB-C-Kabel.

Der Pi kann dank der kleinen Abmessungen mühelos in einem kleinen Gehäuse, hinter einer Abdeckung oder einer Wand verborgen werden. Wie Sie Ihr IoT-Programmiervorhaben mit dem praktischen Mini-Computer oder dessen Alternativen realisieren können, erfahren Sie hier.

Den Raspberry Pi programmieren: Mit GPIO, einem Breadboard und Python – oder Windows 10

Den Raspberry Pi in einer hardwarenahen Entwicklersprache zu programmieren ist nicht unbedingt etwas für völlige IoT-Neulinge. Wer bislang kaum bis gar keine Erfahrung in hardwarenaher Entwicklung hat, könnte damit überfordert sein. Alternativ gibt es fertige IoT-Bausätze mit Anleitung, Produkte wie OEM-Steuerungssysteme nebst zugehöriger Software oder die Unterstützung durch Digitalisierungs-Experten wie Vodafone.

Wer jedoch Spaß an Tüfteleien hat und seine Programmierkenntnisse auffrischen möchte, kann mit dem Pi relativ leicht auch komplexe IoT-Vorhaben realisieren. Sie sollten allerdings nicht vor dem Einsatz von Lötkolben und Multimeter zurückschrecken. Übrigens können Sie sogar Windows 10 auf einem Raspberry Pi installieren – was das Arbeiten sehr komfortabel macht.

Herzstück des Raspberry Pi: Das GPIO-Board

Damit eine Verbindung mit der Außenwelt überhaupt möglich ist, braucht ein IoT-fähiger Computer die notwendigen Anschlüsse für Schalter und Sensoren. Der Raspberry Pi hat hierzu ein sogenanntes GPIO-Board („General Purpose Input/Output”) mit 40 Pins verbaut. Dieses dient dazu, Sensoren, Aktoren, LEDs, Motoren und ähnliche Bauteile für diverse Zwecke mit dem Raspberry zu verbinden. 

Bei Berücksichtigung der elektrischen Charakteristika der Bauteile steht einer komplexen Hardware-Ansteuerung auf Basis von Sensor- und Cloud-Daten jedoch zumindest in der Theorie nichts mehr im Wege.

Bei der Verwendung von zusätzlichen Peripherie-Bauteilen achten Sie bitte auf die Spezifikationen dieser Hardware und des Pi. Die mögliche Strommenge, die der Raspberry Pi liefert, ist begrenzt. Bei Überlastung könnte das Board Schaden nehmen. 

 

Ausklappbare Informationsgrafik

Je nach geplantem Projekt bietet der Raspberry Pi bis zu 40 Pins für externe Peripherie.

Bild: Eigenkreation / Raspberry Pi Foundation

Platinen bauen leicht gemacht: Das Breadboard

Um Ihre Schaltung auszuprobieren gibt es als Arbeitshilfe sogenannte Breadboards („Steckbretter”). Diese sehen tatsächlich aus wie kleine Frühstücksbrettchen und besitzen neben einem Steckverbinder für den GPIO-Konnektor lauter kleine Vertiefungen, in die Sie LEDs und Kabel einstecken können. 

Weiterer Vorteil eines Breadboards: Sie schonen die empfindlichen Kontakte auf der Pi-Steckerleiste und verhindern versehentliche Kurzschlüsse durch Überbrückung von Pins, die nicht zusammengeschaltet werden dürfen. 

Wenn Sie mit Ihrer Lösung zufrieden sind, können Sie die Schaltung auf eine Platine übertragen und alles fest zusammenlöten oder fertigen lassen.

 

Breadboard mit einem Raspberry-Computer

Mit einem solchen Steckbrett testen Sie Ihre IoT-Vorhaben flexibel und gefahrlos.

Die Logik-Programmierung erfolgt (häufig) in Python

Python gehört neben Java und Co. zu den beliebtesten Programmiersprachen. Ein Grund hierfür ist der regelrechte Boom von IoT-Projekten, der aktuell stattfindet. Python ist bei weitem nicht so „mächtig” wie Java oder C++, unterstützt aber alles, was Sie für Ihr erfolgreiches IoT-Projekt brauchen. Zudem lässt sich die Sprache relativ leicht erlernen. 

Sofern Sie sich mit Python bislang nicht auskennen, bieten sich für den Einstieg passende Online-Sessions, Bücher oder diverse YouTube-Anleitungen an:

 

Video: YouTube / lerneprogrammieren

 

Mögliche Betriebssysteme für den Raspberry Pi im Überblick

Ein wichtiger Bestandteil Ihres erfolgreichen IoT-Projekts ist neben der passenden Programmiersprache und -umgebung das passende Betriebssystem für den Kleinstcomputer. Hardwarenahe Betriebssysteme, die speziell für ARM-Architekturen entwickelt wurden, liegen im Performance-Bereich vorn. Die meisten der vorgestellten Betriebssysteme basieren auf einer der bekannten Linux-Distributionen. Aber auch Android lässt sich neben Windows zum Laufen bringen.

Hier eine Übersicht möglicher Betriebssysteme für den Raspberry Pi:

  • Raspbian: Das offizielle Hersteller-Betriebssystem für den Raspberry Pi
  • Ubuntu MATE: Die Alternativ-Empfehlung der Raspberry Foundation 
  • Pidora: Fedora-Linux-Derivat, das auch ohne Monitor auskommen kann
  • Android: Experimentell installierbar via LineageOS und Etcher-Image
  • Android Things: Experimentelle Android-Plattform für IoT-Entwicklungen
  • Xubuntu: Ebenfalls auf Ubuntu-Linux-Basis und mit Xfce-Desktop
  • RISC OS: Die Alternative für Archimedes-Kenner
  • LibrELEC: Beste Performance für Medien-Center-Anwendungen (Basis: XBMC)
  • OSMC: Ähnlich wie LibrELEC basierend auf dem Xbox Media Center (XBMC)
  • RetroPie: Der Pi als Emulator für SEGA Mega Drive, SNES, PlayStation und Co.
  • Windows 10 IoT Core: Die gewohnte Windows-10-Oberfläche und viele bekannte Tools

Unser Tipp: Nutzen Sie Windows 10 IoT Core mit Microsoft Visual Studio

Der Raspberry Pi bietet also die Wahl zwischen einer ganzen Vielzahl von Betriebssystemen – darunter das offizielle Raspbian, welches Python, Scratch, Java und Sonic Pi als Programmiersprachen für IoT-Projekte bereits enthält. Eine interessante Alternative zu Raspbian und Co. stellt Pidora dar, das auf Fedora-Linux basiert, aber (ebenfalls) Kenntnisse in Linux voraussetzt. 

Deutlich komfortabler geht es jedoch mit Windows 10 IoT Core zu: Hier erhalten Sie nicht nur die gewohnte, grafische Windows-10-Oberfläche, sondern auf Wunsch auch das bekannte und beliebte Microsoft Visual Studio als Programmieroberfläche für den Pi. Und wenn Sie nicht die ganze Zeit Maus, Tastatur und Bildschirm am Pi angeschlossen lassen wollen, nutzen Sie einfach eine SSH-Verbindung zum Gerät. Dann braucht der Pi lediglich eine Internetverbindung mit fester (interner) IP-Adresse. Anschließend wird er über einen beliebigen, weiteren Computer im selben Netz „ferngesteuert”.

 

Video: YouTube / Microsoft Visual Studio

 

Ihr IoT-Entwicklungsprojekt wartet nur darauf, realisiert zu werden

Gerade in Kombination mit Windows 10 vergisst so mancher Anwender schnell, dass er einen Raspberry Pi und keinen handelsüblichen Desktop-Computer bedient. – Trotzdem können Sie mit wenig Programmieraufwand vollkommen individuelle IoT-Projekte auf die Beine stellen. Und sobald Ihr Projekt einmal läuft, verbinden Sie die Hardware fest mit dem GPIO-Board, sorgen für eine passende Stromversorgung und lassen dann den Pi unauffällig hinter einer Klappe, in einem Gehäuse oder auf ähnliche Weise „verschwinden”.

Mehr zum Thema Hardware-Auswahl haben wir für Sie bereits als Ideen in unserem separaten Beitrag zu IoT-Geräten zusammengestellt. Hier erfahren Sie, welche IoT-Sensoren es gibt und wie Sie Ihr Vorhaben auch mobil anbinden. Die Stichworte sind hier eine IoT-SIM und unser neuer Tarif Vodafone Easy Connect IoT.

 

+++ Jetzt ganz einfach buchen und mit IoT durchstarten: Der sorgenfreie IoT-Prepaid-Tarif IoT Easy Connect bietet Ihnen die Möglichkeit, Ihre Geräte für einmalig 12,99 EUR mit 750 MB und 250 SMS zu vernetzen. +++

 

Übrigens: Wer wiederum nicht auf den Raspberry Pi setzen will, findet in Geräten wie dem Banana Pi, einem Cubieboard oder einem Arduino-PC ebenfalls interessante Hardware-Alternativen im Kleinstformat.

– – –

+++ Außerdem spannend +++

Einfach einen Fortschritt voraus: Wie die New Industry mit Hilfe von IoT, vernetztem Denken und Smart Services die Geschäftswelt von morgen gestaltet.

Bestens informiert: In unserem IoT Spotlight Report stellen wir Ihnen jede Menge spannende Ideen zur Gerätevernetzung vor und liefern einen umfassenden, aktuellen Marktüberblick. Laden Sie sich den aktuellen Report einfach hier herunter: Download IoT Spotlight Report 2020.

– – –

 

Welches Raspberry-Pi-Projekt haben Sie aktuell im Sinn? Welche Alternativen zum Pi kennen Sie noch und wie haben Sie Ihr erstes IoT-Projekt realisiert? Wir freuen uns auf Ihren Kommentar.

 


Kontakt aufnehmen

Sie haben Fragen zu unseren Produkten und Angeboten?
Dann rufen Sie unter 0800 5054515 an.

 

Kommentare

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Facebook Twitter WhatsApp LinkedIn Xing E-Mail