Programmieren für Ingenieure
Ausführung von Python Programmen 4: Raspberry Pi Setup
Inhaltsverzeichnis
- 1) Willkommen
- 2) Mindset
- 3) Kursübersicht
- 4) Download und Installation
- 5) Hello World
- 6) Entwicklungsumgebung
- 7) Informationen finden
- 8) Variablen
- 9) String
- 10) Integer, Float
- 11) Boolean
- 12) Abfragen
- 13) while Schleifen
- 14) for Schleifen
- 15) List
- 16) Dictionary
- 17) None
- 18) Datentypen umwandeln
- 19) Funktionen
- 20) Module
- 21) Debugging
- 22) Übungen
- 23) Übung 1: Zahlen addieren
- 24) Übung 2: Groesseren Wert finden
- 25) Übung 3: Kreis Fläche und Umfang berechnen
- 26) Entwicklungsprozess
- 27) Beispielprogramm Prozessdaten 1: kopieren
- 28) Beispielprogramm Prozessdaten 2: auswerten
- 29) Einstellungen über Settings.xml
- 30) Logging
- 31) Exceptions
- 32) Übung 4: Praxisvorbereitung
- 33) Typische Fehler
- 34) Code Optimierung
- 35) Ausführung
- 36) Ausführung 1: IDE py cmd bat
- 37) Ausführung 2: Windows exe
- 38) Ausführung 3: Aufgabenplanung
- 39) Ausführung 4: Setup Raspberry Pi
- 40) Ausführung 5: Raspberry Pi Ausführung
- 41) Danke
In dieser Lektion möchte ich dir zeigen wie du einen Raspberry Pi einrichten, und deine Programme darauf rund um die Uhr laufen lassen kannst.
Ein Raspberry Pi ist ein kleiner Computer, der auf einer einzigen Platine aufgebaut ist.
Er ist relative günstig und stromsparend und eignet sich deshalb sehr gut dafür rund um die Uhr zu laufen und deine Programme auszuführen.
Je nachdem welche Aufgaben du automatisieren möchtest, kann es natürlich sein, dass sich verschiedene Computer mehr oder weniger für die Ausführung eignen.
Deshalb kann es sich auch hier lohnen kurz im Internet nach Erfahrungsberichten zu suchen, wenn du einen sehr speziellen Anwendungsfall oder Ansprüche hast.
Um es möglichst einfach zu halten entscheide ich mich meistens nur zwischen zwei der bekanntesten, und zwar dem Raspberry Pi für Rechenaufgaben oder Arduino für Mess- Steuer- und Regelaufgaben.
Wenn du an einem Beispiel mit Arduino interessiert bist, dann kann ich dir empfehlen einen Blick auf das “Energiezähler für eine Solaranlage” Projekt zu werfen.
In dieser Lektion möchte ich dir zeigen wie du einen Raspberry Pi im Headless Mode, also ohne viel Zubehör wie Monitor, Maus, Tastatur aufsetzen und betreiben kannst.
Alles was du dafür brauchst ist der Computer, ein Netzteil, welches bis zu 5A bereitstellen kann und eine microSD Karte.
1) Betriebssystem
Der erste Schritt ist dann das Betriebssystem auf die SD Karte aufzuspielen.
Dafür kannst du dir das Raspberry Pi Imager Programm runterladen:
https://www.raspberrypi.org/software/
Nachdem du das Programm installiert und gestartet hast, kannst du zuerst das Betriebssystem auswählen, das du installieren möchtest.
Wenn du dir nicht sicher bist, welches du nehmen sollst und keine speziellen Anforderungen hast, dann installierst du am besten einfach das Raspberry Pi OS (32-bit).
Im nächsten Schritt kannst du die SD Karte anschließen und auswählen.
Anschließend musst du nur noch auf WRITE klicken und der Imager wird anfangen automatisch das Betriebssystem runterzuladen und zu installieren.
Nach ein paar Minuten sollte dieser Vorgang dann erfolgreich abgeschlossen sein, und du bekommst eine Meldung, dass du die SD Karte jetzt entnehmen kannst.
Da wir den Raspberry Pi allerdings ohne Zubehör aufsetzen, müssen wir die Karte noch einmal einstecken um einige Anpassungen für den ersten automatischen Start vorzunehmen.
2) WLAN
Zuerst erstellen wir dafür in dem system-boot Abschnitt eine neue Datei mit dem Namen wpa_supplicant.conf.
Diese wird die Konfiguration Informationen für das automatische Einloggen in dein WLAN enthalten.
Die Datei sollte den folgenden Text enthalten (natürlich mit den Informationen deines eigenen Netzwerkes):
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=DEnetwork={
ssid=“WLAN_NAME“
psk=“WLAN_PASSWORT“
priority=1
}
3) SSH
Nach dem Start werden wir die erste Verbindung über SSH (Secure Shell) herstellen.
An dieser Stelle ein kurzer Exkurs zur Begriffsklärung:
Sobald du einen Rechner nicht über eine grafische Oberfläche (GUI) steuerst, sondern über Textbefehle gibt es dafür eine ganze Reihe von verschiedenen Bezeichnungen.
Shell, Power Shell, Command Prompt, Eingabeaufforderung, Kommandozeile, Console, oder Terminal – und das sind bestimmt noch nicht einmal alle.
All diese Begriffe sind entstanden, weil es Unterschiede gibt, die so wichtig sind, dass sie die Prägung eines neuen Wortes dafür rechtfertigen und ich versuche sie so gut ich kann korrekt zu verwenden.
Um dich (und uns) aber nicht in zu vielen Details zu verlieren, reicht es an dieser Stelle vollkommen aus zu wissen, dass wir bei der Verwendung von jedem dieser Begriffe grundsätzlich erst einmal nur davon sprechen einen Computer über Textbefehle in normalerweise weißer Schrift in einem schwarzen Fenster zu steuern.
Um diese Zugriffsart auf dem Raspberry Pi automatisch zu aktivieren musst du einfach nur eine leere Datei mit dem Namen SSH ohne Dateiendung im system-boot Abschnitt anlegen.
Auf deinem Rechner hast du unter Einstellungen – Programme und Features – Zusätzliche Features die Möglichkeit das OpenSSH Server Feature hinzuzufügen.
4) Start und Verbindung
Jetzt kannst du die SD Karte auswerfen, in den Raspberry Pi einsetzen und ihn starten indem du ihn an den Strom anschließt.
Beim ersten Start kann es eventuell ein paar Minuten dauern bevor du dich verbinden kannst.
Am besten siehst du wann der erste Einrichtungsprozess abgeschlossen ist, wenn du in deinen Router Einstellungen überprüfst wann sich der Raspberry Pi ins WLAN einloggt.
Hier bekommst du dann praktischerweise auch gleich die zugewiesene IP Adresse angezeigt.
Wenn du dich später nicht jedes Mal erneut bei deinem Router nach der IP Adresse suchen möchtest, kannst du sie auch mit dem folgenden Befehl in der Eingabeaufforderung herausfinden:
ping raspberrypi.local
Ebenfalls in der Eingabeaufforderung kannst du dich nun über SSH als Nutzer “pi” mit dem Standard Passwort “raspberry” verbinden:
ssh pi@IP_ADRESSE
5) VNC
Wenn du gern mit der Kommandozeile arbeitest, dann kannst du an dieser Stelle schon loslegen.
Ich selbst muss aber zugaben, dass ich ein großer Fan von grafischen Oberflächen bin und richte deshalb meistens noch einen VNC Server ein – in diesem Fall von RealVNC.
Wenn du das auch möchtest, dann kannst du auf dem Raspberry Pi einfach die folgenden Befehle ausführen:
sudo apt update
sudo apt install realvnc-vnc-server
Nachdem der VNC Server erfolgreich installiert wurde, musst du nur noch den Zugriff über VNC erlauben.
Das kannst du am einfachsten in den Einstellungen machen, die du mit dem folgenden Befehl öffnen kannst:
sudo raspi-config
Dort kannst du anschließend den Zugriff über VNC erlauben:
Um den VNC Server zu starten kannst du jetzt den folgenden Befehl über SSH ausführen:
vncserver :1 -geometry 1920×1080
Zum Beenden könntest du den folgenden Befehl nutzen (möchten wir an dieser Stelle aber natürlich nicht machen):
vncserver :1 -kill
Um jetzt von deinem Rechner aus auf die grafische Oberfläche zugreifen zu können musst du nur noch den VNC Viewer runterladen und installieren.
https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/
Anschließend kannst du dich mit der bereits herausgefundenen IP Adresse über Port 5900, dem Benutzer “pi” und dem Standard Passwort “raspberry” verbinden.
Geschafft =)
Und ab dieser Stelle kannst du deinen Raspberry Pi wie einen normalen Linux Rechner nutzen.
Um es für diese Lektion nicht zu übertreiben machen wir hier eine kurze Paus, bevor wir uns in der nächsten Lektion den letzten Schritt anschauen in dem wir uns anschauen wie du die Ausführung deiner Programme automatisieren kannst.
Vielen Dank fürs zuschauen, und ich freue mich schon darauf dich gleich in der nächsten Lektion wiederzusehen =)