Inhaltsverzeichnis

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Vorwort
15
Geleitwort von Eben Upton
20
TEIL I Den Raspberry Pi kennenlernen
21
1 Kauf und Inbetriebnahme
23
1.1 Kauf
23
1.2 Raspberry-Pi-Distributionen
37
1.3 Installation
39
2 Erste Schritte mit Raspberry Pi OS
43
2.1 Basiskonfiguration
44
2.2 Der PIXEL Desktop
51
2.3 Wichtige Programme
53
2.4 WLAN-Konfiguration
63
2.5 Bluetooth-Konfiguration
64
2.6 USB-Sticks und -Festplatten
65
2.7 Drucker
66
3 Arbeiten im Terminal
69
3.1 Erste Experimente
69
3.2 Eingabeerleichterungen und Tastenkürzel
75
3.3 Die Bourne Again Shell (bash)
78
3.4 Arbeiten mit Administratorrechten (sudo)
84
3.5 Textdateien lesen und ändern
87
3.6 Verzeichnisse und Dateien
92
3.7 Komprimierte Dateien und Archive
99
3.8 Prozessverwaltung
103
3.9 Netzwerkkommandos
108
4 Tipps & Tricks
113
4.1 Raspberry Pi OS Lite
113
4.2 WLAN und SSH-Server vorkonfigurieren
116
4.3 PIXEL Desktop konfigurieren
117
4.4 Screenshots erstellen
120
4.5 Mehr Farbe im Terminal
121
4.6 Overclocking
123
4.7 USB-Booting
127
4.8 SSDs mit PCIe verwenden
131
4.9 Notfall-Tipps
135
5 Arbeitstechniken
143
5.1 Programme installieren und verwalten
143
5.2 Updates
147
5.3 SSH
152
5.4 Remote-Desktop-Nutzung (VNC)
160
5.5 Netzwerkverzeichnisse nutzen
166
5.6 Netzwerkverzeichnisse anbieten (Samba-Server)
171
5.7 Internetzugriff auf den Raspberry Pi
178
5.8 Programme beim Systemstart ausführen
187
5.9 Programme regelmäßig ausführen (Cron)
188
5.10 Monitor ein- und ausschalten
191
5.11 Backups erstellen
193
6 Linux-Grundlagen
199
6.1 Benutzer und Gruppen
200
6.2 Zugriffsrechte
207
6.3 Paketverwaltung
214
6.4 Verwaltung des Dateisystems
216
6.5 Netzwerkkonfiguration
224
6.6 Bluetooth
229
6.7 Systemstart
231
6.8 Systemeinstellungen in config.txt
239
6.9 Grafiksystem
243
6.10 Kernel und Module
246
6.11 Device Trees
249
7 Ubuntu
253
7.1 Installation
253
7.2 Desktop-Nutzung
255
7.3 Servereinsatz
258
TEIL II Der Raspberry Pi als Media-Center und Spielekonsole
259
8 Audioplayer mit Smartphone-Fernbedienung
261
8.1 Musik hören mit dem Raspberry Pi
262
8.2 HiFiBerry
263
8.3 MPD-Installation und -Konfiguration
266
8.4 Volumio
274
9 Multimedia-Center mit Kodi und LibreELEC
279
9.1 Installation und Konfiguration
280
9.2 Anwendung
288
10 RetroPie
295
10.1 Gehäuse und Controller
296
10.2 Installation
300
10.3 Spiele starten, speichern und laden
306
TEIL III Hardware-Grundlagen
309
11 Hardware-Einstieg
311
11.1 Platinenaufbau
311
11.2 Der BCM2712
312
11.3 GPIO-Kontakte
316
11.4 Stromversorgung
324
11.5 Gehäuse
331
12 Elektrotechnik-Crashkurs
335
12.1 Strom, Spannung und das ohmsche Gesetz
335
12.2 Grundschaltungen
337
12.3 Elektronische Grundbauteile
342
12.4 Das Multimeter
347
12.5 Breadboard oder Platine?
350
12.6 Löten
352
12.7 Breadboardadapter
354
13 LEDs, Motoren und Relais
359
13.1 Leuchtdioden (LEDs)
359
13.2 Optokoppler
377
13.3 Elektromotoren
378
13.4 Schrittmotoren
389
13.5 Servomotoren
399
13.6 Relais
406
13.7 Remote GPIO
409
14 Bussysteme
413
14.1 SPI
413
14.2 Der Analog-digital-Wandler MCP3008
422
14.3 Der Digital-analog-Wandler MCP4811
428
14.4 I2C
433
14.5 UART
441
14.6 Der Audio-Bus I2S
445
14.7 1-Wire
446
15 Sensoren
449
15.1 PIR-Bewegungssensor
449
15.2 Ultraschallsensor
453
15.3 Wasserstandssensor
455
15.4 Bodenfeuchtigkeitssensor
457
15.5 Temperatursensoren
462
15.6 Fotowiderstand
466
15.7 Das Multi-Analogsensor-Board PCF8591
468
15.8 Raspberry Pi Camera Boards
471
15.9 Reed-Kontakt
483
15.10 Hardware Real-Time Clock
485
15.11 IR-Empfänger
488
15.12 Fingerabdruck-Scanner
490
15.13 Leitfaden für fremde Sensoren
498
16 Erweiterungsboards
501
16.1 StromPi – USV und Wide-Range-Spannungsversorgung
501
16.2 Pimoroni Zero LiPo
505
16.3 Raspberry-Pi-HATs
506
16.4 Sense HAT – das Multitalent
511
16.5 Adafruit PWM/Servo-HAT
516
17 Displays
521
17.1 7-Segment-Anzeige
521
17.2 16x2-LC-Display
524
17.3 PiTFT – der Touchscreen für den Raspberry Pi
526
17.4 Kfz-Rückfahrmonitore
530
17.5 Das offizielle Raspberry-Pi-Touchdisplay
534
17.6 PaPiRus – das E-Paper-Display
539
TEIL IV Programmierung
547
18 Python kennenlernen
549
18.1 Python ausprobieren
550
18.2 Python-Konzepte interaktiv kennenlernen
552
18.3 Eigene Scripts programmieren
562
19 Python-Grundlagen
567
19.1 Elementare Syntaxregeln
567
19.2 Variablen und Objekte
572
19.3 Operatoren
578
19.4 Verzweigungen (if)
580
19.5 Schleifen (for und while)
582
19.6 Zeichenketten
588
19.7 Listen
593
19.8 Umgang mit Fehlern (Exceptions)
597
19.9 Funktionen
602
19.10 Objektorientiertes Programmieren
612
19.11 Systemfunktionen
617
19.12 Externe Module installieren (pip)
620
20 Python-Programmierung
623
20.1 GPIO-Zugriff mit gpiozero
623
20.2 GPIO-Zugriff mit lgpio
631
20.3 GPIO-Zugriff mit rpi-lgpio
632
20.4 GPIO-Zugriff mit gpiod
634
20.5 Reset/Shutdown-Taste
634
20.6 Kamera
637
20.7 E-Mails versenden
642
20.8 Textdateien lesen und schreiben
646
20.9 Grafikprogrammierung
650
20.10 Grafische Benutzeroberflächen mit tkinter
657
20.11 matplotlib
669
21 bash-Programmierung
675
21.1 Einführung
675
21.2 Variablen
679
21.3 Schleifen, Bedingungen und Funktionen
684
21.4 GPIO-Steuerung per Kommando
695
21.5 GPIO-Informationen ermitteln
697
21.6 Die Kommandos »gpioget« und »gpioset«
700
21.7 Das Kommando pinctrl
705
22 C-Programmierung
707
22.1 Hello World
707
22.2 GPIO-Steuerung mit C
711
23 PHP-Programmierung
715
23.1 Apache installieren und konfigurieren
716
23.2 Webverzeichnisse einrichten und absichern
718
23.3 HTTPS
724
23.4 PHP installieren und konfigurieren
728
23.5 MariaDB installieren und administrieren
730
23.6 »Hello World« in PHP
735
23.7 GPIO-Steuerung mit PHP
737
23.8 Kamerafunktionen mit PHP nutzen
741
24 Mathematica und die Wolfram Language
745
24.1 Arbeiten mit Mathematica
746
24.2 Programmieren mit der Wolfram Language
752
24.3 Grafische Darstellung von Temperaturdaten
758
TEIL V Projekte
763
25 Der Raspberry Pi im Vogelhaus
765
25.1 Einbau des Raspberry Pi samt Kameramodul in ein Vogelhaus
765
25.2 Kamerapraxis
768
25.3 Bewegungserkennung mit motion
771
25.4 Das Vogelhaus im praktischen Einsatz
774
26 Zeitmessung mit Lichtschranken
777
26.1 Versuchsaufbau (Hardware)
777
26.2 Programmcode
780
27 Das autonome Auto
783
27.1 Der Bau des Autos
783
27.2 Die Software
792
28 RFID-Türöffner mit Zutrittskontrolle
795
28.1 RFID-Hardware
796
28.2 Software
798
28.3 Erweiterungsmöglichkeiten und Tipps
804
29 Stromzähler auslesen
807
29.1 Stromzähler-Grundlagen
807
29.2 Einführung in RRDtool
811
29.3 Zählerdaten speichern und zu Graphen aufbereiten
816
30 Hausautomation mit Netzwerksteckdosen
819
30.1 Einführung
819
30.2 Programmierung
821
31 Die Schalthebel der Nacht
833
31.1 Vorbereitung
833
31.2 Der Lux-Sensor
834
31.3 IKEAs Trådfri-Beleuchtungssystem mit Linux steuern
837
31.4 Philips-Hue-Leuchten ansteuern
840
31.5 Lichtstärke messen, Leuchten steuern
843
32 Ort und Zeit per GPS empfangen
847
32.1 Haben Sie Zeit? Eine Uhr für den Raspberry Pi
847
32.2 Ortsbestimmung mit dem Raspberry Pi
855
33 Klingel-Pi – der Türglockenverstärker
861
33.1 Geräuschsensor anschließen
861
33.2 Software
862
34 DLNA-Server
865
34.1 Inbetriebnahme ohne Tastatur und Monitor
866
34.2 ReadyMedia alias miniDLNA
869
34.3 Read-only-Konfiguration
871
35 Pi-hole (Ad-Blocker)
873
35.1 Installation
874
35.2 Client-Konfiguration
877
35.3 Weboberfläche
878
36 WLAN-Router
881
36.1 Basiskonfiguration
881
36.2 Routerkonfiguration mit »nmcli«
882
36.3 RaspAP
886
37 NAS mit openmediavault
891
37.1 Voraussetzungen
893
37.2 Installation
895
37.3 Konfiguration
895
38 Home Assistant
903
38.1 Installation
904
38.2 Setup des eigenen Smart Homes
905
38.3 Terminal, SSH und Backups
916
39 Luftraumüberwachung
919
39.1 Technischer Hintergrund und Hardware
919
39.2 Software
921
40 Die Servokamera
925
40.1 Die Hardware
926
40.2 Die Python-Software
926
40.3 Die Streaming-Software
929
40.4 Die Weboberfläche
930
41 PomodoPi
935
41.1 Der Bodenfeuchtigkeitssensor
935
41.2 Die Blumenampel
943
41.3 Die automatische Bewässerung
945
41.4 Photosynthese sichtbar machen
950
42 Wassermelder mit Handyalarm
953
42.1 Hardware
953
42.2 Push-Benachrichtigungen mit Pushover
955
42.3 IFTTT
958
43 Dicke Luft – Feinstaubmessung und Innenluftqualität
961
43.1 Was ist Feinstaub?
961
43.2 Welcher Sensor kann PM10 und PM2.5 messen und wie funktioniert das?
962
43.3 Anschauliche Grafiken im Web
966
43.4 Luftqualitätssensor für den Innenraum
970
44 PXE-Boot: Ohne Speicherkarte vom NAS booten
973
44.1 Das NAS-System vorbereiten
973
44.2 Den Raspberry Pi und sein Betriebssystem vorbereiten
977
TEIL VI Raspberry Pi Pico
985
45 Die Hardware
987
45.1 Der Microcontroller RP2040
988
45.2 Platinenaufbau
989
46 MicroPython-Programmierung
995
46.1 Hello MicroPython!
995
46.2 Programmiertechniken
1002
46.3 Pico-Webserver
1012
47 CO2-Ampel
1019
47.1 Hardware
1019
47.2 Software
1022
48 Ultraschall-Entfernungsmessung
1025
48.1 Ultraschallsensor anschließen und auswerten
1025
48.2 Ultraschallampel
1028
Index
1031