Software-Entwicklung mit dem RasPi, Teil 2

Der Raspberry Pi im Internet of Things

| Autor / Redakteur: Christian Rentrop / Stephan Augsten

Dank seiner Größe findet der Raspberry Pi Zero im Grunde überall Platz.
Dank seiner Größe findet der Raspberry Pi Zero im Grunde überall Platz. (Bild: arthurreeder - Pixabay.com / CC0)

Der „Bastelcomputer“ Raspberry Pi ist der ideale Gefährte für Internet-of-Things-Anwendungen: Er lässt sich leicht in Systeme integrieren und für beliebige Anwendungen einrichten.

Der Einplatinen-Computer Raspberry Pi hat einige interessante Vorzüge: Er ist mit unter 40 Euro sehr preiswert, ist ausgesprochen kompakt und leicht und kann mit Raspbian-Linux auf einer SD-Karte binnen weniger Minuten in Betrieb genommen werden.

Sämtliche Anschlüsse, über die ein „echter“ PC verfügt, sind beim Raspberry Pi ebenfalls vorhanden. Er wird selbst aber „nur“ mit Micro-USB betrieben und ist entsprechend stromsparend. Dank des GPIO-Ports kann er außerdem beliebige Sensoren auslesen oder sich mit zahlreichen Hardware-Schnittstellen verbinden.

Kein Wunder also, dass das kleine Wunderding in der Maker-Szene viele Freunde hat – und auch immer häufiger als Internet-of-Things-Hardware verwendet wird. Vor allem, seit es ihn in der winzigen Sparversion Raspberry Pi Zero gibt.

Das Internet of Things

Das Internet of Things („Internet der Dinge“) ist ein wundervoller Überbegriff für das, was derzeit Trend in der Elektronikbranche ist: Alle nur denkbaren Geräte, vom Smart-TV über Smart-Home-Anwendungen bis hin zu Küchengeräten werden per Netzwerkanschluss ins heimische WLAN – und damit ins Internet – eingebunden.

Diese smarten Geräte – sprich „Dinge“ – kommunizieren mit Hersteller, User und natürlich auch untereinander, wodurch völlig neue Anwendungsszenarien möglich werden. Der Zwergcomputer Raspberry Pi eignet sich hervorragend, um bei der Entwicklung solcher Internet-of-Things-Hardware oder Anwendungen als Entwicklungsplattform oder sogar als Embedded Controller als fester Bestandteil des Geräts zu agieren.

Manch ein Hersteller verbaut den Raspberry-Pi sogar kurzerhand in der eigenen Hardware: So setzt der Monitorhersteller NEC in einigen Large-Format-Displays auf den Einplatinen-Computer.

Unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten

Da der Pi durch seine relativ hohe Rechenleistung und seine anspruchslose Integration und Wartung praktisch überall eingesetzt werden kann, erschließen sich für den Mini-Rechner schier unbegrenzte Anwendungsszenarien. Von einfachen Schulprojekten und Programmier-Übungen mit Lego-Steinen und Sensoren bis hin zu komplexen Heimautomatisierungsszenarien oder Steuerungen von Haustechnik – den denkbaren Szenarien sind im Grunde keine Grenzen gesetzt.

Programmiert wird üblicherweise in Perl oder Python. Für Entwickler und Unternehmen ist aber vor allem interessant, das Gerät als Steuerungssystem einzusetzen. Das geht wunderbar mit Hilfe des Raspbian-Betriebssystems, das sich in wenigen Schritten aufsetzen lässt:

Zunächst müssen Sie den Pi samt Micro-SD-Speicherkarte und Netzteil natürlich besorgen.

Anschließend können Sie die aktuelle Raspbian-Version herunterladen.

Diese wird mit Hilfe eines Windows- oder Linux-PCs beziehungsweise Macs mit dem Tool Etcher auf der Speicherkarte installiert.

Die Speicherkarte wird in den Pi gesteckt, dieser anschließend mit dem Stromnetz verbunden: Der Kleinstrechner bootet.

Der Pi kann anschließend einmal mit Maus, Tastatur und Monitor aufgesetzt werden, um SSH zu aktivieren.

Anschließend kann die Steuerung des Systems vollständig per SSH erfolgen, Monitore und Tastatur direkt am Pi sind nicht mehr nötig.

Sollen mehrere Pis identisch aufgesetzt werden, kann die Speicherkarte einfach kopiert werden.

Den Pi für die Smart-Home-Steuerung einsetzen

Als erstes, einfaches Projekt für den Raspberry Pi bietet sich zum Beispiel die Steuerung einer bestehenden Smart-Home-Umgebung mit Hilfe des FHEM-Servers an. Hier kann der Pi als Brücke zwischen den verschiedenen Heimautomatisierungssystemen von Apple, AVM und Co. arbeiten und diese zu einem sinnvollen Ganzen verbinden.

Der Vorteil: Der Anwender ist nicht mehr auf ein einzelnes Ökosystem angewiesen, sondern kann sich die besten Geräte aus verschiedenen Heimautomatisierungssystemen herauspicken. Um FHEM auf dem Pi zu installieren, sind einige Pakete notwendig, darunter Perl. Wie es genau geht, erklärt die Website des FHEM-Projekts. Anschließend kann der Pi für den Einsatz als Smart-Home-Schaltzentrale eingerichtet werden.

Der Pi als Teil eines IoT-Projekts

Um den Pi direkt als Internet-of-Things-Hardware zu verwenden – etwa zur Steuerung eines Geräts – ist es natürlich notwendig, ihn hardwareseitig mit dem Gerät zu verbinden. Das kann über den GPIO-Port erfolgen, der es ermöglicht, zum Beispiel Temperatur- oder Lichtsensoren mit dem Pi zu einzusetzen.

Diese wiederum können dann als Auslöser für bestimmte Aktionen programmiert werden. So könnte der Pi permanent die Temperatur messen und die Heizung anschließend mit Hilfe eines smarten Thermostates einstellen. Um derartige Projekte zu verwirklichen, reicht es, den entsprechenden Sensor über den GPIO-Port am Pi einzubinden.

Der richtige Pin ist wichtig

Wichtig dabei ist natürlich die Kenntnis der Pin-Belegung: Auf diese Weise können durch einfache Einträge in der /boot/config.txt Geräte und Sensoren angebunden werden, die sich anschließend mit einem einfachen Befehl auslesen lassen. Wenn dazu noch ein LAMP-Webserver auf dem Pi zum Einsatz kommt, können mit Hilfe von Python recht einfach Skripte programmiert werden, die diesen und jenen Sensor auslesen und anschließend eine Aktion anstoßen.

Dabei sind beliebige Szenarien denkbar: Von der oben genannten Heizungssteuerung über spaßige Projekte wie eine Modelleisenbahn-Steuerung bis hin zu 3D-Druckern und komplexen Automatisierungssystemen im industriellen Umfeld.

Kreativität sind keine Grenzen gesetzt

Genau diese vielfältigen Möglichkeiten machen die Raspberry Pi zu einem Must-Have beliebiger Internet-of-Things-Projekte: Der Einplatinenrechner kann beliebig eingebunden werden, die Einstiegshürde ist durch das Debian-basierte Rasbian-Linux auch für weniger versierte Entwickler einfach zu nehmen. Obwohl der Raspberry Pi nach wie vor den Spitznamen „Bastelrechner“ trägt, kann er bei kreativem Einsatz jedes Internet-of-Things-Projekt bereichern – egal ob als Entwicklungsumgebung oder als dauerhaftes Bauteil im Endprodukt.

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