Software-Entwicklung mit dem RasPi, Teil 1

Was leisten Raspberry Pi und Raspbian?

| Autor / Redakteur: Christian Rentrop / Stephan Augsten

Der Raspberry dient als Basis für viele Hardware-Projekte, kann aber auch als Einstieg in die Embedded-Welt oder selbst zur Entwicklung dienen.
Der Raspberry dient als Basis für viele Hardware-Projekte, kann aber auch als Einstieg in die Embedded-Welt oder selbst zur Entwicklung dienen. (Bild: BenjaminNelan - Pixabay.com / CC0)

Der Einplatinen-Computer Raspberry Pi dient mitunter als Media Server, Smart-Home-Steuerung oder Lehrmittel in Schulen. Doch auch in der Software-Entwicklung lässt sich die kleine, sparsame GNU/Linux-Kiste als günstiger und sparsamer Rechner nutzen.

Der preiswerte Einplatinen-PC Raspberry Pi hat eine große Fangemeinde: Consumer-Bastler bauen mit ihm Media-Center-PCs, Printserver, Smart-Home-Steuerungen und allerlei andere Spielereien. Im Lehrbetrieb dient er als günstiger Schul-Rechner und Übungssystem. Und auch als Embedded System und Teil des Internet-of-Things ist er inzwischen eine feste Größe.

Sogar Software-Entwickler können von dem günstigen Kleinstcomputer profitieren: In der aktuellen Hardware-Version Raspberry Pi 3B+ besitzt das Gerät einen Quadcore-ARM-Prozessor mit einem Gigabyte RAM, WLAN AC, Bluetooth und einen Gigabit-LAN-Port. Wir haben es also mit einem vollwertigen kleinen PC auf ARM-Basis zu tun.

Entwickeln mit dem Raspbian-System

Wie der Raspberry Pi selbst ist auch das für den Mini-Rechner optimierte Betriebssystem Raspbian außerordentlich schlank. Das Debian-Linux-basierte System ist aber trotz seiner geringen Größe mit allem ausgestattet, was für die Software-Entwicklung notwendig ist.

Neben den üblichen Linux-Editoren gibt es im Grunde jede Linux-Software auch für den Pi. Das bedeutet, dass auch Compiler aller relevanten Programmiersprachen und Entwicklungsumgebungen zur Verfügung stehen, darunter Java, C++, Python, Perl und natürlich Assembler.

Der Vorteil des Raspberry gegenüber einem normalen PC ist dabei vor allem seine geringe Größe und der vergleichsweise sparsame Ressourcenbedarf. Auf der anderen Seite ist der 40-Euro-Computer natürlich nicht der schnellste auf dem Markt – das Compiling kann durchaus einige Zeit in Anspruch nehmen.

Einsatzmöglichkeiten für den Pi

Trotzdem gibt es eine Reihe praktischer Development-Einsatzszenarien für den Raspberry Pi. So kann der Pi beispielsweise als kleiner Apache-Webserver für die Web-Entwicklung herhalten. Oder er entlastet einen vorhandenen Entwickler-PC/Laptop (und spart dabei Strom), indem Code zwar auf dem Laptop oder PC geschrieben aber auf dem Pi getestet wird. Die Möglichkeiten sind dabei identisch mit denen eines jeden Linux-Rechners.

Sofern für den Raspberry Pi programmiert wird, gibt es eine wunderbare Möglichkeit, den Rechner effektiv zu nutzen: Die GPIO-Schnittstelle (General-Purpose Input/Output) ermöglicht es dem Pi nämlich, Kontakt mit der Außenwelt aufzunehmen. Jeder einzelne der 40 Pins lässt sich per Software als Input- oder Output-Schnittstelle ansprechen, wodurch sich beliebige Einsatzszenarien ergeben: Von der Temperaturerfassung über die Steuerung von Eisenbahnanlagen bis hin zu komplexen Steuersystemen für Drohnen sind die Möglichkeiten schier unbegrenzt.

Einstieg in Programmierung mit dem Raspberry Pi

Einsteiger in die Raspberry-Pi-Entwicklung sollten übrigens zunächst einen Blick auf die Geany IDE werfen: Die schlanke und ressourcensparende GTK-Entwicklungsumgebung unterstützt über 60 Dateitypen und erlaubt das strukturierte Programmieren direkt auf dem Pi.

Compiler lassen sich ebenfalls problemlos einbinden. Dabei spielt es keine Rolle, ob für den Pi selbst entwickelt wird oder der Raspberry als „Entwickler-Blackbox“ dient bzw. ein anderes System entlastet. Andere IDEs sind natürlich ebenfalls verfügbar, denn wie gesagt: Alles, was es für Linux gibt, gibt es auch für den Raspberry Pi.

Für Unternehmen interessant

Inzwischen erkennen auch Unternehmen vermehrt die Vorteile des Raspberry Pi. Wer in Job-Portale schaut, wird immer öfter Angebote für „Raspberry-Pi-Entwickler“ finden. Und das nicht ohne Grund: Die preiswerte, kompakte Hardware des Pi kann an etlichen Stellen teure proprietäre Lösungen oder aufwändige Hardware-Systeme ersetzen. Durch die GPIO-Schnittstelle nimmt der Pi im Grunde zu jedem bestehenden System Verbindung auf.

Doch es gibt noch einen weiteren Vorteil: Zwar gibt es vergleichbare Systeme wie den Pi, etwa das Arduino-Board. Diese sind jedoch nicht so weit verbreitet und dementsprechend schlechter unterstützt. So gibt es für den Raspberry Pi zahllose Hardware-Erweiterungen für das GPIO-Interface, darunter etwa Digital-Analog-Umsetzer (Digital Analog Converter, DAC), die auch alte oder exotische Hardware mit dem Mini-Rechner verbinden.

Sogar Windows-Entwicklung möglich

Dabei ist der Pi nicht einmal mehr auf unixoide Systeme wie Raspbian festgelegt: Sogar Microsoft hat das Potential des Mini-Rechners erkannt und mit Windows 10 IoT eine kostenlose Windows-Kommandozeilenversion für den Kleinstrechner aus dem Boden gestampft, die sogar die Microsoft Azure-Cloud unterstützt.

Das geschieht natürlich nicht ohne Hintergedanken: In Redmond will man sich natürlich ein Stück des Internet-of-Things-Kuchens sichern (https://www.microsoft.com/de-de/internet-of-things/development) – der Pi als weit verbreitete Hardware-Basis ist da natürlich ein dankbares Helferlein.

Software-Entwicklung mit dem Pi: So legen Sie los

Doch genug der grauen Theorie: Um den Raspberry Pi als Entwicklungsumgebung zu verwenden, sind nur einige Kleinigkeiten notwendig. Natürlich benötigt man den Raspberry Pi selbst, wobei die Versionsnummer im Grunde zweitrangig ist.

Ein starkes Micro-USB-Netzteil mit 2,5 Ampere oder mehr ist ebenfalls Pflicht, da der Pi, besonders, wenn noch USB-Peripherie verwendet wird, recht viel Stromstärke benötigt. Und dann sollte natürlich in eine schnelle Micro-SD-Speicherkarte investiert werden. Monitor, Tastatur und Maus sollte wohl jeder in der Schublade haben.

Laden Sie Raspbian auf Ihrem PC herunter, kopieren Sie es mit dem Tool Etcher für Windows, Linux oder MacOS (https://etcher.io) auf die SD-Karte und legen Sie diese in den Pi. Anschließend können Sie das Gerät mit Monitor, Maus und Tastatur verbinden. Einige Einrichtungsschritte später ist der Pi aufgesetzt. Um die Geany IDE aufzusetzen, müssen Sie nur noch …

sudo apt-get install geany

… im Terminal eingeben. Fertig ist der ganz persönliche Entwickler-Pi. Übrigens: Das Raspbian-Betriebssystem gibt es als Raspberry Pi Desktop (https://www.raspberrypi.org/downloads/) auch für x86-Systeme.In dieser Form läuft es auch ganz ohne Pi auf einem alten Rechner oder in einer virtuellen Maschine.

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