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Displays am Raspberry Pi anbringen

19.11.2016 | 10:34 Uhr |

Neben Bildschirmen mit HMDI- oder Composite-Video-Eingang versteht sich das Raspberry Pi auch auf die Ansteuerung von kleinen Touchscreens und textorientierten LCDs.

Wer den Raspberry Pi zum ersten Mal in Betrieb nimmt und das ausgewählte Linux- System von der vorbereiteten SD-Karte startet, wird meist einen herkömmlichen Bildschirm für die ersten Schritte verwenden. Die Platine ist mit HDMI- und Composite-Video-Ausgang (S-Video) gut bestückt. Mit Composite Video kommen auch noch die einfachsten TV-Geräte zurecht – nicht ideal und hochauflösend, aber zumindest zur Konfiguration brauchbar. Zusammen mit USB-Tastatur und Maus an der Platine verwandelt sich der Raspberry Pi in einen PC-ähnlichen Mini-Computer.

Videoausgang: Günstige Minibildschirme

Dieses PC-Setup ist anfangs äußerst nützlich, um das Raspberry Pi zu konfigurieren und Linux zu erforschen. Beim Einsatz des Raspberry Pi als besseren Mikro-Controller oder Mini- Server ist ein Bildschirm und eine grafische Oberfläche sowieso nebensächlich, da sich das Gerät ganz in Linux-Manier auch gut über das SSH-Protokoll über das Netzwerk warten und administrieren lässt. Trotzdem gibt es Situationen, in welchen ein Monitor – und sei es auch nur ein mickriges Video-Display mit niedriger Auflösung – nützlich ist. Etwa zum Debuggen, zur Überprüfung der Boot-Meldungen und als Terminal für Raspberry-Geräte, die nicht im Netzwerk hängen.

Dieser Artikel stammt aus dem Sonderheft PC-WELT Hacks - alles zum Raspberry Pi

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Kleine HDMI-Monitore sind teuer, da sie meist als professionelle Feldmonitore für Videokameras und zur Bildkontrolle dienen. Diese Geräte für den professionellen Einsatz rangieren zwischen 180 und 300 Euro. Die billigste und einfachste Möglichkeit, ein Raspberry mit einem kleinen Monitor zu verbinden, bieten deshalb der Composite-Video-Ausgang und Kleinbildschirme um 4 Inch. Diese werden üblicherweise in Kraftfahrzeugen für Rückfahrkameras verwendet und sind Massenware. Die Stromversorgung muss über ein externes 12-VNetzteil (DC) erfolgen. Die Bildqualität ist nicht überwältigend, aber fürs Debugging und für die Textkonsole brauchbar. Ein Gerät, das mit dem Raspberry Pi gut funktioniert, ist der Taotronics TT-CM05 zu knapp 28 Euro, ohne Netzteil.

Raspberry Pi als Mediencenter

Touchscreen mit vier Inch: Der Bausatz von Adafruit Industries ist auf den Raspberry Pi zugeschnitten und läuft mit einem angepassten Kernel als Eingabe- und Ausgabegerät unter Raspbian.
Vergrößern Touchscreen mit vier Inch: Der Bausatz von Adafruit Industries ist auf den Raspberry Pi zugeschnitten und läuft mit einem angepassten Kernel als Eingabe- und Ausgabegerät unter Raspbian.
© Quelle: Adafruit Industries

Spezialbildschirme: Das Serial Peripheral Interface

Neben den offensichtlichen Ausgängen mit Ports auf der Platine verfügt der Raspberry noch über zwei weitere Interfaces, die sich zum Ansteuern von Bildschirmen nutzen lassen: Das momentan noch nicht dokumentierte und brachliegende DSI, das als Flachbandkabel- Anschluss auf Platinen der Revision 2 zu sehen und dort mit S2 beschriftet ist, sowie ein Serial Peripheral Interface Bus (SPI), der über die Stiftleiste der GPIO-Pins verwendet werden kann. Anders als DSI ist der SPI-Bus voll dokumentiert, und es gibt bereits Mini-Displays, die sich darüber nutzen lassen. Ein Beispiel ist der resistive Touchscreen „PiTFT“ mit 2,8 Inch von Adafruit Industries, der sich auf der Linux- Distribution Raspbian mit einem gepatchten Kernel als Mausersatz nutzen lässt.

Der Touchscreen wird als Bausatz geliefert und ist über Amazon Deutschland für knapp 50 Euro zu haben . Es handelt sich um ein separates Board in der Größe des Raspberry Pi, das über verlängerte Stiftleisten direkt auf die GPIO-Pins gesteckt werden kann. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass sie in einer Bau- und Konfigurationsanleitung von der Hardware bis zur Software minutiös in Englisch dokumentiert ist.

Textausgabe: LCD-Modul statt Bildschirm

Wenn die Platine des Raspberry Pi in einem Projekt zur Automatisierung, Messung oder für einen unbeaufsichtigten Netzwerk-Server verwendet wird, wäre ein großes Farbdisplay schlicht Overkill. Mit einem kleinen, monochromen, textorientierten LCD-Modul ist möglich, Statusmeldungen auszugeben, ohne dabei einen Bildschirm zu verwenden. Die Lösung ist günstig und platzsparend und dort ausreichend, wo es um Messwerte und Debug-Codes geht, die per Python-Script über zwei I2C-Pins an das Display gesendet werden können. Ein LCD setzt also immer ein paar Zeilen eigenen Code voraus, um die gewünschten Daten dort zu sehen. Ein guter, wenn auch nicht unbedingt preisgünstiger Einstiegspunkt ist auch wieder ein Bausatz von Adafruit Industries: Für 25 Euro gibt es bei Amazon Deutschland eine LCD-Platine speziell für den Raspberry Pi mit 16 x 2 Zeichen. Zusammenbau und Inbetriebnahme erläutert diese Seite .

LCD mit 16 mal 2 Zeichen: Die Ansteuerung des Bausatzes von Adafruit Industries gelingt über das I2C-Interface, das über die GPIO-Pins der Stiftleiste des Raspberry Pi zur Verfügung steht.
Vergrößern LCD mit 16 mal 2 Zeichen: Die Ansteuerung des Bausatzes von Adafruit Industries gelingt über das I2C-Interface, das über die GPIO-Pins der Stiftleiste des Raspberry Pi zur Verfügung steht.

Recycling: Alte VGA-Displays am Raspberry Pi

Ältere LCD-Monitore für den PC haben weder DVI-D noch HDMI als Eingang, sondern den inzwischen fast vom Markt verschwunden VGA-Eingang per 15-adrigen D-SUB-Stecker. Auch wenn es für viele Bastelprojekte nützlich wäre, einen ausrangierten VGA-Monitor mit diesem Anschluss für den Raspberry Pi abzustellen, so muss der Mini-Computer hier passen.

Es hilft auch kein Adapterkabel, da HDMI ein digitales Signal für Audio/Video liefert und VGA ein analoger Anschluss ist. Was es allerdings gibt, sind Konverter-Boxen mit eigenem Netzteil, um HDMI nach VGA umzuwandeln. Die Investition dafür ist größer als bei einem simplen Adapterkabel, allerdings reißen Konverter- Boxen auch kein Loch ins Projektbudget.

Die Unterscheidung von aktiven Konverter- Boxen zu Boxen mit externer Stromversorgung ist jedoch wichtig: Aktive Konverter ziehen Strom aus der HDMI-Buchse, die über die HDMI-Spezifikation von 50 mA hinaus geht. Der Raspberry Pi verkraftet maximal 200 mA, aber es besteht dann die Gefahr, dass sich die Diode D1 neben dem HDMI-Port auf der Raspberry-Platine verabschiedet.

In Frage kommen deshalb nur Konverter mit eigenem Netzteil. Für rund 35 Euro gibt es von Ligawo einen HDMI-zu-VGA-Konverter , der mit dem Raspberry Pi funktioniert, und erfreulicherweise ist hier auch das benötigte 5-V-Netzteil mit im Lieferumfang enthalten. Das Audiosignal ist separat über eine analoge 3,5-Millimeter-Klinke herausgeführt.

Besserer Sound für den Raspberry Pi

Konverter-Box: Ein HDMI-zu-VGA-Konverter mit eigener Stromversorgung kann den Raspberry Pi mit älteren Monitoren und auch Beamern verbinden, die nur einen analogen VGA-Eingang haben.
Vergrößern Konverter-Box: Ein HDMI-zu-VGA-Konverter mit eigener Stromversorgung kann den Raspberry Pi mit älteren Monitoren und auch Beamern verbinden, die nur einen analogen VGA-Eingang haben.
© Ligawo

Display Parameter - Auflösung und Features festlegen

Wenn ein HDMI-fähiges Ausgabegerät an den Raspberry Pi angeschlossen wird, muss man sich um nichts kümmern: Die Auflösung wird automatisch erkannt, und das Audiosignal wird auch mitgenommen, wenn das Endgerät Audio-Features unterstützt. Anders sieht es aus, wenn am HDMI- oder Video-Composite-Ausgang des Raspberry Pi ein Display hängt, das vom Standard abweicht, oder wenn eine Konverter-Box verwendet wird. In diesen Fällen ist es oft nötig, die Anzeigeparameter des Raspberry Pi manuell anzupassen. Diese Parameter werden in der Konfigurationsdatei „/boot/config. txt“ festgelegt und beim Systemboot bereits ausgewertet. Die Datei lässt sich auf zwei Wegen bearbeiten: Entweder aus dem laufenden System auf dem Raspberry Pi heraus, mit einem Texteditor wie Nano in der Kommandozeile mittels

sudo nano /boot/config.txt  

Oder Sie bearbeiten die Datei von Windows und Mac-OS X aus, denn „config.txt“ liegt auch auf dem sichtbaren Teil des Dateisystems auf der SD-Karte, die das Betriebssystem für den Raspberry Pi beherbergt. Eine Liste der Parameter für die HDMI- und Videokonfiguration liefert http://elinux.org/ Rpiconfig#Video. Bei problematischen HDMI-Displays hat es sich bewährt, immer erst mit dem Parameter „hdmi_safe=1“ zu booten. Eine vollständig dokumentierte Version der „config.txt“ gibt es unter http://elinux.org/images/c/ca/Raspi_documented_config.txt . Diese Parameter sind auch dann wichtig, um eine native HDMI-Auflösung und Bildwiederholfrequenz manuell zu setzen, falls diese nicht automatisch erkannt wird.

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