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Raspberry Pi: Der Computer im Eigenbau

27.06.2013 | 10:04 Uhr |

Der Raspberry Pi hat gezeigt, was mit Computern im kleinen Rahmen möglich ist. Dabei hat der Mini-PC einen regelrechten Bastel-Boom ausgelöst. Das steckt hinter der Platine.

Die Entwickler waren sich wahrscheinlich nicht bewusst, dass sie mit dem Winzling eine selten da gewesene Bastel-Euphorie auslösen würden. Der Fantasie bezüglich des Raspberry Pi scheinen keine Grenzen gesetzt zu sein, und der unschlagbare Preis lädt ein zu Experimenten, die auch mal schiefgehen dürfen. Dieser Beitrag zeigt Ihnen Tipps und Anregungen, wie Sie den Raspberry Pi nutzen können. Zusätzlich stellen wir einige der interessantesten Pi-Projekte vor, von denen Sie einige mit geringem Aufwand selbst umsetzen können.

Grundsätzliches zur Hardware

Der Mini-Rechner besteht eigentlich nur aus einer Platine und wird mit einer Broadcom-BMC2835-SoC ausgeliefert. Darauf befinden sich eine 700-MHz-CPU, eine Open-GL-ES-2.0-fähige GPU, zwei USB-Anschlüsse, HDMI/Composite und ein Audioausgang. Das Modell B hat im Gegensatz zu A eine zusätzliche Netzwerkkarte 10/100 und statt 256 MB Arbeitsspeicher 512 MB. Das Gerät ist gerade mal 8,5 Zentimeter lang und 5,4 Zentimeter breit. Der empfohlene Verkaufspreis ist 35 US-Dollar. Wenn Sie noch ein Gehäuse, eine SD-Karte, ein HDMI- und ein handelsübliches Micro-USB-Kabel für die Stromzufuhr hinzurechnen, kommt der Spaß auf circa 50 Euro.

Die besten Verwendungsmöglichkeiten für den Raspberry Pi

Sie starten das Linux-Betriebssystem Ihrer Wahl von einer SD-Karte, die mindestens Class 4 sein muss. Die Geschwindigkeitsklasse 4 bedeutet ein Mindestschreibtempo von 4 MB pro Sekunde. Wir raten dringend zu einem Class-10- Speicher mit 10 MB pro Sekunde. Der Bastel-Boom wurde unter anderem durch die vorhandene GPIO-Schnittstelle ausgelöst, mit der sich Peripheriegeräte aller Art ansteuern lassen. Einige Beispiele, wie das unter anderem genutzt werden kann, finden Sie im letzten Absatz dieses Artikels.

Kein BIOS im eigentlichen Sinne. Der Raspberry Pi liest beim Start die Dateien aus, die auf der ersten Partition der SD-Karte liegen – unter anderem Kernel-Image und Konfigurationsdatei.
Vergrößern Kein BIOS im eigentlichen Sinne. Der Raspberry Pi liest beim Start die Dateien aus, die auf der ersten Partition der SD-Karte liegen – unter anderem Kernel-Image und Konfigurationsdatei.

Hardware-Hacks in „config.txt“

Der Raspberry Pi hat kein BIOS im eigentlichen Sinne. Das Gerät liest eine optionale Konfigurationsdatei aus, die Sie unter „/boo/config.txt“ finden. Über diese Datei lässt sich der Raspberry Pi auch übertakten – das ist von den Entwicklern so abgesegnet. Diverse Tests haben gezeigt, dass die CPU im Normalfall damit umgehen kann. Dennoch warnen die Entwickler, dass eine höhere Leistung die Lebensdauer des Geräts negativ beeinflussen kann. Durch die Option arm_freq legen Sie zum Beispiel die Taktfrequenz der CPU fest, die per Standard bei 700 MHz steht (arm_ freq=700). Maximal könnten Sie die CPU mit 1150 MHz takten. Mittels

force_turbo=1

zwingen Sie das Gerät, immer mit den höchsten Einstellungen zu laufen. Weiterhin haben Sie die Möglichkeit, die Taktfrequenz des SDRAM bis auf 600 MHz zu takten. Per Standard läuft dieser mit 400 MHz. Äquivalent können Sie mit der GPU-Frequenz und erhöhten Volt-Einstellungen spielen. Sie finden alle diese und viele weitere Optionen sowie getestete Kombinationen im Embedded Linux Wiki .

Der Raspberry Pi wird benutzerfreundlicher

Maßgeblich für die Konfiguration ist die Datei „config.txt“. Hier können Sie den Raspberry Pi optimal auf den Bildschirm einstellen und die CPU übertakten.
Vergrößern Maßgeblich für die Konfiguration ist die Datei „config.txt“. Hier können Sie den Raspberry Pi optimal auf den Bildschirm einstellen und die CPU übertakten.

Bildschirmprobleme: Es kann vorkommen, dass die Bildschirmauflösung falsch beziehungsweise der Monitor nicht komplett ausgefüllt ist und es schwarze Streifen an den Rändern gibt. Das ist eine Altlast aus früheren TV-Zeiten. Sollten Sie den Raspberry Pi an einem älteren Monitor betreiben und auf dieses Problem stoßen, müssen Sie die Overscan-Optionen in der oben angesprochenen „config.txt“ entsprechend anpassen. Auch dazu finden Sie Informationen in der bereits angesprochenen Webseite zu den Hardware-Hacks. In der Regel hilft es, in der Datei „config.txt“ den Parameter disable_overscan=1 zu setzen.

Die offizielle Raspbian-Distribution der Raspberry Pi Foundation: Sie basiert auf Debian Wheezy, nutzt LXDE als Desktop und enthält eine umfangreiche Software-Ausstattung.
Vergrößern Die offizielle Raspbian-Distribution der Raspberry Pi Foundation: Sie basiert auf Debian Wheezy, nutzt LXDE als Desktop und enthält eine umfangreiche Software-Ausstattung.

Verfügbare Betriebssysteme: Es gibt Systeme für jedes Einsatzgebiet: Da sich der Raspberry Pi mit Linux betreiben lässt, gibt es viele Projekte, die Abbilder für den Einsatz mit dem Winzling zur Verfügung stellen. Manche dieser Betriebssysteme sind komplette Desktop-Umgebungen, andere sind eng spezialisiert. Auch hier finden Sie im Embedded Linux Wiki eine Liste mit allen derzeit verfügbaren Distributionen, von denen eine sicherlich auf Ihre Wünsche passt. Es gibt Distributionen mit oder ohne GUI. Bezüglich der grafischen Oberflächen sind natürlich eher die Leichtgewichte gefragt. Linux bietet aber zum Beispiel mit Xfce, LXDE, Fluxbox und Enlightenment mehr als genug Pakete an.

Die Betriebssysteme lassen sich nach dem Download sowohl unter Linux wie auch unter Windows auf die SD-Karte schreiben. Dazu liegt dem System meist ein Installer oder Image-Writer bei. Lassen Sie bei der Installation von Betriebssystemen für Raspberry Pi Vorsicht walten. Ein Einspielen einer neuen Distribution auf die SD-Karte löscht in der Regel den gesamten Datenträger.

Raspbian: Raspbian ist die offiziell von der Raspberry Pi Foundation entwickelte Distribution für den Mini-Rechner. Das Betriebssystem basiert auf Debian GNU/Linux. Die aktuelle Version auf Debian Testing heißt „Wheezy“. Als Desktop-Umgebung bringt Raspbian LXDE mit sich und ist speziell auf den Einsatz des Raspberry Pi optimiert. Per Standard finden Sie auch Programme vorinstalliert, die den Einstieg in die Linux- und Programmierwelt erleichtern. Wenn Sie kein Linux-Experte sind, ist Raspbian wohl die beste Wahl, um die Mini-Hardware zu nutzen.

Media-Center mit Raspberry Pi einrichten

Die perfekte Multimedia-Station: Open ELEC enthält neben einer Standardinstallation von XBMC einige Extras, etwa ein Menü zum Einstellen der Netzwerkadressen.
Vergrößern Die perfekte Multimedia-Station: Open ELEC enthält neben einer Standardinstallation von XBMC einige Extras, etwa ein Menü zum Einstellen der Netzwerkadressen.

Open ELEC: Diese Distribution dient als Multimedia-Zentrum, wofür sie auf dem bewährten XBMC basiert. Die Entwickler liefern eine recht angenehme Art, die Distribution unter Linux auf SD-Karten zu installieren. Nach dem Download und Auspacken des komprimierten Archivs müssen Sie lediglich

sudo ./create_sdcard /dev/sdX

im entstandenen Ordner ausführen. Beachten Sie dabei, dass Sie „sdX“ durch die tatsächliche Gerätebezeichnung Ihrer SD-Karte ersetzen müssen. „sda“ ist das höchstwahrscheinlich nicht, da dies in der Regel die Festplatte Ihres PC-Systems bezeichnet. Die Open-ELEC-Entwickler haben ein zusätzliches Menü in XBMC eingepflegt, das die Konfiguration des Systems erleichtert.

Der Raspberry Pi eignet sich für diesen Einsatzzweck, weil er Videos im Full-HD-Format (1080p) problemlos abspielen kann.

Raspbmc: Auch hier handelt es sich um eine Distribution, die für den Einsatz von XBMC vorgesehen ist. Der Unterschied zu Open ELEC ist der Installationsassistent. Das ist eine Python-Datei, die Sie hier erhalten und dann unter Linux ausführbar schalten und aufrufen:

chmod +x install.py sudo ./install.py

Im Anschluss fragt Sie das Script nach der Gerätebezeichnung der SD-Karte. Sobald Sie das angegeben haben, lädt das Tool die entsprechenden Daten herunter und bereitet die Karte für den Raspberry-Einsatz vor.

Puppy Linux: Die Distribution ist im Alphastadium, arbeitet aber schon recht stabil. Puppy Linux ist bekannt dafür, auch auf schwächerer Hardware flott zu laufen.
Vergrößern Puppy Linux: Die Distribution ist im Alphastadium, arbeitet aber schon recht stabil. Puppy Linux ist bekannt dafür, auch auf schwächerer Hardware flott zu laufen.

Puppy Linux: Die Entwickler von Puppy Linux sind dafür bekannt, jedes unnötige Bit zu hinterfragen und sehr leichtgewichtige Distributionen zu veröffentlichen. Puppy Linux eignet sich hervorragend für den Einsatz aufschwächerer Hardware. Puppy Linux für Raspberry Pi befindet sich derzeit noch in einer Alphaphase, funktioniert aber bereits recht stabil.

Bodhi Linux: Eigentlich basiert diese Linux-Distribution auf Ubuntu und bringt Enlightenment als Desktop-Umgebung mit sich. Letzteres gilt auch für die Raspberry-Pi-Variante, allerdings haben die Entwickler als Grundlage Raspbian genommen. Im Gegensatz zu Raspbian wirkt die Distribution mit Enlightenment derzeit etwas zäh und unausgereift.

Kali Linux: Diese Distribution ist sehr jung und Nachfolger der berüchtigten Hacker- und Sicherheits-Distribution Backtrack Linux. Kali Linux basiert nun auch auf Debian, und zum Einstieg mit Version 1.0 gibt es gleich eine spezialisierte Version für den Raspberry Pi. Sie finden auf dieser Distribution fast alle Sicherheits-Tools, die auch bei der Version für schnellere Rechner vorhanden sind. Kali Linux für Raspberry Pi bringt Xfce als Desktop-Umgebung mit sich, startet allerdings per Standard keine grafische Oberfläche. Die meisten Sicherheits-Tools lassen sich über die Kommandozeile betreiben, und somit bleiben dem Ras Pi mehr Ressourcen. Beachten Sie, dass sich mit Kali Linux sehr viel Unsinn treiben lässt und Sie sich schnell am Rande der Legalität befinden. Wollen Sie damit das Firmennetz auf Herz und Nieren prüfen, lassen Sie das unbedingt vorher von Ihrem Vorgesetzten absegnen.

Raspberry Pi und Mini-PCs liegen im Trend

Berryboot (mit Kamera fotografiert): Das Tool lagert Systeme auf einen externen USB-Datenträger aus. Beim Booten des Raspberry Pi entscheiden Sie, welches starten soll.
Vergrößern Berryboot (mit Kamera fotografiert): Das Tool lagert Systeme auf einen externen USB-Datenträger aus. Beim Booten des Raspberry Pi entscheiden Sie, welches starten soll.

Berryboot für mehrere Systeme

Möchten Sie mehr als ein Betriebssystem auf dem Raspberry Pi betreiben, aber nur eine SD-Karte nutzen, würde das Kopier- und Installationsorgien zur Folge haben. Haben Sie allerdings einen freien USB-Stick oder eine USB-Festplatte, können Sie Berryboot benutzen. Sie laden die Software herunter und entpacken den Inhalt auf eine mit FAT formatierte SD-Karte. Nun startet sich ein Boot-Manager, in welchem Sie zunächst das Zielgerät der Betriebssysteme definieren. Geben Sie hier acht, denn dabei wird der komplette Datenträger gelöscht. Im Anschluss stellt Ihnen Berryboot eine Auswahl an Distributionen zur Verfügung, die auf dem Raspberry Pi laufen. Sobald Sie eine auswählen, lädt Berryboot das entsprechende Abbild herunter und hinterlegt es auf dem Zieldatenträger.

Wenn Sie mehr als ein Betriebssystem installiert haben, können Sie nun beim Start des Winzlings auswählen, welche Distribution Sie gerne starten möchten. Unter anderem bietet Berryboot die Betriebssysteme Raspbian, Open ELEC und Puppy Linux an. Es gibt einen Vorteil, die Betriebssysteme auf eine externe Festplatte zu legen: Diese sind in der Regel schneller als SD-Karten. Der Nachteil ist, dass Ihr Raspberry-Pi-Aufbau größer wird. Sie können übrigens auch andere, nicht in Berryboot direkt unterstützte Betriebssysteme aufnehmen. Sie finden dazu eine Anleitung auf der Projektseite.

Zeitraffermaschine: Mit der Kombination von Raspberry Pi, Kamera, Motor und handelsüblichen Kleiderstangen entstehen raffinierte Zeitrafferaufnahmen.
Vergrößern Zeitraffermaschine: Mit der Kombination von Raspberry Pi, Kamera, Motor und handelsüblichen Kleiderstangen entstehen raffinierte Zeitrafferaufnahmen.

Interessante Projekte

Hardware-Bastler können sich von folgenden Projekten inspirieren lassen. Dies ist eine kleine Auswahl spektakulärer und skurriler Ideen.

Brew Pi war eines der frühesten ausgefallenen Projekte, die mit Hilfe des Raspberry Pi realisiert wurden. Vereinfacht gesagt hat der Entwickler einen Kühlschrank, ein Arduino und einen Raspberry Pi vereint und eine Mini-Brauerei geschaffen. Er hat die Anleitung veröffentlicht und den Code unter einer Open-Source-Lizenz zur Verfügung gestellt. In der Zwischenzeit ist das Projekt gewachsen, und Sie können für 30 Euro ein passendes Brew-Pi-Gehäuse bestellen. Über eine Anzeige haben Sie immer die Temperatur des Gerstensaftes im Blick.

Ambi Pi verbindet einen Raspberry Pi mit Lichterketten und einem Fernseher und schafft dadurch ein kostengünstiges Äquivalent für das von Philips entwickelte Ambilight. Sehenswerte Beispielvideos auf Youtube von „Avatar“ und „Der König der Löwen“ beweisen eindrucksvoll, dass das Prinzip funktioniert.

Scan Pi : Netzwerkfähige Scanner sind eigentlich teuer. Kombiniert man allerdings einen alten Scanner mit einem Raspberry Pi, wird der Geldbeutel deutlich entlastet. Wie auf der Webseite von Eduardo Luís zu lesen ist, genügen einige Kabel, ein Knopf und ein paar Zeilen Python-Code. Auf Knopfdruck kann Scan Pi das gewünschte Dokument einscannen und es automatisch in den elektronischen Posteingang liefern.

Kindleberry : Ein Kindleberry gab es bereits 2012 mit dem Ziel, einen Kindle-Reader als Bildschirm für den Raspberry Pi zu nutzen. Die zweite Version verwendet dafür den Kindle Paperwhite. Hier reagiert der Bildschirm deutlich schneller. Weiterhin ist die zweite Auflage des Kindleberry komplett drahtlos. Der Kindleberry macht es außerdem möglich, mit dem Computer bei direkter Sonneneinstrahlung zu arbeiten.

Timelapse Pi: Eines der beeindruckendsten Pi-Projekte hat der Entwickler David Hunt auf die Beine gestellt. Er macht mit Hilfe des Raspberry Pi Zeitrafferaufnahmen. Dabei steuert der Raspberry Pi den Auslöser der Kamera und bewegt die Kamera mit Hilfe eines Motors und zweier Kleiderstangen. Somit entsteht ein Zeitraffervideo, das nicht statisch an einem Ort bleibt. Der Nachbau ist etwas aufwendiger, aber kein Ding der Unmöglichkeit.

Die wichtigsten Informationen und Links zum Raspberry Pi:

Bezeichnung

Web-Addresse

Homepage Raspberry Pi

www.raspberrypi.org

Distributionen

http://elinux.org/RPi_Distributions

Optionen für „config.txt“

http://elinux.org/RPiconfig

Bildschirmhinweise

http://elinux.org/RPi_raspi-config#overscan_-_Change_overscan

Open ELEC

www.openelec.tv/

Raspberry Pi und Full HD

http://bit.ly/ZgoyFj

Puppy Linux

http://puppylinux.org/wikka/puppi

Bodhi Linux

www.bodhilinux.com/downloads_mobile.php

Berryboot

www.berryterminal.com/doku.php/berryboot

Brew Pi

http://brewpi.com/

Ambi Pi

www.raspberrypi.org/archives/3693

Kindleberry

http://maxogden.com/kindleberry-wireless.html

Timelapse Pi

http://davidhunt.ie/?p=3041

Scan Pi

http://eduardoluis.com/raspberry-pi-and-usb-network-scanner/

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PC-WELT Hacks - Technik zum Selbermachen?

Raspberry Pi erfreut sich gerade unter Bastlern einer großen Beliebtheit. Kein Wunder, denn mit der 35-Euro-Platine lassen sich viele spannende Projekte realisieren. Vom Mediacenter, Netzwerkspeicher, Fotomaschine bis hin zum Überwachungssystem ist alles möglich. Dieser Bereich ist aber nicht nur dem Raspberry Pi gewidmet, sondern bietet auch viele Tipps, Tricks und Anleitungen für andere spannende Bastelprojekte.

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