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Displays am Raspberry Pi anbringen

11.03.2017 | 09:35 Uhr |

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

Der Raspberry besitzt einen digitalen HDMI-Ausgang, an dem sich moderne Monitore und TV-Geräte problemlos anschließen lassen. Damit geht einer der großen Vorteile des Rechners verloren, denn damit vergrößert sich der benötigte Platz deutlich. Im Fachhandel sind auch spezielle (Vesa-)Adapter erhältlich, mit denen die Platine an der Rückseite eines Monitors befestigt werden kann. Wird der Raspberry aber als Server oder als Backupziel genutzt, wäre der Anschluss an einem ausgewachsenen Monitor übertrieben.

Unterm Strich sind die teuersten Optionen für ein Display am Raspberry zugleich die einfachsten. Wer sich für eines der im Handel angebotenen Touchdisplays entscheidet, kann mit etwas Sorgfalt bei der Montage bereits nach ein paar Minuten den Rechner ganz neu erleben. Anspruchsvoller wird es, wenn andere Minibildschirme genutzt oder Textdisplays zum Einsatz kommen sollen. Ohne Lötkolben und technisches Verständnis läuft dann nichts.

Luxusvariante: Das offizielle Touchdisplay

Es hat eine Weile gedauert, aber inzwischen wird für circa 80 Euro ein offizielles Touchdisplay für den Raspberry angeboten. Das Sieben-Zoll-Display kann zehn Finger unterscheiden und bietet eine maximale Auflösung von 800 x 480 Pixeln. Das ist gemessen am hochauflösenden Display aktueller Smartphone-Generationen natürlich nicht viel, aber die Touchtechnologie erweitert die Möglichkeiten des kleinen Geräts enorm.

Das offizielle Touchdisplay für den Raspberry: Der Bausatz umfasst alle notwendigen Kabel und Verbindungen.
Vergrößern Das offizielle Touchdisplay für den Raspberry: Der Bausatz umfasst alle notwendigen Kabel und Verbindungen.
© Quelle: reichelt.de

Spezielle Treiber sind nicht notwendig: Was zur Steuerung des Displays benötigt wird, ist in den aktuellen Versionen von Raspbian bereits dabei. Die Stromversorgung übernimmt das Board selbst. Etwas Bastelarbeit ist zwar notwendig, aber jeder Nutzer, der nicht gerade die sprichwörtlichen zwei linken Hände besitzt, hat das Display binnen zehn Minuten an den Raspberry angeschlossen. Alle notwendigen Kabel und eine kleine Platine liegen dem Display bei. Die Kurzanleitung zeigt genau, wie Kabel und Platinen miteinander verbunden werden. Parallel zur Ausgabe auf dem Display kann auch der HDMI-Ausgang weiterverwendet werden. Das angeschlossene Display erweitert aber nicht den Desktop, sondern ist eine zusätzliche alternative Ausgabe.

Huckepack-Displays

Der Hersteller Waveshare bietet für 20 bis 60 Euro eine ganze Reihe von kleineren Displays, die sich auch für Laien einfach montieren und nutzen lassen. Diese sind zum Teil bei Amazon , Reichelt oder Conrad erhältlich, die komplette Palette bietet der Spezialist eckstein-shop.de . Zum Angebot gehört etwa ein 3,2 Zoll großes LCD-Display mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixeln. Es wird direkt auf die Platine aufgesteckt und arbeitet nach dem resistiven Verfahren. Das Display kann also nur mit Eingabestiften benutzt werden.

Einige Hersteller bieten inzwischen auch Displays an, die direkt auf die Platine gesteckt werden können.
Vergrößern Einige Hersteller bieten inzwischen auch Displays an, die direkt auf die Platine gesteckt werden können.
© Quelle: eckstein-shop.de

Nach dem Zusammenstecken sind noch einige Konfigurationsarbeiten erforderlich – das ist aber bei fast allen ähnlichen Geräten der Fall. Vom gleichen Hersteller gibt es aber auch ein größeres Display, das einfach per Kabel an die HDMI-Buchse angeschlossen werden kann. Um die Kombination in ein kompaktes Rechensystem zu verwandeln, kann der Nutzer auf spezielle Gehäuse zurückgreifen oder muss auf seine Kreativität bauen. In den Foren der Nutzergemeinde finden sich Bauanleitungen aus Legosteinen oder aus Plexiglas zum Selbersägen. Ähnlich funktioniert auch das C-Berry-Display. Es wird mittels einer kleinen Platine mit den GPIO-Pins des Boards verbunden. Ein Kabel stellt die Verbindung zwischen dieser Platine und dem Display her. Der Stromverbrauch des Displays ist so gering, dass es ohne externe Spannung auskommt. S

o einfach die physikalische Verbindung hergestellt werden kann, so schwierig ist es dann, auch Ausgaben auf dem Display erscheinen zu lassen. Denn dessen Auflösung ist zu gering für eine vollständige Nutzeroberfläche. Stattdessen muss mit Hilfe von Scripts der Text oder die Ausgabe auf das Pixel genau ausgerichtet werden. Eine Option, sich die Sache etwas zu erleichtern, besteht darin, die Ausgaben als vordefinierte Bitmaps auf dem Raspberry zu speichern und diese mit einem Script auf das Display zu schicken.

Kleine Displays dieser Sorte sind als Touchscreen realisiert, müssen aber mit einem Stift bedient werden.
Vergrößern Kleine Displays dieser Sorte sind als Touchscreen realisiert, müssen aber mit einem Stift bedient werden.
© Quelle: eckstein-shop.de

Displays am Composite-Ausgang

Soll der Raspberry nur als kleine (Retro-)Spielekonsole oder als transportabler Medienplayer eingesetzt werden, muss es kein Touchscreen sein. Mit etwas Bastelarbeit können kleine TFT-Displays verwendet werden, die eigentlich in anderen technischen Geräten zum Einsatz kommen. Die Bildschirme aus Navigationsgeräten oder Autobildschirme lassen sich zweckentfremden. Je nach gewähltem Modell wird sich der Einsatz eines Lötkolbens aber nicht vermeiden lassen. Die Bildsignale stammen dann aus dem Composite-Ausgang der Platine. Dies ist etwa auch eine Möglichkeit, um ältere Monitore oder Fernseher mit dem Rechner zu verbinden. In diesem Fall genügen die im Handel erhältlichen Adapterkabel. Bei anderen Bauteilen müssen die Signalverbindungen selbst konfektioniert werden. Außerdem benötigen die Displays auch eine externe Stromversorgung, da die Nutzung des USB-Anschlusses als Spannungsquelle nicht immer funktioniert. Für Nutzer, die keine Lust haben, sich Grundkenntnisse in der Elektronik anzueignen, oder Bastelarbeiten scheuen, kommen solche Lösungen nicht infrage.

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.

Die Themen in Tech-up Weekly #36: +++ Playstation-4-Spiele künftig am PC und Mac spielbar +++ Raspberry Pi 3: Stärkere CPU und integriertes WLAN-Modul +++ Forza 6 Apex: Gratis-Rennspiel für Windows 10 angekündigt +++ Bundeskartellamt leitet Verfahren gegen Facebook ein +++ Quick-News der Woche +++ Fail der Woche: Schalttag legt Flughafen-Koffersoftware lahm

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