Vorwort ... 15

TEIL I  Den Raspberry Pi kennenlernen ... 19

  1.  Kauf und Inbetriebnahme ... 21

       1.1 ... Kauf ... 21

       1.2 ... Raspberry-Pi-Distributionen ... 33

       1.3 ... NOOBS-Installation ... 35

  2.  Erste Schritte in Raspbian ... 41

       2.1 ... Basiskonfiguration ... 42

       2.2 ... Der Pixel-Desktop ... 46

       2.3 ... Wichtige Programme ... 49

       2.4 ... WLAN-Konfiguration ... 59

       2.5 ... Bluetooth-Konfiguration ... 60

       2.6 ... USB-Sticks und -Festplatten ... 61

       2.7 ... Drucker ... 62

  3.  Arbeiten im Terminal ... 65

       3.1 ... Erste Experimente ... 65

       3.2 ... Eingabeerleichterungen und Tastenkürzel ... 71

       3.3 ... Die Bourne Again Shell (bash) ... 74

       3.4 ... Arbeiten mit Administratorrechten (sudo) ... 80

       3.5 ... Textdateien lesen und ändern ... 83

       3.6 ... Verzeichnisse und Dateien ... 88

       3.7 ... Komprimierte Dateien und Archive ... 95

       3.8 ... Prozessverwaltung ... 99

       3.9 ... Netzwerkkommandos ... 105

  4.  Tipps & Tricks ... 109

       4.1 ... Image auf eine SD-Karte schreiben ... 109

       4.2 ... Raspbian Lite ... 112

       4.3 ... WLAN- und SSH-Server vorkonfigurieren ... 113

       4.4 ... Pixel-Desktop konfigurieren ... 114

       4.5 ... Bildschirmschoner aktivieren/deaktivieren ... 116

       4.6 ... Screenshots erstellen ... 117

       4.7 ... Mehr Farbe im Terminal ... 117

       4.8 ... Overclocking ... 120

       4.9 ... Notfall-Tipps ... 122

  5.  Arbeitstechniken ... 127

       5.1 ... Programme installieren und verwalten ... 128

       5.2 ... Updates ... 131

       5.3 ... SSH ... 136

       5.4 ... Fernwartung über das Remote Desktop Protocol ... 147

       5.5 ... Fernwartung über VNC ... 151

       5.6 ... Netzwerkverzeichnisse nutzen ... 152

       5.7 ... Netzwerkverzeichnisse anbieten (Samba-Server) ... 158

       5.8 ... Internetzugriff auf den Raspberry Pi ... 165

       5.9 ... FTP-Server einrichten ... 174

       5.10 ... Programme beim Systemstart ausführen ... 177

       5.11 ... Programme regelmäßig ausführen (Cron) ... 179

       5.12 ... Monitor ein- und ausschalten ... 182

       5.13 ... Backups erstellen ... 183

  6.  Linux-Grundlagen ... 189

       6.1 ... Benutzer und Gruppen ... 190

       6.2 ... Zugriffsrechte ... 198

       6.3 ... Paketverwaltung ... 204

       6.4 ... Verwaltung des Dateisystems ... 206

       6.5 ... Netzwerkkonfiguration ... 214

       6.6 ... Bluetooth ... 221

       6.7 ... Systemstart ... 224

       6.8 ... Systemeinstellungen in config.txt ... 231

       6.9 ... Grafiksystem ... 236

       6.10 ... Kernel und Module ... 238

       6.11 ... Device Trees ... 241

TEIL II  Der Raspberry Pi als Media-Center ... 245

  7.  Audio-Player mit Smartphone-Fernbedienung ... 247

       7.1 ... MPD-Installation und -Konfiguration ... 247

       7.2 ... MPD-Konfigurationsvarianten ... 253

       7.3 ... HiFiBerry ... 262

       7.4 ... Volumio ... 265

  8.  Multimedia-Center mit Kodi und LibreELEC ... 269

       8.1 ... Installation und Konfiguration ... 270

       8.2 ... Kodi-Betrieb ... 279

TEIL III  Hardware-Grundlagen ... 287

  9.  Hardware-Einstieg ... 289

       9.1 ... Platinenaufbau ... 289

       9.2 ... Der BCM2711 ... 291

       9.3 ... GPIO-Kontakte ... 295

       9.4 ... Stromversorgung ... 303

       9.5 ... Gehäuse ... 311

10.  Elektrotechnik-Crashkurs ... 315

       10.1 ... Strom, Spannung und das ohmsche Gesetz ... 315

       10.2 ... Grundschaltungen ... 317

       10.3 ... Elektronische Grundbauteile ... 322

       10.4 ... Das Multimeter ... 327

       10.5 ... Breadboard oder Platine? ... 330

       10.6 ... Löten ... 332

       10.7 ... Breadboardadapter ... 334

11.  LEDs, Motoren und Relais ... 339

       11.1 ... Leuchtdioden (LEDs) ... 339

       11.2 ... Optokoppler ... 357

       11.3 ... Elektromotoren ... 358

       11.4 ... Schrittmotoren ... 371

       11.5 ... Servomotoren ... 381

       11.6 ... Relais ... 387

12.  Bussysteme ... 391

       12.1 ... SPI ... 391

       12.2 ... Der Analog-Digital-Wandler MCP3008 ... 401

       12.3 ... Der Digital-Analog-Wandler MCP4811 ... 407

       12.4 ... I$^2$C ... 412

       12.5 ... UART ... 421

       12.6 ... Der Audio-Bus I$^2$S ... 427

       12.7 ... 1-Wire ... 428

13.  Sensoren ... 431

       13.1 ... PIR-Bewegungssensor ... 431

       13.2 ... Ultraschallsensor ... 435

       13.3 ... Wasserstandssensor ... 438

       13.4 ... Bodenfeuchtigkeitssensor ... 439

       13.5 ... Temperatursensoren ... 444

       13.6 ... Fotowiderstand ... 451

       13.7 ... Das Multi-Analogsensor-Board PCF8591 ... 453

       13.8 ... Raspberry Pi Camera Board und PiNoIR ... 456

       13.9 ... Reed-Kontakt ... 469

       13.10 ... Hardware Real Time Clock ... 471

       13.11 ... IR-Empfänger ... 475

       13.12 ... Fingerabdruck-Scanner ... 477

       13.13 ... Leitfaden für fremde Sensoren ... 485

14.  Erweiterungsboards ... 487

       14.1 ... Das Gertboard ... 488

       14.2 ... Der ATmega auf dem Gertboard ... 503

       14.3 ... Logic-Level-Converter ... 508

       14.4 ... PiFace Digital 2 ... 509

       14.5 ... StromPi 2 -- USV und Wide-Range-Spannungsversorgung ... 515

       14.6 ... Pimoroni Zero LiPo ... 518

       14.7 ... GertDuino ... 520

       14.8 ... Raspberry-Pi-HATs ... 524

       14.9 ... Sense HAT -- Das Mulitalent ... 530

       14.10 ... Adafruit PWM/Servo-HAT ... 535

       14.11 ... BrickPi ... 538

       14.12 ... GrovePi ... 539

15.  Displays ... 541

       15.1 ... 7-Segment-Anzeige ... 541

       15.2 ... 16x2-LC-Display ... 544

       15.3 ... PiTFT -- Der Touchscreen für den Raspberry Pi ... 549

       15.4 ... Kfz-Rückfahrmonitore ... 554

       15.5 ... Das offizielle Raspberry-Pi-Touchdisplay ... 558

       15.6 ... OLED-Display SSD1306 ... 564

       15.7 ... PaPiRus -- Das E-Paper-Display ... 568

       15.8 ... Weitere Display-Boards ... 574

TEIL IV  Programmierung ... 577

16.  Python kennenlernen ... 579

       16.1 ... Python ausprobieren ... 580

       16.2 ... Python-Konzepte interaktiv kennenlernen ... 582

       16.3 ... Hello World! ... 592

17.  Python-Grundlagen ... 599

       17.1 ... Elementare Syntaxregeln ... 599

       17.2 ... Variablen und Objekte ... 605

       17.3 ... Operatoren ... 615

       17.4 ... Verzweigungen (if) ... 618

       17.5 ... Schleifen (for und while) ... 620

       17.6 ... Zeichenketten ... 626

       17.7 ... Listen ... 632

       17.8 ... Umgang mit Fehlern (Exceptions) ... 635

       17.9 ... Funktionen ... 641

       17.10 ... Objektorientiertes Programmieren ... 651

       17.11 ... Systemfunktionen ... 663

18.  Python-Programmierung ... 667

       18.1 ... GPIO-Zugriff mit RPi.GPIO ... 667

       18.2 ... GPIO-Zugriff mit gpiozero ... 674

       18.3 ... Reset/Shutdown-Taste ... 678

       18.4 ... Kamera ... 680

       18.5 ... Dateien bei Dropbox hochladen ... 684

       18.6 ... E-Mails versenden ... 688

       18.7 ... Textdateien lesen und schreiben ... 690

       18.8 ... Grafikprogrammierung ... 695

       18.9 ... Grafische Benutzeroberflächen mit tkinter ... 702

       18.10 ... Matplotlib ... 715

19.  bash-Programmierung ... 721

       19.1 ... Einführung ... 721

       19.2 ... Variablen ... 725

       19.3 ... Schleifen, Bedingungen und Funktionen ... 731

       19.4 ... WiringPi ... 741

       19.5 ... Das raspi-gpio-Kommando ... 747

       19.6 ... Das pinout-Kommando ... 749

20.  C-Programmierung ... 751

       20.1 ... Hello World! ... 751

       20.2 ... GPIO-Steuerung mit C ... 755

21.  Java-Programmierung ... 759

       21.1 ... Erste Schritte ... 759

       21.2 ... GPIO-Steuerung mit Java ... 761

22.  PHP-Programmierung ... 767

       22.1 ... Apache installieren und konfigurieren ... 768

       22.2 ... Webverzeichnisse einrichten und absichern ... 770

       22.3 ... HTTPS ... 776

       22.4 ... PHP installieren und konfigurieren ... 778

       22.5 ... MariaDB installieren und administrieren ... 780

       22.6 ... Hello World! in PHP ... 785

       22.7 ... GPIO-Steuerung mit PHP ... 787

       22.8 ... Kamerafunktionen mit PHP nutzen ... 792

23.  Mathematica und die Wolfram Language ... 797

       23.1 ... Arbeiten mit Mathematica ... 798

       23.2 ... Programmieren mit der Wolfram Language ... 804

       23.3 ... Grafische Darstellung von Temperaturdaten ... 811

TEIL V  Projekte ... 815

24.  Der Raspberry Pi im Vogelhaus ... 817

       24.1 ... Einbau des Raspberry Pi samt Kameramodul in ein Vogelhaus ... 817

       24.2 ... Kamerapraxis ... 820

       24.3 ... Bewegungserkennung mit motion ... 823

       24.4 ... Das Vogelhaus im praktischen Einsatz ... 827

25.  Zeitmessung mit Lichtschranken ... 831

       25.1 ... Versuchsaufbau (Hardware) ... 831

       25.2 ... Software ... 834

26.  Das autonome Auto ... 837

       26.1 ... Hardware ... 837

       26.2 ... Die Software ... 846

27.  RFID-Türöffner mit Zutrittskontrolle ... 849

       27.1 ... RFID-Hardware ... 850

       27.2 ... Software ... 853

       27.3 ... Erweiterungsmöglichkeiten und Tipps ... 859

28.  Stromzähler auslesen ... 861

       28.1 ... Stromzähler-Grundlagen ... 861

       28.2 ... Einführung in RRDtool ... 865

       28.3 ... Zählerdaten speichern und zu Graphen aufbereiten ... 870

29.  Hausautomation mit Netzwerksteckdosen ... 873

       29.1 ... Einführung ... 873

       29.2 ... Programmierung ... 875

30.  Hausautomation mit 433-MHz-Funktechnologie ... 887

       30.1 ... Hardware-Grundlagen ... 887

       30.2 ... Software und Steuerungsbeispiele ... 890

31.  Die Schalthebel der Nacht ... 899

       31.1 ... Vorbereitung ... 899

       31.2 ... Der Lux-Sensor ... 900

       31.3 ... IKEAs Trådfri-Beleuchtungssystem mit Linux steuern ... 902

       31.4 ... Philips-Hue-Leuchten ansteuern ... 906

       31.5 ... Lichtstärke messen, Leuchten steuern ... 909

32.  Ort und Zeit per GPS empfangen ... 911

       32.1 ... Haben Sie Zeit? Eine Uhr für den Raspberry Pi ... 911

       32.2 ... Ortsbestimmung mit dem Raspberry Pi ... 919

33.  Der Raspberry Pi lernt twittern ... 925

       33.1 ... Voraussetzungen ... 925

       33.2 ... Programmierung ... 927

34.  Gewitter erkennen mit dem Blitzsensor ... 933

       34.1 ... Blitzsensor AS3935 ... 933

       34.2 ... Software ... 936

35.  Klingel-Pi -- Der Türglockenverstärker ... 941

       35.1 ... Geräuschsensor anschließen und auswerten ... 941

36.  WLAN- und Tor-Router ... 945

       36.1 ... Einführung ... 945

       36.2 ... WLAN-Access-Point ... 948

       36.3 ... WLAN-Router ... 954

       36.4 ... Tor-Router ... 962

37.  DLNA-Server ... 969

       37.1 ... Raspbian-Installation auf große SD-Karten ... 970

       37.2 ... ReadyMedia alias miniDLNA ... 973

       37.3 ... Read-only-Konfiguration ... 974

38.  Pi-hole (Ad-Blocker) ... 979

       38.1 ... Installation ... 980

       38.2 ... Client-Konfiguration ... 982

       38.3 ... Weboberfläche ... 983

39.  USB-Stick-Checker (CIRCLean) ... 985

       39.1 ... CIRCLean installieren und anwenden ... 986

       39.2 ... Einschränkungen ... 988

40.  NAS mit openmediavault ... 989

       40.1 ... Voraussetzungen ... 990

       40.2 ... Installation ... 992

       40.3 ... Konfiguration ... 993

41.  Luftraumüberwachung ... 999

       41.1 ... Technischer Hintergrund und Hardware ... 999

       41.2 ... Software ... 1000

42.  Die Servokamera ... 1005

       42.1 ... Die Hardware ... 1006

       42.2 ... Die Python-Software ... 1006

       42.3 ... Die Streaming-Software ... 1008

       42.4 ... Die Weboberfläche ... 1010

       42.5 ... Inbetriebnahme ... 1011

43.  PomodoPi ... 1013

       43.1 ... Der Bodenfeuchtigkeitssensor ... 1013

       43.2 ... Die Blumenampel ... 1021

       43.3 ... Die automatische Bewässerung ... 1023

       43.4 ... Photosynthese sichtbar machen ... 1027

44.  Wassermelder mit Handyalarm ... 1031

       44.1 ... Hardware ... 1031

       44.2 ... Pushbullet ... 1033

45.  Dicke Luft -- Feinstaubmessung und Innenluftqualität ... 1037

       45.1 ... Was ist Feinstaub? ... 1037

       45.2 ... Welcher Sensor kann PM10 und PM2.5 messen und wie funktioniert das? ... 1038

       45.3 ... Anschauliche Grafiken im Web ... 1042

       45.4 ... Luftqualitätssensor für den Innenraum ... 1046

  Index ... 1049