LEDs an den GPIOsUm den Raspberry Pi für die hier vorgestellten Projekte und Experimente zu nutzen, ist es notwendig einige Voraussetzungen zu schaffen. Ich erkläre hier Schritt für Schritt wie wir von einer leeren SD-Karte zu einem funktionierenden System für unsere Anwendungen kommen. Eingeweihte mögen mir verzeihen wenn ich hier nicht immer ganz exakt in die Systemwelt abtauche. Ich werde die folgenden Schritte so einfach wie möglich machen und teilweise auch eher umgangssprachliche Begriffe verwenden, um den Anwendern ohne Systemkenntnisse den Spaß am Raspberry Pi nicht zu verderben.

Da sind wir auch schon bei einer ersten kleinen Hürde, dem Betriebssystem. Der Raspberry Pi wurde auf Grundlage der Technologie von Mobiltelefonen und Tablets entwickelt. Es ist ein ARM-Prozessor verbaut. Wir müssen also ein Betriebssystem nutzen, welches diese Technologie unterstützt und zusätzlich natürlich noch die beim Raspberry Pi vorhandenen Anschlüsse ansteuern kann. Schließlich erlaubt dies ja erst die Nutzung des Raspberry Pi für unsere Projekte. Wir werden das von den Entwicklern des Raspberry Pi empfohlene Betriebssystem "Raspbian" verwenden. Es gibt weitere, aber die sollen an dieser Stelle nicht weiter betrachtet werden. Auf der offiziellen (englischsprachigen) Seite kann man sich einen Überblick verschaffen. Raspbian ist eine für den Raspberry Pi angepasste Version von Debian. Debian wiederum ist ein sehr stabiles und solide entwickeltes Betriebssystem auf der Basis von Linux. Windows und Linux unterscheiden sich in Aussehen und Bedienung, dass sollte uns aber nicht abschrecken, zumal es die alternative Windows (noch) nicht gibt.


Betriebssystem beschaffen

Eine gute Nachricht, Raspbian als Betriebssystem ist komplett kostenfrei, das trifft auch auf die meisten dazu angebotenen Programme zu. Es können fast alle Programme, die für Debian zur Verfügung stehen genutzt werden.

Als ersten Schritt sollten wir uns nun das Betriebssystem herunterladen, dazu benötigen wir einen anderen Rechner als den Raspberry Pi, denn der ist ja bis jetzt erstmal nur eine Leiterplatte mit ein paar Chips darauf.

Raspbian laden wir uns am Besten von der offiziellen Seite des Raspberry Pi herunter.

Hier klicken, um Raspbian herunter zu laden!

Jetzt sollten wir eine Zip-Datei auf unserem Rechner haben. Entpacken wir diese, finden wir eine so genannte Imagedatei mit der Endung iso. Das ist die Datei, die wir benötigen um unserem Raspberry Pi Leben einzuhauchen.


Installation

Der Raspberry Pi hat keine Festplatte wie ein "normaler" PC. Er nutzt eine SD-Karte, wie wir sie z.B. in Digitalkameras finden. Wir können also nicht wie gewohnt installieren sondern spielen das heruntergeladene Image auf die SD-Karte auf. Dazu benötigen wir ein Programm auf unserem Computer, das sowas kann und natürlich einen SD-Kartenleser (der in unserem Fall eigentlich Kartenschreiber heissen sollte). Bei einigen Geräten ist dieser eingebaut, es gibt aber auch SD-Kartenleser als USB-Geräte. Es gibt mehr als die hier beschriebenen Möglichkeiten um das Image auf die SD-Karte zu bekommen. Der englischsprachige Schnelleinstieg zeigt diese.

Linux

Für Linuxsysteme bietet sich das Programm dd an, um das Image auf SD-Karte zuschreiben. Dazu sollte ein

dd bs=4M if=~/2012-10-28-wheezy-raspbian.img of=/dev/sdd

in der Konsole ausreichen. Dabei ist der Name und der Pfad der Imagedatei sowie der Pfad zur vorher natürlich gemounteten SD-Karte anzupassen. Hierbei muß beachtet werden, daß die SD-Karte angesprochen wird und nicht eine Partition auf ihr.

Windows

Für Windowsrechner können wir das Programm Win32DiskImager nutzen. Dieses laden wir hier herunter und installieren es. Eventuell müssen wir die runtergeladene Datei entpacken oder wenn die installierbare Version heruntergeladen wurde auch noch installieren.

  1. Nach der Installation starten wir den Win32DiskImager mit einem Klick mit der rechten Maustaste auf das Symbol oder die Datei, dann auf "Als Administrator ausführen" mit der linken Taste.

    Nach dem Start

  2. Mit einem Klick auf das Ordnersymbol öffnen wir den Explorer und suchen unser Image

    wdi2

  3. Die SD-Karte sollte nun in den Leser gesteckt werden.
  4. Jetz wird das Laufwerk ausgewählt, in dem die Karte steckt.

    wdi3

  5. Diese Meldung bedeutet, dass wenn was schiefgeht die Karte erst mal nicht zu gebrauchen ist.
    Mit einem Klick auf "write" starten wir den Prozess und bestätigen die Meldung mit "Yes".

    wdi5

  6. Während des Vorgangs sollten wir an keinem Kabel oder Schalter spielen ;-)

    wdi6

  7. Damit ist das Image erfolgreich auf der Karte!

    wdi7

MacOS

Für das Schreiben des Images nutzen wir am Besten den RPi-sd card builder als App. Die aktuellste Version ist hier zu bekommen. Dies ist eine Übersetzung von Teilen der Originalseite.

  1. App installieren und starten.
  2. Das runtergeladene Image auswählen.
    Screen Shot 2012-12-31 at 02.52.45
  3. Falls noch nicht geschehen SD-Karte in den Reader stecken.
    Screen Shot 2012-12-31 at 02.52.52
  4. Die richtige SD-Karte auswählen.
    Screen Shot 2012-12-31 at 02.53.02
  5. MacOS braucht Administratorrechte zum Schreiben, also hier das Administratorpasswort eingeben.
    Screen Shot 2012-12-31 at 02.53.08
  6. Die SD-Karte wird nun zum sicheren Entfernen vorbereitet.
    Screen Shot 2012-12-31 at 02.53.16
  7. Fertig! Das Image sollte nun auf der SD-Karte sein.
    6

Der erste Start

Lassen wir die SD-Karte im Kartenleser stecken und versuchen darauf zuzugreifen werden wir wenig sehen, den die Karte wurde mit einem speziellen Dateisystem bespielt. Selbst wenn wir z.B. mit einem anderen Linuxrechner darauf zugreifen könnten, sollten wir dies unbedingt sein lassen. Änderungen der SD-Karte könnten dafür sorgen, das gleich wenn die Karte im Raspberry Pi steckt nichts passiert!

Also stecken wir nun die SD-Karte in den frisch ausgepackten Raspberry Pi.

Um den ersten Start durchführen zu können verbinden wir nun Tastatur und Maus mit den USB-Anschlüssen des Raspberry Pi. Es hat sich gezeigt, dass sich hier das Einfachste vom Einfachen bewährt hat, also alles schön mit Kabel. Natürlich funktioniert der Raspberry Pi auch mit Funktastaturen oder an einem USB-Hub, aber ebend nicht garantiert.

Jetzt sollten wir den Monitor anschließen. Entweder über den HDMI-Anschluss an ein HDMI-fähiges Bildwiedergabegerät (Monitor, Fernseher, Beamer ...) oder mit einem HDMI- / DVI-Adapter an einen Monitor. VGA-Monitore werden ohne spezielle zusätzlich Adapter nicht funktionieren. Zusätzlich bietet der Raspberry Pi einen analogen Videoausgang. Die Qualität lässt zu wünschen übrig, aber für einen ersten Start ist das ausreichend.

Ein Netzwerkkabel ist zwar nicht unbedingt erforderlich aber macht uns das Leben leichter. Damit der Raspberry Pi ohne unser zutun ins Netzwerk kommt sollte im Router der DHCP-Server eingeschaltet sein. Ansonsten müssen wir nach dem ersten Start den Raspberry Pi manuell in unser Netzwerk bringen. Das Netzwerk gleich anzuschließen macht Sinn, weil der Raspberry Pi z.B. keine Uhr hat und die Zeit aus dem Internet holen kann bzw. schon beim ersten Start die Möglichkeit besteht das Betriebssystem zu aktualisieren.

Und nun der spannendste Teil! Wir stecken das Netzteil in die Steckdose und schließen den Raspberry Pi über den Micro-USB-Anschluss an.

Die LEDs blinken wild auf der Leiterplatte und der Bildschirm füllt sich mit Meldungen. Nicht? Keine Panik, meist sind es nur Kleinigkeiten, wie ein schwaches Netzteil oder ein defektes Image auf der SD-Karte. Gehen wir also hier mal davon aus, dass es funktioniert.

Nach einer Weile erscheint dann das Konfigurationsmenü für die Ersteinrichtung

Konfigurationsmenü

Der Punkt "info" zeigt uns eigentlich nur, an wofür das Menü gut ist. Wir können ihn mit der Pfeiltaste überspringen oder mit der Entertaste aufrufen.

config2

 Also machen wir mit dem Punkt "expand_rootfs" weiter indem wir ihn mit der Pfeiltaste anwählen

config3

Mit Enter bestätigen wir und erreichen dadurch, dass das Image, welches wir aufgespielt haben den Platz der gesammten SD-Karte ausnutzen kann. Der eigentliche Prozess dieser Anpassung läuft beim nächsten Hochfahren ab.

config4

Im Punkt "overscan" kann man festlegen, dass sich die spätere Oberfläche an den Bildschirm anpasst

config3

Wir lassen diesen Modus erst mal an.

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Wichtiger ist da schon die Einstellung der Tastatur

config10

Wir wählen die Tastatur aus, die unserer am nächsten kommt. Normalerweise reicht es aus den Vorschlag des System zu aktzeptieren.

config11

Als nächstes wählen wir das Tastaturlayout für die deutsche Tastatur aus. Dazu müssen wir erst mal dem System sagen, dass wir keine englische Tastatur wollen.

config12

 

Und letztendlich das richtige Tastaturlayout

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Einige Einstellungen übergehen wir einfach. Wir können das später noch einrichten.

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config16

Hier kann man einstellen, ob man mit der Tastenkombination Strg+Alt+Rücktaste die grafische Oberfläche ausschalten kann. Ist ganz praktisch, machen wir also.

config17

Jetzt kann es etwas dauern. Die Meldungen am unteren Bildschirmrand sind keine Fehler. Also einfach abwarten!

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Wenn das gelaufen ist, sollten wir das Passwort ändern. Tun wir das nicht, ist das Passwort für das erste Anmelden "raspberry". Der voreingestellte Benutzername ist "pi" den können wir aber erst mal nicht ändern.

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Dieser Hinweis ist zwar überflüssig aber wir müssen ihn mit Enter bestätigen.

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Am unteren Bildschirmrand geben wir das neue Passwort ein. Dass ganze 2 mal (Immer mit Enter bestätigen)

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Haben wir 2 mal das Gleiche genommen erscheint die Meldung, dass alles geklappt hat.

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Im Punkt change_local können wir die Landeseinstellung für den Raspberry wählen.

Konfigurationsmenü

Wir nehmen Deutsch (German)

config13

Der Raspberry Pi hat zwar keine eigene Uhr, für einige Sachen benötigen wir aber die richtige Zeitzone

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Wir nehmen Europa (Europe)

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Und in Europa natürlich Berlin

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Wenn das fertig ist schauen wir uns mal die nächsten 2 Punkte nur an, lassen es aber lieber sie aufzurufen. Mit "memory_split" können wir einstellen, wieviel Arbeitsspeicher der Raspberry Pi für die Grafik nutzen darf. Was für Profis, machen wir also später.

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Auch "overclock" ist was für Profis. Hier werden voreingestellte Möglichkeiten des "Übertaktens", also der Leistungserhöhung angeboten. Später sollten wir ausschließlich dies Möglichkeit nutzen. Übertakten an anderer Stelle und außerhalb der vorgeschlagenen Möglichkeiten kann zum Erlöschen der Garantie führen!

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"ssh" bietet die Möglichkeit den Raspberry Pi von einem anderen Rechner aus zu bedienen.

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Wir sollten diese Möglichkeit einschalten. Auf die Nutzung gehen wir an anderer Stelle ein.

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Ja, genau dass wollten wir! Der SSH-Server für den Fernzugriff wird nun bei jedem Start gleich mit eingeschaltet.

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Wer möchte, kann den Raspberry Pi beim Starten gleich bis zur grafischen Oberfläche laufen lassen.

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Kann man, muss man aber nicht. Ich empfehle erst mal ohne Grafik zu starten. Mann kann jederzeit die grafische Oberfläche manuell nachladen.

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Sind wir mit dem Internet verbunden, können wir nun versuchen, das Konfigurationsprogramm zu aktualisieren. Das System ist sehr schnelllebig, also machen wir das mal und sehen was passiert.

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Eine Menge! Aber das soll uns erst mal nicht interessieren. Wir warten einfach mal ab.

config30

Zu guter Letzt beenden wir das Konfigurationsprogramm. Dazu gehen wir mit der Tab-Taste auf "Finish" und bestätigen mit Enter.

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Willkommen in der schönen Linuxwelt! Was wir sehen ist die Konsolen- oder auch Terminalansicht unseres Betriebssystems.

config32

Mit einem "clear" und Enter bekommen wir dann unsern Bildschirm sauber und die Eingabezeile rutscht nach oben.

config33

So nun haben wir unseren Raspberry Pi das erste mal hochgefahren und dabei auch gleich konfiguriert. Das Problem ist, wie bekommen wir Ihn jetzt aus? Stecker ziehen ist die schlechteste Möglichkeit kann gut gehen aber meistens können wir danach von vorn anfangen.

Wer Linux kennt, wird jetzt lachen. Alle anderen sollten nun hinter das Dollarzeichen folgendes eintippen und mit Enter bestätigen ohne zu lange zu warten, sonst schaltet der Raspberry Pi in einen sicheren Modus und wir müssen Benutzernamen und Passwort eingeben:

sudo halt

Genau erklären wir das später und wir müssen uns wohl oder übel ein wenig mit Linux beschäftigen, aber jetzt nur soweit: sudo ist der Befehl als Administrator zu handeln, halt gibt die Anweisung zum Herunterfahren.

Der Raspberry Pi fährt nun runter, der Bildschirm wird nach einigen Meldungen schwarz und am Raspberry leuchtet nun nur noch die rote LED dauerhaft. Jetzt können wir das Stromkabel abziehen.


System aktualisieren

Raspbian ist OpenSource, alle Quellen sind offen und werden ständig weiter entwickelt. Um nicht jedesmal ein neues Image auf die SD-Karte zu spielen und somit die bisher gespeicherten Daten zu verlieren gibt es natürlich einen Weg, das Betriebssystem und die Programme auf dem neuesten Stand zu halten. Das Programm nennt sich apt-get und kann außer aktualisieren noch viel mehr, aber dazu gibt es eine eigenen Anleitung.

Um das Programm zu nutzen müssen wir den Raspberry Pi starten. Dazu stecken wir einfach das Netzteil in die Microusbbuchse.

Lassen wir Raspbian nicht grafisch starten befinden wir uns nach dem Anmelden bereits in der Konsolenansicht (Terminal). Befinden wir uns nach dem Starten auf der grafischen Oberfläche müssen wir ein Terminal starten.

Terminal öffnen

Im gezeigten Bild öffnen wir das Root Terminal. Vorteil: wir müssen nicht jedesmal sudo eingeben, Nachteil: Da wir als Benutzer Root alle Rechte im System haben, können wir auch viel Schaden anrichten, wenn wir nicht wissen was wir tun.

apt-get kennt mehrere Parameter, zum aktualisieren reichen uns erst mal folgende:

  • apt-get update führt kein Update aus, wie der Name vermuten ließe, sondern bringt die Liste der Server von denen die Software heruntergeladen werden kann auf den neuesten Stand.
  • apt-get upgrade aktualisiert alle bereits installierten Komponenten, also macht das, was wir eigentlich wollen. Allerdings werden dabei keine überflüssig gewordenen Dateien deinstalliert.
  • apt-get autoremove entfernt tatsächlich alle Softwarepakete, die nicht mehr benötigt werden.
  • apt-get dist-upgrade prüft beim aktualisieren der Software die Abhängigkeiten einzelner Pakete voneinander und installiert oder deinstalliert die jeweiligen Pakete dann gleich mit. Also ein upgrade und autoremove in einem. Allerdings bleiben upgrade und autoremove immer in der gleichen Version des Betriebssystems. dist-upgrade aktualisiert versionsübergreifend. Es kann also passieren, dass Programme die für die ältere Version des Betriebssystems ertsellt wurden nicht mehr lauffähig sind.

Wir nutzen vorrangig im (Root) Terminal folgende Befehle, um das System zu aktualisieren:

apt-get update
apt-get upgrade
apt-get autoremove

Im Falle, dass wir wirklich sicher sind und versionsübergreifend aktualisieren wollen, nutzen wir

apt-get update
apt-get dist-upgrade

Linuxbefehle können mit && zusammengefasst werden. Da es aber manchmal Abhängigkeiten gibt, die der Profi kennt, wir aber nicht, sollten wir es nur anwenden wenn es explizit erwähnt ist. Ein funktionierendes Beispiel wäre

apt-get update && apt-get upgrade

Sind wir nicht als Root angemeldet oder nicht im Root Terminal, dürfen wir das sudo vor den Kommandos nicht vergessen. Also heisst es dann

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

sudo apt-get autoremove

Egal wie wir es machen, können noch Abfragen kommen, ob wir die Vorschläge die apt-get macht aktzeptieren. Hier sollte jeweils ein "Enter" reichen, um den Standard zu bestätigen und fortzufahren.

Nun hat unser System den aktuellen Stand!