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Raspberry Pi 4 B mit Raspbian OS Komplettkonfiguration in einer Stunde

Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Inbetriebnahme und Standardinstallation des Raspberry 4 B (von nun an kurz "Raspi" genannt) in möglichst einfachen und kurzen Schritten, damit man rasch mit den eigenen Projekten beginnen kann. Ich selbst verwende das Raspi in meinem Wirtschaftsinformatik-Unterricht immer wieder gerne, um die "graue Theorie" mit Leben zu erfüllen. Da man in Handelsakademien nicht sehr viel Zeit für Informatikthemen zur Verfügung hat, soll die Arbeit mit dem Raspi möglichst rasch zu Ergebnissen führen, die Spaß machen.

Installation des Betriebssystem auf dem Raspberry

Dafür braucht man folgendes:

  • Eine microSD Karte mit mindestens 2GB (besser 4GB+)
  • Das Betriebssystem (z.B. Raspbian, abgerufen: 05.05.2020)
  • Das Tool SDFormatter (abgerufen: 05.05.2020)
  • Das Tool Win32 Disk Imager (abgerufen: 05.05.2020)
  • Putty für die Arbeit im Terminal

SD Karte formatieren

  1. Zuerst das Tool SDFormatter herunter laden und am PC installieren
  2. Das Programm öffnen
  3. Das Laufwerk, in dem sich die jeweilige SD Karte befindet auswählen
  4. Als Option "Quick Format" bzw. „FORMAT SIZE ADJUSTMENT ON“ wählen
  5. Auf den Button "Format" klicken, nun wird die Karte formatiert

Raspbian Image übertragen

  1. Raspbian herunter laden (die ZIP-Datei muss erst entpackt werden)
  2. Nun muss das Image auf die microSD-Karte geschrieben werden
  3. Das Tool Win32 Disk Imager herunter laden
  4. Das Programm öffnen
  5. Das entpackte Image (z.B. "2020-02-13-raspbian-buster.img") zum Hochladen auswählen
  6. Das Ziel-Laufwerk auswählen (z.B. "F:")
  7. Auf den Button "Write" klicken (falls eine Warnung kommt, einfach mit "Yes" bestätigen)

Das Image selbst enthält drei Partionen (unter Windows ist nur die erste sichtbar):

  • Boot-Partion, Typ VFAT (Windows), auf der sich die zum Systemstart nötigen Dateien plus einige Konfigurationsdateien befinden,
  • Linux-Partition, Type Ext4, mit den Linux-Verzeichnissen und
  • Linux-Boot zum Booten.

SSH manuell aktivieren

Seit dem Update im November 2016 ist SSH nicht mehr automatisch aktiviert. Daher muss dieses einmalig per Hand aktiviert werden.

  1. Die microSD Karte mit installiertem Raspbian OS in den Cardreader des PC’s stecken
  2. Im Verzeichnis „boot“ eine leere Datei namens „ssh“ erstellen (ohne Dateiendung!)

Dadurch wird der SSH Zugriff automatisch aktiviert.

Das Raspi im Netz finden und per SSH im Terminal konfigurieren

Der Standarduser lautet "pi" mit dem Passwort "raspberry", damit kann man sofort in das Raspy einsteigen.

Einleitende Konfiguration

  • Änderung des Passworts: passwd
    Eingabe des alten Passworts ("raspberry") > 2 X Eingabe des neuen Passworts
  • System updaten: sudo apt-get update
  • Upgrade aller Komponenten: sudo apt-get upgrade und mit "Y" bestätigen
  • Grundlegende Konfiguration des Raspi im Terminal: sudo raspi-config (oben, unten, rechts, links mit den Cursortasten, mit Tab spring man, mit der Eingabetaste bestätigt man und mit der Leertaste wählt man aus), Änderungen müssen mit "Finish" und event. einem Reboot festgelegt werden.
    • Network Options zur Konfiguration der WLAN-Einstellungen: Hostname (Name des Raspi im Netzwerk), Wi-fi (Eingabe der SSID bzw. der Name des WLAN's und des WLAN-Passworts)
    • Localisation Options: Einstellungen der Sprache, des Landes, Tastaturlayout etc.
  • Einrichtung einer Remote-Desktop-Verbindung (Installation eines xrdp-Services), damit man nicht für alles immer nur im Terminal arbeiten muss, sondern auch die grafische Benutzeroberfläche des Raspi nutzen kann: sudo apt-get install xrdp und mit "Y" bestätigen.
    • Die Remote-Desktop-Verbindung kann man nun auf dem PC mit Hilfe des Programms mstsc.exe (WINDOWS-Taste + R gleichzeitig drücken und "mstsc.exe eingeben) öffnen.
    • In dem sich öffnenden Dialog gibt man nun die IP-Adresse des Raspi und den Benutzernamen ("pi") ein und bestätigt die Identitäts-Warnmeldung.
    • Passwort eingeben und erneut bestätigen, nun öffnet sich die grafische Benutzeroberfläche des Raspi.
    • Lese-Tipp: Der Verlag Rheinwerk bietet im Zuge seines Gratisangebots "Openbook" auch das hervorragende Buch Linux-UNIX-Programmierung von Jürgen Wolf gratis zum Online-Lesen an, hier der Link dazu: http://openbook.rheinwerk-verlag.de/linux_unix_programmierung/ (20.12.2020)

Eventuelle Fehlermöglichkeiten

The following packages have unmet dependencies:
vlc-bin : Depends: libvlc-bin (= 3.0.16-1+rpi1+rpt1) but 3.0.16-1+rpi1+rpt2 is to be installed
vlc-plugin-skins2 : Depends: vlc-plugin-qt (= 3.0.16-1+rpi1+rpt2) but 3.0.16-1+rpi1+rpt1 is to be installed
E: Broken packages

Lösung

sudo apt full-upgrade
sudo apt dist-upgrade

Installation erster wichtiger Bibliotheken

Bibliotheken, die man für erste Basteleien benötigt

  • wiringPi.h #include <wiringPi.h>: Dies ist eine Bibliothek, die von vielen Raspi-Anwendungen genutzt wird. Die Datei ist nicht standardmäßig an Bord. Besonders viele Beispiele aus dem Arduino Bereich (C++ Code) können nicht ohne weiteres auf dem RaspberryPi ausgeführt werden. Aus diesem Grund wurde diese Bibliothek geschrieben.
  • stdio.h #include <stdio.h>: C-Standardbibliothek. Die Datei stdio.h enthält diverse Standard-Input-Output-Funktionen. Mehr dazu: http://openbook.rheinwerk-verlag.de/c_von_a_bis_z/030_c_anhang_b_018.htm#mj38fdd2a9f3608d0578630c6ee451a00d (01.02.2021)

Programme müssen kompiliert werden

Beim Kompilieren oder Umwandeln wird der Quellcode eines Programms in eine vom Computer anwendbare Programmiersprache übersetzt. Erst danach kann der Computer das Programm ausführen. Ein Compiler ist ein Computerprogramm, das Quellcodes einer bestimmten Programmiersprache (z.B. C oder Perl) in eine Form übersetzt, die von einem Computer ausgeführt werden kann. Daraus entsteht ein direkt ausführbares Programm.

  • gcc: Mit dem GNU Compiler (GCC) für Linux kann man C-Programme ausführbar machen. Dazu muss man in den Ordner der zu kompilierende Datei wechseln und dort den Befehl "qcc NameDerDatei.c" eingeben. Ohne weitere angegebene Optionen wird im selben Verzeichnis wie die Quelldatei eine ausführbare Datei namens "a.out" erzeugt. Weitere Informationen zu gcc findet man hier: http://openbook.rheinwerk-verlag.de/linux_unix_programmierung/Kap01-004.htm#RxxKap01004040000751F046100 (01.02.2021)
    • Option "-o": Wenn in der Kommandozeile die Option "-o NeuerName'' eingegeben wird, erhält man im selben Verzeichnis die kompilierte Datei mit dem gewählten neuen Namen. Beispiel: "qcc NameDerDatei.c -o HelloWorld" erzeugt eine kompilierte, neue Datei namens "HelloWorld".
    • Option "-lname" (das "l" ist ein kleines "L", "name" steht für den Namen einer Bibliothek): Diese Option gibt die Bibliothek an, die hinzugelinkt werden soll. Bei Raspi-Projekten ist dies meistens die Bibliothek "wiringPi". Beispiel: "qcc NameDerDatei.c -o HelloWorld -lwiringPi" erzeugt eine kompilierte, neue Datei namens "HelloWorld" mit der hinzugefügten Bibliothek wiringPi für das Arbeiten mit den GPIO's.
    • Aufrufen der kompilierten Datei mit "./", gefolgt vom Namen der Datei. Am obrigen HelloWorld-Beispiel: "./HelloWorld".

Bedeutung der Status-LED's auf dem Raspi

Direkt auf dem Raspi befinden sich zwei färbige LED's die Statusinformationen bieten.

  • Rote Status-LED (PWR-LED): Diese zeigt die Stromversorgung an. Wenn sie ununterbrochen rot leuchtet, liegt eine Spannung von ca. 5 Volt am Raspi an, es kann normal zugegriffen werden. Eine blinkende rote LED bedeutet, dass die Spannung unter 4,63 Volt gefallen ist, es sollte sofort das Netzteil geprüft werden. Achtung: Die LED leuchtet auch, wenn das Raspii ausgeschaltet ist, solange das Raspi am Strom hängt.
  • Grüne Status-LED (ACT-LED): Zeigt den Zugriff auf die SD-Karte an. Bei jedem Zugriff (Lesen und Schreiben) auf die SD-Karte blinkt die grüne LED. Bei dauerhaftem Leuchten liegt ein Problem mit der SD-Karte vor.

Quellen:

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