Lektion I
Vorbereitung und was wird benötigt
Für diese Lektion wird ein PC mit Internetanschluss und microSD Card reader benötigt. Auf dem PC muss ein Browser, der Raspberry Pi IMAGER, Putty und optional VNC Viewer installiert sein. Zur Ermittlung der IP-Adresse ist ein Zugang zum DHCP Log oder Oberfläche auf dem Router notwendig.
Weiterhin notwendig ist ein Raspberry Pi (Zero, 3B+, 4), ein Netzteil oder Kabel für den USB Anschluss an den PC.
Lernziel dieser Lektion
Direkt nach dem auspacken kann der Raspberry Pi noch nicht verwendet werden.
Ein paar Vorbereitungen sind notwendig. Nach Abschluss dieser Sektion ist der Raspberry Pi grundsätzlich installiert, die Speicherkarte ist erstellt, die Anmeldung am System ist möglich und benutzerspezifische Anpassungen sind durchgeführt. Erste grundlegende Befehle sind bekannt, der Unterschied zwischen Text- und Grafikmodus wurde erkundet.
Rapsberry Pi vorbereiten
Unterschiede Rasperry Pi
Den Raspberry Pi gibt es in unterschiedlichen Varianten. Wir verwenden hier einen „Rapberry Pi Zero W“, einen Raspberry Pi 3B+ oder einen Raspberry Pi 4. Die wesentliche Unterschiede sind die Leistungsfähigkeit und der Speicherausbau. Für diesen Workshop reicht ein Raspberry Pi Zero W(H). Er ist das kleinste Modell mit einem Kern und 512MB Arbeitsspeicher.
Speicherkarte | Imager
Damit der Raspberry Pi arbeitet benötigt er ein Speicherkarte. Auf der Speicherkarte muss das Betriebssystem aufgespielt sein. Diese Installation erfolgt über den Raspberry Pi Imager. Dieses Program gibt es für Windows und Mac. Der Imager läd aus dem Internet das aktuelle Image, bietet ein paar Optionen für das Betriebssystem und schreibt dieses auf die SD Karte.
Sobald die SD Karte beschrieben ist, kann diese entfernt werden und im Raspberry Pi eingebaut/ eingesteckt werden
Optionen
- Hostname
- SSH
- Benutzername und Kennwort
- WiFi (WLAN Einstellungen)
- Spracheinstellungen und Tastaturlayout
Einbau und erste Inbetriebnahme
Eine Möglichkeit ist den Raspberry Pi in Betrieb zu nehmen und ihn im WLAN zu suchen, dann darauf anzumelden. Dazu wird die Speicherkarte in den zugehörigen Slot gesteckt und der Raspi wird mit der Stromversorgung verbunden. Hierzu reicht ein Kabel eines USB Anschlusses in der Regel aus.
Die kleine LED auf der Platine neben dem Stromanschluß blinkt und wird später dauerhaft leuchten. Ab und zu blinkt diese auch abhängig von der Aktivität auf dem System.
Für die erste Anmeldung am System benötigt man jetzt die zugewiesene IP-Adresse des Raspberry Pi. Die IP-Adresse wird durch den DHCP Server im Heimnetzwerk (Beispiel FritzBox) vergeben. Da wir den Hostnamen kennen (haben wir in den Optionen des Imagers eingegeben) können wir diesen jetzt einfach und schnell in der FritzBox finden.
Anmelden am System
Für die Anmeldung am Raspberry Pi wird jetzt das Programm Putty benötigt.
Nach starten des Programs wird die Eingabe eines Hostnamens oder einer IP-Adresse erwartet. Am besten ist es, jetzt die IP-Adresse einzutragen, welche in der Übersicht der WLAN Geräte für diesen Hostnamen vergeben wurde.
Je nach Konfiguration des Heimnetzwerkes könnte anstatt der IP-Adresse auch der Hostname verwendet werden. Sicherer ist allerdings die Eingabe der IP-Adresse
Bei mir ist das in diesem Fall die 192.168.0.57 und der Port ist 22.
Den jetzt erscheinenden „Security Alert“ bestätigen wir mit JA. Danach sollte das System ein Login darstellen und wartet dort auf einen Benutzernamen. Dieser ist der Benutzername aus dem Imager und zu dem Benutzer gehört das Kennwort, welches im Imager eingegeben wurde.
Wenn beides korrekt ist bekommen wir jetzt die „Message of the day“ des Betriebssystems angezeigt und das System ist bereit für weitere Eingaben.
Betriebssystem aktualisieren
Der Imager hat auf die Speicherkarte ein grundsätzliches Betriebssystem übertragen. Auf Basis dier Konfiguration kann das Betriebssystem jetzt auf idividuelle Anforderungen und Wünsche angepasst werden. Für diesen Vorgang ist ein Internet Zugang notwendig.
Als erstes wird die lokale Liste der verfügbaren Installationspakete aktualisiert. Das erfolgt mit der Befehl sudo apt-get update
Das dauert eine kleine Weile und wird beendet mit der Meldung „Reading package lists… Done!„. Danch befindet sich das System wieder an der Befehlseingabe.
Einige Tool (Werkzeuge) machen das Leben auf der Oberfläche leichter. Hier eine kleine Sammlung die ich bevorzuge:
(Es kann sein, das für die Installation weitere abhängige Pakete zusätzlich installiert werden müssen. Das System stellt dann die Frage „Do you want to continue? [Y/n]„, dieses einfach mit Y beantworten.)
- MC (Midnight Commander) ähnlich Norton Kommander „sudo apt-get install mc„
- Editor joe „sudo apt-get install joe„
Betriebssystem Einstellungen
Um einige Einstellungen der Hard- und Software einzustellen gibt es das Programm raspi-config. Dieses muss als administrativer Benutzer root aufgerufen werden und benötigt daher ein vorangestelltes sudo. Mit dem Aufruf sudo raspi-config sollte dann nachfolgender Bildschirm zu sehen sein.
Für uns sind erst einmal folgende Einstellungen wichtig:
- System Options | Power LED
- System Options | Wireless LAN
- Interface Options | SSH
- Interface Options | VNC
- Interface Options | I2C
- Interface Options | Remote GPIO
- Localisation Options | Locale
- Localisation Options | Timezone
- Localisation Options | Keyboard
Textmodus oder grafischer Modus
Wie Leistungsfähig das kleine System bereits jetzt ist erkennt man an der Vielfältigkeit des Betriebssystems. Mit Putty arbeitet man im Textmodus. Dieses überträgt nur die wichtigsten Daten und benötigt eine kleine Bandbreite. Wer nun im grafischen Modus auf das System zugreifen möchte kann dieses mit VNC machen. Dazu muss VNC in raspi-config eingeschaltet sein. Ich nutze gern Real VNC Viewer (es gehen aber auch andere VNC Viewer)
Im VNC Viewer wird wieder die IP-Adresse eingegeben, danach verbindet sich die Software mit dem Raspberry Pi und zeigt die grafische Benutzeroberfläche mit dem Anmeldebildschirm. Hier, falls noch nicht vorausgefüllt, den Benutzer pi mit dem zugehörigen Kennwort eintragen und danach auf anmelden drücken. Es dauert dann etwas und die grafische Oberfläche mit den jeweiligen Funktionen steht bereit.
Ähnlich wie bei einem Windows oder Mac System sind jetzt hier bereits einige Programme vorinstalliert und können genutzt werden. Über die grafische Oberfläche ist es auch möglich weitere Software auf dem System zu installieren.
Wenn die voreingestellte Auflösung zu gering ist, kann diese mit raspi-config geändert werden. Nach Änderung der Auflösung ist ein Neustart notwendig
Linuxbefehle
Für die meisten Funktionen benötigt man unter Linux kein grafisches System. Viele Aufgaben lassen sich mit einfachen Befehlen und zugehörige Parameter schneller und effektiver lösen. Die folgende Tabelle zeigt eine Auswahl an Befehlen, welche wir hier benötigen.
Diese Tabelle gibt nur einen kleinen Überblick und geht auch nicht ins Detail. Die Details lassen sich im Internet nachlesen.
| Befehl | Anwendung | Bemerkung |
|---|---|
| logout | Abmelden vom System |
| shutdown | herunterfahren des Systems |
| raspi-config | Konfiguration des Raspberry Pi |
| sudo | Berechtigt Benutzer Programme unter anderen benutzerkonten zu starten |
| apt-get | Paketmanager |
| df | Filesystem auflisten und Belegung anzeigen |
| htop | Taskmanager und CPU/ Speichermonitor |
| less | Anzeigen einer Zeichenkette ähnlich more unter DOS |
| cat | Ausgabe einer Zeichenkette/ Datei |
| echo | Ausgabe eines Zeichens, Zeichenkette |
| cut | Trennen von Zeichenketten |
| joe | Editor (Joe´s Own Editor) |
| mc | Midnight Commander / Dateimanager |
| ping | Netzwerkanalysetool |
| ifconfig | Netzwerk Konfiguration |
| passwd | Passwört ändern |
| du | Disk Usage |
| tail | Ende anzeigen |
| head | Anfang anzeigen |
| clear | Bildschirm löschen |
| i2detect | Analyse der I2C Busses und anzeige der darauf geschalteten Geräte IDs |
| cd | Change Directory |
| mkdir | Erstelle ein Directory |
| rmdir | Löscht ein verzeichnis |
| rm | Löscht Dateien (und auch Verzeichnisse) |
| touch | Erstellt eine Datei ohne Inhalt |
| ls | Zeigt den Inhalt im Filesystem an, listet Dateien und Verzeichnisse |
| tree | Zeigt die Verzeichnisstruktur als Verzeichnisbaum an |
Linuxdateisystem
Unter Linux gibt es keinen Laufwerksbuchstaben. Das Linuxdateisystem ist wie ein Baum mit Ästen organisiert. Es beginnt am sogenannten Stamm und wird mit / bezeichnet. Im Verzeichnisbaum wird durch den Befehl cd navigiert. Jede Datei bekommt Berechtigungen rwx (lesen-schreiben-ausführen) für den Eigentümer, die Gruppe und alle anderen.
