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Inhaltsverzeichnis
GPIO Projekte
Ein Raspberry Pi kann LEDs, Sensoren, Taster oder Displays direkt über seine GPIO-Pins ansteuern. Diese Pins sind jedoch empfindlich, da sie direkt mit dem Prozessor verbunden sind. Deshalb muss beim Aufbau der Hardware sorgfältig gearbeitet werden: richtige Spannungen verwenden, Bauteile korrekt anschließen und Änderungen nur im ausgeschalteten Zustand vornehmen. Ziel ist es, einfache Schaltungen sicher aufzubauen und die Grundlagen für spätere Projekte mit Elektronik zu erlernen.
Überblick
- Hardware ansteuern
- Environment anlegen
- Minimalprogramm
Details
Hardware ansteuern
Ein Raspberry Pi kann LEDs, Sensoren, Taster oder Displays direkt über seine GPIO-Pins ansteuern. Diese Pins sind jedoch empfindlich, da sie direkt mit dem Prozessor verbunden sind. Deshalb muss beim Aufbau der Hardware sorgfältig gearbeitet werden: richtige Spannungen verwenden, Bauteile korrekt anschließen und Änderungen nur im ausgeschalteten Zustand vornehmen. Ziel ist es, einfache Schaltungen sicher aufzubauen und die Grundlagen für spätere Projekte mit Elektronik zu erlernen.
Anfänger sollten sehr vorsichtig sein! Tatsächlich ist ein Arduino für erste Experimente (wegen des geringeren Preises) häufig die bessere Wahl.
Bitte alle Anweisungen beachten und im Zweifel den Tutor fragen.
Gerade Anfängern passiert es leider immer wieder, dass sie versehentlich genau das Falsche tun.
- Hardware-Anpassungen nicht durchführen, während der Raspberry Pi mit Strom versorgt ist.
- Vor der Inbetriebnahme die Hardware vom Tutor kontrollieren lassen.
- Niemals GPIO-Pins direkt mit 5 V verbinden.
- Keine Kurzschlüsse zwischen Pins verursachen (also keine zwei Pins direkt mit einem Kabel verbinden).
Beim Raspberry Pi gelten für die GPIO-Pins grob folgende elektrische Grenzen:
- max. ca. 16 mA pro GPIO-Pin
- max. ca. 50 mA insgesamt über alle GPIOs zusammen
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| Raspberry Pi Layout und Orientierung. |
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Nur die GPIO, GND und VCC (3,3V) werden benutzt.
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| Adapterplatine zum am Steckbrett arbeiten zu können |
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| Alle Bauteile LED-Ampel und Temperatursensor die im Kurs verwendet werden sind angeschlossen |
Verwendete Hardware
- Hardware-Anbindung LED-Ampel-Modul (R/G/Y + GND)
Dieses LED-Modul besitzt vier Anschlüsse:
Wir verwenden folgende GPIO-Nummern. Falls andere gewählt werden muss der Quellcode entsprechend angepasst werden.
| Modul | Raspberry Pi GPIO |
|---|---|
| GND | beliebigen GND |
| R → rote LED | GPIO17 |
| G → grüne LED | GPIO27 |
| Y → gelbe LED | GPIO22 |
Environment anlegen
Aufgabe: Anlegen einer Python-Environment
Lege eine Umgebung
~/devel/projects/course_envan.
Hierfür muss der Ordner ~/devel/projects bereits vorhanden sein.
source ~/devel/projects/course_env/bin/activate
- Für alle Python-Projekte im Kurs verwenden wir diese eine Umgebung: course-env!
Pakete & Bibliotheken installieren
Systemweit GPIO-Unterstützung über apt zur Verfügung stellen:
sudo apt install python3-rpi.gpio
Jetzt die ENV aktivieren (falls noch nicht geschehen) und dann erst RPi.GPIO installieren:
source ~/devel/gpio_led/gpio_env/bin/activate pip install RPi.GPIO
Minimal Programm
Dieses Programm (led.py) schaltet eine einzelne LED am Raspberry Pi.
Pin und Befehl werden im ADJUST AREA angepasst.
GPIO.cleanup() setzt am Ende alle verwendeten GPIO-Pins wieder zurück.
- led.py
#!/usr/bin/env python3 import RPi.GPIO as GPIO PIN = 17 # PIN wählen VALUE = GPIO.HIGH # HIGH / LOW (anschalten/ausschalten) def main(): GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Broadcom-GPIO-Nummern GPIO.setup(PIN, GPIO.OUT) # Als Ausgabe PIN festlegen GPIO.output(PIN, VALUE) # Output setzen! state = GPIO.input(PIN) print("Status: ", bool(state)) # GPIO.cleanup() # Pin freigeben (LOW INPUT) if __name__ == "__main__": main()
Programm ausführen
chmod 775 led.py # einmalig ausführbar machen! ./led.py # Script ausführen!
Hierfür muss das Programm ausführbar gemacht werden (chmod) und man sich im Verzeichnis des auszuführenden Programms befinden.