Zum fünften Geburtstag des Raspberry Pi veröffentlicht die britische Foundation ein weiteres erleichterndes Update des Zero-Boards. Der Raspberry Pi Zero W verfügt nun über WLAN und Bluetooth  direkt on Board. In diesem Zug verdoppelt zugleich der bisher angesetzte Preis von fünf auf rund 10 Euro. Mit der Bekanntmachung des Raspberry Pi Zero W berichtet die Raspberry Pi Foundation zugleich über neue Distributoren – darunter auch in Deutschland.

Raspberry Pi Zero W

Der Raspberry Pi Zero, als bisher der Kleinste der Einplatinencomputer-Familie, wurde im November 2015 veröffentlicht und erhielt im Mai 2016 bereits ein ersters Update (Zero Modell V 1.3), bei dem das Zero-Board um einen Camera-Connector erweitert wurde. Zum fünften Geburtstag des Raspberry Pi wird das bisherige Zero-Modell um den gleichen Funkchip, welcher auch beim Raspberry Pi 3 Model B eingesetzt wird, erweitert. Mit dem Cypress-CYW43438-Chip verfügt der Raspberry Pi Zero W nun über WLAN nach dem Standard 802.11b/g/n und Bluetooth 4.0 on Board.

Im Zuge des Updates sollte sich der Raspberry Pi Zero W in der Praxis nun deutlich besser und einfacher bedienen und handhaben lassen: Der Zero verfügt weiterhin über einen MicroUSB-Port. In den meisten Fällen wird der eine Port verwendet, um den Zero mit einem USB WLAN-Stick auszustatten für den headless Betrieb. Folglich sind keine weiteren USB-Ports von haus aus frei für andere Geräte, wie Maus und Tastatur.

Diese Situation verlangte in gewisser Weise immer einen MicroUSB auf USB Adapter und zusätzlich einen WLAN-Stick – oder direkt einen USB-Hub – um den Zero headless und in vollen Zügen zu verwenden. Genau dieses Problem lösen die Macher mit dem Update des Zero-Boards zum Raspberry Pi Zero W.

Bisherige Spezifikationen bleiben

Die bisherigen technischen Spezfikationen des Raspberry Pi Zero (V 1.3) wurden im W-Modell beibehalten. Damit verfügt der Zero W über den SoC BCM2835 mit dem ARM CPU ARM1176JZF-S (1000 MHz) und der Grafikeinheit Broadcom Dual Core VideoCore IV. Weiterhin stehen 512 MB Arbeitsspeicher bereit. In Sachen Schnittstellen behält der Zero W den Mini-HDMI Port und einen Micro-USB-Port, sowie einen 40-Pin GPIO Header und einen MircoSD Kartenslot für das Betriebssystem. Der verkleinerte Kamera Port ist ebenfalls weiterhin an Bord.

OffiziellesRaspberry Pi Zero Case

Im Zuge des Raspberry Pi Zero W erhält der bisher Kleinste der Pi-Familie ein offizielles Raspberry Pi Zero Case. Die Aufmachung bzw. der Stil des Gehäuses ist hierbei an das offizielle Raspberry Pi 3 Case angelehnt. Das Gehäuse ist in verschiedenen Varianten verfügbar: Zum einen als normales geschlossenes, zum anderen entweder mit Zugriffsschlitz für die GPIO-Pins oder einem Loch für das Kamera-Modul. Speziell zu letzterem ist ein gekürztes Flachbandkabel inklusive.

Raspberry Pi Zero W Gehäuse

Neue Distributoren

Der Erwerb des Raspberry Pi Zero war bisher phasenweise etwas schwierig – vorallem was Lieferanten in Deutschland betrifft. Grund dafür waren unteranderem Lieferengpässe durch große Nachfrage. Unter Betrachtung der aktuellen Entwicklung des Raspberry Pi Zero (W) ist ein weiterer möglicher Grund, dass man bereits die heute anstehenden Updates im Blick und in Planung hatte.

Im Zuge des Raspberry Pi Zero W zieht der kleine Einplatinencomputer bei einigen neuen Distributoren ein. Für die UK verfügen die (bisherigen) Händler ModMyPi und The Pi Hut, sowie in Deutschland aktuell pi3g. Zusätzlich sind die Händler Kubii und Kiwi Electronics zu nennen.

Neben dem Standardbetriebssystem Raspbian für den Raspberry Pi existiert für den Einplatinencomputer ein großer Pool an alternativen Distributionen für unterschiedliche Einsatzzwecke. Dabei bringen die einzelnen Systeme entsprechende Anpassungen und Vorinstallationen bereits. Gleichermaßen bietet der Markt aber auch Betriebssysteme, die sich auf ein Minimum an Vorinstallationen begrenzen (Minimalsysteme). Die Liste ist lang: Im Folgenden habe ich mal diverse Raspberry Pi Betriebssysteme in der Übersicht aufgelistet.

Multi-Installer Noobs

Neben einer wachsenden Auswahl an Distributionen bietet die Raspberry Pi Foundation den einsteigerfreundlichen Multi-Installer Noobs an. Noobs ist hierbei eine Installationshilfe bzw. Assistent zur Installation (und Verwaltung) eines oder mehreren Betriebssystemen. Hierbei ist die Installation von beispielsweise RISC OS neben Raspbian möglich, wobei Noobs es erlaubt, dass jedes System seinen eigenen Kernel verwalten kann.

Noobs basiert an sich auf einem schmalen Linux unter zur Hilfenahme von Busybox. Als Desktop kommt Enlightenment zum Einsatz. Als Download stehen zwei Noobs-Varianten bereit. Grundlegend unterscheiden sich die beiden Varianten dadurch, dass eine Variante ein Netzwerkinstaller ist (Noobs Lite), die andere bringt alle in Noobs enthaltenen Systeme bereits mit. Zweiteres hat eine Downloadgröße von rund 1,3 GB. Demgegenüber ist die Lite-Version nur ca. 30 MB groß. Mit Noobs-Lite ist es zudem möglich die gewünschten Betriebssystem Images separat herunterzuladen und zu installieren.

Raspbian

Das Standardbetriebssystem für den Raspberry Pi ist Raspbian und ist für die Mehrzahl der Anwender die erste Wahl. Raspbian basiert grundlegend auf Debian und ist optimiert für den Raspberry Pi. Hierbei liegt der Fokus auf einem stabilen System und eine umfassende Softwareunterstützung. Raspbian bringt zudem eine Vielzahl an Vorinstallationen mit sich, die nerviges Nachinstallieren und Einrichten überflüssig macht. Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise ein headless Server, können diese Vorinstallationen überflüssig sein und nur Platz auf der SD-Karte belegen und Rechenleistung beanspruchen. Auch hierfür bieten die Macher mit Raspbian Jessie Lite die passende Distribution als Minimalsystem.

Media Center

Der Raspberry Pi ist bei vielen Anwender als Media Center ins Wohnzimmer eingezogen und sorgt für das gewissen Entertainment. Mit den gängigen Raspberry Pi Betriebssystemen wie LibreELEC, OpenELEC und OSMC lässt sich ein Media Center mit wenigen Handgriffen auf dem Pi installieren. Als Oberfläche bzw. Media System kommt Kodi zur Anwendung. Neben dem Abspielen und Anschauen von Bildern, Filmen und Musik, stehen diverse AddOns zur Verfügung um das Media Center zu erweitern und zu individualisieren. Hierbei ist beispielsweise der Zugriff auf Streaming-Dienste wie Twitch oder Youtube möglich.

Ihr kennt noch mehr Systeme, die aktuell noch nicht aufgeführt sind? Schreibt in die Kommentare und lasst es mich wissen

Malware, Viren und andere Schadsoftware ist immer ein aktuelles Thema in der digitalen Welt und betrifft nun auch den Raspberry Pi. Die Malware hört auf den Namen Linux.MulDrop.14 und nutzt die Pis, um diese in einem Botnetz zusammenzuschließen und Cryptowährung zu minen.

Raspberry Pi: Malware Linux.MulDrop.14

Die Malware bzw. der Trojaner namens Linux.MulDrop.14 macht sich einen geöffneten SSH-Port und die Standard-Benutzerkennung des Raspberry Pis zu Nutzen, um in den Einplatinencomputer einzudringen und mittels diesem Cryptowährung zu farmen. Entdeckt und beschrieben wurde der Trojaner von Dr. Web.

Betroffen sind hierbei alle Pis mit dem Standardsystem Raspbian bei denen SSH auf dem Standardport aktiviert ist, sowie die Benutzerkennung des Nutzers „pi“ auf dem Default-Passwort steht. Mit einem der letzten großen Sicherheitsupdates von Raspbian, ist SSH per Default nicht mehr aktiv. Alle Systeme die mit einer älteren Version laufen, sowie aktuelle Pis mit Raspbian bei denen SSH aktiv ist und die zugleich das Passwort vom Nutzer pi nicht geändert haben, können demnach betroffen sein.

Nach der Infektion

Nachdem der Trojaner einen Raspberry Pi befallen hat, wird das Passwort in der Datei „\$6\$U1Nu9qCp\$FhPuo8s5PsQlH6lwUdTwFcAUPNzmr0pWCdNJj.p6l4
Mzi8S867YLmc7BspmEH95POvxPQ3PzP029yT1L3yi6K1″ (Quelle: golem.de) geändert. Die Schadsoftware installiert zudem diverse Softwarepakete und Bibliotheken, darunter Sshpass und ZMap. Ein erstes Anzeichen, dass ein Pi infiziert wurde, ist eine 100% Systemauslastung und dadurch die Verlangsamung bzw. die Nichterreichbarkeit von laufenden Prozessen.

Wie bei Malware dieser Art üblich, wird der infizierte Pi Teil eines Botnetzes (Blockchaain). Zugleich sucht der Bot nach weiteren angreifbaren Systemen im Netzwerk. Der Zugriff auf das befallene System ist durch die Passwortänderung des Trojaners theoretisch nicht mehr möglich. Inwieweit die Methode zum Zurücksetzen des Passworts funktioniert, kann ich an dieser Stelle nicht sagen. Wenn es funktioniert, wäre es eine Variante, um an sensible und unabdingbare Daten wieder heranzukommen. Anderfalls wird eine Neuinstallation des Systems oder das Einspielen eines Backups der sinnvollste Weg sein.

Absichern

Um sicherzustellen, dass man geschützt ist, sollte man Raspbian unbedingt auf die aktuellste Version upgraden (optional, aber sinnvoll) – aber viel wichtiger, das Standardpasswort des Nutzers pi ändern. In vielen Anwendungen stellt man mit dem Raspberry Pi einen oder mehrere Dienste bereit (NAS, etc.), sowohl im Heimnetzwerk, aber auch via Internet. Ein geöffneter SSH-Port ist hierbei keine Seltenheit, sollte aber zwingend hinsichtlich der Sicherheit prinzipiell nicht mit dem Standardpasswort konfiguriert sein. Sollte man SSH gar nicht nutzen, kann es deaktiviert werden bzw. deaktiviert bleiben.

Betreibt man einen Raspberry Pi, welcher Dienste bereitstellt die auch via Internet erreichbar sind, sollte man den Raspberry Pi und dessen SSH Zugang unbedingt absichern. Wie man die Raspberry Pi SSH Verbindung absichern kann, wird im Folgenden vorgestellt.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf das Betriebssystem Raspbian, sind aber auf andere Systeme weitestgehend übertragbar.

Bei dem Standardbetriebssystem Raspbian für den Raspberry Pi war lange Zeit bis zu einem großen Sicherheitsupdate im November 2016 der SSH-Server standardmäßig aktiviert. Von nun an ist der SSH-Dienst per default deaktiviert, solange bis man SSH vor dem ersten Start des Systems via Datei, oder nachträglich über die grafische Oberfläche aktiviert.

Standard Benutzername und Passwort ändern

Schnell Raspbian heruntergeladen, auf eine SD-Karte gepackt, SSH aktiviert, seine Dienste eingerichtet und via Portfreigabe im Router über das Internet freigegeben: Schon kann jeder recht einfach auf deinen Raspberry Pi und damit dein Heimnetz zugreifen. Der Grund ist recht einfach: Der Standard Benutzername und das dazugehörige Passwort. Die Default Benutzerkennung des Nutzers pi ist kein Geheimnis und verschafft Anderen leichten Zugriff auf euer System.

Aus diesem Grund sollte die erste Maßnahme beim Einrichten von Raspbian die Änderung des Passworts sein. Mit der Änderung in ein benutzerdefiniertes langes Passwort, ist SSH weitestgehend schon abgesichert. Mit folgendem Befehl kannst du das Passworts des Nutzers pi bzw. jedes Nutzers ändern.

passwd

Zur weiteren Absicherung kann ebenfalls der Name des Nutzers pi geändert werden.

SSH-Port ändern

SSH läuft standardmäßig auf dem Port 22. Um es einem Angreiffer zusätzlich schwer zu machen bzw. sich vor automatisierten Loginversuchen zu schützen, kann der Port des SSH-Servers geändert werden. Unterm Strich ist dies eine effektive Methode. Zum Ändern des SSH-Ports muss die entsprechende Konfiguration angepasst werden. Dazu bearbeiten wir die sshd_config mit dem Editor nano.

nano /etc/ssh/sshd_config

In der Datei ändern wir den folgenden Eintrag auf einen benutzerdefinierten Port und Speichern anschließen die Datei.

Port 22

Bei der Wahl des Ports ist darauf zu achten, dass man keinen Port verwendet, welcher bereits durch einen anderen Dienst belegt ist.

Nachdem man Konfiguration angepasst hat, muss der SSH-Dienst neugestartet werden.

/etc/init.d/ssh restart

SSH Key verwenden

Die Verwendung eines sicheren Passworts für den Nutzer pi gestaltet den SSH-Zugang bereits recht sicher. Dennoch geht es noch sicherer: Durch Verwendung eines SSH Keys. Dabei handelt es sich grundlegend um ein langes Passwort (Schlüssel), welcher jedoch in einer Datei gespeichert wird. Ein SSH Key wird in der Regel mit RSA erstellt und asynchron verschlüsselt. Folglich liegt auf dem Raspberry Pi selbst der Public Key, welcher zum Lesen des Private Keys des Clients dient. Wie man einen SSH Schlüssel (Paar) generiert und auf dem Raspberry Pi implementiert, wird im nächsten Artikel erläutert.

Brute-Force abwehren

Automatisierte Loginattacken auf den SSH-Zugang durch Probieren von diversen Passwörtern mit dem Benutzernamen pi oder root zählen zu sogenannten Brute-Force-Attacken. Hierbei wird solange eine Benutzer-Passwort-Kombination (bei bekanntem Nutzername) via SSH versucht, bis diese erfolgreich ist. Um sich vor solch einer Attacke zu schützen, sollte man auf das Programm fail2ban zurückgreifen.

Fail2ban zählt mit, wie oft ein SSH-Loginversuch einer IP-Adresse fehlschlägt. Ist eine gewisse Anzahl an fehlgeschlagenen Versuchen erreicht, wird die IP-Adresse für eine gewisse Zeit blockiert bzw. gebannt, sodass der Angreifer (temporär) sich nicht mehr am Pi überhaupt anmelden kann. Die Standardkonfiguration von fail2ban genügt in der Regel, sodass man es lediglich einmal installieren muss. Welche Konfigurationsmöglichkeiten dieses Tool mit sich bringt, kann hier quer gelesen werden.

sudo apt-get install fail2ban

Root-Login verbieten

Zur weiteren Absicherung ist es sinnvoll, dass man sich nicht als Root-Benutzer am Raspberry Pi anmelden kann. Die Anmeldung durch andere Nutzer und dann via su zum Root-Wechsel bzw sudo verwenden ist die bessere Alternative. Um den Login eines Root-Nutzers via SSH zu verbieten, passt man die SSH Konfiguration mit dem Editor nano an.

sudo nano /etc/ssh/sshd_config

Innerhalb der Konfiguration ändern wir den Eintrag PermitRootLogin yes zu PermitRootLogin no. Anschließend speichern wir das Ganze und starten den SSH-Dienst neu.

sudo /etc/init.d/ssh restart

Neben den hier vorgestellten Methoden, gibt es sicherlich noch eine ganze Reihe anderer Verfahren und nützlichen Tools. Jedoch ist mit den oben erläuteten Schritten, das Gröbste getan, um den Raspberry Pi nicht offen im Netz zu belassen. Welche andere Methoden und Tools nutzt ihr?

Eines der wohl beliebtesten Einsatzmöglichenkeiten der britischen Wunderplatine ist die Verwendung als Raspberry Pi Media-Center. Hierbei gibt es einige spezielle Distributionen – direkte Media Center Distributionen – die von Haus aus die Wiedergabe von Video- oder Audiodateien ermöglichen, oder Bilder ansehen erlauben. Verbunden ist der Pi dabei via HDMI mit dem Fernseher. Durch Add-Ons kann das System dabei in der Regel um diverse Funktionen erweitert werden. Dazu zählt die Einrichtung von Streaming-Diensten und ähnlichem.

Die Benutzeroberfläche wird hier bei den bekannten Distributionen mittels Kodi realisiert. Über diese Oberfläche ist dabei die Administration des Raspberry Pi Media-Centers möglich. Theoretisch könnte man auch auf einem Raspbian via „apt-get“ Kodi installieren, jedoch bringen Raspberry Pi Media Center Distributionen dies alles schon mit und ersparen einem die Einrichtung, ersetzen aber kein vollwertiges Betriebssystem.

Kodi: Media Center Software

Die gängigen Raspberry Pi Media Center Distributionen basieren auf dem Kodi Entertainment Center. Kodi bildet die Software und damit die Media Center Oberfäche. Grundlegend kann Kodi auf einem normalen Raspbian mittels der Paketverwaltung installiert, konfiguriert und eingerichtet werden. Distributionen wie LibreELEC, OpenELEC und OSMC bringen bereits ein vorkonfiguriertes Kodi mit und nehmen somit einem eine optimierte Einrichtung ab.

OpenELEC und LibreELEC

Die Raspberry Pi Media Center Distributionen OpenELEC und LibreELEC arbeiten beide mit Kodi und sind als Media-Center optimiert. Open- und LibreELEC haben an für sich den gleichen Ursprung und sind ähnlich. Bis Anfang 2016 existierte jediglich OpenELEC. Durch eine Spaltung innerhalb der Entwicklergemeinschaft, wurde das Media-Center von einem Teil der Gruppe unter LibreELEC neu aufgerollt.  Welches sich langfristig durchsetzen wird oder gar das bessere ist, liegt im Ermessen des Betrachters. Jedoch scheint LibreELEC bisher aktiver hinsichtlich Fortschritt, Neuerungen und Updates.

LibreELEC und OpenELEC sind insgesamt schlanke Systeme, die schnell installiert und eingerichtet sind, ohne viel manuellen Aufwand. Zu beachten ist, dass die ELEC-Systeme in sich geschlossene Distributionen sind. Nachträgliches installieren von Software auf dem Linux im Untergrund ist nicht bzw. nur sehr schwer möglich. Die Erweiterungsmöglich sind durch die Installation von Add-Ons innerhalb von Kodi gegeben. Entweder durch einspielen eines Add-Ons auf manuellem Weg, oder aus der Add-On Bibliothek ähnlich wie der App-Store für Smartphones. Grundlegend bietet sich die einfache Einrichtung besonders für Einsteiger an.

OSMC: Open Source Media Center

Das Open Source Media Center, kurz OSMC, ist eine weitere bekannte Media-Center Distributionen für den Raspberry Pi. OSMC arbeitet hierbei ebenfalls mit Kodi und ist auf einem vollständigen Raspbian aufgesetzt. Durch dieses Setup ist es möglich das Raspbian gleichzeitig für andere Aufgaben zu nutzen und auf der Kommandozeile via SSH zu arbeiten. Hinsichtlich der Einrichtung von OSMC muss hier aber ebenfalls kurz Hand im Terminal angelegt werden. Nachdem dies erfolgt ist, kann OSMC normal über die Kodi-Oberfläche bedienen.

LibreELEC, OpenELEC oder OSMC: Die Qual der Wahl

Grundsätzlich liegt die Entscheidung, welches System man für sein Raspberry Pi Media-Center verwendet, wohl in der gewünschten Handhabung und der Individualität. Sind OSMC oder OpenELEC / LibreELEC installiert, kann Kodi gleichwertig genutzt werden bei beiden Systemen. Die Erweiterungsmöglichkeiten via Kodi und Add-Ons ermöglicht bereits einen umfangreichen Ausbau seinen Systems. Darüber hinaus bietet Kodi durch Theme-Einstellungen ein gewisses Maß an Individualisierung hinsichtlich der Oberfläche.

Das größere Maß an Individualisierung bietet an dieser Stelle OSMC, da die Nachinstallation von Softwarepaketen auf dem Raspbian im Untergrund möglich ist. Dafür ist die Kommandozeile auch zur Konfiguration von OSMC notwendig. Aus dieser Sicht ist Libre- bzw. OpenELEC in der Installation einfacher.

Inwieweit die Möglichkeit der Nutzung des Raspbians im Hintergrund sinnvoll ist, ist abhängig von dem, was man installieren und aufsetzten möchte. An dieser Stelle sollte man die Grenzen der Leistungsmöglichkeiten des Raspberry Pi im Auge behalten. Durch das Media-Center und das Abschspielen oder Streamen von Inhalten, gerade mit hohen Auflösungen, ist der Raspberry Pi bereits gut beschäftigt.

Mit der Bereitstellung von Debian 9 Stretch im Juni 2017 zieht nun die auf Debian basierende Standard-Linux-Distribution „Raspbian“ für den Raspberry Pi nach. Damit erhält die Portierung von Raspbian auf dem Stand von Debian 9 Stretch Einzug auf der britischen Wunderplatine. Wie auch der Debian Release hört das neue Upgrade auf den Namen Raspbian Stretch.

Stretch und Jessie: Hintergrund

Rasbian für den Raspberry Pi basiert grundlegend auf Debian und wurde von diesem portiert und an den Pi angepasst. Wie auch die einzelnen Stable-Versionen, hört Raspbian auf einen Stable-Namen, einen sogenannten Release-Namen: In diesem Fall Raspbian Stretch analog zu Debian 9 Stretch.

Eine neue Stable-Version entsteht hierbei, wenn die Entwickler eine neue Version offiziell freigeben. Gleichzeitig bedeutet das aber auch, dass die vorherige Version, hier Jessie, automatisch oldstable wird. Auswirkung hat dies hinsichtlich Software-Updates. Updates für Softwarepakete gibt es nicht mehr für Oldstable-Versionen, lediglich für den aktuellen Release. Sicherheitsupdates und einzelne Bugfixes sind hiervon ausgenommen. In Folge dessen veraltet also ein System mit einem oldstable Release. Ein Update ist daher empfehlenswert.

Raspbian Stretch: Neuerungen

Rein optisch wird man bei Raspbian Stretch im Vergleich zum bisherigen Jessie keine großen Veränderungen feststellen. Das hat den Vorteil, dass man sich nicht umgewöhnen muss in der Handhabung der GUI. Die Änderungen und Upgrades in Stretch finden sich im System selbst wieder – oder wie so oft gelesen „unter der Haube“. Neben den üblichen Bugfixes und Anpassungen im Detail, sind vor allem die folgenden Punkte neu hinzugekommen bzw. verändert wurden.

Update für Chromium und Sonic Pi

In Raspbian Stretch steht der Webbrowser Chromium in der Version 60 bereit. Optisch bleibt er sehr ähnlich, jedoch wurde der Speicherverbrauch optimiert und der Browser ist insgesamt schneller unterwegs.

Weiterhin wurde Sonic Pi auf Version 3.0.1 aktualisiert. Grundsätzlich bleibt Sonic Pi so wie man es es kennt, jedoch jetzt erweitert um einen durch Code steuerbarer Synthesizer.

Bluetooth Audio: PulseAudio und ALSA

In Sachen Bluetooth und Audio wurde das Paket PulseAudio aus der Standard-Installation herausgenommen. Das OS setzt jetzt direkt auf ALSA auf und stellt über das Paket „bluez-alsa“ ALSO für Bluetooth bereit. Grundlegend funktioniert das System somit ohne PulseAudio, kann aber aus dem Archivb nachinstalliert werden. Bei einem Upgrade von jessie auf Stretch bleibt es mit drauf, kann aber händisch deinstalliert werden.

Standardbenutzer pi

Der bisherige Standard-Benutzername pi ist in Raspbian Stretch nun frei wählbar. Dies hat zur Folge, dass der Benutzer nicht mehr automatisch die Rechte hat, Programme via sudo auszuführen. Hierfür ist jetzt eine Passworteingabe notwendig. Bisher war es so, dass diverse Anwendungen den Nutzer pi als momentanen Anwender ansahen. Jetzt gehen diese Anwendungen nicht mehr vom Benutzer pi aus. Das ganze Verhalten von sudo kann jedoch mittels visudo beliebig konfiguriert werden. Die Login-Option „Automatisch als pi anmelden“ wurde dahingehend auch zu „Automatisch als aktueller Anwender anmelden“ abgeändert.

Scratch 2 mit SenseHAT-Erweiterung

Scratch 2 ist bereits aus Raspbian Jessie bekannt, bekommt mit Stretch aber eine SenseHAT-Erweiterung spendiert. Diese ermöglicht es das SenseHAT in Scratch zu nutzen, sowohl mit einem physischen SenseHAT, als auch mit dem SenseHAT Emulator.

Bugfix für Sicherheitslücke in WLAN-Chip (BroadPWN Exploid)

Für den im Raspberry Pi 3 und Zero W verwendeten WLAN-Chip BCM43xx ist seit einiger Zeit eine Sicherheitslücke in der Firmware des Chips bekannt. Da die Lücke es theoretisch ermöglicht, bei einem Angriff Code auszuführen, wurde diese Lücke nun mit Stretch geschlossen.

Raspbian Stretch: Neuinstallation oder Upgrade?

Um Raspbian Stretch auf den Raspberry Pi zu installieren wird eine Neuinstallation empfohlen. Raspbian Stretch kann im Downloadbereich der Raspberry Pi Foundation heruntergeladen werden. Hierzu steht direkt Stretch bereit, oder alternativ über den Installer NOOBS.

Dennoch ist ein Upgrade auf Raspbian Stretch möglich, jedoch übernhemen die Entickler keine Garantie und hunderprozentige Unterstützung dafür. In der Regel sollte das Upgrade eines Debian-Systems aber problemlos ablaufen. Auftretende Fehler sollten hier aber unbedingt beachtet und gelöst werden. Wie bereits in den Neuerungen angesprochen, ist PulseAudio nicht mehr in der Standardinstallation dabei. Hierfür muss dieses nach dem Upgrade selbst deinstalliert werden, insofern man es nicht braucht.

Raspbian Stretch Upgrade

Um den Release-Wechsel von Jessie zu Stretch durchzuführen braucht es eigentlich nur wenige Kommandos, jedoch empfiehlt es sich bzw. die Release-Notes empfehlen, noch ein paar weitere Zwischenschritte vorzunehmen. Diese sollen hier im Folgenden mit berücksichtigt werden.

Vorbereitung unter Jessie (optional)

Backup

Bevor ihr anfangt das System auf Stretch zu upgraden, solltet ihr ein Backup von eurem System machen. Insbesondere dann, wenn ihr reichlich Dienste und Produktivdaten auf dem Pi laufen habt.

System aktualisieren

Vor dem Upgrade sollte das derzeit installierte Release Jessie auf den neusten Stand aktualisiert werden. Wichtig ist an dieser Stelle auch, das mit dem Release Upgrade (externe) Pakete entfernt werden. Diese könnte man daher vorher auch selbst entfernen.

sudo apt-get update
sudo apt-get dist-upgrade

Speicherplatz für Upgrade prüfen

Das Upgrade auf Stretch beansprucht zusätzlichen Speicherplatz. Wie viel das im Detail ist, ist pauschal nicht zu beantworten. Dies hängt auch von der installierten Software ab. Für das Upgrade sollte man aber ein Gigabyte (besser mehr) freie Speicherkapazität bereitstellen. Um sich einen Überblick über seine Speicherkapazität zu verschaffen, hilft die Ausgabe des folgenden Befehls.

df -h

Durch das leeren des Paket-Caches lässt sich bereits einiges herausholen. Die darin befindlichen pakete werden für Stretch größtenteils eh nicht mehr benötigt.

sudo apt-get clean

Raspbian Upgrade auf Stretch

Paketquellen anpassen

Um nun Raspbian auf Stretch zu upgraden, passt man zunächst die Paketquellen an.

sudo nano /etc/apt/sources.list

Hier tragen wir folgende Zeile ein. Die dazugehörige Zeile zu Jessie sieht genauso aus. Diese müssen wir löschen oder einfach mittels „#“ auskommentieren.

deb http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ stretch main contrib non-free rpi

Anschließend editieren wir /etc/apt/sources.list.d/raspi.list.

sudo nano /etc/apt/sources.list.d/raspi.list

Hier tragen wir die folgende Zeile ein und löschen bzw. kommentieren die Jessie-Quelle aus.

deb http://archive.raspberrypi.org/debian stretch main ui

Upgrade

Nachdem die neuen Paketquellen eingetragen sind, aktualisieren wir die Liste der verfügbaren Pakete.

sudo apt-get update

Haben wir die Liste aktualisiert, legt man am Besten noch einen Zwischenschritt ein und installiert bzw. aktualisiert alle Pakete auf den neusten Stand.

sudo apt-get upgrade

Anschließend führen wir das eigentliche Raspbian Stretch Upgrade durch.

Abhängigkeiten installieren (optional)

sudo apt-get -y dist-upgrade

Bei dem Update werde insgesamt diverse pakete heruntergeladen und installiert. Folglich nimmt das Upgrade eine gewisse Zeit in Anspruch. Zum einen durch die Anzahl der zu installierenden Pakete, aber auch in Abhängigkeit eurer Internetgeschwindigkeit.

Für den Fall, dass das System neue Versionen bereits installierte Softwarepakete nicht aktualisieren kann, ohne den Status des Pakets zu verändern, werden diese Pakete im Upgrade-Prozess fallen gelassen. Hierbei muss man anschließend die entsprechenden Abhängigkeiten bearbeiten.

sudo apt-get -f install

Nach einem anschließenden Neustart des Systems ist bereits Raspbian Stretch installiert.

sudo reboot

Abschließend bietet es sich an das System sauber zu halten und nicht benötigte Pakete deinstallieren und veraltete entfernen.

sudo apt-get autoremove
sudo apt-get autoclean

Beim Upgrade auf Raspbian Stretch ändert sich für den Anwender rein optisch zunächst so gut wie nix. Die meisten Neuerungen im auf Debian 9 basierenden Raspbian Stretch sind unter der Haube zu finden. Auf den ersten Blick verhält sich das System hinsichtlich der Handhabung gleich wie Jessie.

Die ersichtlichen Änderungen bezüglich der Anwender- und Rechtestruktur rundum den Standardbenutzer pi fordert dem Nutzer nun des öfteren die Passworteingabe ab. Andere Veränderungen oder Umstellungen im System sieht man möglicherweise erst auf den zweiten Blick. Insbesondere bei manuellen Konfigurationen die man (zukünftig) mit dem upgegradeten System vornimmt.

Raspbian Stretch: Upgrade vs. Neuinstallation

Beim Upgrade von Raspbian Jessie auf Raspbian Stretch sollten keine großen Änderungen, bis auf die Implementation der Neuerungen, auffallen. Im Gegensatz dazu sieht es bei einer Neuinstallation von Stretch schon anders aus: In meinem Fall hatte ich zuerst das Upgrade gemacht und erst später eine Neuinstallation. Einer der ersten Konfigurationsschritte in einem neu aufgesetztem System ist die Einrichtung des Netzwerks. Dabei fällt bei Raspbian Stretch auf, dass eth0 bzw. wlan0 eine andere Bezeichnung haben.

Netzwerk-Schnittstellen umbennen: eth0 heißt enx+MAC-Adresse

Unter Raspbian Jessie und anderen Vorgängern kennt man die Bezeichnungen eth0 für den Ethernet-Port und wlan0 für die WLAN-Schnittstelle. Installiert man Stretch neu (kein Upgrade), fällt bei der Übersicht der Netzwerk-Interfaces auf, dass der Name ganz anders aussieht. Die Bezeichnung setzt sich zusammen aus den Worten enx bzw. wlx in Kombination mit der MAC-Adresse des Boards.

• eth0 wird zu enx+MAC-Adresse
• wlan0 wird zu wlx+MAC-Adresse

Im folgenden Bild trifft dies jedoch nur für den kabelgebundenen Ethernet-Port zu. Dies liegt daran, dass das Interface nur mit der neuen Namensgebung belegt wird, wenn der Port aktiv ist. In meinem Fall ist der Pi mit dem Ethernet-Port in das Heimnetzwerk eingebunden. Der WLAN-Port wird nicht verwendet.

Raspbian Stretch ifconfig

Da man sich vermutlich an die „alten“ Schnittstellen-Namen gewöhnt hat und diese auch einfacher zu Handhaben sind, kann die Namensgebung in der Datei cmdline.txt im Bootverzeichnis von Raspbian konfiguriert werden. Dazu muss der Eintrag net.ifnames=0 in der Datei hinzugefügt werden.

cmdline.txt mit net.ifnames=0

Nachdem man den Eintrag in die Datei cmdline.txt eingetragen hat und den Raspberry Pi neu bootet, sind die gewohnten Netzwerk-Schnittstellen-Namen wieder sichtbar.

Raspbian Stretch ifconfig

Die Einsatzmöglichkeiten des Raspberry Pi erstrecken sich vom Lern- und Bastelcomputer, über Multimedia-Systeme bis hin zu Anwendungen im industriellen Umfeld. Insbesondere der Schwerpunkt Industrie ist in der letzten Zeit immer näher an den Raspberry Pi herangerückt, sowohl software- als auch hardwarelastig. Das PiXtend-Erweiterungsboard von Qube Solutions ist eine der namenhaftesten Platinen in diesem Bereich und verwandelt den Raspberry Pi in eine vollwertige Industrie-Steuerung nach allen gängigen Standards aus der Elektro- und Automatisierungstechnik. Mit PiXtend V2, sprich PiXtend Version 2, stellen die Entwickler eine neue Version des Erweiterungsboards vor.

PiXtend: Raspberry Pi wird zur Industrie-Steuerung

Der Raspberry Pi an sich bringt zwar viele GPIO-Pins als nutzbare Ein- und Ausgänge mit und unterstützt diverse gängige Schnittstellen, ist aber durch seine Hardware-Ausstattung fern vom industriellen Umfeld. Nicht zuletzt die fehlende Kompatibilität mit industrieüblichen 24 Volt Spannungen, als auch durch die softwareseitige Plattform (hinsichtlich Ausfallsicherheit etc.) entstehen hierbei Differenzen.

Mit Hilfe von PiXtend wird der Raspberry Pi an diese Umstände angepasst: Das PiXtrend-Erweiterungsboard verfügt über einen Mikrocontroller, welcher durch die entsprechende Peripherie das Schalten und Lesen von digitalen, sowie Analogen Ein- und Ausgängen ermöglicht. Hierbei läuft der Mikrocontroller autark für sich selbst und hält die Ein- und Ausgänge, auch wenn der Raspberry Pi mal austeigen sollte. Der Pi kommuniziert über die SPI-Schnittstelle mit dem Erweiterungsboard und fungiert wie in industriellen Anlagen üblich, als Visualisierungs-Einheit bzw. als grafische oder programmatische Benutzereinheit. Die Programmierung der eigentlichen Steuerung vereinfacht PiXtend hierbei durch die Unterstützung von diversen Sprachen und Programmierumgebungen, wie zum Beispiel CODESYS.

Welche Bestandteile das PiXtend-Board grundlegend mitbringt, ist im Beitrag zur ersten PiXtend-Platine nachzulesen. Dort erfahrt ihr mehr über die Funktionsweise und die Programmiermöglichkeiten.

PiXtend V2: Neuerungen und technische Spezifikationen

Mit PiXtend V2 erscheint eine neue Generation des industriellen Erweiterungsboards für den Raspberry Pi. Die zweite Version ist laut den Entwicklern nicht als Überarbeitung der ersten Generation anzusehen, sondern vielmehr als eine Erweiterung des Portfolios. PiXtend V2 gibt es in zwei verschiedenen Varianten: Zum einen das Extension Board in der Ausführung -S- , sowie eine umfassendere -L- Variante. Zweiteres ist aktuell noch nicht öffentlich und in der Testphase. Einweiterer wichtiger Aspekt ist, dass PiXtend V2 kein 1 zu 1 Ersatz zur ersten Generation ist. Viele Anwendungen können natürlich gleichermaßen umgesetzt werden, aber gewisse Ansteuerungen können sich verändern.

Zwei Varianten: Der Fokus aufs Wesentliche

Im Vergleich zur ersten Generation von PiXtend wurde nun darauf geachtet, sich auf die wesentlichen Schnittstellen zu konzentrieren. Die V1 brachte viele Schnittstellen und I/Os mit, wobei einige davon eher selten zum Einsatz kommen im industriellen Umfeld. Ein Beispiel hierfür ist der CAN-Bus. Aus eigener Erfahrung kann ich berichten, dass dieser mir bisher im beruflichen Alltag nicht über den Weg gelaufen ist.

Auf Basis dieser Überlegung beschränkt sich die -S- Variante von PiXtend auf die wesentlichen Schnittstellen. Dies ist unterm Strich nicht nachteilig, da man durch weitere Peripherie die gewünschte Funktion umsetzen kann. In einer zukünftigen -L- Version werden die I/Os jedoch deutlich umfassender ausfallen.

PiXtend V2 S-Variante: Neuerungen und Vergleich

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die -S- Variante von PiXtend V2.

Optische und mechanische Merkmale

Mit Abmessungen von 10,2 cm mal 16,6 cm fällt die zweite Generation in der S-Variante weniger breit aus, im Vergleich zum ersten PiXtend-Erweiterungsboard. Der Platzgewinn resultiert zum einen durch die „Beschränkung“ bzw. den Fokus auf die wesentlichen Schnittstellen, sowie den Umstieg auf SMD-Technik in der Platinenbestückung. Zum Vergleich: In der ersten Generation wurden ausschließlich elektronische Bauteile in mittels Durchsteckmontage verarbeitet.

Insgesamt macht das Board optisch einen soliden und aufgeräumten Eindruck. Die Schaltung ist sinnvoll und effektiv in das vorliegende Layout umgesetzt worden. Die Verarbeitung der Platine samt Lötungen erscheint robust und widerstandsfähig.

Retain/Remanenz-Speicher

Ein wesentliches neues Feature ist ein sogenannter Retain- bzw. Remanenzspeicher on Board. Dieser sorgt dafür, dass im Falle eines Einbruchs der Versorgungsspannung, alle wichtigen Daten abgespeichert werden. Hierbei werden sämtliche Anwenderdaten, unabhängig davon mit welcher Anwendersoftware gearbeitet wird, zyklisch abgespeichert.

Im Zusammenhang mit der Remanenzspeicherung überwacht der PiXtend-Mikrocontroller die Versorgungsspannung des PiXtend Boards (24V Nenn-Versorgungsspannung). Fällt diese unter 19 Volt, dann bringt der Controller die I/Os in einen sicheren Zustand und behält die Retain-Daten im Speicher. Für den Zeitraum vom Spannungseinfall bis zum Abspeichern der Daten, wird der Controller von einem entsprechendem Kondensator gespeist. Wenn die Versorgungsspannung wieder verfügbar ist, werden die zuletzt anstehenden Anwenderdaten wieder im Controller geladen und stehen bereit.

Insgesamt ist dieses Feature nicht nur extrem hilfreich, sondern lässt PiXtend auch mit aktuellen modernen industriellen Steuerungen mithalten. Professionelle Automatisierungskomponenten setzen mittlerweile alle auf solch eine Funktion, um das System nach einem Zusammenbruch automatisiert wieder anzufahren.

Schnittstellen

Wie bereits schon ansgesprochen, haben sich bei PiXtend V2 -S- die I/Os etwas anders aufgestellt. Im Folgenden werden die technischen Spezifikationen vergleichsweise dargestellt.

Vergleichstabelle PiXtend V2

In Sachen Hardware kommt beim neuen Board der bereits thematisierte Remanenzspeicher mit einer Kapazität von 32 Bytes hinzu. Das bisher verwendete RTC-Modul bleibt weiterhin erhalten. Die CAN-Bus-Schnittstelle wurde auf Grund der Fokussierung der Schnittstellen verabschiedet. Dies wirkt sich indirekt auf die zwei verfügbaren analogen Ausgänge des Moduls aus: Bisher teilten sich die analogen Ausgänge und das CAN-Interface die Ansteuerung durch den PiXtend-Mikrocontroller, sodass nur eine Entweder-Oder-Nutzung möglich war (AOs default). In der S-Varante der V2 sind die analogen Ausgänge immer verfügbar.

Hinsichtlich der digitalen und analogen Eingänge gab es nur geringfügige Änderungen. Die analogen Eingänge beherrschen weiterhin einen Spannungsbereich von 0 bis 10 Volt, jedoch Fallen zukünftig Strommessungen im Bereich 0 bis 20 mA weg – zumindest beim -S- Modell. Im größeren -L- Board wird die Strommessung weiterhin möglich sein.

Die digitalen Ausgänge wurden in der Anzhal von 6 auf 4 reduziert. Zugleich wurde die Technologie bzw. Logik von NPN zu PNP verändert. Mit dieser Änderung geht man ebenfalls mit der Logik von gängiger SPS-Hardware mit.

Im Vergleich zu PiXtend V1 wurde die Anzahl der PWM-Kanäle auf vier verdoppelt. Dadurch wird das Board für Robotik- und Motorenaufgaben, sowie allgemein für die Maker-Szene sehr attraktiv. So können beispielsweise vier-achsige Roboter oder vier Schrittmotoren betrieben werden.

Abschließend ist zu sagen, dass die RS232-Schnittstelle sich die Ansteuerung mit der RS485-Schnittstelle nicht mehr teilt. RS232 ist nun fester Bestandteil am Controller. RS485 ist optional bzw. nur durch einen USB-Dongle möglich. Im Detail ist noch zu vermerken, dass bei der Beschaltung des RS232 Treibers nun ausschließlich Keramikkondensatoren, anstatt Elkos verwendet werden. Mit dem Lebensalter können diese in ihren EIgenschaften abnehmen. Dies kann sich auf die Leistung des RS232 Treibers und dessen Leitungslänge auswirken.

Mehr Performance

Ein weiteres wichtiges Merkmal der zweiten Generation betrifft die Zykluszeit des Controllers. Diese wurde von bisher 25 ms (40 Hz) auf 2,5 ms (400 Hz) verkürzt. Damit werden die I/Os schneller behandelt und die Anwenderdaten zügiger umgesetzt. Dies bringt vor allem in der Reaktion auf bestimmte Werte (analoge und digitale Eingänge) einen Geschwindigkeits-Vorteil.

In Sachen Performance ist die neue Hardware für eine Umgebungstemperatur von 50 °C ausgelegt. Für heimische und industrielle Projekte ist dies ein deutlicher Gewinn. Besonders im Sommer und oder bei aufgeheizten Umgebungen kann dies ausschlaggebend sein. Durch die erhöhte Beständigkeit bei extremeren Umgebungsvariablen wird PiXtend also gleichermaßen Zuverlässiger bei verbesserter Performance.

Software und Dokumentation

Bereits zur ersten Generation von PiXtend bestand eine umfassende Softwareunterstützung durch CODESYS V3, OpenPLC, eine eigene C- und Python Bibliothek, sowie der Integration in FHEM. Das Spektrum an Anwendersoftware konnte nun durch Fourzero erweitert werden. Dies trifft jedoch „nur“ auf PiXtend V2 zu, nicht auf die erste Generation.

Mit der Erweiterung des Portfolios durch PiXtend V2 wurde auch die Dokumentation überarbeitet und besser organisiert. Die bisherige Dokumentation lies grundlegend auch keine Fragen offen und alles notwendige wurde abgebildet, jedoch auf mehrere Manuals zu einzelnen Themen aufgeteilt.

Hier wurde nun etwas mehr Ordnung hereingebracht: Die Entwickler stellen zwei Dokumentationen für PiXtend V2 zur Verfügung. Einerseits werden alle Hardware-Aspekte spezifiziert und dokumentiert, andererseits wird in einem extra Dokument alles rund um die Software behandelt. Dies sollte die Handhabung und das Nachschlagen von Informationen vereinfachen.

PiXtend V2 kaufen

Verfügbar ist das Board im Entwickler-Shop ab aktuell 239,99 Euro in der Basisausführung. Eine Variante zum selberlöten, wie bei PiXtend V1 steht diesmal nicht bereit: Durch den Einsatz von SMD-Bauteilen macht dies das Löten mit normalen „Hausmitteln“ etwas schwieriger, stellt aber keinen Minuspunkt dar.

PiXtend V2 ausprobiert

PiXtend V2 -S- Board

Die Handhabung von PiXtend V2 ist mindestens genauso einfach, wie schon bei der V1. Die Entwickler stellen ein vorinstalliertes Raspbian Image mit den entsprechenden Konfigurationen, sowie den Bibliotheken und Linux-Tools bereit. Alternativ können diese auch manuell auf einem bestehenden System installiert werden. In der Softwaredokumentation von PiXtend findet man alle notwendigen Informationen zu allen Softwaremöglichkeiten.

Für einen ersten Einblick und PiXtend in Aktion, nutze ich die Linux-Tools, konkret pxauto. Dazu wechselt man zunächst in das entsprechende Verzeichnis (bei mir das vorinstallierte Verzeichnis) und startet anschließend die C-Applikation.

cd pxdev/PiXtend_V2/pxauto2s/
sudo ./pxauto2s

Die Anwendung pxauto ist insgesamt sehr übersichtlich aufgebaut und intuitiv bedienbar. Mit pxauto hat man alle I/Os des Boards im Blick und kann diese gleichermaßen schalten. Zudem informiert das Tool über aktuell anliegende Fehler im Mikrocontroller. Als Lebenszeichen wird der „Rundenzähler“ des Controllers ausgegeben.

pxauto

Zum Pi Day veröffentlicht die Raspberry Pi Foundation den Raspberry Pi 3B+ und damit eine Überarbeitung der dritten Generation des beliebten Einplatinencomputers. Mit schnelleren Netzwerkschnittstellen, Power over Ethernet Unterstützung und einer höheren CPU-Taktrate von 1,4 GHz erhält der Raspberry Pi mehr Leistung und modernisierte Schnittstellen, aber spricht auch die Wünsche der Anwender an.

Mehr Leistung und Konnektivität

Der Raspberry Pi 3B+ arbeitet weiterhin mit einem ARM Cortex-A53 Quad Core CPU, läuft nun aber mit einer Taktrate von 1,4 GHz anstatt den bisherigen 1,2 GHz. Die Leistungssteigerung von 17% ist positiv, aber nicht weltbewegend. Durch den gleichen CPU-Typ bleibt die ARMv8-A (64 Bit) Architektur und damit die Softwarekompatibilität erhalten. Der SoC hört nun auf den Namen BCM2837B0 und hat ein Metall-Topping am Gehäuse als Kühlkörper bekommen, um auch bei höheren Leistungen die erzeugte Wärme abzuleiten. Die Grafikeinheit im SoC ist beim bisherigen Dual Core VideoCore IV geblieben.

Gigabit Ethernet

Der Fokus der Überarbeitung zum Raspberry Pi 3B+ liegt in den Netzwerkschnittstellen: Die bisherige Ethernet-Schnittstelle wurde von Fast-Ethernet auf Gigabit-Ethernet angehoben. Hierfür kommt auf dem Board der USB-to-Ethernet Controller LAN7515 von Microchip zum Einsatz und löst den bisherigen LAN9514 (Raspberry Pi 3B) ab. Der Chip bindet die Ethernet-Schnittstelle an den SoC an und stellt durch den integrierten USB-Hub die 4 USB 2.0 Ports bereit.

Da die Ethernet-Schnittstelle weiterhin über USB 2.0 an den SoC angebunden ist, kann man nicht den vollen Gigabit-Ethernet-Speed erwarten. Die maximal mögliche Übertragungsrate der kabelgebundenen Netzwerkschnittstelle wird knapp über 300 MBit/s liegen. Dadurch ergibt sich beim Raspberry Pi 3B+ eine drei mal schnellere Übertragungsrate im Vergleich zum Raspberry Pi 3B bzw. zu den anderen Vorgängermodellen.

Power over Ethernet Unterstützung

Neben der Aufrüstung zu Gigabit-Ethernet bringt der Raspberry Pi 3B+ eine lang vermisste Power over Ethernet Unterstützung mit. Hierfür wurde die installierte Ethernetbuchse durch einen PoE-fähigen Magjack ersetzt, welcher die typischen 48 Volt PoE-Spannung verarbeiten kann. Wichtig ist jedoch, dass der Raspberry Pi 3B+ nicht „out of the box“ PoE-fähig ist. Dafür sind zukünftig die 4 neuen Pins auf dem Board gedacht: Ein bereits angekündigtest PoE-Hat soll die Power-over-Ethernet Funktionalität ermöglichen.

Um PoE letztendlich zu verwendet benötigt man einen entsprechend PoE-fähigen Switch bzw. einen PoE-Injektor, welcher EEE alias Energy-Efficient-Ethernet unterstützt. Gängige Router im Heimgebrauch haben in der Regel selten bis gar nicht PoE-Funktionalität an Board, sodass sich das Thema PoE am Raspberry Pi vorwiegend an industrielle Umgebungen richtet.

Dual-Band WLAN und Bluetooth 4.2

Eine weitere Neuerung in Sachen Konnektivität bildet das neue Drahtlos-Modul BCM43455. Das neue Funkmodul ist eckig auf dem Board platziert und erkennbar durch das Raspberry Pi Himbeerenlogo auf dem Metall-Topping. Mit dem BCM43455 Schaltkreis erhält auf dem Raspberry Pi 3B+ Dualband-WLAN nach dem ac-Standard Einzug. Damit funkt die Himbeere nun im 2,4 GHz und 5 GHz Band. Gleichzeitig bringt der Chip auch die Bluetooth-Funktionalität in der Bluetooth-Version 4.2 LS BLE mit und löst damit das bisherige Bluetooth in der Version 4.1 LE ab.

Kompatibilität

Mit Abmessungen von 85,6 mm mal 56,0 mm und den Bohrungen sowie Konnektoren an den gleichen Positionen ist der Raspberry Pi 3B+ in seiner Geometrie gleich zu seinen Vorgängern. Damit können Gehäuse und ähnliches Zubehör weiterhin verwendet werden. Weiterhin ist der 40 Pin GPIO-Header verfügbar und pinkompatibel.

Software

Für den Raspberry Pi 3B+ wurde Raspbian auf die Kernel-Version 4.9 aktualisiert. Damit Raspbian auf dem neuen Einplatinencomputer läuft wird diese Kernel-Version bzw. ein Update auf diese benötigt (Kernel-Version 4.9 vom 13. März 2018). In der neuen Version enthält das Verzeichnis die neue Datei bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb mit dem Device Tree Blob für den neuen SoC BCM2837B0.

Fazit zum Raspberry Pi 3B+

Lohnt sich das Update auf den Raspberry Pi 3B+?

Mit dem Raspberry Pi 3B+ geht die Raspberry Pi Foundation ein ganzes Stück auf die Wünsche der Anwender ein. Insbesondere Gigabit-Ethernet und Power-over-Ethernet ist ein Feature, welches oft bemängelt wurde. Auch wenn mit Gigabit-Ethernet „nur“ rund 300 MBit/s möglich sind, ist das Upgrade ein deutlicher Pluspunkt. Für die Aufrüstung auf Dual-Band WLAN gilt dies ebenfalls: Dual-Band Funk im WLAN-Bereich entwicklet sich zunehmend als Standard, sodass der Pi hier mit dem Fortschritt mitgeht.

Trotz der positiven Neuerungen ist ein Umstieg vom Raspberry Pi 3B auf den 3B+ nicht notwendig, insbesondere dann nicht, wenn die neuen Features keinen Mehrwert für die eigenen Anwendungen bringen. Für Netzwerkanwendungen, wie NAS-Server-Setups, Streaming und ähnliches kann sich der schnellere Datendurchsatz durchaus bemerkbar machen.

Mit der Erscheinung des Raspberry Pi 3B+ wurde bereits spezifiziert, dass der britische Einplatinencomputer Power over Ethernet tauglich werden soll. Die PoE-Funktionalität liefert der Raspberry Pi 3B+ jedoch nicht direkt on Board, sondern durch ein offizielles Raspberry Pi 3B+ PoE HAT der Foundation. Die Addon-Platine wurde bei der Veröffentlichung des Raspberry Pi der neusten Generation im März 2018 jedoch nicht direkt publik gemacht, sondern frühstens für die zweite Hälfte von 2018 angekündigt – nun steht das Release-Datum fest!

Raspberry Pi 3 B+ PoE HAT: Erste Eindrücke und technische Daten

Das Raspberry Pi 3B+ PoE HAT ist eine Klasse 2 (Class 2) Power over Ethernet Gerät und kompatibel mit dem Ethernet Standard 802.3af. Das Modul erlaubt eine typische PoE Eingangsspannungen von 36V bis 56V (üblicherweise 48V) und liefert mittels einem voll isoliertem Schaltnetzteils 5V bei maximal 2,5A für den Raspberry Pi.

Raspberry Pi 3B+ PoE HAT (Bild: Raspberry Pi Foundation)

Das Raspberry Pi 3B+ PoE HAT wird via Plug&Play, wie die meisten AddOn-Boards für den Pi, über die GPIO-Leiste mit dem Raspberry Pi verbunden. Zusätzlich werden die 4 PoE Pins elektrisch verbunden. Über die 4 PoE Pins wird (vermutlich) die PoE Spannung von der Ethernetbuchse an das HAT gegeben. Ein elektrischer Durchgang besteht zumindest. Die 5V Versorgungsspannung für den Pi wird demnach über die GPIOs konnektiert. In der weiteren Montage wird das gesamte HAT über Abstandsbolzen auf dem Raspberry Pi montiert.

Zusätzlich bringt das Raspberry Pi 3B+ PoE HAT einen Lüfter für den SoC mit. Da der Lüfter im Bild mit zwei Kabeln (Rot und Schwarz) beschaltet wird, liegt die Vermutung nah, das es sich um einen „normalen“ 5V Gleichspannungslüfter handelt. Eventuell ist der Lüfter nicht direkt am Raspberry Pi angeschlossen, sondern am HAT selbst. Dadurch wäre ein mögliche Steuerung des Lüfters, beispielsweise mittels PWM über die GPIO-Leiste und einer Ladungspumpe oder ähnlichem auf dem HAT , denkbar. Eventuell begründet sich der Lüfter auch als notwendiges Feature, weil das PoE Modul einerseits Wärme produziert, aber anderenseits auch die Wärmeableitung am SoC behindert. Für genauere Informationen muss der Release abgewartet werden.

Unterm Strich

Insgesamt wird der Raspberry Pi durch das passende PoE HAT besonders für indusrielle Umgebung interessant, da PoE in diesem Umfeld – je nach Anwendung und Branche – keine Seltenheit ist. Mit den beschriebene Spezifikationen bietet das PoE-Modul ordentlich Power für den Pi. Inwieweit weitere Erweiterungsplatinen nutzbar sind, ist momentan nicht abzuschätzen. Anhand des Bildmaterials kommt die Vermutung auf, dass keine weiteren AddOn-Boards nutzbar sind – aber abwarten.

Erhältlich ist das AddOn-Board voraussichtlich im August 2018. Im Rasppishop ist die Verfügbarkeit auf den 08.08.2018 datiert, bei einem Preis von napp 20 Euro.

Mit PiXtend existiert eine umfassende Lösung für den Einsatz des Raspberry Pi als industrietaugliche speicherprogrammierbare Steuerung. Der Raspberry Pi dient dabei als Plattform für Logik und Netzwerkanbindung, PiXtend erweitert den Einplatinencomputer um digitale und analoge Schnittstellen für industrielle Umgebungen. PiXtend befindet sich derzeit in der zweiten Generation und ist mit dem sogenannten Small-Modell (S-Modell) am Markt. Durch die neue Large-Version (L-Version) wird das bisherige Modell der zweiten Generation in Sachen Schnittstellen weiter ausgebaut, sodass mit PiXtend -L- nun noch mehr Anschlüsse für umfangreichere Projekte bereitstehen.

PiXtend V2 Large Variante: Wenn es etwas mehr sein darf

Durch PiXtend wird der Raspberry Pi um alle gängigen Schnittstellen erweitert – die in der Industrie gängig sind – und lässt den beliebten Einplatinencomputer als vollwertige speicherprogrammierbare Steuerung fungieren. Mit diesem Konzept schließen die Macher von PiXtend die Lücke zwischen Raspberry Pi und professioneller Automatisierungstechnik.

PiXtend: Eingänge, Ausgänge und Schnittstellen

PiXtend befindet sich mittlerweile in der zweiten Generation: Das Small-Modell wurde nun im Rahmen der sogenannten Large-Version um weitere Schnittstellen bereichert. Damit bekam das bisherige S-Modell ein Upgrade, bei dem die IO’s zahlenmäßig und teilweise funktional erweitert wurden. Das PiXtend Large-Modell umfasst insgesamt die folgenden Ein- und Ausgänge:

• 16 digitale Eingänge, wahlweise 3,3 / 5 / 12 / 24 V
• 12 digitale Ausgänge PNP, wahlweise 5 / 12 / 24 V bei max. 500 mA
• 6 PWM- bzw. Servo Ausgänge, Auflösung 16 Bit
• 4 Relais, maximal 230 V / 6 A
• 4 analoge Spannungseingänge, wahlweise 0..5 V oder 0..10 V
• 2 analoge Stromeingänge, 0..20 mA
• 2 analoge Ausgänge, 0..10 V
• serielle Schnittstellen: Rs232, RS485, CAN

Digitale Ein- und Ausgänge

Im Vergleich zur Small-Variante der zweiten Generation wurden beim Large-Modell die digitalen Eingänge von 8 auf 16 Ports und die digitalen Ausgänge von 4 auf 12 Ports angehoben. Die digitalen Eingänge sind wie bisher als „Active High“ ausgelegt und können mittels Jumperkonfiguration 5 Volt und 24 Volt Signale verarbeiten. Im 24 Volt Bereich decken die Eingänge damit die in der Industrie üblichen 24 Volt Pegel ab und erkennen gleichermaßen KFZ-typische 12 Volt Signale. In der 5 Volt Konfiguration können TTL Signale verarbeitet werden. Gleichzeitig deckt diese Hardwarekonfiguration 3,3 Volt CMOS Pegel ab.

Digitale Ausgänge bleiben nach wie vor PNP schaltbar und können Gleichstromverbraucher mit Spannungen von 5 Volt bis 30 Volt und 500 mA versorgen. Die Spannung, welche als digitale Ausgangsspannung dient, wird bei PiXtend Large separat gespeist. Neben den digitalen Ausgängen stehen unverändert zum Small-Vorgänger vier Relais bereit. Damit können Wechselspannungen unterschiedlicher Spannung und Frequenz (typisch: 115 V / 230 V AC), als auch große Lasten bis zu einem Nennstrom von 6 A geschalten werden. Für Relais gilt dabei, dass Verbraucher mit weniger häufigen Schaltzyklen bedient werden. Weiterhin stehen wie bei allen PiXtend-Modellen vier GPIO-Pins bereit, welche mit 5 Volt arbeiten. In Sachen Digitalwelt stellt PiXtend weiterhin PWM-Ausgänge (5 Volt) zur Verfügung: Die Anzahl wurde hierbei auf sechs Kanäle erhöht.

Analoge Ein- und Ausgänge

In Sachen analoger Signalverarbeitung stehen vier 0 bis 10 Volt Eingänge bereit – zwei mehr als beim Small-Modell. Mittels Jumperkonfiguration können diese in einen Spannungsbereich von 0 bis 5 Volt umgeschalten werden. Neu hinzugekommen sind zwei analoge Stromeingänge die einen typischen Eingangsbereich von 0 bis 20 mA abkönnen. Damit lassen sich beispielsweise Strommessungen mit einem externen Shunt vornehmen. Alle analogen Eingänge sind mit einem Überspannungsschutz bis zu 30 Volt robust ausgeführt und werden mit einem 10 Bit Analog-Digital-Wandler umgesetzt. Mit zwei analogen Ausgängen von 0 bis 10 Volt bleiben diese in Anzahl und Ausführung gleich zum Vorgänger.

Serielle Schnittstellen

Serielle Schnittstellen wie RS232, RS485 und der CAN-Bus sind gängige und bewährte Technologien – nicht nur in der Industrie. Mit PiXtend Large unterstützt das Raspberry Pi Automationsboard diese Schnittstellen nun (wieder) alle: Bereits bei PiXtend der ersten Generation wurde alle genannten Schnittstellen bereits bedient, bei dem PiXtend Small-Modell der zweiten Generation beschränkten sich die Macher lediglich auf RS232.

Bei der Nutzung der seriellen Schnittstellen ist darauf zu achten, dass RS232 und RS485 nicht parallel betrieben werden können. Weiterhin sind die analogen Ausgänge bei Verwendung der CAN-Schnittstelle nicht nutzbar. In Anbetracht der zahlenmäßigen Vielfalt der Ein- und Ausgänge ist diese Einschränkung zu verkraften.

Weitere Hardwareeigenschaften

Mit PiXtend Generation zwei wurde der sogenannte Retain- bzw. Remanenzspeicher eingeführt. Dieser verhindert im Falle eines Spannungseinbruchs oder eines Stromausfalls, dass wichtige Anwenderdaten verloren gehen. Dies ist beispielsweise für die Prozesswelt in der Industrie wichtig und sorgt dafür, dass die Hardware in den letzten bekannten Zustand zurückversetzt werden kann, um an der letzten bekannten Position weiter zu arbeiten. Der Retainspeicher ist auch bei der Large-Variante weiterhin integriert, jedoch wurde die Speichergröße von 32 Bytes auf 64 Bytes angehoben. Dies begründet sich durch die größere Anzahl an Schnittstellen und der damit verbundenen Datenmenge.

In den Vorgängermodellen unterstützte PiXtend die Verwendung von 433 MHz Transmittern, sodass diese einfach angeschlossen und betrieben werden konnten. Auf diese Schnittstelle wurde bei PiXtend Large verzichtet: In industriellen Umgebungen sind Funktechnologien allgemein selten bis gar nicht im Einsatz (insbesondere Funktechnologien auf Basis von 433 MHz, 868 MHz, etc.). Durch die GPIO-Pins, welche PiXtend bereitstellt, kann dieser klassische Raspberry Pi Transmitter jedoch optional nachgerüstet werden.

Weiterhin verfügt PiXtend nach wie vor über eine Real-Time-Clock, um den Raspberry Pi – insofern dieser keine Netzwerk- bzw. Internetverbindung hat – mit der richtigen Zeit zu versorgen.

PiXtend Modelle im Vergleich

Abmessungen

Durch die zahlenmäßige Vergrößerung von Schnittstellen, erhöht sich die Breite der Platine um ein Stück. Mit Abmessungen von 236,3 mm x 101,8 mm ist die Large-Variante um 7 cm breiter. Hinsichtlich der Features die PiXtend mitbringt, ist die Größe der Platine mehr als zumutbar. Die Platine ist kompakt aufgebaut, professionell gelayoutet und durch die Anwendung der SMD-Technologie klein gebaut.

Modelle

PiXtend Modelle im Vergleich

PiXtend Software

Zykluszeit

Der PiXtend-Controller ist das Herzstück von PiXtend und bildet die Brücke zwischen Raspberry Pi und den PiXtend-Hardwareschnittstellen. In einem Zyklus des Controllers werden dabei alle Schnittstellen bedient, eingelesen und verarbeitet. Im Vorgängermodell lag die Umlaufzeit des Controllers bei 2,5 ms (400 Hz). Durch die größere Anzahl an Schnittstellen die der Mikrocontroller bedienen muss, erhöht sich die bei PiXtend Large auf 5 ms (200 Hz). Damit ist der Controller nach wie vor flott unterwegs und bietet für dieverse Anwendungen mehr als genug Performance.

Softwareunterstützung

Mit der zweiten Generation von PiXtend wurde die Softwareunterstützung deutlich umfangreicher ausgelegt. Dies gilt gleichermaßen für die Large-Variante. Folgende Frameworks und Softwarebibliotheken werden unterstützt:

• CODESYS V3
• OpenPLC
• FourZero
• C- & Python-Bibliothek
• FHEM
• NodeRED

Fazit

Mit PiXtend in der Large-Variante erweitern die Macher von Qube Solutions ihr Portfolio deutlich. Die neue Platine liefert wesentlich mehr Schnittstellen, welche für komplexe bzw. größere Projekte benötigt werden. Durch die Unterstützung mehrerer serieller Schnittstellen deckt PiXtend zusätzlich den Faktor der Konnektivität großzügig ab, sodass sich das Board universell einsetzen lässt.

Mit dem Raspberry Pi Compute Module 3+ veröffentlicht die britische Foundation eine neue Auflage des Industriemoduls. Das Compute Module 3+ ist leistungsfähiger, pinkompatibel zu seinen Vorgängern und mit einem eMMC-Flash-Speicher von bis zu 32 Gigabyte erhältlich.

Das Raspberry Pi Compute Module ist ein System on Module (SoM) in Form eines DDR2-SO-DIMM Speicherriegels. Im Vergleich zu den bekannten Raspberry Pi Modellen hat das Compute Module 3+ weitestgehend nur den SoC, Arbeitsspeicher und je nach Variante einen eMMC Flash verlötet. Für Bluetooth, WLAN und Ethernet, sowie USB stellt das Modul die entsprechenden Schnittstellen bereit, jedoch muss man die Hardwareschaltkreise selbst bereitstellen. Damit ist das Raspberry Pi Compute Module ideal für individuelle Hardwareentwicklungen, embedded Systeme und IoT-Anwendungen.

Leistung und Kompatibilität

Auf das Raspberry Pi Compute Module 3+ zieht nun auch der schnellere SoC vom Typ Broadcom BCM2837B0 ein. Damit ist das CM3+ hardwaretechnisch auf dem gleichen Level wie der Raspberry Pi 3B+ bzw. A+. Allerdings taktet der Chip auf Grund von Einschränkungen bei der Stromversorgung nur mit 1,2 GHz anstatt den üblichen 1,4 GHz. Mit 1 Gigabyte Arbeitsspeicher (LPDDR2-SDRAM) ist der RAM gegenüber dem CM3 gleich geblieben.

Das Raspberry Pi Compute Module 3+ basiert auf dem CM3 und ist mit Abmessungen von 67,6 mm mal 31,0 mm genauso groß wie sein Vorgänger. Auf Grund des neuen SoC BCM2837B0 und dessen Kühlkörper, hat das CM3+ in der Höhe minimal zugenommen. Sowohl elektrisch, als auch aus der Sicht des Formfaktors ist das CM3+ vollständig kompatibel zum CM3. Gleiches gilt auch in Bezug auf das CM1, aber mit dem Unterschied, dass das CM1 einen Millimeter weniger Breit ist.

Auf Grund der Bauform und des breites Anwendungsspektrums bei eigenen Hardwarelösungen ist das Compute Module sehr attraktiv für das industrielle Umfeld. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Breite der maximal möglichen Umgebungstemperatur, in der das CM eingesetzt werden kann. Das Compute Module 3+ hat im Vergleich zu seinen Vorgängern ein verbessertes thermisches Platinenlayout, sodass das Modul nun im Bereich von -20°C bis 70°C betrieben werden kann.

Mehr Flash-Speicher

Die Raspberry Pi Foundation kommt im Bezug auf den on Board eMMC-Flash-Speicher dem Wunsch der Community nach und erhöht die Flash-Kapazität. Das Raspberry Pi Compute Module 3+ ist in verschiedenen Varianten mit 8GB, 16GB und 32GB Flash-Speicher erhältlich. Weiterhin exisitiert, wie bei den Vorgängern auch, eine Lite-Variante ohne eMMC-Modul bei der eine SD-Karte angebunden werden kann. Je nach Speichergröße variiert der Preis des CM3+.

Preis und Verfügbarkeit

Mit der Veröffentlichung des Compute Module 3+ werden die Vorgängermodelle der Serie abgelöst und stehen unter dem Status „not recommended for new designs“. Die bristische Foundation gibt in diesem Zug eine Langzeitverfügbarkeit des neuen Industriemoduls bis mindestens Januar 2026 an. Preislich siedelt sich das CM3+ mit 25 Dollar für die Lite-Variante und 30 Dollar für die 8GB Variante in einem ähnlichen Rahmen wie die Vorgänger an. Für die 16GB und 32GB Ausführungen muss man etwas mehr ausgeben:

• CM3+ / Lite: 25$
• CM3+ / 8GB: 30$
• CM3+ / 16GB: 35$
• CM3+ / 32GB: 40$

Die Raspberry Pi Foundation veröffentlicht den deutlich leistungsstärkeren Raspberry Pi 4 und hebt mit der vierten Generation den Einplatinencomputer auf ein neues Level. Der Raspberry Pi 4 kommt unteranderem mit bis zu vier Gigabyte RAM, USB 3.0, Gigabit-Ethernet, 4K-Video-Performance und USB-C Stromversorgung.

Mit dem Raspberry Pi 4 erhält der britische Enplatinencomputer ein umfassendes Upgrade und die Macher kommen vielen Wünschen der Community nach. Zum gewohnten Raspberry Pi Preis ist das Board mit dem gewohnten Gigabyte RAM ausgestattet, für einen Aufpreis gibt es das Board jedoch auch mit 2 oder 4 GByte Arbeitsspeicher. Auf dem Raspberry Pi 4 erhält zudem erstmals USB 3.0 und ein echtes Gigabyte-Ethernet Einzug. Durch den verbauten SoC mit dem Prozessor vom Typ ARM Cortex-A72 verfügt der Pi 4 im Vergleich zur dritten Generation über einen leistungsstärkeren Quad Core CPU der mit 1,5 GHz taktet.

Laut Raspberry Pi Foundation ist dieses Hardware Setup um ca. Faktor drei performanter als bisher. Mit dem neuen SoC macht der Raspberry Pi 4 nun auch den Sprung in das 4K-Zeitalter: Das Board unterstützt an zwei Micro-HDMI Ports eine 4K-Auflösung mit H.265 (HEVC).

Durch die neuen Features des Raspberry Pi 4 macht der Einplatinencomputer einen deutlichen Sprung und schließt im Bereich der Einsteiger-Desktop-PC`s auf. In allen Anwendungsbereichen des Raspberry Pi ergeben sich klare Vorteile: Der Raspberry Pi 4 wird im Vergleich zu seinem Vorgänger viel attraktiver für rechenintensive Anwendungen, Server oder Netzwerkspeicher, sowie als Media-Center.

Mehr Rechenleistung und 32-Bit-Raspbian

Das Herzstück des Raspberry Pi 4 ist der System-on-Chip vom Typ Broadcom BCM2711. Der SoC verfügt über den Quad Core CPU ARM Cortex-A72 und die Grafikeinheit VideoCore VI (VC6). Der Cortex-Prozessor taktet mit 1,5 GHz und ist damit nochmal schneller als der Cortex-A53 Prozessor der dritten Generation.

Der ARM Cortex-A72 Prozessor basiert wie das Vorgängermodell auf der ARMv8 Architektur und unterstützt somit 64 Bit. Aus Kompatibilitätsgründen seitens der Software bleibt Raspbian zunächst bei 32 Bit. Damit bleiben die Vorzüge von einem 64 Bit System weiterhin aus, zu Gunsten der Abwärtskompatibilität. Folglich arbeitet der Raspberry Pi 4 mit Raspbian weiterhin auf ARMv7 Basis. Inwieweit auf ein 64 Bit System aufgestockt wird, bleibt abzuwarten.

4K-Video-Performance und Micro-HDMI

Durch den neuen SoC Broadcom BCM2711 erhält auf dem Raspberry Pi 4 erstmals die GPU vom Typ VideoCore VI (VC6) Einzug und löst die bisherige Grafikeinheit vom Typ VideoCore IV ab. Die neue GPU unterstützt OpenGL ES 3.x und Auflösungen bis zu 4K – auch bekannt als Ultra HD (UHD) – mit 3840 × 2160 Pixeln bei bis zu 60 Hz (4Kp60). Ein wichtiger Aspekt der neuen GPU ist die Hardware-Dekodierung: Der Raspberry Pi 4 kann 4K in der Hardware dekodieren (H.265 /HEVC).

Der bisherige normal große HDMI Port wurde nun durch zwei neue Micro-HDMI Aschlüsse ersetzt. Aber aufgepasst: Micro-HDMI und nicht Mini-HDMI. An den beiden Micro-HDMI Ports kann der Raspberry Pi 4 zwei Monitore mit HDMI 2.0 betreiben.

Im Zuge dieser Neuerung braucht man einen HDMI auf Micro-HDMI Adapter bzw. ein Kabel mit HDMI auf Micro-HDMI Anschluss, um den Pi mit einem Monitor oder Fernseher zu verbinden.

4 Gigabyte Arbeitsspeicher

Mit dem Raspberry Pi 4 rüsten die britischen Macher den Pi erstmals mit mehr als einem Gigabyte RAM aus. Konkret gibt es den Pi in drei Varianten mit 1, 2 und 4 GB Arbeitsspeicher. Für mehr als einen Gigabyte wird ein erschwinglicher Aufpreis fällig. Die Aufrüstung des Arbeitsspeicher ist aus Sicht des Anwenders sehr zu begrüßen, da dieser Wunsch in der Community schon länger bestand.

Leistungsaufnahme und USB-C

Neu ist auch eine USB-C-Buchse, anstatt der Micro-USB Buchse, für die Stromversorgung. Die Raspberry Pi Foundation bietet hierzu ein offizielles Netzteil an, welches 15 Watt liefern kann (5V / 3A). Wie die Stromaufnahme sich im Betrieb verhält, ist zu testen. Wenn über die USB-Ports keine stromintensiven Verbraucher angesteckt sind, sollten auch vermutlich auch 2 bis 2,5A genügen. Alternativ zu einem richtigen USB-C Steckernetzteils kann auch ein normales USB-Netzteil genutzt werde, jedoch mit einem Kabel von USB-A auf USB-C.

Die Leistungsaufnahme des Raspberry Pi 4 beträgt im Leerlauf ca. 4,4 Watt. Damit ist der Stromverbrauch im Vorgängermodell leicht gestiegen, aber weiterhin im Rahmen. Bei rechenintensiven Anwendungen oder bei Belastung der USB-Ports liegt die Leistungsaufnahme bei 7 bis 8 Watt. Im Vergleich zum Raspberry Pi 3B+ ist dies nur marginal mehr. Wie auch bei anderen Modellen drosselt der Pi seine Rechenleistung bei erhöhter CPU-Temperatur. Die Drosslung soll aber beim neuen Modell viel später erst einsetzen.

Konnektivität

In Sachen Konnektivität hat sich beim Raspberry Pi 4 Model B einiges getan: Der Pi der vierten Generation unterstützt Gigabit-Ethernet, USB 3.0 und Bluetooth 5.0 LE. Der USB 3.0 Controller vom Typ VIA Labs VL805 ist via PCI Express an den SoC angebunden und stellt zwei USB 3.0 Ports bereit. Die anderen zwei USB Ports arbeiten weiterhin mit USB 2.0.

Was ist gleich geblieben?

Der Raspberry Pi 4 Model verfügt weiterhin über den 40 Pin GPIO Header bei gleicher Pinbelegung. Weiterhin sind die CSI und DSI Anschlüsse für die Raspberry Pi Kamera und das Raspberry Pi Display unverändert. Ebenfalls mit an Board ist der Klinkenstecker für die Audioausgabe. In Sachen WLAN ergeben sich nur im Detail Unterschiede: Der Raspberry Pi unterstützt weiterhin WLAN, aber diesmal bereitgestellt durch deen Chip vom Typ Broadcom BCM54213PE mit den Standards 2,4 und 5 GHz (b/g/n/ac). Die Abmessungen der Platine sind gegenüber dem Vorgänger gleich geblieben.

Kompatibilität und Zubehör

Durch die Neuerungen die der Raspberry Pi 4 mitbringt benötigt man zur Stromversorgung ein USB-C Netzteil, einen Micro-HDMI Adapter auf HDMI Adapter bzw. ein entsprechenden Micro-HDMI Kabel. Im Fall des Netzteils bietet die Raspberry Pi Foundation ein offizielles Netzteil für den Pi der vierten Generation.

Insbesondere durch die USB-C zur Stromversorgung, als auch wegen der zwei Micro-HDMI-Ports, können Gehäuse der Vorgängermodelle nicht verwendet werden. Auch hier bieten die britischen Macher ein offizielles Raspberry Pi 4 Gehäuse. Andere Hersteller und Maker werden sicherlich nachziehen.

Wie schon angesprochen können das Kamera-Modul, sowie das Raspberry Pi Display weiterhin via CSI und DSI verwendet werden. Erweiterungsplatinen und HATs sind ebenfalls kompatibel.

4 Gigabyte Variante bleibt erschwinglich

Die Raspberry Pi Foundation knüpft mit einem variantenabhängigen Preis an das Konzept ähnlich wie beim Compute Module 3+ an. Trotz der insgesamt umfassenden neuen Features bleibt der Raspberry Pi 4 in der 1 Gigabyte RAM Version mit 35 US-Dollar im gewohnten Preissegment. Die Versionen mit zwei bzw. vier Gigabyte Arbeitsspeicher kosten 45 und 55 US-Dollar. Damit bleibt der Raspberry Pi 4 auch mit mehr Arbeitsspeicher noch erschinglich. Die Preise in Euro werden sich – je nach Distributor – bei 37, 48 und 59 Euro ansiedeln.

Bezugsquellen: Wo kann man den Raspberry Pi 4 kaufen?

• Pimoroni
• Rasppishop
• Amazon

In Cambridge öffnete der erste lokale Raspberry Pi Store seine Türen. Im Raspberry Pi eigenen Store dreht sich alles um den britischen Einplatinencomputer und sein Zubehör, darunter auch neue Produkte.

In Cambridge, konkret im Grand Arcade, kann man in die wunderbare Welt des Raspberry Pi eintauchen. Der erste physische Raspberry Pi Store bietet ausschließlich alles rundum den Raspberry Pi und lädt zum ausprobieren ein. Der Store ist insgesamt an das farbliche Design der Raspberry Pi Artikel angelehnt und das Konzept erinnert ein wenig an den Apple Store.

Raspberry Pi Store: Boards, Zubehör und Merchandise

Neben den aktuallen Raspberry Pi Boards findet man im Raspberry Pi Store alles an Zubehör aus dem Haus der Raspberry Pi Foundation. Besonders zu erwähnen ist die gebrandete Peripherie wie Maus und Tastatur. Aber auch andere typische Merchandise-Artikel stehen zum Verkauf. Wer noch mehr Eindrücke vom Raspberry Pi Store gewinnen möchte, sollte sich das Vorstellungsvideo auf Youtube ansehen.

Raspberry Pi Store lädt zum ausprobieren ein

Der Raspberry Pi Store ist an das Store-Konzept von Apple angelehnt. Damit laden die Macher zum ausprobieren und staunen ein. An den einzelnen Ausstellungsplätzen kann man den Raspberry Pi in verschiedenen Projekt-Setups bestaunen und selbst experimentieren.

Dieser Store wird vermutlich ein einzelner Store bleiben und nicht in Serie in verschiedenen Ländern in dieser Form eröffnen. Nicht zuletzt, weil der Raspberry Pi in diversen Shops und bei nahezu allen namenhaften Distreibutoren käuflich zu erwerben ist und sich der Kauf im Internet abspielt. Dennoch ist es eine nette Idee, um den Raspberry Pi als britische Wunderplatine in seiner Heimat nochmal mehr zu präsentieren.

Die Status-Überwachung des Raspberry Pi kann in diversen Situationen sinnvoll und notwendig sein. Insbesondere dann, wenn rechenintensive Anwendungen den Einplatinencomputer an seine Grenzen zwingen, wird ein Monitoring der System-Parameter fällig. Im Terminal des Raspberry Pi können mit entsprechenden Befehlen diverse Parameter ausgelesen werden. Zudem exisitieren einige nützliche Tool, die übersichtlich den System-Status wiedergeben. Ein besonders hilfreiches und aussagekräftiges Tool ist RPi-Monitor. RPi-Monitor bietet eine Echtzeit-Überwachung für embedded Systeme und lässt sich flexibel durch externe Sensoren erweitern.

RPI-Monitor installieren

Für die Installation von RPi-Monitor steht ein Debian-Repository bereit. Damit kann das Tool ganz einfach via apt-get installiert werden. Um RPi-Monitor aus dem Debian-Repository zu installieren, muss zunächst der dazugehörige öffentliche Schlüssel bekannt gemacht werden, damit das Repository vertrauenswürdig ist.

sudo apt-get install dirmngr
sudo apt-key adv --recv-keys --keyserver keyserver.ubuntu.com 2C0D3C0F

Anschließend kann das RPi-Tool zur Repository-Liste unter Debian hinzugefügt werden.

sudo wget http://goo.gl/vewCLL -O /etc/apt/sources.list.d/rpimonitor.list

Jetzt kann die Repository-Liste aktualisiert und RPi-Tool installiert werden.

sudo apt-get update
sudo apt-get install rpimonitor

RPi-Monitor startet nach der Installation und beim Systemstart automatisch und sammelt im Hintergrund Daten. Das Webinterface von RPi-Monitor ist erreichbar über die IP-Adresse des Raspberry Pi auf Port 8888: http://ip-adresse-raspberrypi:8888.

Nach der Installation sieht man in der Sektion „Status“, im Bereich Version, die Meldung „Update needed…“. An dieser Stelle wertet RPi-Monitor aus, für welche Pakete auf dem System ein Update verfügbar ist. Um die Informationen in diesem Bereich neu einzulesen, muss der folgende Befehl ausgeführt werden.

sudo /etc/init.d/rpimonitor update

Wer möchte, dass die Paketinformationen automatisch auf dem neusten Stand gehalten werden, der kann die automatische Aktualisierung aktivieren.

sudo /etc/init.d/rpimonitor install_auto_package_status_update

Um die automatische Aktualisierung von Paketinformationen im RPi-Monitor Webinterface wieder zu deaktivieren, muss folgender Befehl abgesetzt werrden.

sudo /etc/init.d/rpimonitor remove_auto_package_status_update

RPi-Monitor: Upgrade auf neuste Version

Durch die Installation von RPi-Monitor aus dem Debian Repository, kann das Tool ganz bequem via apt-get aktualisiert werden.

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

Nach dem Upgrade sollten die Paketinformationen erneut eingelesen werden.

sudo /etc/init.d/rpimonitor update

Der Raspberry Pi 4 ist im Vergleich zu seinen Vorgängern der leistungsstärkste Raspberry Pi aller Zeiten. Die einzelnen Schaltkreise des Raspberry Pi 4 erzeugen jedoch mehr Wärme als gewohnt. Mit dem Release des Raspberry Pi 4 wurde schnell klar, dass die erhöhte Temperaturentwicklung ein Problem darstellt. Ein Firmware-Update der betroffenen Komponenten der Platine soll zukünftig das Problem lösen. Unabhängig davon, bietet es sich an, dem Raspberry Pi einen Kühlkörper oder Lüfter zu spendieren. Der ICE Tower CPU Lüfter von Seeed Studio kommt im Stil eines typischen CPU Kühlers und lässt auf eine enorme Kühlleistung vermuten. Wie sich der ICE Tower CPU Lüfter in der Praxis schlägt, soll ein Test verraten.

ICE Tower CPU Lüfter Unboxing

Der ICE Tower Lüfter, entwickelt von 52Pi, ist kompatibel mit den Raspberry Pi Modellen 4B, 3B+ und 3B. Der Raspberry Pi 3 benötigt nicht zwingend einen Kühler in dieser Dimension, dennoch ist es positiv, dass dieser über mehrere Raspberry Pi Generationen kompatibel ist.

Der ICE Tower CPU Lüfter kommt in einer schlichten Verpackung. Der eigentliche Kühler bzw. Kühlkörper ist gut gepolstert und kam unbeschädigt bei mir an.

Zum Lieferumfang des ICE Tower CPU Lüfters gehört neben dem eigentlichen Kühler (Kühlkörper und Lüfter), eine Packung passende Schrauben, Distanzbolzen, Montagebügel bzw. Montageklammern, Wärmeleitpads und eine Montageanleitung.

Insgesamt beinhaltet das Set 4 Montagebügel. Zwei davon sind für die Montage auf dem Raspberry Pi 4 vorgesehen, die anderen beiden für eine Montage auf dem Raspberry Pi 3. Diese Unterscheidung durche kileine Abweichungen von Konnektoren und Chippositionen auf der Platine zustande. Insgesamt ist der Kühler an für sich immer gleich, kann aber durch andere Montagebügel auf dem Pi 3 oder 4 montiert werden.

Die passenden Montagebügel, sowie die dazugehörigen Distanzbolzen sind bereits für den Raspberry Pi 4 vormontiert. Damit kann der Kühler direkt direkt aus der Verpackung genommen werden und auf den Pi gesetzt werden. Möchte man den Kühler in Verbindung mit einem Raspberry Pi 3 nutzen, muss man die vormontierten Bügel tauschen.

Der Lüfter des Kühlers ist ein 40mm Lüfter und ist lauffähig bei 5V und 3,3V Versorgungsspannung. Konkret ist der Lüfter spezifiziert mit 0,4 Watt bei 5V (0,08A).

ICE Tower CPU Lüfter Montage

Zur Montage des ICE Tower CPU Lüfters muss zunächst das Wärmeleitpad auf dem SoC des Raspberrry Pi platziert werden. Dazu brauch man einfach die Schutzfolien des Pads abziehen, dieses auf den SoC legen und leicht andrücken. Das Wärmeleitpad stellt in diesem Fall einen Ersatz zu klassischer Wärrmeleitpaste dar. Anschließend kann der vormontierte Kühler auf dem Raspberry Pi – in meinem Fall der Raspberry Pi 4 – montiert werden.

Beim aufsetzen des Kühlers ist zu beachten, dass das Wärmeleitpad nicht verrutscht. Sitzt der Kühler ordentlich auf dem SoC, kann dieser mit 4 Schrauben festgemacht werden. Hierbei sollte darauf geachtet werden, dass die Schrauben gleichmäßig angezogen werden.

Ist der ICE Tower CPU Lüfter fertig montiert, kann die Spannungsversorgungs des Lüfters an den GPIO-Header angeschlossen werden. In meinem Fall versorge ich diesen mit 5 Volt:

• Pin 2: 5V
• Pin 6: GND (Masse)

Jetzt ist der Kühler fertig montiert und einsatzbereit. Zeit für einen ersten Test: Sobald man den Raspberry Pi mit Strom versorgt, beginnt der Lüfter zu drehen und zu leuchten :)

ICE Tower CPU Lüfter: Temperaturtest

Um die Kühlleistung des ICE Tower CPU Lüfters in Verbindung mit dem Raspberry Pi 4 praktisch zu ermitteln, vergleiche ich die Temperaturentwicklung des Einplatinencomputers bei hoher Auslastung mit und ohne Kühler. Mit dem Tool SBC-Bench wird hierbei eine hohe und rechenintensive Last erzeugt, die folglich einen Temperaturanstieg am SoC bewirkt.

Konkret verwende ich für diesen Test einen Raspberry Pi 4 in der Variante mit 4 GB Arbeitsspeicher. Für das Temperaturmonitoring nutze ich das Tool RPi-Monitor. Bis auf diese beiden Tools ist das Betriebssystem komplett unberührt (Raspbian Buster, Versten von Raspberry Pi 4 Release)

Temperaturtest ohne Kühler

Im Folgenden sieht man die Terminal-Ausgaben des Tools SBC-Bench.

sudo /bin/bash ./sbc-bench.sh -c

sbc-bench v0.6.9

Installing needed tools. This may take some time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.
Executing tinymembench. This will take a long time... Done.
Executing OpenSSL benchmark. This will take 3 minutes... Done.
Executing 7-zip benchmark. This will take a long time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.

It seems neither throttling nor frequency capping has occured.

Memory performance:
memcpy: 2547.4 MB/s
memset: 3341.6 MB/s (0.4%)

7-zip total scores (3 consecutive runs): 5730,5723,5735

OpenSSL results:
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
aes-128-cbc      62545.38k    76465.79k    82899.11k    84500.82k    85254.14k    85114.88k
aes-128-cbc      62559.50k    76591.27k    83074.47k    84626.43k    85125.80k    85202.26k
aes-192-cbc      56250.87k    67233.34k    72013.65k    73107.11k    73509.55k    73580.54k
aes-192-cbc      56280.60k    67470.98k    71989.76k    73363.46k    73714.35k    73536.85k
aes-256-cbc      51013.35k    59956.59k    63564.12k    64536.58k    64924.33k    64858.79k
aes-256-cbc      50877.48k    60061.33k    63641.43k    64462.51k    64924.33k    64869.72k

Full results uploaded to http://ix.io/1ZwD. Please check the log for anomalies (e.g. swapping
or throttling happenend) and otherwise share this URL.

Nachdem ich RPi-Monitor und SBC-Bench heruntergeladen und eingerichtet habe, habe ich den Raspberry Pi rund 10 Minuten im Leerlauf betrieben, damit sich eine Leerlauf-Temperatur einstellt. Diese liegt in diesem Fall bei ca. 38 °C. Anschließend habe ich das Tool SBC-Bench gestartet: Mit dem Start und dem erzeugen einer hohen CPU-Last, geht die Temperatur wie erwartet nach oben.

Insgesamt durchläuft das Benchmark-Tool drei Schritte: Einen tinymembench, einen OpenSSL Benchmark, sowie einen 7-Zip Benchmark. Insbesonders bei der Berechnung eines Archivs via 7-Zip lässt sich ein deutlicher Temperaturanstieg bis auf knapp 89 °C verzeichnen.

Temperaturtest mit ICE Tower CPU Lüfter

Nach einer kurzen Abkühlzeit der Raspberry Pi 4 Platine (stromlos), habe ich den ICE Tower Kühler montiert, das System gestartet und den gleichen Test erneut durchgeführt. Im Folgenden ist der entsprechende Terminal-Output zu sehen.

sudo /bin/bash ./sbc-bench.sh -c

sbc-bench v0.6.9

Installing needed tools. This may take some time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.
Executing tinymembench. This will take a long time... Done.
Executing OpenSSL benchmark. This will take 3 minutes... Done.
Executing 7-zip benchmark. This will take a long time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.

It seems neither throttling nor frequency capping has occured.

Memory performance:
memcpy: 2615.1 MB/s
memset: 3345.0 MB/s (0.5%)

7-zip total scores (3 consecutive runs): 5693,5729,5735

OpenSSL results:
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
aes-128-cbc      62297.63k    76696.53k    83035.99k    84489.22k    85041.15k    85196.80k
aes-128-cbc      62555.42k    76576.68k    83111.34k    84635.99k    84929.19k    85136.73k
aes-192-cbc      56295.13k    67270.78k    72114.77k    73250.82k    73586.01k    73738.92k
aes-192-cbc      56296.76k    67508.78k    71968.68k    73261.74k    73722.54k    73613.31k
aes-256-cbc      51023.53k    60019.86k    63553.37k    64657.41k    64940.71k    64746.74k
aes-256-cbc      50846.19k    60070.98k    63689.73k    64547.50k    64951.64k    64962.56k

Full results uploaded to http://ix.io/1ZDa. Please check the log for anomalies (e.g. swapping
or throttling happenend) and otherwise share this URL.

Wie auch beim ersten Testdurchlauf ohne Kühler, habe ich das System ein paar Minuten im Leerlauf betrieben, damit sich eine Leerlauf Temperatur einstellt. Die Leerlauf-Temperatur beläuft sich auf rund 33 °C. Im Vergleich zum Test ohne Kühler lässt sich ein 5 °C kälteres System im Leerlauf beobachten.

Mit dem Start der SBC-Bench Routine zeigt sich das Kühlvermögen des ICE Tower CPU Lüfteers: Die drei Temperaturplateaus der einzelnen Benchmarks sind weniger sprunghaft und deutlich geringer im Anstieg. Die Höchsttemperatur im dritten Benchmark-Abschnitt (7-Zip) liegt bei ca. 43 °C. Im Vergleich zur Spitzentemperatur von 89 °C ohne Kühler, hält der ICE Tower CPU Lüfter das System auf 43 °C. Die Differenz von 46 °C ist in diesem Fall beachtlich.

Der Raspberry Pi eignet sich für eine Vielzahl von Projekten, kann als Bastel- und Experimentiercomputer verwendet werden oder lässt sich als eigener Heimserver nutzen. Der Raspberry Pi startete urprünglich als Lerncomputer, erfreut sich aber mittlerweile einer großen Community, wird als Mediacenter im Wohnzimmer genutzt oder kommt in industriellen Produkten zum Einsatz. Wie der Raspberry Pi Einstieg gelingt, wird in diesem Tutorial gezeigt.

Mit diesem Beitrag möchte ich Einsteigern einen Überblick geben, wie die ersten Schritte in der wunderbare Welt des Raspberry Pi gelingen. Folgende Fragen möchte ich hier klären:

• Was brauche ich alles, um mit dem Raspberry Pi arbeiten zu können?
• Welche Raspberry Pi Modelle gibt es?
• Welches Raspberry Pi Modell sollte ich nehmen?
• Jetzt habe ich einen Raspberry Pi, aber wie und mit was fange ich?
• Wie installiere ich ein Betriebssystem auf dem Raspberry Pi?
• Welches Betriebsssysstem sollte ich für den Raspberry Pi Einstieg nutzen?
• Welche Möglichkeiten bietet mir der Raspberry Pi?
• Was muss ich bei einem Raspberry Pi elektrisch beachten?

Der Raspberry Pi

Der Raspberry Pi ist ein kreditkartengroßer Einplatinencomputer der von der britischen Raspberry Pi Foundation entwickelt wurde. Die Platine ist, nach dem Vorbild eines richtiges Computers, ausgestattet mit einem Prozessor, einer Grafikeinheit, Arbeitsspeicher und zahlreichen Schnittstellen – nur das alles auf einer kleinen Platine verbaut ist. Der Raspberry Pi verfügt, wie auch andere Einplatinencomputer, über ein Ein-Chip-System, auch bekannt als System-on-Chip (SoC). Hierbei befindet sich der Prozessor zusammen mit der Grafikeinheit in einem Schaltkreis.

Der Raspberry Pi entwickelt sich stetig weiter, sodass es mittlerweile mehrere Modelle und Serien der britischen Platine gibt. Der Minicomputer wurde mit immer leistungsfähigeren System-on-Chips und mehr Arbeitsspeicher (bis zu 4 GB) ausgestattet und die Technologien gehen mit modernen Standards mit. Der Raspberry Pi verfügt über USB 3.0 / 2.0, HDMI (bis 4K Video), Gigabit Ethernet, WLAN und Bluetooth, sowie über 40 Pins für eigene hardwarenahe Projekte. Außerdem kann der Pi mit einem Touchdisplay oder mit einer Kamera betrieben werden.

952 Bewertungen

Raspberry Pi 4 Modell B (4 GB RAM)

• Broadcom BCM2711, Quad-Core-Cortex-A72 (ARM Version 8), 64-Bit-SoC mit 1, 5 GHz, 4 GB LPDDR4-2400-SDRAM, 2, 4 GHz und 5, 0 GHz IEEE 802. 11b/g/n/ac WLAN, Bluetooth 5. 0, BLE.
• True-Gigabit-Ethernet; 2 x USB-3. 0-Ports; 2 x USB-2. 0-Ports; erfordert 5, 1 V, 3 A Strom über USB-C oder GPIO.

62,00 EUR

Bei Amazon ansehen

Raspberry Pi Einstieg: Was wird benötigt?

Neben dem eigentlichen Raspberry Pi, braucht man noch eine Reihe an Zubehör. In der folgenden Liste gebe ich dir einen Überblick über die Teile, die du für den Betrieb eines Raspberry Pi benötigst.

Bei den Zubehörprodukten muss man unterscheiden zwischen Komponenten, die man zwingend für den Raspberry Pi Betrieb benötigt, sowie zwischen weiteren optinalen Komponenten, je nach Projekt und Vorhaben.

Um einen Raspberry Pi für den Einstieg zu betreiben brauchst du mindestens folgendes Zubehör:

• MicroSD-Speicherkarte mit mindestens 4 GB
• USB-Steckernetzteil (USB-C oder Micro-SUB, abhängig vom Raspberry Pi Modell)

Der Zugriff auf den Raspberry Pi kann einerseits mit angestecktem Monitor, Maus und Tastatur erfolgen, anderenseits kannst du auch mit dem Raspberry Pi remote arbeiten. Der Raspberry Pi lässt sich mit einem Netzwerkkabel über die Ethernet-Schnittstelle in dein Heimnetzwerk einbinden. Außerdem verfügt der Pi über WLAN und kann drahtlos an deinen Router und damit an dein Netzwerk angebunden werden.

Im Folgenden möchte ich dir erläutern, welche Raspberry Pi Modelle ich dir empfehle und was du beim Kauf von Zubehörprodukten beachten solltest.

Raspberry Pi

Den Raspberry Pi gibt es in mehreren verschiedenen Modellen. Durch die stetige Weiterentwicklung des Einplatinencomputers wurde dieser immer leistungsstärker sowie in anderen Formaten für weitere Einsatzmöglichkeiten konzipiert.

Raspberry Pi 4 Model B

Der Raspberry Pi 4 ist aktuell das neuste Modell der vierten Generation. Dieser verfügt über einen QuadCore Prozessor mit 1,5 GHz pro Kern. Mit dem Raspberry Pi 4 verfügt die Platine erstmalig über USB 3.0 (vorher nur USB 2.0) sowie zwei 4K-MicroHDMI Ports (bisher FullHD).

Die Vorgängermodelle sind typischerweise mit 1 GB Arbeitsspeicher ausgestattet. Den Raspberry Pi 4 gibt es in verschiedenen Varianten mit 1, 2 oder 4 GB RAM. Anders als die Vorgängermodelle, wird der Pi 4 erstmalig über einen USB-C Port mit Strom versorgt (bisher Micro USB). WLAN und Bluetooth ist bei diesen Modell nach wie vor an Bord.

Mit dem Raspberry Pi 4 Model B ist derzeit der leistungsstärkste Raspberry Pi aller Zeiten auf dem Markt. Alle Details zu diesem Modell kannst du in diesem Beitrag nachlesen. Der Raspberry Pi 4 mit 2 oder 4 Gigabyte Arbeitsspeicher ist meine Empfehlung :)

Raspberry Pi 4 Modell B; 4 GB, ARM-Cortex-A72 4...

(952)

62,00 EUR

Bei Amazon ansehen

Raspberry Pi 4 Model B, 2 GB (2 GB)

(65)

50,00 EUR

Bei Amazon ansehen

Raspberry Pi 3 Model B+

Der Raspberry Pi 3 Model B+ ist die finale Platinenrevision der dritten Generation und der Vorgänger vor dem Raspberry Pi 4. Dieses Modell ist ebenfalls mit einem QuadCore CPU ausgestattet, allerdings mit einem 1,2 GHz Takt pro Kern. Dieses Modell unterstützt seitens der Videoverarbeitung FullHD und noch kein 4K-Video.

Der Pi 3+ verfügt, so wie auch andere Vorgänger, über USB 2.0 und 1 GB Arbeitsspeicher. Gigabit-Ethernet wird ab diesem Modell erstmals unterstützt (bisher 100 MBit/s), jedoch mit einem geringen Datendurchsatz. Der Pi 4 hat ebenfalls Gigabit-Ethernet und erreicht auch einen höheren Datendurchsatz. Alle Details zu diesem Modell können im Artikel zum Raspberry Pi 3 Model B+ nachgelesen werden.

Wichtig ist an dieser Stelle, dass der Raspberry Pi 3 B Plus und seine Vorgänger über eine Micro-USB-Schnittstelle mit Strom versorgt werden. Erst ab dem Raspberry Pi 4 kommt USB-C für die Spannungsversorgung zum Einsatz. Insgesamt ist der Raspberry Pi 3B+ sehr leistungsstark und als aktuelles Modell der Raspberry Pi Serie zu benennen.

Raspberry Pi Zero W/WH

Der Raspberry Pi Zero ist ein Pi im Kleinstformat. Die Bauform des Pi ist mit Abmessungen von 65 x 30 mm enorm klein. Auf dem Pi Zero ist grundlegend die gleiche Ausstattung und Rechenleistung vorhanden, wie auf den Raspberry Pi`s der ersten Generation, jedoch ohne die Schnittstellenvielfalt. Der Pi Zero verfügt lediglich über einen Micro-USB Port und einen Mini-HDMI Port. In Sachen Konnektivität bietet die Platine WLAN.

Mit diesen Eigenschaften eignet sich der Raspberry Pi Zero W bzw. WH unteranderem für mobile akkubetriebene Anwendungen, da die Leistungsaufnahme im Vergleich zu klassischen Raspberry Pi Modellen deutlich geringer ist.

Grundsätzlich kann der Raspberry Pi Zero auch für den Einstieg genutzt werden, jedoch würde ich empfehlen, mit einem klassischen Raspberry die ersten Schritte zu gehen. Weitere Informationen findest du in meinem Artikel zum Raspberry Pi Zero W.

Stromversorgung

Der Raspberry Pi wird standardmäßig über einen MicroUSB- oder USB-C Port mit Strom versorgt. Das Pi-Modell 3 B Plus und dessen Vorgänger besitzten einen Stromversorgung über eine MicroUSB Buchse. Der Raspberry Pi 4 hingegen nutzt erstmalig einen USB-C Port.

Der Raspberry Pi wird mit einer Spannung von 5 Volt bzw. 5,1 Volt versorgt. Bei der Auswahl deinen Netzteils musst du darauf achten, dass dieses genügend Strom liefert. Folgende Stromstärken sollte dein Netzteil für die einzelnen Modelle liefern:

• Der Raspberry Pi 4 benötigt ein USB-C Netzteil mit 5,1 Volt und 3 Ampere. Hierfür gibt es ein offizielles Netzteil der Raspberry Pi Foundation, aber auch Alternativen anderer Hersteller sind brauchbar.
• Der Raspberry Pi 3 B/B+ (und alle anderen Vorgänger) werden über einen MicroUSB Port mit Strom versorgt. Für den Raspberry Pi 3 B/B+ sollte man ein Netzteil mit 2,5 Ampere bei 5 Volt nutzen.
  • Offzielles Netzteil der Raspberry Pi Foundation
  • alternatives MicroUSB Netzteil anderer Hersteller

Wer den Raspberry Pi unterwegs oder mobil betreiben möchte, beispielsweise den Raspberry Pi Zero, der kann auch auf eine Powerbank zurückgreifen. Hierbei sollte man darauf achten, dass die Powerbank eine hohe Kapazität hat: Die Powerbank sollte mindestens über 10.000, besser 20.000 mAh verfügen.

Speicherkarte für Betriebssystem

Eine Speicherkarte ist für den Betrieb eines Raspberry Pi zwingend notwendig. Auf der SD- oder MicroSD-Karte wird das Betriebssystem des Raspberry Pi installiert. Folglich werden dann auch die installierten Programme, sowie deine eigenen Quellcodes und Projektdateien auf dieser abgelegt.

Die Speicherkarte sollte mindestens die Klasse 10 (Class 10 SD) aufweisen und eine Speicherkapazität von mindestens 8 GB besitzen. Die Klasse einer Speicherkarte beschreibt unteranderem die Geschwindigkeit beim Lesen und Schreiben von Daten. Ist die Karte zu langsam, ist automatisch dein ganzes System bei Dateioperationen merklich langsamer. Die empfohle Mindestspeicherkapazität ergibt sich aus den größen der einzelnen Betriebssysteme. Üblicherweise sind die verschiedenen Betriebssysteme zwischen 2 GB und 6 GB groß und belegen die Speicherkarte. Der restliche Speicherplatz steht dir dann natürlich frei zur Verfügung (für Programme usw.).

Die älteren Pi-Modelle arbeiten teilweise mit einer SD-Karte, die neueren Raspberry Pi Modelle hingegen nutzen eine MicroSD-Karte für das Betriebssystem. Meine Empfehlung ist eine 32 GB MicroSD-Speicherkarte (Class 10).

Wichtig: Damit du später das Betriebssystem für den Raspberry Pi von deinem Computer auf die Speicherkarte übertragen kannst, brauchst du einen Speicherkartenleser. Wenn dein Computer keinen hat, kannst du auf einen externen Kartenleser zurückgreifen.

Gehäuse

Ein Raspberry Pi Gehäuse ist für den Betrieb nicht zwingend erforderlich, aber zu empfehlen. Das Gehäuse schützt die Platine vor Verschmutzung und Berührung. Raspberry Pi Gehäuse gibt es in den verschiedensten Formen, Farben und Ausführungen. Neben den unterschiedlichen optischen Erscheinungsbildern bieten Gehäuse aber auch funktionale Aspekte: Es gibt Gehäuse mit Kabelzugang für die GPIO-Pins, die Kamera-Schnittstelle und die Display-Schnittstelle. Für den Raspberry Pi Einstieg empfehle ich dir, ein Gehäuse zu nutzen.

Wichtig: Nicht jedes Gehäuse ist mit jedem Raspberry Pi Modell kompatibel. Die Abmessungen des Raspberry Pis sind mit den einzelnen Varianten zwar gleich geblieben (Abmessungen pro Serie), aber teilweise haben sich die Konnektoren minimal verschoben, sodass nicht jeder Raspberry Pi in jedes Gehäuse passt. Achte beim Kauf darauf, dass dein Wunsch-Gehäuse mit deinem Modell kompatibel ist. In der Regel kannst du dies im Produktitel oder der Artikelbeschreibung entnehmen.

Weiteres Zubehör für den Betrieb eines Raspberry Pi

• HDMI-Kabel: Der Raspberry pi kann per SSH-Verbindung remote genutzt werden, beispielsweise als Server. Alternativ kann man den Raspberry Pi im Desktop-Betrieb nutzen und an einen Monitor oder Fernseher anschließen. Der Raspberry Pi hat hierfür eine HDMI-Schnittstelle (Raspberry Pi 3 und ältere Modelle) bzw. eine Mico-HDMI-Schnittstelle (Raspberry Pi 4). Folglich benötigt man ein HDMI-Kabel oder ein Micro-HDMI-Kabel, je nachdem welches Pi-Modell man nutzt. Nutzt du den Raspberry Pi 4 und ein HDMI-Kabel ist bereits vorhanden, kannst du auch einen Micro-HDMI auf HDMI Adapter nutzen.
• Ethernet-Kabel: Die neueren Modelle können via WLAN drahtlos in ein Netzwerk eingebunden werden. Wer das nicht möchte oder keinen WLAN-Router hat, der kann den Pi gleichermaßen kabelgebunden via der RJ45-Ethernetschnittstelle anbinden. Hierfür wird ein Patchkabel benötigt.
• Kühlkörper: Je nach Anwendung kann der Raspberry Pi bei gesonders rechenintensiven Applikationen sehr warm werden. Grundlegend schützt sich der Prozessor des Einplatinencomputers selber, aber um die Lebensdauer der Platine und Schaltkreise zu erhöhen, kann man dem Raspberry Pi ein paar Kühlkörper spendieren. Üblicherweise gibt es Rapsberry Pi Kühlkörper in nützlichen Sets, bei dem für jeden Chip ein Kühlkörper mit passender Bauform dabei ist.

Prototyping: Zubehör für hardwarenahe Projekte

Bei der Umsetzung von Projekten mit dem Rapsberry Pi, kommt man schnell mit den GPIO Pins in Berührung. Die GPIO Pins sind grundlegend programmierbare Ein- und Ausgänge, um digitale Signale auszugeben oder einzulesen. Dadurch kann der Raspberry Pi beispielsweise Relais oder andere elektrische Komponenten schalten, aber auch elektrische Signale von Temperatursensoren und ähnlichen einlesen.

Für die Umsetzung und Programmierung im Sinne des Prototypings, bietet es sich an, eine Testschaltung auf einem Steckbrett aufzubauen. Für hardwarenahe Projekte sollte in der Bastelkiste das folgende Zubehör nicht fehlen.

• Breadboard (Steckbrett): Auf einem Breadboard kann man elektrische Bauteile wie Widerstände, Taster, LEDs usw. einfach platzieren, verkabeln und mit dem Raspberry Pi verbinden.
• Breadboard Spanunngsversorgung: Die Testschaltung auf dem Breadboard kann man mit der Versorgungsspannung des Raspberry versorgen. Alternativ gibt es aber auch Spannungsversorgungsplatinen direkt Breadboard. Mit diesen erspart man sich in der Regel (je nach Projektumfang) den Verkabelungsaufwand und Verdrahtungsfehler. Außerdem bleibt das Breadboard übersichtlich.
• Jumper-Kabel (Drahtbrücken): Um die elektrischen Komponenten auf einem Breadboard untereinander oder mit dem Raspberry Pi zu verbinden, sind Jumper-Kabel unabdingbar. Diese gibt es in den Ausführungen Male-Female, Male-Male und Female-Female. Unterm Strich wird man jede Kabelausführung im Laufe der Zeit benötigen. Empfehlung: Zusätzlich zu den Jumper-Kabeln gibt es für den Raspberry Pi einen Flachbandadapter mit Kabel (GPIO Breakout Platine). Damit kann man unkompliziert alle Signale des Raspberry Pi elegant auf das Breadboard holen.
• Multimeter: Die Schaltung ist richtig, der Quellcode ist richtig, aber es geht trotzdem nicht? Dann hilft meistens Nachmessen. Ein Multimeter sollte im Bastelsortiement vorhanden sein, um Signale zu prüfen oder Schaltungsfehler zu finden.
• Bauteilsortiment: In der Regel nutzt man beim Experimentieren mit Testschaltung unteranderem LEDs und Taster. Außerdem benötigt man für diverse Komponenten (Sensoren, Module) Widerstände zur Strombegrenzung, als Spannungsteiler usw. Auch für LEDs sind Vorwiderstände unabdingbar.

Der Beitrag Raspberry Pi Einstieg: Erste Schritte, Einrichtung und Zubehör erschien zuerst auf Einplatinencomputer.

Das Betriebssystem auf dem Raspberry Pi wird üblicherweise auf einer SD-Speicherkarte installiert und von dieser gestartet. Der Raspberry Pi kommt von Haus aus ohne Speicherkarte. Der Nutzer muss die SD-Karte selbst organisieren und vorbereiten. Es gibt zwar Speicherkarten für den Raspberry Pi mit einem vorinstalliertem Betriebssystem, jedoch ist es empfehlenswert das Schreiben eines Betriebssystems auf eine SD-Karte selbst vorzunhemen. Bei einem beschädigtem Systen, einer defekten SD-Karte oder vorbereiten einer neuen SD-Karte ist es gut, wenn du das selbst durchführen kannst.

Im Folgenden erläutere ich dir die benötigten Tools und Installationsschritte, um ein Raspberry Pi Betriebssystem auf einer SD-Karte zu schreiben (flashen).

Vorbereitung

Zubehör

Für das Flashen eines Betriebssystem brauchen wir folgendes Zubehör:

• MicroSD-Speicherkarte: Die Speicherkarte sollte mindestens 8 GB Speicherkapazität besitzen, da die meisten Betriebssysteme zwischen 2 GB und 6 GB groß sind. Um dann noch Platz für Programme und eigene Projektdateien zu haben, ist eine Speicherkarte mit 32 GB empfehlenswert. Weiterhin sollte die SD-Karte mindestens Klasse 10 (Class 10) sein, damit das Schreiben und Lesen von der Karte im Betrieb schnell genug ist.
• Raspberry Pi: Neben der Speicherkarte benötigt man natürlich einen Raspberry Pi. Die meisten und aktuellen Modelle nutzen eine MicroSD-Speicherkarte.
• externer Kartenleser: Wenn dein Computer keinen Kartenleser hat, kannst du auf einen externen Kartenleser zurückgreifen.

Etcher: Tool zum Flashen von Speicherkarten installieren

Zum Schreiben eines Raspberry Pi Betriebssystems auf eine SD-Karte benötigst du ein Tool zum flashen der Speicherkarte.
Damit das Raspberry Pi Betriebssystem auf eine SD-Karte geschrieben werden kann, benötigt man ein Tool zum flashen einer Speicherkarte. Das Betriebssystem für den Pi liegt in der Regel als Abbild vor, sprich als ein Image. Mit einem Flash-Tool können grundlegend Systemabbilder, typischerweise im Dateiformat .iso oder .img, auf ein ein Wechselmedium geschrieben werden.

Das Tool Etcher (mittlerweile auch bekannt unter dem Namen balenaEtcher) ist ein modernes und gängiges Tool, um eine Image auf eine SD-Karte zu flashen. Etcher kann von der Etcher Entwickler-Webseite heruntergeladen werden. Das Tool steht für alle Plattformen bereit und muss nach dem Download installiert werden. Anschließend kannst du das Tool starten.

Raspberry Pi Image auf Speicherkarte flashen

Image mit Betriebssystem herunterladen

Nachdem alle Vorbereitungen getroffen sind, kannst du mit dem eigentlichen Schreiben des Betriebssystems auf die Speicherkarte beginnen. Hierfür lädt man das Image des Betriebssystems der Wahl herunter. Für den Raspberry Pi gibt es mehrere Betriebssysteme und Linux-Distributionen. Das klassische Betriebssystem für den Pi ist Raspbian. Das Raspbian-Image, sowie andere, können im Downloadbereich der Raspberry Pi Foundation heruntergeladen werden. In meinen Fall nutze ich beispielsweise das klassische Raspberry Pi Betriebssystem Raspbian. Für andere Betriebssysteme ist das Übertragen auf eine Speicherkarte gleich.

Image aus Archiv entpacken

In der Regel werden Images für den Raspberry Pi in einem Archiv bereitgestellt. Images sind je nach Betriebssystem mehrere Gigabyte groß. Durch die Komprimierung in einem Archiv ist die herunterzuladende Datei kleiner.

Nach dem herunterladen des Betriebssystems, muss dieses entpackt werden. Dazu kann die Extrahieren-Funktion in Windows, oder ein Archiv-Tool deiner Wahl benutzt werden. Gängige Tools sind 7-Zip oder WinRAR.

Da wir zum Flashen der Speicherkarte das Programm Etcher verwenden, muss das Archiv nicht zwingend entpackt werden. Etcher kann mit .iso, .img, aber auch mit .zip Dateien umgehen und entpackt Das Image aus dem Archiv beim Schreibvorgang.

Image flashen mit Etcher

Im Tool Etcher wählen wir nun das Archiv oder das entpackte Image aus (im linken Programmteil). Anschließend wählen wir die am Computer eingesteckte SD-Karte aus, auf die das Abbild geschrieben werden soll. Etcher findet die Speicherkarte in der Regel selber und wählt diese für dich aus. Solltest du mehrere Speicherkarten oder USB-Sticks an deinem Computer angeschlossen haben, kann es sein, dass das falsche Wechselmedium automatisch ausgewählt wurde. Achte vor dem Start des Schreibvorgangs also darauf, dass du die richtige SD-Karte beschreibst. Anhand der Speicherkapazität des Mediums, welches Etcher im mittleren Programmteil anzeigt, kann man zusätzlich prüfen, dass die richtige SD-Karte ausgewählt ist.

Wichtig: Sobald du den Schreibvorgang startest, musst du sicherstellen, dass du – insofern die Daten noch brauchst – die Daten auf deiner SD-Karte sicherst. Beim Schreibvorgang werden die vorher auf der SD-Karte befindlichen Daten gelöscht.

Wurde das Image und die richtige Speicherkarte ausgewählt, kann das Flashen mit Etcher durch den Button „Flash!“ gestartet werden.

Jetzt heißt es abwarten: In der Fortschrittsanzeige erkennt man, wie weit der Flashvorgang fortgeschritten ist. Nach dem Schreiben verifiziert Etcher, ob das Image ordnungsgemäß auf die SD-Karte übertragen wurde.

Ist der Schreibvorgang erfolgreich, ist das Raspberry Pi Betriebssystem fertig auf die SD-Karte übertragen. Anschließend kann die Speicherkarte in den Raspberry Pi gesteckt und das System gestartet werden.

Der Beitrag Raspberry Pi Betriebssystem auf SD-Karte schreiben (Image flashen) erschien zuerst auf Einplatinencomputer.

Mit Hilfe einer SSH-Verbindung kann der Zugriff auf die Kommandozeile des Raspberry Pi ohne Bildschirm, Maus und Tastatur erfolgen (unter Raspbian). Das ist insbesondere beim Headless-Betrieb hilfreich und notwendig. Wie man beim Raspberry Pi unter Raspbian den SSH Zugriff aktivieren kann, erläutere ich dir im Folgenden.

Raspbian: SSH ist standardmäßig deaktiviert

Der SSH-Server ist auf den Raspbian-Images seit November 2016 standardmäßig deaktiviert. Damit kann der Raspberry Pi von Haus aus nicht mehr headless in Betrieb genommen oder darauf zugegriffen werden. Anwender müssen den SSH-Zugriff gezielt aktivieren, um diesen zu nutzen.

Warum ist der SSH-Server standardmäßig deaktiviert?

Das Betriebssystem für den Raspberry Pi wird grundsätzlich mit Hilfe einer Image-Datei installiert – so auch das klassische Raspberry Pi Betriebssystem Raspbian. Jedes Image ist hierbei identisch und der Standardbenutzer „pi“ mit dem Passwort „raspberry“ ist voreingestellt. Auch wenn sich das Passwort unkomliziert mit dem Befehl passwd ändern lässt, wird das von vielen Anwendern nicht gemacht. Dies stellt ein großes Sicherheitsrisiko dar: Betreibt man den Raspberry Pi an öffentlichen Netzwerken oder es besteht eine Netzwerkfreigabe im heimischen Router, sodass der Einplatinencomputer via Internet erreichbar ist, dann ist das eine offene Tür für Angreifer.

SSH aktivieren unter Raspbian (Übersicht)

Grundsätzlich gibt es verschiedene Varianten, wie du beim Raspberry Pi unter Raspbian den SSH Zugriff aktivieren kannst.

• SSH aktivieren mittels .ssh Datei auf SD-Karte
• SSH aktivieren mit dem Tool raspi-config
• SSH aktivieren im Desktopbetrieb

Die Mehrzahl der Anwender die ein Raspbian auf einem Raspberry Pi aufsetzen, installieren das Raspbian-Image auf der SD-Karte und wollen anschließend via SSH auf das System zugreifen, die Einrichtung vornehmen und SSH als Zugang für den Headless-Betrieb nutzen.

Ist der SSH-Server standardmäßig deaktiviert, bräuchte man theoretisch jedes mal einen Monitor, sowie Maus und Tastatur, um über den Desktopbetrieb oder die Kommandozeile SSH zu aktivieren. Für diesen Fall haben die Raspberry Pi Macher die Möglichkeit geschaffen, durch das Anlegen einer gezielten Datei auf der Boot-Partition der Speicherkarte, den SSH Server zu aktivieren.

Raspberry Pi: SSH aktivieren mit Datei auf SD-Karte

Damit du den Raspberry Pi SSH-Server für den Headless-Betrieb aktivieren kannst – sprich ohne Maus, Tastatur und Monitor – kannst du eine gezielte Datei auf der Boot-Partition der SD-Karte anlegen. Nach dem Schreiben der Image-Datei auf die SD-Karte, kann die Speicherkarte direkt im Kartenleser bleiben. Die Boot-Partition des Betriebssystems wird als Laufwerk bzw. Wechseldatenträger, in meinem Fall unter Windows, angezeigt.

Auf der Boot-Partition erstellen wir uns die Datei namens ssh, ohne Dateinamenserweiterungen . Hierfür erstellt man am Besten über das gewohnte Windows-Kontextmenü ein neues Textdokument. Das Textdokument Neues Textdokument.txt benennt man anschließend einfach um.

Beim umbennen der Datei markiert Windows lediglich den Dateinamen, ohne die Dateinamenserweiterung (File Extension) .txt. An dieser Stelle ist es wichtig, dass die File Extension .txt gelöscht wird. Damit du die File Extension besser erkennen kannst, bietet es sich unter Windows an, die Dateinamenserweiterungen unter dem Reiter „Ansicht“ zu aktivieren.

Unterm Strich muss die neue Datei einfach ssh heißen. Falsch wären die Varianten ssh.txt oder .ssh.

Hast du die Datei umbenannt, wird Windows die folgende Information bzw. Warnung melden. Diese kannst du mit Ja bestätigen.

Fertig! Beim Start des Raspberry Pi ist nun der SSH-Server aktiviert und du kannst dich beispielsweise mit Putty oder einem anderen SSH-Client verbinden.

Raspberry Pi: SSH aktivieren mit raspi-config

Neben der Methoden mittels der SSH-Datei auf der SD-Karte, kann der SSH-Server über das Raspberry Pi Konfigurationstool raspi-config aktiviert werden. Je nachdem ob Raspbian in die Kommandozeile oder in den Desktop bootet, kann das Tool gleichermaßen aufgerufen werden (im Desktop ausführbar im Terminal).

An dieser Stelle musst du aber beachten, dass man hierfür den Raspberry Pi mit einem Monitor, Maus und Tastatur verbinden muss, um diesen bedienen zu können.

Angekommen in der Kommandozeile oder im Terminal, ruft man das Raspberry Pi Konfigurationstool wie folgt auf:

sudo raspi-config

Im Konfigurationstool raspi-config navigiert man zu Interfacing Options -> SSH und wählt im sich anschließenden Dialog Yes. Nach dem bestätigen mit Yes verarbeitet der Raspberry Pi diese Aktion und gibt anschließend die Meldung aus, dass der SSH-Server aktiviert wurde. Dies kannst du mit Ok bestätigen.

Nach der Aktivierung des SSH-Servers im Tool raspi-config, landet man wieder im Hautmenü des Tools. Damit ist der SSH Zugriff nun nutzbar.

Raspberry Pi: SSH aktivieren im Desktop-Betrieb

Ist Maus, Tastatur und einen Monitor griffbereit, dann kann man auf dem Raspberry Pi SSH aktivieren – bequem über die grafische Oberfläche im Desktopbetrieb. Dazu bootest du den Einplatinencomputer in den Desktop und navigierst im Startmenü zu Preferences -> Raspberry Pi Configuration.

Im Raspberry Pi Configuration Tool wechselt man in den Reiter Interfaces. Hier kann jetzt der SSH-Server im Punkt SSH aktiviert werden (enable).

Der Beitrag Raspberry Pi: SSH aktivieren unter Raspbian (SD-Karte, raspi-config, Desktop) erschien zuerst auf Einplatinencomputer.

Der Raspberry Pi gehört mittlerweile zu den meistverkauften Computersystemen auf der Welt. Er ist inzwischen ein Teil der Standardausrüstung von Makern, wird aber mittlerweile auch im industriellen Umfeld immer häufiger eingesetzt. Der Einplatinenrechner lässt sich mithilfe eines passenden Betriebskonzeptes sehr gut in den Bereichen Industrie 4.0 einsetzen.

Industrie 4.0 und der Raspberry Pi

Die neuen Ausführungen des Raspberry Pi, wie der Raspberry Pi 4 mit seinem 1,5 GHz Takt, 4 Gigabyte RAM, USB 3.0, dem echten Gigabit-LAN und dem Dual-Monitorbetrieb, sind moderne Einplatinencomputer mit vielseitigen Einsatzgebieten. Warum sollte der Minicomputer nicht auch im Bereich Industrie 4.0 seine Anwendung finden? Längst schon handelt es sich nicht mehr nur um reine Bastlerboards. Vielmehr finden die Computer auch im professionellen Umfeld immer mehr Verwendung, beispielsweise bei der Entwicklung von Prototypen. Dies ist nicht zuletzt auch auf die sehr große Community und das riesige Sortiment an Zubehörteilen zurückzuführen.

Das momentan leistungsstärkste Modell der Baureihe, der Raspberry Pi 4, findet durch seine Leistungsfähigkeit auch in Bereichen wie Industrie 4.0 seine Verwendung. Der Raspberry Pi 4 ist in verschiedenen Versionen erhältlich, und zwar mit bis zu 4 Gigabyte Arbeitsspeicher, was ihn auch für eine schnelle Datenverarbeitung oder die Auswertung von Messdaten und Statusinformationen einsetzbar macht. Auch die Datenübertragung über die enthaltene LAN-Schnittstelle wurde wesentlich beschleunigt, nicht zuletzt durch die Anbindung des Ethernet an das SoC (System on a Chip). Dies macht sich vor allem bei der Verarbeitung sehr großer Datenmengen bemerkbar.

Die neuen Zusatzfeatures wie beispielsweise die funkbasierende Datenübertragung über Bluetooth nach dem neuen Standard 5.0 macht ihn ebenfalls interessant, beispielsweise für die drahtlose Übertragung von verschiedensten Sensordaten.

Anwendungsbereiche als Hutschienen-PC

Es gibt auf dem Markt kostengünstige Industrie-PCs, die auf Basis des bekannten Raspberry Pi hergestellt wurden. Der besondere Clou dabei: Sie befinden sich in einem schmalen Hutschienengehäuse und lassen sich durch zahlreiche Zusatzmodule für die unterschiedlichsten Bereiche innerhalb von Schaltschränken einsetzen.

Betrieben werden die Module mit einer Gleichspannung von 24 Volt, einem gängigen Industriestandard. Die einzelnen Module lassen sich über spezielle Steckverbindungen in Sekundenschnelle miteinander verbinden. Die Konfiguration erfolgt dabei über ein grafisches Tool, was die Anwendung besonders einfach macht. Diese fertigen Lösungen zeigen, wie der Raspberry Pi sich mittlerweile in verschiedensten Anwendungsbereichen auch innerhalb der Industrie behauptet.

Zum Einsatz kommen vielerorts bereits so genannte Raspberry Pi Compute Module, wie Speicherriegel aussehende Computermodule, die hardwaremäßig auf das Wesentliche beschränkt wurden und deren Schnittstellen durch Zusatzmodule bereitgestellt werden. Selbstverständlich lässt sich der Minicomputer aber auch in Hutschienengehäusen einsetzen. Diese fertig erhältlichen Gehäuse erweitern die Anwendungsgebiete standardmäßiger Einplatinencomputer auf industrielle Einsatzzwecke. Die Funktionen für spezielle Einsatzzwecke lassen sich dabei entweder direkt in den Gehäusen integrieren oder sind in Form zusätzlicher Einheiten für die Hutschienenmontage erhältlich.

Der Raspberry Pi im Bereich Edge-Computing?

Nach den heutigen Erfahrungen lassen sich Einplatinencomputer wie der Raspberry Pi vor allem in solchen Bereichen sehr gut einsetzen, in denen sie sich nicht kritisch auf die jeweiligen Geschäftsprozesse auswirken können. Als Panel-PCs beispielsweise werden sie sehr gerne in produzierenden Unternehmen verwendet, um Arbeitsanweisungen aufzuzeigen oder um betriebsrelevante Daten zu erfassen. Sie kommen dort zum Einsatz, wo keine extremen Temperaturbedingungen oder ungünstige Betriebsbedingungen herrschen, also ungünstige Einsatzbedingungen, die dem Computer zu schaffen machen könnten.

Ein mögliches Einsatzgebiet ist beispielsweise die Verwendung des Kleincomputers als Industrial-IoT-Gateway, wobei er für genau diesen Einsatzzweck konfiguriert, bereits über diverse Anbieter wie beispielsweise Farnell erhältlich ist. Er ermöglicht eine sichere Konnektivität über spezielle Plattformen zur Erfassung, für die Analyse und die Bereitstellung von Datenvisualisierungen in Echtzeit.

Zum Einsatz kommen solche Systeme in diversen Edge-to-Cloud-Diensten, beispielsweise für die Verwaltung von IoT-verbundenen Anlagen innerhalb von Unternehmen. Sie werden dort als Gateways eingesetzt, unter anderem zur Bereitstellung zusätzlicher Ports für die Verarbeitung von speziellen Industrieprotokollen mit hohen Leistungseingangsbereichen und für eine umfassende Datensicherheit.

Die Montage des Kleinrechners erfolgt mithilfe eines robusten Metallgehäuses, dass einfach an der Wand oder auf einer DIN-Schiene befestigt wird. Die Stromversorgung kann bei den Geräten über einen Gleichstromeingang erfolgen, ein Anschluss für ein Display (HDMI-Anschluss) ist ebenfalls integriert. Erweitert werden kann das System über einen 40-poligen Erweiterungsstecker mithilfe von passenden HATs oder anderen Peripheriegeräten. Bei der Verwendung eines ausreichend großen Gehäuses können sogar Zubehörteile intern verbaut werden.

Fazit: Raspberry Pi ist mehr als nur Lerncomputer

Der Raspberry Pi ist längst seinem Image als Bastlercomputer entwachsen. Er lässt sich als Entwicklungsclient ebenso einsetzen wie als Edge-Steuerungseinheit oder dank seiner HDMI-Schnittstellen als intelligentes Display für verschiedene Zwecke. Dank moderner Hardware und vielen Upgrades wird sein Anwendungsspielraum auf verschiedenste Einsatzmöglichkeiten und nicht zuletzt auch auf neue Entwicklungsbereiche erweitert.

Der Beitrag Der Raspberry Pi als Industrie-PC erschien zuerst auf Einplatinencomputer.