Der Raspberry Pi ist wohl der bekannteste und auch beliebteste Einplatinencomputer weltweit. Im Smart Home kommt er oft zum Einsatz, da er für fast alle Projekte genügend Leistung liefert und gleichzeitig einen geringen Stromverbrauch aufweist. In diesem Artikel möchte ich euch zeigen, wie ihr den Raspberry Pi mit einer Basisinstallation bzw. -konfiguration in Betrieb nehmen könnt. Darauf aufbauend lassen sich viele spannende Projekte (unbound, Pi-hole, EDOMI, openHAB, ioBroker, usw.) mit dem kleinen Computer realisieren.
Hardware
Zur Grundausstattung, damit der Raspi in Betrieb genommen werden kann, gehören neben dem Raspberry Pi ein passendes Netzteil und eine Speicherkarte. Ein Bildschirm und eine Tastatur sind im Normalfall nicht notwendig, dazu aber später mehr. Meine Hardwarekomponenten sehen beispielsweise folgendermaßen aus:
Als Alternative zum offiziellen Micro-USB-Netzteil kann selbstverständlich auch ein anderes Netzteil mit 2,5A/5V verwendet werden. Allerdings möchte ich erwähnen, dass es bei USB-Netzteilen bzw. Handyladegeräten teilweise zu Problemen kommt, Stichwort Undervolt-Icon. Das hängt damit zusammen, dass viele Netzteile eine Spannung von 4,9V oder genau 5V am Micro-USB-Stecker liefern. Durch die Bauelemente zur Spannungsregelung auf dem Raspberry Pi führt das aber dazu, dass beim Raspi lediglich 4,7 – 4,8V ankommen, was zu wenig ist. Das offizielle Netzteil liefert am Ausgang 5,1V, wodurch beim Raspi ausreichende 4,9A anliegen. Wer seinen Raspberry Pi 3B+ via PoE betreiben möchte, kann sich den offiziellen PoE-HAT ansehen.
Beim Speicher solltet ihr darauf achten, dass die microSD-Karte den Standard UHS-I unterstützt, sonst bremst ihr euren Pi unnötig aus. Schnellere Karten sind aber auch nicht sinnvoll, da der Minicomputer davon nicht profitiert. Der Speicherplatz sollte mindestens 8 GByte betragen. Bei den aktuellen Preisen, bei denen selbst 32 GByte unter 10 Euro inklusive Versand erhältlich sind, setze ich aber auf mindestens 32 GByte.
Software
Die empfohlene Linux-Distribution für den Raspberry Pi ist Raspbian. Die aktuelle Version basiert auf Debian 9 Stable (Stretch), hat aber einige Anpassungen für den Minicomputer an Bord. Das ist auch der Grund, warum ihr das Betriebssystem immer direkt bei der Raspberry Pi Foundation herunterladen solltet. Raspbian ist in drei Varianten erhältlich:
Für viele Projekte genügt das aufs Nötigste reduzierte Raspbian Lite. Sofern möglich bevorzuge ich immer die Lite-Variante.
Installation
Die Installation von Raspbian auf die SD-Karte kann mit verschiedenen Methoden durchgeführt werden. Anfänger können auf NOOBS (New Out Of the Box Software) zurückgreifen, welches das gewünschte Betriebssystem vollautomatisch herunterlädt und auf die SD-Karte packt. Nichtsdestotrotz empfehle ich den „manuellen“ Weg, der nicht viel mehr Aufwand bedeutet.
Nach dem Herunterladen der gewünschten Raspbian-Version, kann diese unter Windows, Linux oder macOS mit dem Tool Etcher auf die SD-Karte installiert werden. Das Ganze geht schnell und ist quasi selbsterklärend. Etcher starten, das Raspbian-Image- bzw. -ZIP auswählen, anschließend die SD-Karte angeben und zum Abschuss auf den Button „Flash!“ klicken.
Alternativ existieren noch weitere Möglichkeiten, die in den offiziellen Anleitungen der Raspberry Pi Foundation beschrieben sind:
Unter Linux und macOS können die Boardmittel genutzt werden. Unter Windows existiert mit dem Tool Win32 Disk Imager eine Alternative zu Etcher, die aber fast identisch funktioniert. Nachdem die Image-Datei und die SD-Karte als Ziel-Laufwerk angegeben wurden, kann Raspbian mit einem Klick auf die SD-Karte geschrieben werden.
Einrichtung / Grundkonfiguration
Nachdem Raspbian auf der SD-Karte installiert wurde, müsst ihr dort auf die Partition „/boot“ zugreifen. Unter Windows wird die Boot-Partition als separates Laufwerk angezeigt. Direkt darunter solltet ihr eine neue Datei mit dem Namen „ssh“ anlegen. Dies ist notwendig, damit ihr via SSH auf euren Raspberry Pi zugreifen könnt. Das Vorhandensein einer Tastatur und eines Bildschirms ist nicht notwendig.
Grundsätzlich solltet ihr das Gerät wenn möglich via LAN verbinden. Diese Variante ist stabiler als WLAN und bringt niedrigere Latenzzeiten als zusätzlichen Bonus mit. Falls ihr kein LAN nutzen könnt oder einen Raspberry Zero W ohne LAN-Anschluss habt, müsst ihr auf der Boot-Partition noch eine zweite Datei namens „wpa_supplicant.conf“ erstellen. Anschließend folgenden Inhalt in die Datei einfügen. Vergesst nicht die SSID und das WLAN-Passwort anzupassen.
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=DE
network={
ssid="<SSID Ihres WLAN>"
psk="<WLAN-Passwort>"
key_mgmt=WPA-PSK
}
Im nächsten Schritt steckt ihr eure microSD-Karte in den Raspberry Pi. Anschließend verbindet ihr euren Pi mit dem Netzwerk (bei LAN) und schließt die Stromversorgung an. Innerhalb einer Minute ist der Minicomputer betriebsbereit und sollte via DHCP eine IP-Adresse bekommen haben, sofern in eurem Netzwerk ein DHCP-Server läuft (üblicherweise euer Internet-Router). Dort könnt ihr die vergebene IP einsehen. Bei einer FRITZ!Box findet ihr die benötigte Information unter „Heimnetz –> Netzwerk“. Darüber hinaus sollte das Gerät auch über den Hostnamen „raspberrypi“ erreichbar sein.
Jetzt kann die erste Verbindung zum Raspberry Pi via SSH aufgebaut werden. Unter Windows könnt ihr neben PuTTY auch KiTTY oder unter Windows 10 sogar die PowerShell nutzen. Bei Linux oder macOS einfach eine Konsole öffnen und den Befehl „ssh pi@IP-Adresse“ verwenden. Die Standard-Zugangsdaten lauten User „pi“ und Passwort „raspberry„.
Als Erstes ändert Ihr direkt das Standard-Passwort mit dem Befehl:
passwd
Daraufhin werden das Betriebssystem und die Pakete auf den aktuellen Stand gebracht. Das kann bis zu einer Viertelstunde dauern.
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
apt-get dist-upgrade
Danach ist euer Raspberry Pi auf dem neuesten Stand und betriebsbereit.
Jetzt könnt ihr mit folgendem Befehl die Grundkonfiguration starten:
sudo raspi-config
Dort lassen sich unter anderem der Hostname, die Sprache, das Tastaturlayout oder die Zeitzone anpassen.
Dennoch möchte ich euch nachfolgend noch ein paar weitere nützliche Konfigurationen vorstellen.
Statische IPv4-Adresse definieren
In Raspbian Jessie wird empfohlen, eine IPv4-Konfiguration über den DHCP Client Daemon (DHCPCD) vorzunehmen. Auch wenn der Dienst „dhcpcd“ standardmäßig aktiv sein sollte, überprüfen wir zunächst, ob „dhcpcd“ läuft:
systemctl status dhcpcd
Der Befehl sollte „dhcpcd“ als installiert und aktiv zurückmelden. Anschließend die Datei „/etc/dhcpcd.conf“ öffnen:
sudo nano /etc/dhcpcd.conf
Weiter unten in der Datei befindet sich bereits eine beispielhafte Konfiguration für eine statische IP. Dort müsst ihr bei den folgenden vier Zeilen das „‚#“ entfernen und die IP-Daten anpassen. Achtet dabei darauf, dass ihr keine IP-Adresse verwendet, die sich im Pool des DHCP-Servers befindet.
interface eth0
static ip_address=192.178.178.100/24
static routers=192.168.178.1
static domain_name_servers=192.168.178.1 8.8.8.8
Nachdem die Änderungen vorgenommen wurden, kann die Datei mit STRG + O gespeichert und mit STRG + X geschlossen werden.
Zum Schluss müssen die Änderungen noch angewandt werden. Da wir via SSH auf den Pi verbunden sind, ist die beste Variante einfach einen Neustart durchzuführen.
sudo reboot
Stromverbrauch verringern
In meinem Artikel „Raspberry Pi – Ein Blick auf den Stromverbrauch“ habe ich den Stromverbrauch genauer unter die Lupe genommen. Außerdem habe ich dort einige Tipps aufgeführt, wie ihr den Stromverbrauch verringern könnt.
