Ratgeber: Der Raspberry Pi – ein vielseitiger Einplatinencomputer

Die Raspberry-Pi-Modelle teilen sich in zwei Produktgruppen auf: In die Einplatinencomputer (z. B. den Raspberry Pi 4) und in die reinen Mikrocontroller-Boards (z. B. Raspberry Pi Pico). Der Unterschied zwischen beiden ist, dass die Einplatinencomputer ein Betriebssystem benötigen, während die Mikrocontroller-Boards mit einer Firmware zum Programmieren bespielt werden müssen.

Einplatinencomputer

Ein Einplatinencomputer ist ein Computersystem, das alle zum Betrieb nötigen elektronischen Komponenten auf einer Platine enthält. Neudeutsch wird es auch als SBC (Single Board Computer) bezeichnet. Der erste Raspberry wurde um das Jahr 2012 von der britischen Raspberry Pi Foundation entwickelt. Durch seine gute Verfügbarkeit, ständige Weiterentwicklung und günstiger Preis hat er sich Millionen von Fans geschaffen und wird sogar in der Industrie und in der Verteidigung eingesetzt.

Ganz wichtig ist auch die Tatsache, dass die Raspberry Pi Foundation selbst für das älteste Modell die Software weiterhin pflegt. Damit ist gewährleistet, dass auch nach einigen Jahren aktuelle Software zur Verfügung steht. Seine Verwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt, und die Community rund um den Raspberry Pi bietet viele Ressourcen und Projekte, die als Inspiration dienen können.

Anwendungen:

• Lernplattform um Programmiersprachen wie Python, Scratch oder Java zu lernen
• Medienzentrum zum Streamen von Filmen und Musik
• Web-, Datei- oder Cloud-Server
• IoT-Projekte, zur Steuerung von Sensoren und Aktoren, Sammeln von Daten
• Retro-Gamingprojekte als Emulator für alte Spielekonsolen
• Hausautomatisierung: Steuerung und Automatisierung von Smart-Home-Geräten
• Entwicklung und Steuerung von Robotern und Drohnen
• Überwachung des Netzwerkverkehrs oder Einsatz als Firewall
• Anwendungen in der KI
• Einsatz in Schulen und Universitäten für Projekte in den Bereichen Informatik und Technik
• Steuerung von Licht- und Soundeffekten sowie in Kunstinstallationen

Ab Raspberry Pi 4 kannst Du ihn sogar als PC benutzen, denn mit diesem Modell steht genügend Rechenleistung und Arbeitsspeicher für Textverarbeitung, Surfen oder Mailen ohne Einschränkung zur Verfügung. Die Liste lässt sich beliebig weiterführen – lass Deine Fantasie walten...

Unsere Auswahl an Raspberry Pi-Modellen:

Welche Modelle gibt es?

Kommen wir nun zu den unterschiedlichen Modellen, die wir in folgender Tabelle aufgeführt haben:

Eine Sonderstellung nehmen die Raspberry Zero-Modelle ein: Hierbei handelt es sich um einen SBC mit einem geringen Formfaktor, dieser eignet sich besonders gut für kompakte Projekte (z. B. um Positionsdaten von Schiffen zu empfangen und Navigationsgeräten zur Verfügung zu stellen).

Der Raspi benötigt ein Betriebssystem – nur welches?

Wie schon erwähnt hast Du einen fast vollständigen PC vor Dir - klar, dass ohne ein Betriebssystem nichts läuft. Als Bootmedium werden hauptsächlich SD- und microSD-Karten verwendet, Du kannst aber auch übers Netzwerk, ab Raspberry Pi 3 über einen USB-Stick oder SSD-Laufwerk booten.

Tipp: Willst Du den Raspberry Pi als Datei- oder Multimediaserver einsetzen, solltest Du zur Speicherung aufgrund der hohen Datenmenge möglichst keine SD- oder MicroSD-Karte verwenden. Beachte, dass Du für das Erstellen des Bootmediums den Raspberry PI Imager (kurz: rpi-imager) benötigst, diesen kannst Du hier herunterladen.
Als Betriebssystem empfehlen wir Dir das von der Raspberry Pi Foundation offiziell unterstützte 32 bit- bzw. 64-bit Betriebssystem Raspberry Pi OS, früher als Raspbian bezeichnet. Es lässt sich schnell und einfach installieren und basiert auf der Linux Distribution Debian Bookworm. Der einfachste Weg ist aber gleich zu unserer microSD-Karte mit vorinstalliertem OS zu greifen. Mit wenigen Klicks kommst Du damit schnell und ohne Probleme zu einem vollständigen Betriebssystem.

Prinzipiell kannst Du aber auch andere Betriebssysteme installieren, z. B.:

• Ubuntu MATE: Erste Wahl, wenn Du den Pi als Desktop-PC benutzen willst
• LibreELEC: Für Multimedia-Anwendungen empfehlenswert
• OSMC: Ebenfalls eine Multimedia-Distribution
• OpenSUSE: Der Klassiker und für Einsteiger gut geeignet
• Kali Linux: Betriebssystem mit Tools zum Testen der Netzwerksicherheit
• OctoPi: Wenn Du den Raspberry Pi in einem 3D-Drucker einsetzen willst

Und so weiter...Dir fällt auf, dass Du es mit Linux-Distributionen zu tun hast? Keine Angst alle bringen eine grafische Benutzeroberfläche mit.
Falls Du einen Zero W benutzen willst, ist es ratsam die ältere Version von Raspberry Pi OS Lite zu installieren. Und was ist mit Windows? Hier gibt es die Distribution Windows 10 IoT. Die Installation ab Raspberry Pi 3 ist aber tricky und nur für ausgefuchste Windows-Programmierer:innen zu empfehlen. Abgesehen davon sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Programme auf einer abgespeckten Hardware laufen.

Unsere Auswahl an Raspberry Pi-Zubehör:

Mikrocontroller-Boards

Für einfache Steuerungsaufgaben ist ein Einplatinencomputer überdimensioniert, hier kommen jetzt die Mikrocontroller-Boards aus der Raspberry Pico-Serie zum Einsatz, die im Gegensatz zu den SBCs kein vollständiges Betriebssystem haben (wohl aber eine Firmware, sozusagen ein abgespecktes Betriebssystem) und programmiert werden müssen. Mit solchen Programmen kannst Du Steuerungs-, Regelungs- und Automationslösungen verwirklichen. Dafür verfügt das Board über zahlreiche analoge und digitale Eingänge und Ausgänge mit unterschiedlichen Funktionen.

Die Pico-Serie teilt sich in 2 Typen auf: Die Pi Pico Serie mit dem Mikrocontroller RP2040 und die Pico 2-Serie mit dem leistungsfähigeren RP2350. Du kannst die Pico Serie in MicroPython, CircuitPython, C/C++ oder im Visual Studio Code programmieren. Standardmässig ist der Pico für eine Programmierung mit C/C++ eingerichtet, willst Du aber in Python programmieren musst Du eine andere Firmware installieren. Vor allem wenn Du Programmieranfänger bist könnte für Dich die Programmiersprache MicroPython interessant sein. Nutze diese zusammen mit der Thonny-Entwicklungsumgebung zum Erstellen Deiner Programme. MicroPython ist sehr einfach zu erlernen und es gibt zahlreiche Programmbibliotheken, die Dir die Programmierung erleichtern. Gehe dabei wie folgt vor:

• Installiere Thonny von der Website thonny.org auf Deinem PC (unter Windows 10 und höher, Linux oder macOS)
• Schreibe dann MicroPython in den Flash-Speicher des Picos als neue Firmware. Den Download-Link findest Du auf der Homepage der Raspberry Foundation. Achte auf die Endung .uf2 der Firmwaredatei

Unsere Auswahl an Raspberry Pi Pico-Modellen: