Zubehör für Raspberry Pi & Co. Holen Sie alles heraus aus Raspberry Pi, Arduino & Co.

Autor: Margit Kuther

Erst Zusatzkomponenten erwecken Raspberry Pi und Kollegen so richtig zum Leben. Wir haben für Sie interessante Erweiterungen zusammengetragen und verraten Ihnen, was sie leisten.

Firma zum Thema

Duo: Raspberry Pi (unten) und Explore NFC, verbunden über die GPIO-Schnittstelle
Duo: Raspberry Pi (unten) und Explore NFC, verbunden über die GPIO-Schnittstelle
(Bild: NXP / element14)

2,8“- und 4,3“-LCD-Touchdisplays für Raspberry Pi

RS Components hat berührungssensitive 2,8“- und 4,3“-LCDs für portable, energieeffiziente Projekte mit Raspberry Pi im Programm. Die Starter-Kits für die 2,8“-uLCD-28PTU-PI- und 4,3“-uLCD-43PTU-PI-Module wurden von 4D-Systems entwickelt und enthalten alle Komponenten, die für die Verbindung der Anzeigemodule zum Raspberry Pi benötigt werden. RS Components bietet das 2,8“-Kit für 89 Euro und die 4,3“-Variante für 143 Euro an.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 79 Bildern

Bestandteil der Starter-Kits ist die 4D-Pi-Adapterplatine, die an den seriellen Eingangs-/Ausgangs-Port (GPIO) des Raspberry Pi angeschlossen und mit dem Anzeigemodul über ein 5-poliges Kabel verbunden wird. Die Adapterplatine vervielfältigt die GPIO-Leitungen des Raspberry Pi und ermöglicht Anwendern einfachen Zugang zu anderen Funktionen des Raspberry Pi.

Die Anzeigen bieten eine leistungsstarke Mensch-Maschine-Schnittstelle für Raspberry-Pi-Anwendungen mit widerstandsgesteuertem Touchscreen, Audio-Verstärker und Lautsprecher sowie Auflösungen von 480 x 272 Pixeln für den 4,3“-Bildschirm bzw. 240 x 320 Pixeln für die 2,8“-Ausführung.

chipKIT Pi, Arduino-kompatible 3,3V-Lösungen für Raspberry

Das Arduino-kompatible Erweiterungsboard chipKIT Pi ermöglicht Arduino-skizzenbasierte chipKIT-Anwendungen innerhalb des Raspberry-Pi-Betriebssystems zu erstellen, kompilieren und zu programmieren. Entwickelt wurde chipKIT von element14 und Microchip in Zusammenarbeit mit den Communities von element14, chipKIT und Arduino. chipKIT PI ist eine speziell für den Raspberry Pi entwickelte Arduino-kompatible chipKIT-Plattform basierend auf dem 32-Bit-PIC32MX250F128B-Mikrocontroller. Sie wird unterstützt von der kostenlosen chipKIT-Multiplattform-IDE (MPIDE), die auf dem Raspberry Pi gehostet werden kann.

chipKIT PI ermöglicht erstmals die Entwicklung von 3,3-V-Arduino-kompatiblen Anwendungen für den Raspberry PI mit einer leistungsstarken 32-Bit-PIC32-MCU in einem für unkompliziertes Prototyping konzipierten Paket. Der Anwender profitiert bei diesem Open-Source-Tool von der hohen Leistung, dem Speicher und der integrierten Peripherie der PIC32 MCU. Zudem können Hobbyisten die grundlegenden Prototyping-Hilfsmittel verwenden, die meist in ihren Werkstätten zu finden sind.

Der chipKIT Pi lässt sich direkt an den Erweiterungsstecker des Raspberry Pi anschließen. Da keine zusätzlichen Bauelemente notwendig sind, reduzieren sich die Kosten und auch die Design-Komplexität. Die Anwender können für die Entwicklung von Designs zudem auf den großen Bestand von Arduino Tutorials, Referenzmaterialien, Curriculums und mehr zurückgreifen. Hauptanwendungsgebiete sind: Sensortechnik, Audio, Signalverarbeitung und die Entwicklung von Embedded-Systemen.

Gertboard, Steuer- Mess- und Regeleinheit für Raspberry Pi

Das Gertboard (Farnell, rund 38 Euro) mit Atmel ATmega328 ist eine I/O-Erweiterungplatine für den Raspberry Pi. Das Gertboard ist eine flexible Experimentierplatine, mit der Benutzer externe physische Ereignisse erfassen und entsprechende Ansprachen programmieren können, z. B. Erfassung und Ausgabe analoger Spannungen, Antrieb leistungsstarker Motoren, Erfassung von Schalterbetätigungen, Beleuchtung von LEDs und Ansteuerung von Relais.

Mittels Jumperkabeln können verschiedene Teile der Schaltung auf verschiedenste Weise verdrahtet werden, so dass volle Flexibilität gegeben ist. Die Steuerung erfolgt komplett durch Raspberry Pi. Das Gertboard bietet eine bidirektionale Motorsteuerung für maximal 18V und 2A; Zwei-Kanal-D/A-Wandler, 8 Bit; Zwei-Kanal-A/D-Wandler, 10 Bit; 6 x Open-Collector-Ausgang; 12 x LED-Kontrollleuchte; 3 x Drucktaster.

XTRINSIC SENSE misst Bewegung, Höhe, Druck

Das MEMS-Sensor-Evaluierungsboard XTRINSIC SENSE von Freescale und Farnell element14 (rund 15 Euro) mit Drucksensor, 3D-Magnetometer und 3-Achsen-Beschleunigungsmesser von Freescale misst Bewegung, Höhe, Druck und erfasst Magnetfelder sowie die physische Position. Es eignet sich für Projekte und Designs auf verschiedenen Plattformen, denn es verfügt über je einen kompatiblen Steckverbinder, Treiber und Software für Freescale Freedom KL25Z und Raspberry Pi sowie über eine Arduino-kompatible Bauform.

Das XTRINSIC SENSE eignet sich für Anwendungen wie Navigationsgeräte, Fernbedienungen, drahtlose Steuerungen, Tablets oder sogar medizinische Geräte. Es wird mit dem Freedom-Board FRDM-KL25Z und Raspberry Pi (Model B) über CN1 respektive CN3 verbunden. Mit den im Lieferumfang enthaltenen Treibern und Code können Entwickler die Leistung der Sensoren in verschiedensten Applikationen evaluieren und demonstrieren.

Embedded Pi, eint Raspberry, Arduino und ARM32

Der Embedded Pi von Embest (Farnell, rund 38 Euro), vereint die Vorteile von Raspberry Pi und Arduino und bringt die 32-Bit-ARM-MCU in die Arduino-Welt. Das Board ist aber gleichzeitig auch eine eigenständig nutzbare ARM-Cortex-M3-Entwicklungsplattform, ausgestattet mit der ARM-Cortex-M3-STM32F103-MCU von STMicroelectronics (72 MHz Takt, 128 KB Flash, 20 KB RAM). Der Embedded Pi ist Formfaktor-kompatibel zu den 3,3- und 5-V-Arduino-Shields und dient so als Hardware-Verbindung zwischen Raspberry Pi und den Hunderten von Arduino-Shields.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 79 Bildern

Dabei steuert der Embedded Pi die Arduino Shields und der Raspberry Pi arbeitet als GUI oder Befehlskonsole, um Befehle und Daten zu senden und vom Embedded Pi zu empfangen. Die kostenlosen und auf Eclipse basierenden Entwicklungs-Tools von CooCox stellen den Anwendern eine Entwicklungsumgebung für ARM-Cortex-M zur Verfügung. Sie beinhalten ein IDE, ein OS, einen Flash-Programmierer und Möglichkeiten für eine Schaltungsemulation.

PiFace Digital, digitale Schnittstellen für Raspberry Pi

Das PiFace Digital erweitert die Ein-/Ausgabemöglichkeiten des Raspberry Pi erheblich (Farnell, rund 30 Euro). Es kann etwa Leuchten, Motoren und Magnetspulen steuern sowie einfache Sensoren und Schalter auslesen. PiFace Digital wird mit dem Raspberry Pi über die GPIO-Schnittstelle verbunden und bietet zwei Umschaltrelais, vier Taster, acht digitale Eingänge, acht Open-Collector-Ausgänge und acht LED-Kontrollleuchten. Es lässt sich in Python, Scratch und C programmieren.

PiFace Digital wurde von der OpenLX SP Ltd entwickelt. Die OpenLX SP Ltd. ist ein gemeinnütziges Unternehmen, das neue Technologie-basierte Möglichkeiten anbietet und versucht, die Ausbildung in allen Bereichen der digitalen Technologien zu verbessern.

PSoC-Leistung in Ultra-Low-Power-Konfiguration

Das Ultra-Low-Power-Kit PSoC 1 von Cypress mit USB-, I²C- und SPI-Schnittstellen für batteriebetriebene Anwendungen lässt sich etwa mit Arduino und Raspberry Pi verwenden. Das Kit enthält das Low-Power-PSoC1 CY8C24x93 von Cypress und bietet so die Leistung von PSoC (Programmable System on Chip) in einer Ultra-Low-Power-Konfiguration mit wenigen Pins.

Das Kit ist in Europa exklusiv über Farnell element14 für rund 22 Euro erhältlich. Die zahlreichen Funktionen und Schnittstellen ermöglichen kosteneffiziente Designs. Das Ultra-Low-Power-Kit hat einen Thermistor, analoge Feuchtigkeitssensoren, einen 4-Segment-LCD, eine IR-LED, 2 x Full-Speed-USB-2.0, einen On-Board-Programmierer, einen Potentiometer sowie frei zugängliche GPIO-Pins.

Die Lösung eignet sich besonders für batteriebetriebene Anwendungen oder tragbare Geräte. Im aktiven Modus wird ein Strom von 1,1 mA, im Standby-Modus 1,07 µA und 100 nA im Tiefschlafmodus benötigt. Zudem ist ein Aufwachen durch eine „Störung“ möglich. Das Kit enthält einen 10-Bit-ADC und zwei Komparatoren, zusammen mit 3-x-16-Bit-Timern und einem 8-Bit-IDAC. Es ist in mehreren sehr kleinen QFN-Gehäusen von 3 x 3 mm2 bis 7 x 7 mm2 verfügbar.

Durch die Kombination von kleinen Gehäusegrößen und analogen Ressourcen eignet sich das Produkt besonders für integrierte Systemlösungen mit kleinem Speicher.

Das Kit kann mit einem Arduino-kompatiblen Stecker auch als Zusatzboard verwendet werden. Dieser benötigt Stromversorgungs- und Masse-Pins sowie I²C, SPI, UART und mehrere GPIO-Pins. PSoC-1-Bauteile werden von der Cypress PSoC Designer IDE (Integrated Design Environment) unterstützt, die geprüfte, produktionsbereite Anwendermodule für die Realisierung von Kundenlösungen umfasst.

EXPLORE NFC – Nahfeldkommunikation für Raspberry Pi & Co

Das Schnittstellenboard EXPLORE NFC von Farnell/NXP (rund 23 Euro) ist konform zu den NFC-Modi-Reader, P2P und Card Emulation. Es eignet sich etwa für Automatisierung, Industrie-, Consumerprodukte und Haushaltsgeräte. EXPLORE NFC basiert auf der Semiconductor-PN512-Lösung von NXP.

Der PN512-Transceiver für kontaktlose Kommunikation arbeitet im 13,56-MHz-Bereich. Er beinhaltet eine integrierte Hochleistungsantenne und wird mit einem umfangreichen Softwarepaket (libnfc) unterstützt. Zudem bietet das EXPLORE-NFC-Board eine flexible SPI-Schnittstelle. Allerdings sind nur die Treiber für den Raspberry Pi enthalten, so Farnell element14. SPI-Treiber für andere Geräte müssen individuell entwickelt werden.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 79 Bildern

Das Board lässt sich auch im I²C-Modus verwenden, allerdings ist hier der Raspberry Pi in der NXP Reader Library nicht enthalten. Mögliche Anwendungen des EXPLORE NFC sind etwa das Auslesen von Messgeräten und Kundenkarten sowie kontaktlose Zahlungen. Denn durch die starke Verbreitung von NFC-Smartphones haben sich neue Einsatzbereiche für berührungslose Reader ergeben, etwa in der Automatisierung, Industrie, bei Haushaltsgeräten, Endverbrauchern, Messen, Computer, Gesundheit, Automotive und Spielen.

Raspberry Pi und RaspBee als Funk-Lichtsteuerung

Das Duo Raspberry Pi und RaspBee steuert die Beleuchtung hunderter Zigbee-Geräte standortunabhängig via Smartphone. Als Zigbee-Erweiterungsplatine für den Raspberry Pi (rund 38 Euro) ermöglicht RaspBee nicht nur die Kommunikation mit den Funk-Vorschaltgeräten von dresden elektronik sondern auch direkt mit Zigbee-PRO-Geräten anderer Hersteller wie der Philips hue oder XBee Serie2.

Das Aufsteckmodul (Shield) RaspBee inklusive Software-Paket ist im Onlineshop von dresden elektronik erhältlich und zwar in den Varianten `premium´ (rund 57 Euro) für maximal 200 Knoten für Wireless-Light-Control-Anwendungen und `basic´ (rund 36 Euro) für maximal fünf Knoten.

Die Firmware des Shields unterstützt neben Zigbee Light Link (ZLL) auch andere Zigbee-Profile. Angeschlossen an einen WiFi-Router eröffnet der Raspberry Pi mit dem RasBee-Shield damit für Smartphones und Tablets den Zugang zu Zigbee-Geräten. Obwohl das RaspBee bereits mit einer Zigbee-Firmware ausgeliefert wird, kann das Aufsteckmodul auch für andere Zwecke genutzt und eigene Firmware entwickelt werden.

Durch seine freie Programmierbarkeit und die perspektivisch zunehmende Unterstützung durch bekannte Protokollstacks ist der RaspBee prinzipiell für jegliche IEEE 802.15.4-basierende Funkkommunikation einsetzbar und damit nicht auf die Lichtsteuerung limitiert. Aufgrund des integrierten Bootloadermechanismus lässt sich jede beliebige Firmware ohne zusätzliche Programmieradapter auf den RasBee übertragen. Taktgeber ist der ATmega256RFR2 von Atmel; die Reichweite beträgt mit Leistungsverstärker bis zu 500 Meter.

Den RaspBee gibt es auch als RaspBee Gateway (rund 223 Euro). Diese Variante enthält den Raspberry Pi und RaspBee premium in einem Gehäuse samt 1 m Ethernetkabel. Desweiteren eine SDHC-Karte mit Software und vorkonfiguriertem Betriebssystem. Das RaspBee Gateway ist weltweit einsetzbar dank Netzteil mit Weitbereichseingang und vier wechselbaren Clips.

Wireless-USB-Adapter für Wi-Fi- und HF

Zwei Wireless-Module, eines nach IEEE802.11b/g/n von Edimax und ein HF-Modul, ermöglichen kabellose Schnittstellen für Anwendungen mit geringer Energieaufnahme, etwa für mobile Geräte. Das erste USB-Modul ermöglicht Wi-Fi-Funktionalität bei 2,4GHz nach dem Wireless-Protokoll IEEE802.11b/g/n (RS Components, rund 13 Euro).

Es unterstützt Übertragungsraten bis zu 150 Mbps und die Sicherheitsprotokolle 64-/128-bit-WEP, 802.1X, WPA und WPA2. WPS (Wi-Fi Protected Setup) ermöglicht einen sicheren Wireless-Netzwerkaufbau. Eine Anpassung der Ausgangsleistung bei inaktiver Wireless-Funktion abhängig von der Entfernung und Entlastung der CPU verringert den Energieverbrauch zwischen 20 und 50%.

Das zweite USB-Modul Connect2-Pi (RS Components; rund 57 Euro) nutzt HF-Transceivertechnologie mit geringer Leistungsaufnahme, um eine bidirektionale Verbindung zu jedem Device aufzubauen, das die serielle Kommunikation unterstützt, zum Beispiel zu einem PC oder einem anderen Raspberry Pi. Im Gerät integriert ist eine WLAN-Antenne mit SMA-Anschluss.

Um Störungen der Geräte untereinander und durch andere HF-Geräte zu unterbinden, können Frequenz, Bandbreite, Leistungsausgang und Datenraten konfiguriert werden. Die HF-Technologie ermöglicht eine erheblich größere Reichweite (bis zu 300 m, abhängig vom Gelände) und geringere Leistungsaufnahme als andere Wireless-Protokolle wie Wi-Fi oder Bluetooth.

Das Host-Device kann Daten mit bis zu 180 Bytes pro Paket zu anderen Hosts innerhalb des Empfangsbereichs senden und von ihnen empfangen, was insbesondere für Sensorik- und Steuerungsanwendungen vorteilhaft ist. Die maximale Ausgangsleistung beträgt 7dBm, die Empfindlichkeit des Empfängers -117 dBm, die maximale RF-Datenrate 115,2 Kbit/s und die unterstützten Frequenzbänder liegen bei 869,75 MHz und 915 MHz.

EnOcean Pi steuert Energie- und Automationssysteme

Der EnOcean Pi ist ein von Farnell element14 entwickeltes Funkmodul. Die EnOcean-Module beziehen ihre Energie mithilfe von Energiewandlern aus Bewegung, Licht oder Temperaturdifferenzen. Dadurch ermöglichen sie wartungsfreie Sensor- und Aktorlösungen, die die notwendigen Informationen für eine intelligente Steuerung bereitstellen. Der Der EnOcean Pi (ELV, rund 30 Euro, ) verbindet batterielose Funklösungen mit Raspberry Pi (rund 38 Euro, Farnell) zur Steuerung von Netzwerken und Automationssystemen.

Dabei steuert der EnOcean Pi via Raspberry Pi Gateways für Energieverbräuche und Automationssysteme. Das Duo EnOcean Pi / Raspberry Pi öffnet die Tür zu batterielosen Funkprodukten, mit denen sich etwa Energieverbräuche reduzieren, überwachen und steuern sowie gleichzeitig Komfort und Sicherheit Zuhause oder am Arbeitsplatz erhöhen lassen. Den EnOcean Pi soll es in drei Varianten geben: EnOcean Pi 868 MHz (Europa), EnOcean Pi 315 MHz (Japan, Indien, Nordamerika) und EnOcean Pi 902 MHz (Nordamerika).

EnOcean Sensor Kit – Hausautomation mit Raspberry

Das EnOcean Sensor Kit macht aus dem Duo Raspberry Pi / EnOcean Pi eine Automatisierungslösung im Frequenzbereich 902 MHz, 868 MHz und 315 MHz, die dank Energy Harvesting ohne externe Stromversorgung auskommt. Farnell element14 bietet das EnOcean Sensor Kit, ein drahtloses Sensormodul mit eingebauter Antenne samt Solarzellen für die Gebäude- und Hausautomation für rund 60 Euro an.

Das Kit benötigt keine Kabel und kann mit dem EnOcean Pi (rund 30 Euro) und dem Raspberry Pi (rund 38 Euro) für zahlreiche Anwendungen genutzt werden. Etwa für Lichtschalter, Rollläden sowie Temperatur- und Feuchtigkeitsmessungen. Ein Schalter sowie die drahtlosen Sensoren kommunizieren direkt miteinander und werden über einen Smart Home Server kontrolliert. Sie eignen sich daher auch für den Gebrauch mit anderen Sensoren und Wandlern.

Durch seine drahtlosen Sensoren – Druckknopf, Reedschalter und Temperatursensor – eignet sich das Kit besonders für Anwendungen, die über PC und Smartphone ferngesteuert werden und messen. Der Raspberry Pi fungiert dabei als Plattform für einen Smart Home Server, der EnOcean Pi als Gateway-Controller.

(ID:42720100)

Über den Autor

 Margit Kuther

Margit Kuther

Redakteur, ELEKTRONIKPRAXIS - Wissen. Impulse. Kontakte.