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Lese-Ansicht

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GPIO Reloaded III: Kamera

✇Koflers Blog
Von: Michael Kofler

Das ist der dritte Teil einer Mini-Serie zur GPIO-Nutzung am Raspberry Pi 5:

  • GPIO Reloaded I: Python (gpiozero, lgpio, gpiod, rpi-lgpio)
  • GPIO Reloaded II: Bash (gpiod, gpioget, gpioset, pinctrl)
  • GPIO Reloaded III: Kamera (rpicam-xxx, Picamera2)

Genau genommen hat die Kamera-Nutzung nicht unmittelbar etwas mit GPIOs zu tun. Allerdings ist für die Kommunikation mit der Kamera ebenfalls der neu im Pi 5 integrierte RP1-Chip verantwortlich. Der Chip ist der Grund, weswegen alte Kamera-Tools auf dem Raspberry Pi 5 nicht mehr funktionieren. Bevor Sie zu schimpfen beginnen: Der RP1 hat viele Vorteile. Unter anderem können Sie nun zwei Kameras gleichzeitig anschließen und nutzen und höhere Datenmengen übertragen (wichtig für Videos).

Beachten Sie, dass Sie beim Raspberry Pi 5 zum Kamera-Anschluss ein neues, schmaleres Kabel benötigen!

Kamera-Modul 3 mit neuem, FPC-kompatiblen Kabel
Kamera-Modul 3 mit einem neuen Anschlusskabel mit schmaler Kontaktleiste

Veraltet: raspistill, raspivid, picamera2

Im Terminal bzw. in Bash-Scripts funktionieren raspistill, raspivid usw. nicht mehr. Sie müssen stattdessen rpicam-still, rpicam-vid etc. einsetzen.

In Python-Scripts müssen Sie Abschied vom picamera-Modul nehmen. Stattdessen gibt es das vollkommen neue Modul Picamera2. Es bietet (viel) mehr Funktionen, ist aber in der Programmierung komplett inkompatibel. Vorhandene Scripts können nicht portiert werden, sondern müssen neu entwickelt werden.

Sowohl die rpicam-xxx-Kommandos als auch das Picamera2-Modul greifen auf die ebenfalls neue Bibliothek libcamera2 zurück.

Im einfachsten Anwendungsfall erzeugen Sie ein Picamera2-Objekt, machen mit der Methode start_and_capture_file ein Foto und speichern dieses in eine Datei. Dabei kommt die volle Auflösung der Kamera zur Anwendung, beim Camera Module 3 immerhin fast 4600×2600 Pixel.

#!/usr/bin/env python3
# Beispieldatei camera.py
from picamera2 import Picamera2
cam = Picamera2()
# ein Foto machen und speichern
cam.start_and_capture_file("test.jpg")

Anstelle von start_and_capture_file gibt es zwei weitere Methoden, um ebenso unkompliziert Bilderfolgen bzw. Videos aufzunehmen:

# 10 Bilder im Abstand von 0,5 Sekunden aufnehmen
# mit Dateinamen in der Form series-0003.jpg
cam.start_and_capture_files("series-{:0>4d}.jpg", 
                            num_files=10, 
                            delay=0.5)
# Video über 10 Sekunden aufnehmen (640x480 @ 30 Hz, H.264/AVC1)
cam.start_and_record_video("test.mp4", duration=10)

rpicam-xxx-Kommandos

Zum Test der Kamera sowie zur Aufnahme von Bildern und Videos stehen die folgenden neuen Kommandos zur Auswahl:

  • rpicam-hello: zeigt für fünf Sekunden der Preview-Fenster mit dem Bild der Kamera an
  • rpicam-jpeg: nimmt ein Foto auf und speichert es als JPEG-Datei
  • rpicam-still: nimmt ein Foto auf und speichert es (mehr Optionen als rpicam-jpeg, Optionen etwas kompatibler zu raspistill)
  • rpicam-vid: nimmt ein Video auf und speichert es oder gibt den Video-Stream an externe Tools (livav/ffmpeg) weiter
  • rpicam-raw: speichert RAW-Videomaterial in einer Datei

Die Kommandos sind mit all ihren Optionen großartig dokumentiert. Es gibt zwar keine man-Seiten, aber dafür liefern die Kommandos mit der Option -h eine lange Liste aller Optionen (z.B. rpicam-still -h). Ich beschränke mich hier auf einige einfache Anwendungsbeispiele.

# fünf Sekunden lang ein Vorschaufenster anzeigen, dann 
# ein Foto aufnehmen und speichern
rpicam-jpeg -o image.jpg

# ohne Vorschau, Aufnahme nach einer Sekunde (1000 ms)
rpicam-jpeg -n -t 1000 -o image.jpg

# wie oben, aber Debugging-Ausgaben nicht anzeigen
rpicam-jpeg -n -t 1000 -v 0 -o image.jpg 

# Bildgröße 1280x800
rpicam-jpeg --width 1280 --height 800 -o image.jpg

# heller/dunkler (EV Exposure Compensation)
rpicam-jpeg --ev 0.5  -o brighter.jpg
rpicam-jpeg --ev -0.5 -o darker.jpg

# erstellt ein 10 Sekunden langes Video (10.000 ms) 
# 640x480@30Hz, H264-Codec
rpicam-vid -t 10000 -o test.mp4

# wie vorher, aber höhere Auflösung
rpicam-vid --width 1024 --height 768 -t 10000 -o test.mp4

Falls Sie mehr als eine Kamera angeschlossen haben, können Sie diese mit rpicam-hello --list-cameras auflisten. Die bei einer Aufnahme gewünschte Kamera können Sie mit der Option rpicam-xxx --camera <n> festlegen.

picamera2-Modul für Python-Scripts

picamera2 ist ein relativ neues Python-Modul. Es ersetzt das früher gebräuchliche Modul picamera. Der Hauptvorteil von picamera2 besteht darin, dass das Modul zu aktuellen Raspberry-Pi-Modellen kompatibel ist. Beim Raspberry Pi 5 kommt picamera2 auch mit dem Fall zurecht, dass Sie zwei Kameras gleichzeitig an Ihren Minicomputer angeschlossen haben.

Eine umfassende Referenz aller Klassen und Methoden finden Sie in der exzellenten Dokumentation (nur im PDF-Format verfügbar), die allerdings weit mehr technische Details behandelt, als Sie jemals brauchen werden. Eine Menge Beispiel-Scripts finden Sie auf GitHub.

Mit create_still_configuration können Sie in diversen optionalen Parametern Einstellungen vornehmen. Das resultierende Konfigurationsobjekt übergeben Sie dann an die configure-Methode. Wichtig ist, dass Sie das Foto nicht mit start_and_capture_file aufnehmen, sondern dass Sie die Methoden start und capture_file getrennt ausführen. Die folgenden Zeilen zeigen, wie Sie ein Bild in einer Auflösung von 1024×768 Pixel aufnehmen. Die sleep-Aufforderung verbessert die Qualität des Bilds. Sie gibt der Kamera-Software etwas Zeit, um die Aufnahme zu fokussieren und richtig zu belichten.

#!/usr/bin/env python3
from picamera2 import Picamera2, Preview
import time

# ein Foto in reduzierter Auflösung aufnehmen
cam = Picamera2()
myconfig = cam.create_still_configuration(
  main={"size": (1024, 768)} )
cam.configure(myconfig)
cam.start()
time.sleep(0.5)
cam.capture_file("1024x768.jpg")

Mit Transformationen können Sie das aufgenommene Bild vertikal und horizontal spiegeln. Falls Sie die Kamerakonfiguration während der Ausführung eines Scripts ändern möchten, müssen Sie die Kamera vorher stoppen und danach neu starten.

# (Fortsetzung des obigen Listings)
cam.stop()
from libcamera import Transform
mytrans = Transform(hflip=True)
myconfig = cam.create_still_configuration(
  main={"size": (1024, 768)},
  transform=mytrans)  
cam.configure(myconfig)
cam.start()
time.sleep(0.5)
cam.capture_file("1024x768-hflip.jpg")

Massive Video-Probleme

Bei der Aufnahme von Videos haben Sie die Wahl zwischen drei Encodern, die die aufgenommenen Bilder in Video-Dateien umzuwandeln:

  • H264Encoder (Hardware-Encoder für H.264, kommt per Default zum Einsatz, max. 1080p@30 Hz)
  • MJPEGEncoder (Hardware-Encoder für Motion JPEG = MJPEG)
  • JpegEncoder (Software-Encoder für MJPEG)

Hardware-Encoding steht nur auf dem Raspberry Pi 4 (H.264 und MJPEG) und dem Raspberry Pi 5 (nur H.264) zur Verfügung. Beim Raspberry Pi 5 läuft der MJPEGEncoder also per Software.

Das folgenden Script soll ein Video im Format 720p aufnehmen und gleichzeitig ein Vorschaubild anzeigen. Dabei soll der H.264-Codec eingesetzt werden.

#!/usr/bin/env python3
from picamera2 import Picamera2, Preview
from picamera2.encoders import H264Encoder, Quality
import time
cam = Picamera2()
myconfig = cam.create_video_configuration(
    main={"size": (1280, 720)})        # Auflösung 720p
myencoder = H264Encoder()
cam.configure(myconfig)
cam.start_preview(Preview.QTGL)
time.sleep(0.5)
cam.start_recording(myencoder, 
                    "test-720p.mp4", 
                    quality=Quality.MEDIUM)
time.sleep(10)
cam.stop_recording()
cam.stop_preview()

Das Script zeigt zwar keine Fehlermeldungen an, allerdings lässt sich die Video-Datei nicht abspielen, weder mit VLC am Raspberry Pi noch mit anderen Video-Playern auf anderen Rechnern. Ich habe tagelang mit den Video-Funktionen von Picamera2 experimentiert, aber die resultierenden Videos waren meist schwarz oder enthielten nur ein Bild, das am Beginn der Aufnahme entstanden ist. Auch die auf der folgenden Seite gesammelten Beispiel-Scripts zum Video-Recording funktionierten bei meinen Tests entweder gar nicht oder nur mit Einschränkungen:

https://github.com/raspberrypi/picamera2/tree/main/examples

Fazit: Die Video-Funktionen von Picamera2 sind aktuell (Anfang 2024) ebenso ambitioniert wie unausgereift. Es ist zu hoffen, dass neue Versionen von libcamera und Picamera2 und eine bessere Dokumentation der Grundfunktionen in Zukunft Abhilfe schaffen. Was nützen coole Spezial-Features, wenn es schon bei den einfachsten Grundfunktionen Probleme gibt?

Quellen/Links

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Chemnitzer Linux-Tage 2024

✇Intux
Von: Frank Lüttig

Unter dem Motto „Zeichen setzen“ finden am 16. und 17. März 2024 wieder die Chemnitzer Linux-Tage statt. Die Veranstalter hoffen wieder auf einen großen Zuspruch im Hörsaalgebäude der TU Chemnitz an der Reichenhainer Straße.

Eintrittskarten zur Veranstaltung wird es im Vorverkauf geben. Da die Anzahl der Tickets aber begrenzt ist, wird es an der Tageskasse nur Restkarten geben.

Auch 2024 haben sich die Chemnitzer Linux-Tage einen Platz an einem März-Wochenende gesucht. Also Kalender gezückt und den 16. und 17. März 2024 dick einkreisen! Es lohnt sich bestimmt.

Eintrittskarten sind an der Tageskasse erhältlich.

Wir freuen uns sehr, euch im März vor Ort in Chemnitz in gewohnter Umgebung wiederzusehen. Über unsere Pressemitteilungen, Social Media könnt ihr euch diesbezüglich auf dem Laufenden halten.

Quelle: chemnitzer.linux-tage.de
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GPIO Reloaded II: Bash

✇Koflers Blog
Von: Michael Kofler

Das ist der zweite Teil einer Mini-Serie zur GPIO-Nutzung am Raspberry Pi 5:

  • GPIO Reloaded I: Python (gpiozero, lgpio, gpiod, rpi-lgpio)
  • GPIO Reloaded II: Bash (gpiod, gpioget, gpioset, pinctrl)
  • GPIO Reloaded III: Kamera (rpicam-xxx, Picamera2)

Zu den wichtigsten Neuerungen beim Raspberry Pi 5 zählt nicht nur der viel schnellere SoC (System-on-a-Chip), sondern auch ein eigener I/O-Controller, der als eigener Chip realisiert ist (RP1). Dieser I/O-Chip bringt mit sich, dass etablierte Mechanismen zur GPIO-Steuerung nicht mehr funktionieren. Besonders stark betroffen sind Kommandos, die im Terminal oder in Bash-Scripts aufgerufen werden.

Veraltet: WiringPi, »gpio«, »raspi-gpio« und »pigpiod/pigs«

Im Verlauf eines Jahrzehnts haben sich diverse Kommandos etabliert, die mittlerweile veraltet sind. Dazu zählt das Kommando gpio aus dem WiringPi-Projekt, das bereits 2019 eingestellt wurde. Ebenfalls verabschieden müssen Sie sich von dessen Nachfolger-Kommando raspi-gpio: Das Kommando ist nicht mit dem neuen I/O-Chip RP1 kompatibel. Glücklicherweise lässt sich das Kommando relativ einfach durch pinctrl ersetzen.

Deutlich ärgerlicher ist, dass auch der beliebte Dämon pigpiod und das dazugehörende Kommando pigs der Kompatibilität zu RP1 zum Opfer gefallen ist. Absurderweise kann der Dienst Anfang 2024 im Raspberry-Pi-Konfigurationsprogramm als GPIO-Fernzugriff scheinbar weiterhin aktiviert werden.

Der »GPIO-Fernzugriff« kann scheinbar weiterhin aktiviert werden. Er ist aber inkompatibel zum Pi 5!

journalctl -u pigpiod beweist aber, dass der Dienst nicht funktioniert:

journalctl -u pigpiod

systemd[1]: Starting pigpiod.service - Daemon required to control GPIO pins via pigpio...
systemd[1]: Started pigpiod.service - Daemon required to control GPIO pins via pigpio.
pigpiod[88161]: 2023-12-29 11:02:24 gpioHardwareRevision: unknown rev code (d04170)
pigpiod[88161]: 2023-12-29 11:02:24 initCheckPermitted:
pigpiod[88161]: +---------------------------------------------------------+
pigpiod[88161]: |Sorry, this system does not appear to be a raspberry pi. |
pigpiod[88161]: |aborting.                                                |
pigpiod[88161]: +---------------------------------------------------------+
pigpiod[88161]: Can't initialise pigpio library
systemd[1]: pigpiod.service: Main process exited, code=exited, status=1/FAILURE
systemd[1]: pigpiod.service: Failed with result 'exit-code'.

Das Problem ist bekannt, aber es sieht nicht so aus, als könnte es behoben werden: https://github.com/joan2937/pigpio/issues/589

gpioget und gpioset

Welche Kommandos funktionieren dann noch? Sie haben die Wahl zwischen den gpioxxx-Kommandos aus dem Paket gpiod sowie pinctrl (siehe den folgenden Abschnitt). Das Paket gpiod ist standardmäßig installiert. Die darin enthaltenen Kommandos nutzen zur Kommunikation mit dem Kernel die Device-Dateien /dev/gpiochip<n> und die Bibliothek libgpiod2.

Der größte Nachteil der Kommandos gpioget, gpioset usw. besteht darin, dass Sie als ersten Parameter die GPIO-Chip-Nummer angeben müssen. Diese variiert je nach Raspberry-Pi-Modell. Bei den Modellen der Serie 1 bis 4 müssen Sie die Nummer 0 angeben, ab Modell 5 die Nummer 4.

# LED ein- und ausschalten, die über den GPIO 7 gesteuert wird
# (= Pin 26 des J8-Headers)

# gpioset auf dem Raspberry Pi 5
gpioset 4 7=1; sleep 3; gpioset 4 7=0

# gpioset auf dem Raspberry Pi 1 bis 4
gpioset 0 7=1; sleep 3; gpioset 0 7=0

Warum variiert die GPIO-Chip-Nummer? Weil beim Raspberry Pi 4 die Kernel-Schnittstelle /dev/gpiochip0 für die GPIO-Steuerung verantwortlich ist (das sind in den BCM 2711 integrierte Funktionen), beim Pi 5 aber der RP1 (ein externer Chip) mit der Kernel-Schnittstelle /dev/gpiochip4. Informationen darüber, welche GPIO-Schnittstellen es gibt und welche GPIO-Funktion wie »verdrahtet« ist, geben die Kommandos gpiodetect und gpioinfo. Die folgenden Ausgaben gelten für den Raspberry Pi 5:

gpiodetect  

  gpiochip0 [gpio-brcmstb@107d508500] (32 lines)
  gpiochip1 [gpio-brcmstb@107d508520] ( 4 lines)
  gpiochip2 [gpio-brcmstb@107d517c00] (17 lines)
  gpiochip3 [gpio-brcmstb@107d517c20] ( 6 lines)
  gpiochip4 [pinctrl-rp1]             (54 lines)


gpioinfo    

  gpiochip0 - 32 lines:
    line   0:   "-"              unused   input  active-high 
    line   1:   "2712_BOOT_CS_N" "spi10 CS0" output active-low
    line   2:   "2712_BOOT_MISO" unused   input active-high 
    ...
  gpiochip1 - 4 lines:
    line   0: "WIFI_SDIO_D0"     unused   input active-high 
    line   1: "WIFI_SDIO_D1"     unused   input active-high 
    ...
  gpiochip2 - 17 lines:
    line   0: "RP1_SDA"          unused   input  active-high 
    line   1: "RP1_SCL"          unused   input  active-high 
    line   2: "RP1_RUN" "RP1 RUN pin"     output active-high 
    ...
  gpiochip3 - 6 lines:
    line   0: "HDMI0_SCL"        unused   input  active-high 
    line   1: "HDMI0_SDA"        unused   input  active-high 
    ...
  gpiochip4 - 54 lines:
    line   0: "ID_SD"            unused   input  active-high 
    line   1: "ID_SC"            unused   input  active-high 
    line   2: "PIN3"             unused   input  active-high 
    line   3: "PIN5"             unused   input  active-high 
    line   4: "PIN7"        "onewire@0"   output active-high
    line   5: "PIN29"       "onewire@0"   output active-low
    line   6: "PIN31"            unused   input  active-high 
    line   7: "PIN26"            unused   input  active-high 
    line   8: "PIN24"            unused   input  active-high 
    line   9: "PIN21"            unused   input  active-high 
    line  10: "PIN19"            unused   input  active-high 
    ...
    line  28: "PCIE_RP1_WAKE"    unused   input  active-high 
    line  29: "FAN_TACH"         unused   input  active-high 
    line  30: "HOST_SDA"         unused   input  active-high 
    line  31: "HOST_SCL"         unused   input  active-high 
    line  32: "ETH_RST_N"   "phy-reset"  output  active-low 
    ...

Um Scripts zu programmieren, die universell funktionieren, können Sie die folgenden Zeilen in den Code einbauen:

# chip=4 für RPi5, chip=0 für ältere Modelle
if gpiodetect | grep -q "pinctrl-rp"; then
  chip=4
else
  chip=0
fi

In der einfachsten Form schalten Sie mit gpioset einen GPIO-Ausgang auf High oder Low. In den folgenden Beispielen bezieht sich der erste Parameter auf die gpiochip-Nummer. 7 gibt die GPIO-Nummer in BCM-Nomenklatur an, 1 oder 0 den gewünschten Zustand:

gpioset $chip 7=1   # GPIO 7 (Pin 26) auf High stellen
gpioset $chip 7=0   # GPIO 7 (Pin 26) auf Low stellen

Sie können auch mehrere Ausgänge auf einmal steuern (hier GPIO 7, 8 und 25):

gpioset $chip 7=0 8=1 25=0

Durch diverse Optionen können Sie weitere Funktionen steuern (siehe auch man gpioset):

  • --bias=as-is|disable|pull-down|pull-up aktiviert die internen Pull-up- oder Pull-down-Widerstände.

  • --mode=exit|wait|time|signal gibt an, wie lange das Kommando laufen soll. Standardmäßig gilt exit, das Kommando wird also sofort beendet. Mit wait wartet das Programm, bis der Benutzer [Return] drückt. Bei der Einstellung time können Sie mit --sec=<n> oder --usec=<n> die gewünschte Wartezeit einstellen. signal bedeutet, dass das Programm weiterläuft, bis es mit [Strg]+[C] beendet wird.

  • --background führt das Kommando als Hintergrunddienst weiter.

gpioget funktioniert analog zu gpioset: Sie übergeben im ersten Parameter die gpiochip-Nummer (in aller Regel 0), im zweiten Parameter die BCM-Nummer des GPIOs, dessen Input Sie auswerten wollen. Das Ergebnis des Kommandos lautet 0 oder 1, je nachdem, welchen Zustand der Eingang hat.

gpioget $chip 9   # Zustand von GPIO 9 (Pin 21) auslesen
0

pinctrl

Auch mit pinctrl aus dem Paket raspi-utils können Sie GPIO-Funktionen steuern. Der Vorteil von pinctrl besteht darin, dass das Kommando zur Zeit mit allen Raspberry-Pi-Modellen kompatibel ist. Eine Fallunterscheidung, ob das Script auf einem alten oder neuen Modell mit RP1-Chip läuft, entfällt. Außerdem ist das Kommando syntaktisch weitestgehend zu raspi-gpio kompatibel.

Gegen den Einsatz des Kommandos spricht der Umstand, dass das Kommando laut pinctrl -h (der einzigen mir bekannten Dokumentation) nur für Debugging-Zwecke gedacht ist.

Die folgende Aufzählung fasst die wichtigsten Anwendungen des Kommandos zusammen:

  • pinctrl get [gpionr] ermittelt den aktuellen Status aller GPIOs bzw. des angegebenen GPIOs.

  • pinctrl funcs [gpionr] ermittelt, welche alternativen Funktionen der angegebene GPIO bzw. alle GPIOs erfüllen können.

  • pinctrl set gpionr options verändert den Status des angegeben GPIOs. Mögliche Optionen sind:

    • ip = Input
    • op = Output
    • dl = Zustand Low (Drive Low)
    • dh = Zustand High (Drive High)
    • pu = Pull-up-Widerstand aktiv
    • pd = Pull-down-Widerstand aktiv
    • pn = keine Pull-up/down-Funktion
    • a0 bis a7 = alternative Funktion n aktivieren
    • no = Deaktivieren (no function)

Soweit sich sinnvolle Kombinationen ergeben, dürfen mehrere der obigen Optionen auf einmal übergeben werden, jeweils getrennt durch Leerzeichen. Welche alternative Funktionen ein GPIO unterstützt und wie sie nummeriert sind, geht aus pinctrl funcs hervor.

Das folgende Kommando ermittelt, welche Funktionen der GPIO mit der BCM-Nummer 23 unterstützt. Auf dem Raspberry Pi ist dieser GPIO mit Pin 16 des J8-Headers verbunden. GPIO23 kann diverse Funktionen übernehmen:

pinctrl funcs 23

  23, PIN16/GPIO23, SD0_CMD, DPI_D19, I2S0_SDO1, SCL3, 
  I2S1_SDO1, SYS_RIO023, PROC_RIO023, PIO23

Wenn Sie über Pin 26 (BCM-Nummer 07) eine Leuchtdiode angeschlossen haben, dann können Sie die LED wie folgt ein- und ausschalten:

pinctrl set 7 op dh   # LED an Pin 26 ein
pinctrl set 7 op dl   # LED an Pin 26 aus

Quellen/Links

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GPIO Reloaded I: Python

✇Koflers Blog
Von: Michael Kofler

Dieser Artikel ist der Auftakt einer Mini-Serie, die sich mit der Script-Programmierung des Raspberry Pi 5 beschäftigt. Geplant sind drei Artikel:

  • GPIO Reloaded I: Python (gpiozero, lgpio, gpiod, rpi-lgpio)
  • GPIO Reloaded II: Bash (gpiod, gpioget, gpioset, pinctrl)
  • GPIO Reloaded III: Kamera (rpicam-xxx, Picamera2)

Hinter den Kulissen hat sich mit der Vorstellung des Raspberry Pi 5 mehr geändert, als es in den ersten Testberichten den Anschein hatte. Schuld daran ist der neue I/O-Chip RP1, der unter anderem für die Kommunikation mit der GPIO-Leiste und der Kamera zuständig ist. Der RP1 bringt natürlich viele Vorteile mit sich (u.a. die Möglichkeit, zwei Kameras anzuschließen und größere Bild- bzw. Videomengen zu verarbeiten); er führt aber auch dazu, dass über Jahre etablierte Module und Kommandos nicht mehr funktionieren. Ja, die Raspberry Pi Foundation hat vorgearbeitet und empfiehlt schon eine Weile alternative Werkzeuge. Aber aus Bequemlichkeit blieben viele Programmierer bei langjährig bewährten Tools. Damit ist jetzt Schluss. Wer den Pi 5 als Maker-Tool nutzen will, muss umlernen.

Wo ist das Problem?

In der Vergangenheit gab es mehrere GPIO-Kommuniktionsmechanismen, z.B. das Lesen/Schreiben von sysfs-Dateien (sys/class/gpio) bzw. das direkte Verändern von Speicherbereichen. Diese Verfahren haben schon in der Vergangenheit oft Probleme bereitet. Beim Raspberry Pi 5 funktionieren sie schlicht nicht mehr. Neue Verfahren verwenden die lgpio-Bibliothek, die wiederum auf eine neue Kernel-Schnittstelle zurückgreift. Diese ist nach außen hin durch die Device-Dateien /dev/gpiochip* sichtbar.

Aus Python-Sicht ist insbesondere das Modul rpi.gpio betroffen. Es ist inkompatibel zum Pi 5 und es gibt anscheinend auch keine Pläne, den Code RP1-kompatibel zu reorganisieren.

Welche Alternativen gibt es?

Schon seit einiger Zeit empfiehlt die Raspberry Pi Foundation, das gpiozero-Modul zu verwenden. Es stellt für den Einstieg gut geeignete Klassen wie LED oder Button zur Verfügung, eignet sich aber auch für anspruchsvollere Maker-Aufgaben.

Wenn Sie sich partout nicht mit gpiozero anfreunden wollen, gibt es drei Alternativen: lgpio, gpiod und rpi-lgpio.

gpiozero

Das Python-Modul gpiozero macht die Steuerung von Hardware-Komponenten durch GPIOs besonders einfach. Für häufig benötigte Hardware-Komponenten gibt es eigene Klassen. Dazu zählen unter anderem:

  • LED (Leuchtdiode ein-/ausschalten)
  • PWMLED (Helligkeit einer Leuchtdiode mit Software Pulse Width Modulation steuern)
  • RGBLED (dreifarbige LED, die über drei GPIO-Ausgänge gesteuert wird)
  • TrafficLights (Kombination aus einer roten, gelben und grünen Leuchtdiode)
  • MotionSensor (für PIR-Bewegungssensoren)
  • LightSensor (Lichtdetektor)
  • Button (Taster)
  • Buzzer (Summer)
  • Motor (zur Steuerung von zwei GPIOs für Vorwärts- und Rückwärts-Signale)
  • Robot (zur Steuerung mehrerer Motoren)
  • MCP3008 (für den gleichnamigen A/D-Converter)

Das Modul gpiozero ist umfassend dokumentiert:

https://gpiozero.readthedocs.io/en/latest

Ein Hello-World-Beispiel sieht so aus:

#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import LED
import time
myled = LED(7)    # BCM-Nummer 7 = Pin 26 des J8-Headers
print("LED ein")
myled.on()
time.sleep(1)
print("LED aus und Programmende")
myled.off()

Dieses Script setzt voraus, dass Pin 26 der GPIO-Leiste (intern BCM/GPIO 7) über einen Vorwiderstand mit einer Leuchtdiode verbunden ist. Anstelle der GPIO-Nummer gibt es einige alternative Adressierungsverfahren, wobei Sie den gewünschente GPIO-Kontakt als Zeichenkette angeben:

# alternative, gleichwertige Schreibweisen
myled = LED(7)          # GPIO 7 = BCM-Nummer 7
myled = LED("GPIO7")    # GPIO 7 (Achtung, nicht "GPIO07")
myled = LED("BCM7")     # BCM 7  (nicht "BCM07")
myled = LED("BOARD26")  # Pin 26 auf der GPIO-Leiste des Boards
myled = LED("J8:26")    # Pin 26 des J8-Headers (= GPIO-Leiste)

lgpio

lgpio (der Projektname lautet noch kürzer lg) ist eine C-Bibliothek zur lokalen Steuerung der GPIOs. Das gerade erwähnte Modul gpiozero verwendet intern seit Version 2.0 die lgpio-Bibliothek. Alternativ stellt das gleichnamige lgpio-Modul eine direkte Python-Schnittstelle zur lgpio-Bibliothek her. Deren Funktionen sind Hardware-näher implementiert. Der GPIO-Zugriff verbirgt sich also nicht hinter Klassen wie LED oder Button, vielmehr werden die GPIO-Schnittstellen direkt angesprochen.

Ein Hello-World-Beispiel mit lgpio sieht so aus:

#!/usr/bin/env python3
import lgpio, time

# Zugriff auf /dev/gpiochip4 für RP1-Chip
handle = lgpio.gpiochip_open(4)

# Raspberry Pi 4 und früher:
# handle = lgpio.gpiochip_open(0)

# GPIO 7 = Pin 26 als Output verwenden
led = 7
lgpio.gpio_claim_output(handle, led)  

# LED zehnmal ein- und ausschalten
for i in range(10):
    print("LED ein")
    lgpio.gpio_write(handle, led, 1)
    time.sleep(1)
    print("LED aus")
    lgpio.gpio_write(handle, led, 0)
    time.sleep(1)

# nichts blockieren
lgpio.gpiochip_close(handle)

Beachten Sie, dass die Initialisierung des Handles für den GPIO-Zugriff je nach Modell variiert! Bei den älteren Raspberry-Pi-Modellen bis einschließlich 4B/400 müssen Sie handle = lgpio.gpiochip_open(0) ausführen. Beim Raspberry Pi 5 ist für die GPIO-Steuerung dagegen der neue RP1-Chip zuständig, den Sie mit gpiochip_open(4) ansprechen. (Die richtige Chip-Nummer stellen Sie am einfachsten mit dem Kommando gpioinfo aus dem Paket gpiod fest. Der hier benötigte Kontakt GPIO7 heißt in gpioinfo ein wenig verwirrend PIN7.)

Wenn Sie mit Python ein lgpio-Script schreiben wollen, das auf allen Pi-Modellen funktioniert, müssen Sie Code zur Erkennung des Pi-Modells integrieren.

Weiterer Codebeispiele finden Sie hier:

rpi-lgpio

Was tun, wenn Sie Code für ältere Modelle entwickelt haben, den Sie nun für den Raspberry Pi 5 portieren möchten? Am schnellsten wird dies oft mit dem neuen Modul rpi-lgpio gelingen, das weitgehende Kompatibilität zu rpi.gpio verspricht.

Vor der Installation müssen Sie das in Raspberry Pi OS standardmäßig installierte Modul rpi.gpio installieren. Eine Parallelinstallation beider Module ist ausgeschlossen, weil rpi.gpio und rpi-lgpio den gleichen Modulnamen verwenden (import RPi.GPIO).

sudo apt remove python3-rpi.gpio

Da es in Raspberry Pi OS für rpi-lgpio kein fertiges Paket, installieren Sie dieses am einfachsten mit pip. Da es kein passendes Systempaket gibt, sind keine Konflikte zu erwarten. Wenn Sie die Option --break-system-packages dennoch vermeiden möchten, müssen Sie eine virtuelle Python-Umgebung einrichten.

pip install --break-system-packages rpi-lgpio

Das obige pip-Kommando installiert das Modul lokal, also nur für Ihren Account. Wenn Sie Ihr Script in einem anderen Account ausführen möchten (z.B. als Cron-Job), stellen Sie dem Kommando sudo voran und installieren so rpi-lgpio systemweit.

Nach diesen Vorbereitungsarbeiten sollten viele Ihre alten Scripts ohne Änderungen laufen. Einige Sonderfälle sind hier dokumentiert:

https://rpi-lgpio.readthedocs.io/en/release-0.4/differences.html

Die folgenden Zeilen zeigen einmal mehr eine Schleife zum Ein- und Ausschalten einer Leuchtdiode:

#!/usr/bin/env python3
# Das Script setzt voraus, dass vorher 
# rpi-lgpio installiert wurde!
import RPi.GPIO as gpio
import time

# BCM-GPIO-Nummern verwenden
gpio.setmode(gpio.BCM)

# LED an Pin 26 = GPIO 7 
gpio.setup(7, gpio.OUT)

# LED über Pin 26 fünf Mal ein- und ausschalten
for _ in range(5):
    print("LED ein")
    gpio.output(7, gpio.HIGH)
    time.sleep(1)
    print("LED aus")
    gpio.output(7, gpio.LOW)
    time.sleep(1)

# alle vom Script benutzten GPIOs/Pins wieder freigeben
gpio.cleanup()

gpiod

Das Python-Modul gpiod wird durch das Paket python3-libgpiod zur Verfügung gestellt, das unter Raspberry Pi OS standardmäßig installiert ist. Das Modul stellt eine Python-Schnittstelle zur Bibliothek libgpiod her. Diese Bibliothek ist wiederum eine Alternative zu der schon erwähnten lgpio-Bibliothek. Da es zum Python-Modul kaum Dokumentation gibt, ist gpiod nur für Entwickler von Interesse, die mit libgpiod bereits C-Programme entwickelt haben. Als Ausgangspunkt für eine eigene Recherche eignen sich die beiden folgenden Seiten:

Das folgende Minibeispiel zeigt, wie Sie eine LED an Pin 26 (GPIO 7) fünf mal ein- und ausschalten:

#!/usr/bin/env python3
import gpiod, time
chip = gpiod.Chip('gpiochip4')  # RP1 (Raspberry Pi 5)
led = chip.get_line(7)          # GPIO 7 = Pin 26 des J8-Headers
led.request(consumer="example", type=gpiod.LINE_REQ_DIR_OUT)

for _ in range(5):              # 5x ein- und ausschalten
    led.set_value(1)
    time.sleep(1)
    led.set_value(0)
    time.sleep(1)

Quellen/Links

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PHP8.2-fpm für Nextcloud 28

✇Intux
Von: Frank Lüttig

Dieser Beitrag baut auf dem Artikel „PHP7.4-fpm auf PHP8.1-fpm für Nextcloud“ auf.

Im Januar 2023 hatte ich erklärt, wie ich mein Raspberry Pi OS 11 (basierend auf Debian 11 Bullseye), durch Einbinden einer Fremdquelle, von PHP7.4-fpm auf PHP8.1-fpm aktualisiert habe. Warum ich zu diesem Zeitpunkt die Version 8.1 installiert habe, ist recht einfach zu beantworten. Die aktuelle Version Nextcloud 25 war noch nicht kompatibel zu PHP 8.2. Erst mit Nextcloud 26 war ein Upgrade möglich.

Nun habe ich mich nach der Aktualisierung auf Nextcloud 28 entschieden auf PHP 8.2 zu wechseln. Da ich den FastCGI-Prozessmanager FPM bevorzuge, unterscheidet sich das Upgrade etwas von einer herkömmlichen PHP-Installation.

Unterstützungszeiträume der aktuellen PHP-Versionen
Quelle: https://www.php.net/supported-versions.php

Installation

Zuerst wird das System auf den aktuellen Stand gebracht.

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

Ein Check zeigt, welche PHP-Version momentan aktiv ist.

php -v

Hier die Ausgabe:

PHP 8.1.27 (cli) (built: Dec 21 2023 20:17:59) (NTS)
Copyright (c) The PHP Group
Zend Engine v4.1.27, Copyright (c) Zend Technologies
with Zend OPcache v8.1.27, Copyright (c), by Zend Technologies

Jetzt werden alle benötigten Pakete nachinstalliert (auch das von Nextcloud 28 verlangte bz2 und der von mir eingesetzte Redis-Server). 

sudo apt install php8.2 php8.2-mbstring php8.2-gd php8.2-curl php8.2-imagick php8.2-intl php8.2-bcmath php8.2-gmp php8.2-mysql php8.2-zip php8.2-xml php8.2-apcu libapache2-mod-php8.2 php8.2-bz2 php8.2-redis

Nun wird via CLI die PHP-Version von 8.1 auf 8.2 mit 

sudo update-alternatives --config php

umgestellt.

sudo update-alternatives --config php
Es gibt 5 Auswahlmöglichkeiten für die Alternative php (welche /usr/bin/php bereitstellen).

  Auswahl      Pfad                  Priorität Status
------------------------------------------------------------
  0            /usr/bin/php.default   100       automatischer Modus
  1            /usr/bin/php.default   100       manueller Modus
  2            /usr/bin/php7.4        74        manueller Modus
* 3            /usr/bin/php8.1        81        manueller Modus
  4            /usr/bin/php8.2        82        manueller Modus
  5            /usr/bin/php8.3        83        manueller Modus
sudo update-alternatives --config php
Es gibt 5 Auswahlmöglichkeiten für die Alternative php (welche /usr/bin/php bereitstellen).

  Auswahl      Pfad                  Priorität Status
------------------------------------------------------------
  0            /usr/bin/php.default   100       automatischer Modus
  1            /usr/bin/php.default   100       manueller Modus
  2            /usr/bin/php7.4        74        manueller Modus
  3            /usr/bin/php8.1        81        manueller Modus
* 4            /usr/bin/php8.2        82        manueller Modus
  5            /usr/bin/php8.3        83        manueller Modus

Ein abschließender Check zeigt die aktuelle Version. 

php -v
PHP 8.2.14 (cli) (built: Dec 21 2023 20:18:00) (NTS)
Copyright (c) The PHP Group
Zend Engine v4.2.14, Copyright (c) Zend Technologies
with Zend OPcache v8.2.14, Copyright (c), by Zend Technologies

Ist die Ausgabe korrekt, kann PHP8.1-fpm deaktiviert, PHP8.2-fpm installiert und aktiviert werden.

sudo a2disconf php8.1-fpm
sudo apt install php8.2-fpm
sudo a2enconf php8.2-fpm

Der Restart des Webservers führt nun die Änderungen aus.

sudo service apache2 restart

Nextcloud-Konfiguration

Da in der Nextcloud nun wieder die bekannten Fehlermeldungen auftauchen, heißt es, diese schrittweise abzuarbeiten. Dazu wird die neue php.ini geöffnet 

sudo nano /etc/php/8.2/fpm/php.ini

und die Werte für memory_limit sowie session_lifetime wie empfohlen angepasst.

memory_limit = 512M
session.gc_maxlifetime = 3600

Der Block

opcache.enable=1
opcache.interned_strings_buffer=64
opcache.max_accelerated_files=10000
opcache.memory_consumption=256
opcache.save_comments=1
opcache.revalidate_freq=1

für den Zwischenspeicher OPchache wird ans Ende der php.ini gesetzt.

Zur Optimierung von PHP8.2-fpm werden speziell für das Modell Raspberry Pi 4 mit 4GB RAM in der Datei www.conf mit

sudo nano /etc/php/8.2/fpm/pool.d/www.conf

folgende Werte von 

pm = dynamic
pm.max_children = 5
pm.start_servers = 2
pm.min_spare_servers = 1
pm.max_spare_servers = 3

auf

pm = dynamic
pm.max_children = 120
pm.start_servers = 12
pm.min_spare_servers = 6
pm.max_spare_servers = 18

angepasst und der Dienst neu gestartet.

sudo service php8.2-fpm restart

Danach muss in der apcu.ini das Command Line Interface des PHP Cache noch aktiviert werden, indem

sudo nano /etc/php/8.2/mods-available/apcu.ini

folgende Zeile am Ende eingetragen wird.

apc.enable_cli=1

Ist dies geschehen, wird der Webserver ein letztes Mal neu gestartet.

sudo service apache2 restart

Fazit

Die Umstellung bringt zwar im Moment keine erkennbaren Vorteile, jedoch verschafft es wieder ein wenig Zeit und senkt den Druck das eigentliche Raspberry Pi OS 11 Bullseye durch die aktuelle Version 12 Bookworm zu ersetzen.

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Nextcloud AntiVirus for Files

✇Intux
Von: Frank Lüttig

Heute möchte ich zeigen, wie ich meine Nextcloud mit dem Virenscanner ClamAV ausgerüstet habe. Da eine Cloud ja ein guter Verteiler von Daten ist, kann es schnell vorkommen, dass man mit einer Synchronisation viele Endgeräte unbeabsichtigt mit einem Virus infiziert. Um dies zu verhindern, bietet Nextcloud die App Antivirus for files aus dem hauseigenen App store an. Zur Nutzung der App sind jedoch ein paar Vorbereitungen auf dem Server nötig.

Da ich im privaten Alltag ausschließlich mit Linux arbeite, mache ich mir i.d.R. kaum wirkliche Sorgen um Viren, Trojaner und Co. Trotzdem möchte ich meine Cloud im höchsten Maße absichern und das System weiter härten.

Diese Anleitung bezieht sich auf eine Nextcloud-Instanz, welche auf einem Raspberry Pi mit Rasberry Pi OS gehostet ist und zeigt einen guten Ansatz, um die Verteilung von Viren zu verhindern.

Installation

Zuerst installiert man die Pakete clamav, clamav-freshclam und clamav-daemon mit folgendem Befehl.

sudo apt install clamav clamav-freshclam clamav-daemon -y

Im Anschluss muss der Dienst clamav-freshclam nochmals gestoppt werden, um die Virus-Datenbank aufzufrischen. Danach wird der Service erneut gestartet. 

sudo service clamav-freshclam stop
sudo freshclam
sudo service clamav-freshclam start

Die Abfrage der Datenbank wird per Standard nun 12 Mal pro Tag automatisch ausgeführt.

Ein Check via

sudo service clamav-freshclam status

zeigt, ob der Dienst ordnungsgemäß läuft. Die Ausgabe sollte wie im Screenshot aussehen.

Terminalausgabe Service clamav-freshclam
Service clamav-freshclam

Ein weiterer Test gibt Aufschluss, ob der clamav-daemon ebenfalls korrekt arbeitet.

sudo service clamav-daemon status
Terminalausgabe Service clamav-daemon
Service clamav-daemon

Da dies bei mir nicht auf Anhieb funktionierte, musste ich diesen Service nochmals neu starten.

Dies erledigt man mit dem Befehl:

sudo service clamav-daemon restart

Natürlich sollte jetzt noch einmal der Status, wie zuvor erwähnt, abgefragt werden. Wenn beide Dienste fehlerfrei durchlaufen, kann man sich nun der Konfiguration der zuvor erwähnten App in der Nextcloud widmen.

Konfiguration

Nachdem beide Dienste korrekt arbeiten, installiert man die App Antivirus for files (Antivirus für Dateien). Unter Verwaltung -> Sicherheit wählt man folgende Einstellungen. Im Feld „Wenn infizierte Dateien während eines Hintergrund-Scans gefunden werden“ kann zwischen „Nur loggen“ oder „Datei löschen“ gewählt werden, wie mit einer infizierten Datei umgegangen werden soll.

Nextcloud Einstellungen Verwaltung Antivirus for files
Einstellungen – Antivirus for files

Das Abspeichern der Einstellungen sollte mit einem grünen „Gespeichert“ protokolliert werden. Wer das Ganze testen möchte, kann sich hierzu (Vorsicht: auf eigene Gefahr) einen Testvirus von eicar.org herunterladen und diesen in die Nextcloud hochladen.

Auf Windows-Systemen ist äußerste Vorsicht geboten, da man hier schnell vom eigenen Virenscanner in Quarantäne gesetzt wird. Diesen Test sollten nur Experten durchführen!

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Nextcloud Auto Logout

✇Intux
Von: Frank Lüttig

Heute möchte ich über ein sinnvolles und relativ schnell nachzurüstendes Feature zur Nextcloud berichten. Der zeitliche Aufwand beträgt nur wenige Minuten, ist aber zum Schutz der eigenen Daten eine gut investierte Zeit.

Ab und zu kam es vor, dass ich mich aus meiner Cloud nicht richtig abgemeldet, sondern nur den Browser geschlossen hatte. Beim nächsten Aufruf meiner Nextcloud stellte ich fest, dass ich plötzlich im Datenbereich bin, ohne mich vorher eingeloggt zu haben.

Mein Gedanke: Was würde passieren, wenn ein Unberechtigter so Zugriff auf alle in einer Cloud abgelegten Daten bekommt? Nicht auszudenken, der Schaden wäre wohl immens.

Damit dies nicht vorkommt, ist es sinnvoll ein Auto Logout einzurichten. Hierzu öffnet man als Erstes die config.php der Nextcloud

sudo nano /var/www/html/nextcloud/config/config.php

und trägt die folgenden Werte am Ende ein.

'remember_login_cookie_lifetime' => 1296000,
'session_lifetime' => 3600,
'session_keepalive' => false,
'auto_logout' => true,

Eine Session wird auf 30 Minuten sowie die Lebensdauer des Login-Cookies auf 15 Tage begrenzt. Diese Werte können natürlich den eigenen Wünschen und Gegebenheiten angepasst werden.

Dabei gilt zu beachten, dass die session.gc_maxlifetime in der php.ini >= der eingestellten session_lifetime sein muss. Dazu öffne ich die php.ini von PHP 8.1 FPM

sudo nano /etc/php/8.1/fpm/php.ini

und setze den Wert auf 3600. 

session.gc_maxlifetime = 3600

Nun muss PHP bzw. der Webserver neu gestartet werden, um die Änderungen wirksam umzusetzen.

sudo service php8.1-fpm restart

Ein geschlossener Browser führt nun, wie gewünscht, zu einem Auto Logout.

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Remote Desktop und Raspberry Pi OS Bookworm

✇Koflers Blog
Von: Michael Kofler

Die aktuelle Raspberry-Pi-Version verwendet auf den Raspberry-Pi-Modellen 4B, 400 sowie 5 Wayland als Default-Grafiksystem. Aus diesem Grund funktionieren viele Programme zur Fernwartung bzw. für Remote-Desktop-Funktionen nicht mehr wie gewohnt. Betroffen ist unter anderem RealVNC, bisher die Default-Lösung der Raspberry Pi Foundation. RealVNC verspricht etwas vage, im Verlauf des Jahres 2024 eine Wayland-kompatible Version ihrer Software zu veröffentlichen. An dieser Stelle erkläre ich Ihnen, was Sie tun können, wenn Sie nicht solange warten möchten.

Xorg versus Wayland

Das X Window System und der Xorg-Server bilden das traditionelle Grafiksystem von Linux. Es basiert auf einem Client/Server-Modell und hat sich jahrzehntelang bewährt. Allerdings ist der Xorg-Server mit vielen Altlasten und Sicherheitsproblemen verbunden. Die Software wird schon seit mehrere Jahren nicht mehr weiterentwickelt und kaum noch aktiv gewartet. Seine Zeit läuft ab.

Der Nachfolger von Xorg heißt Wayland ist dagegen »nur« ein neues Protokoll für die Kommunikation zwischen dem Wayland Compositor (einem Display-Server) und den Anwendungsprogrammen (Clients). Wayland bricht mit dem X Window System und verspricht ein System, das schlanker, sicherer und effizienter ist. Wayland gehört die Zukunft.

Zwar sind mittlerweile viele Programme Wayland-kompatibel, aber leider nicht alle. Besonders große Probleme gibt es bei Programmen, die den Bildschirminhalt auslesen wollen, also Tools für Screenshots, Screencasts, Screen Sharing und Remote Desktop. Derartige Funktionen sind auch unter Wayland möglich, müssen aber vollständig neu implementiert werden.

Aktuelles Grafiksystem ermitteln

Ob Ihr Raspberry Pi Wayland oder Xorg als Grafiksystem verwendet, stellen Sie am einfachsten mit einem Kommando im Terminal fest:

echo $XDG_SESSION_TYPE
  wayland

Im Desktop-Betrieb lauten die möglichen Antworten wayland oder x11. In einer SSH-Session im Textmodus lautet das Ergebnis dagegen tty.

Lösung 1: Xorg statt Wayland verwenden

Die bei weitem einfachste Lösung besteht darin, das Grafiksystem von Wayland zurück auf Xorg umzustellen. Dazu führen Sie in einem Terminal-Fenster sudo raspi-config aus und wählen zuerst den Menüpunkt Advanced Options, dann Wayland. Jetzt können Sie sich zwischen dem X11 Backend und dem Wayland Backend entscheiden. Gleichzeitig ändert sich auch der Window Manager (Openbox versus Wayfire). Optisch ergeben sich daraus aber nur geringe Unterschiede.

Die Einstellung wird in der Datei /etc/lightdm/lightdm.conf gespeichert:

# in der Datei /etc/lightdm/lightdm.conf
...
# für Wayland:
user-session=LXDE-pi-wayfire
# oder für X:
user-session=LXDE-pi-x

Die Umstellung des Grafiksystems wird erst nach einem Neustart wirksam. Die meisten Remote-Desktop-Tools inklusive RealVNC sollte nun wieder wie gewohnt funktionieren. Der RealVNC-Server ist standardmäßig installiert. Die Aktivierung kann aber nicht über das Raspberry-Pi-Konfigurationsprogramm erfolgen. Dessen VNC-Option gilt nur für wayvnc und muss deaktiviert (!) sein, sonst kommt es zu einem Port-Konflikt. Den RealVNC-Dienst aktivieren Sie anschließend wie folgt:

sudo systemctl enable --now vncserver-x11-serviced

Ein VNC-Icon im Panel zeigt an, dass der Start funktioniert hat, und gibt Aufschluss darüber, ob gerade eine Verbindung aktiv ist.

Allerdings gibt es auch hier eine Einschränkung: Der RealVNC-Server funktioniert nur in der 64-Bit-Version von Raspberry Pi OS Bookworm, nicht aber mit der 32-Bit-Version. Dieses Problem soll aber in naher Zukunft behoben werden.

Lösung 2: wayvnc

Wenn Sie bei Wayland bleiben, steht das neue Programm wayvnc zur Verfügung. Sie aktivieren es am einfachsten mit dem Programm Raspberry Pi-Konfiguration im Dialogblatt Schnittstellen, Option VNC.

Aktivierung des VNC-Servers im »Raspberry Pi-Konfigurationsprogramm«

Daraus resultiert die folgende Konfigurationsdatei /etc/xdg/autostart/wayvnc.desktop:

[Desktop Entry]
Type=Application
Name=wayvnc
Comment=Start wayvnc
NoDisplay=true
Exec=/usr/bin/wayvnc --render-cursor --keyboard=de
OnlyShowIn=wayfire

Jetzt brauchen Sie auf Ihrem Client-Rechner (auf dem Rechner, mit dem Sie Ihren Raspberry Pi steuern möchten), einen zu wayvnc kompatiblen VNC-Client. Der Raspberry-Pi-Blog empfiehlt das Programm vncviewer des Projekts TigerVNC. Die meisten Linux-Distributionen stellen ein entsprechendes Paket zur Verfügung. Für Windows und macOS (Intel) finden Sie hier Downloads.

Hier läuft der TigerVNC-Client auf meinem Notebook mit ArchLinux und ermöglicht die Fernsteuerung des Raspberry-Pi-Desktops

Bei meinen Tests unter Windows ist der Verbindungsaufbau mit dem Programm Remotedesktopverbindung gescheitert. Mit dem vncviewer von TigerVNC hat es dann aber funktioniert.

Sofern der Raspberry Pi mit einem eigenen Monitor verbunden ist, gilt für den Remote Desktop dieselbe Bildschirmauflösung. Wenn der Raspberry Pi dagegen »headless« läuft, können Sie die gewünschte Auflösung mit sudo raspi-config, Display Options, VNC Resolution einstellen (maximal 1920×1080, erfordert einen Reboot).

Quellen/Links

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Home Assistant Container installieren

✇Bejonet
Von: Benni

Smart Homes sind in aller Munde. Bei Neubauten sowieso, aber auch bestehende Immobilien werden gerne zu so genannten Smart Homes umgerüstet. Den großen Markt teilen sich natürlich kommerzielle Anbieter, aber gerade auf der Softwareseite konkurrieren auch freie und open source Software um die Kunden. Die bekanntesten Teilnehmer im open source Bereich sind FHEM, OpenHAB und Home Assistant (früher bekannt als hass.io).

Diese Software soll verschiedene smarte Geräte vereinen, so dass sie alle unter einer Haube stecken. Anstatt jeweils eine Anwendung für die Heizung, das Licht und die Energieversorgung zu verwenden, soll die Software übergeordnet sein. Sie bildet damit die Schnittstelle zwischen den Geräten und mir.

Ich möchte mein Haus mit dem Home Assistant smart machen, bzw. einige der vorhandenen Komponenten dort einbinden. In diesem Artikel möchte ich zunächst auf die Installation von Home Assistant Container eingehen.

Unterschied zwischen Home Assistant und Home Assistant Container

Der mächtige Home Assistant wird gerne auf einem Raspberry Pi installiert. In der Regel verwendet man dafür gleich ein ganzes Image für das Betriebssystem. Das bedeutet, dass man statt des üblichen Raspbian das „Home Assistant Operating System“ installiert.

Der Vorteil liegt darin, dass man den Home Assistant in vollem Umfang nutzen kann. Der Nachteil ist, dass man über ein stark angepasstes OS verfügt. Möchte man noch weitere Software darauf laufen lassen, könnte das zu Konflikten führen.

In meinem Fall laufen noch andere Prozesse auf dem Raspberry. Somit kommt für mich das OS nicht infrage. Stattdessen möchte ich auf Home Assistant Container setzen. Hier läuft die Software über Docker.

Benutzt man den Home Assistant Container, muss man mit Einschränkungen leben. Es ist beispielsweise nicht möglich, Add-ons zu installieren. Der Grund liegt meines Wissens darin, dass Add-ons als (Docker-)Container installiert werden. Und das geht nicht, wenn bereits die Hauptanwendung in einem (Docker-) Container läuft. [Falls das jemand genauer weiß, gerne einen Kommentar hinterlassen!]

Installation von Home Assistant Container

Was man als Vorbereitung braucht, ist ein installiertes Linux-System. In meinem Beispiel ist es Raspbian auf einem Raspberry Pi 4. Dort meldet man sich via SSH an.

Schritt 1: Docker installieren. Gegebenenfalls hat man eine alte Version bereits installiert. Diese muss man entfernen und die aktuelle Version installieren. Dazu wird das Docker-Repository hinzugefügt und die Software daraus installiert. Am Ende wird eine Benutzergruppe „docker“ erstellt (ggf. geschieht das automatisch). Der aktuelle Benutzer – hier nennt er sich pi – wird der Gruppe hinzugefügt.

sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc
sudo apt-get update
sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg lsb-release
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/debian/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
echo   "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/debian \
 $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
 
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
sudo groupadd docker
sudo usermod -aG docker pi

Schritt 2: Home Assistant Container installieren. Der folgende Befehl holt sich das entsprechende Image aus dem Dockerhub, lädt es herunter und installiert es. Es ist wichtig, dass der Ordnerpfad für die Konfigurationsdatei korrekt angegeben wird. Wie oben bereits beschrieben, fehlt die Add-on-Funktion. Um die configuration.yaml bearbeiten zu können, muss man an diese Datei herankommen. Mit der Flag -v mountet man einen existierenden Ordner in den Docker-Container und kann damit die Datei weiterhin bearbeiten.

mkdir /home/pi/homeassistant/config
docker run -d \
  --name="homeassistant" \
  --privileged \
  --restart=unless-stopped \
  -e "TZ=Europe/Berlin"
  -v /home/pi/homeassistant:/config \
  --net=host \
  homeassistant/home-assistant:stable

Wer lieber Docker Compose verwendet, kann den folgenden Eintrag in die *.yaml eintragen:

name: smart_home_p10
services:
    home-assistant:
        container_name: homeassistant
        privileged: true
        restart: unless-stopped
        environment:
            - TZ=Europe/Berlin
        volumes:
            - /home/pi/homeassistant:/config
        network_mode: host
        image: ghcr.io/home-assistant/home-assistant:stable

Schritt 3: Docker-Image verwalten. Die gesamte Home Assistant Installation kann man über den Container starten und stoppen. Ein Update führt man ebenfalls über das Docker-Image aus. Die Befehle hierfür lauten folgendermaßen.

# Update installieren
docker pull homeassistant/home-assistant:stable
# Container stoppen und entfernen
docker stop homeassistant
docker rm homeassistant

Schritt 4: Auf Home Assistant zugreifen. Ab jetzt erfolgt die Verwaltung des Home Assistant über die Weboberfläche. Mit http://<IP-Adresse des Raspberrys>:8123 kann man von einem PC des gleichen Netzwerks auf die Installation zugreifen. Änderungen an der configuration.yaml müssen weiterhin über die Systemoberfläche, also z.B. mit nano oder vim über SSH erfolgen.

nano /home/pi/homeassistant/config/configuration.yaml

The post Home Assistant Container installieren first appeared on bejonet - Linux | Smart Home | Technik.

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Tvheadend unter Raspberry Pi OS installieren

✇CANOX.NET
Von: Steven Seifried

Im vorherigen Beitrag habe ich euch gezeigt wie ihr den Hauppauge WinTV-soloHD oder Hauppauge WinTV-dualHD unter Linux einrichtet. Hinweis: Für Raspberry Pi OS 10 „Buster“ gibt es derzeit (Stand: Januar 2021) keine eigenen Tvheadend...

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Ein NAS verwenden: Grundsatz

✇Bejonet
Von: Benni

Ein NAS zu verwenden ist in vielen Situationen sinnvoll. Wenn man beispielsweise mehrere netzwerkfähige Geräte verwendet, seien es PCs, Tablets oder Fernseher, können alle Geräte auf den gleichen Speicher zugreifen. Dort gespeicherte Dateien, beispielsweise Urlaubsfotos, können dann auf allen diesen Geräten angezeigt werden.

Meine Motivation ist allerdings vor allem der redundante Festplattenspeicher. Ich verwende ein NAS mit zwei Festplatten. Ich werde sie so konfigurieren, dass beide Festplatten sich gegenseitig spiegeln, also exakt die gleichen Daten speichern. Das nennt sich RAID 1 (Redundant Array of independent disks). Fällt eine der beiden Festplatten aus, kann sie ersetzt werden und die Daten sind noch auf der zweiten Festplatte gespeichert.

NAS kaufen vs. Raspberry Pi Eigenbau

Das aktuelle Einstiegsmodell von Synology, DS218j, genügt für mich allemal. Ich werde einen relativ geringen Traffic darauf laufen lassen und brauche dort keine übermäßige Rechenleistung (momentan habe ich keinen Bedarf an Videocodierung oder anderen aufwendigen Berechnungen). Ich kann von meinen Geräten im Heimnetzwerk darauf zugreifen und haben die besagte Ausfallsicherheit durch das RAID 1.

Andere Hersteller kommen natürlich auch in Frage. Für meine Bedürfnisse ist es schon beinahe egal, wer das NAS herstellt. Ich habe mich für den Hersteller entschieden, der in meinem Bekanntenkreis bereits verwendet wird.

Prinzipiell gibt es sogar die Möglichkeit, das NAS über ein Raspberry Pi selbst zu bauen. Das Betriebssystem OpenMediaVault kann man das sogar recht komfortabel umsetzen. Ein halbwegs neuer Raspberry Pi und externe Festplatten genügen, schon kann man die Low Budget Variante selber bauen. Die Einrichtung funktioniert anschließend über den Browser, so wie es auch in den kommerziellen Varianten der Fall ist.

Ich entschied mich für die kommerzielle Variante. Das ist – zugegeben – eher untypisch für mich und das Blog. Normalerweise bin ich eher der Bastler, der gerne solche Systeme selber baut. In diesem speziellen Fall war mir die Kaufvariante allerdings lieber.

NAS-Festplatten vs. Deskop-Festplatten

Die zweite Frage, nachdem die Entscheidung auf die Diskstation DS218j gefallen ist, lautet: welche Festplatten werde ich verwenden?Die sogenannten NAS-Festplatten sind robuster ausgestattet als die typischen Desktop-Festplatten. Die wesentlichen Unterschiede zwischen den Typen sind die folgenden:

  • Drehzahl: NAS-HDD laufen langsamer als Desktop-HDD. Sie sind dadurch ruhiger, verbrauchen weniger Energie und erwärmen sich nicht so stark.
  • Montagebohrungen: Nicht jede HDD hat die passenden Befestigungsmöglichkeiten für die Rahmen in einem NAS.
  • Firmware: NAS-HDD können mit dem RAID-Controller über ausgefallene Sektoren kommunizieren.
  • Vibrationen: NAS-HDD haben manchmal einen Virbationssensor, der bei zu starken Vibrationen im Gehäuse die HDD herunterfährt. Außerdem sind die „besseren“ NAS-HDD zusätzlich mit Vibrationsdämpfern ausgestattet.

Ich habe mal letztendlich für die NAS-Version von Western Digital entschieden (WD Red). Aus meiner Sicht sind alle HDD-Hersteller gleichbedeutend, es hätte genauso gut Seagate oder Sandisk oder etwas anderes werden können. Die NAS-Festplatten kosten nur unwesentlich mehr als die Desktop-Version.

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