Verlagstext:
Realisieren Sie gerne hardwarenahe Projekte? Ziehen Sie die Werkzeuge aus der Windows-Welt denen von Linux vor? Dann hielt sich Ihre Begeisterung für den Raspberry Pi bislang sicher in Grenzen. Doch damit ist jetzt Schluss! Der Raspberry Pi ist nun fit für den Einsatz im Microsoft-Umfeld. In diesem Buch erfahren Sie alles, was Sie wissen müssen, um Ihre Projekte mit dem Raspberry Pi und Windows 10 IoT Core erfolgreich in die Tat umzusetzen.
Schritt für Schritt führt Stephan Hüwe Sie in die Welt von Windows 10 IoT Core auf dem Raspberry Pi ein. Folgende Themen erwarten Sie:
- Einstieg in die Welt des Raspberry Pi: Aufbau, Schnittstellen, Breadboarding, Kaufempfehlungen u.v.m.
- Elektrotechnische Grundlagen & Energieversorgung am Raspberry Pi
- Installation, Inbetriebnahme & Administration von Windows 10 IoT Core
- Umsetzung, Deployment & Debugging von Projekten mit dem Raspberry Pi, Windows 10 IoT Core & Visual Studio
- Raspberry Pi, Cloud & Internet der Dinge: Anbindung an Azure IoT Hub
- Exkurs: Windows 10 IoT Core mit Arduino
Zahlreiche Beispielanwendungen, z.B. für Licht- und Kamerasteuerung, Temperatursensoren oder mobile Datenerfassung, liefern Ihnen Impulse für eigene Projekte. Die Codebeispiele basieren auf C#. Für schnelle Lernerfolge sollten Sie über Grundkenntnisse in einer .NET-Programmiersprache verfügen.
Wenn Sie darauf brennen, Ihre eigenen Projekte mit dem Raspberry Pi zu verwirklichen, aber kein Fan von Linux sind, dann liefert Ihnen dieses Buch alle wichtigen Skills, um das Dreigespann von Raspberry Pi, Windows 10 IoT Core und Visual Studio souverän zu meistern.
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1 Einführung 1
1.1 Für wen ist dieses Buch interessant? 1
1.2 Wie ist dieses Buch aufgebaut? 2
1.3 Wichtige Hinweise 3
1.4 Material zum Buch 4
2 Schnelleinstieg in die Welt des Raspberry Pi 5
2.1 Ursprung 5
2.2 Varianten 6
2.3 Der Weg zu Windows 10 8
2.4 Aufbau 8
2.5 Schnittstellen 9
2.5.1 GPIO 10
2.5.2 SPI 11
2.5.3 I2C 11
2.5.4 UART 12
2.6 Prototyping und Testaufbauten 13
2.6.1 Breadboarding 13
2.6.2 Softwareunterstützung 14
2.6.2.1 Fritzing 14
2.6.2.2 Virtual Breadboard 16
2.7 Elektrotechnische Grundlagen 17
2.7.1 Vorsichtsmaßnahmen im Umgang mit Spannung 17
2.7.2 Statische Aufladung vermeiden 17
2.7.3 Ohmsches Gesetz 18
2.7.4 Energieversorgung am Raspberry Pi 18
2.7.4.1 Stromstärke und Wahl des Netzteils 19
2.7.4.2 Unterbrechungsfreie Stromversorgung 20
2.7.4.3 Mobile Stromversorgung 20
2.7.4.4 Energieversorgung und GPIO 21
2.7.5 Stromversorgung von Bauteilen (zBMotoren) 22
2.7.6 LEDs 23
2.7.7 Widerstände 25
2.7.8 Weitere Bauteile 26
2.8 Benötigte Ausrüstung 27
2.8.1 Raspberry Pi-Ausrüstung 27
2.8.2 Offizielles Zubehör 28
2.8.2.1 Offizieller WLAN-Adapter 28
2.8.2.2 Raspberry Pi-Touchscreen-Display 28
2.8.3 Allgemeine Elektronik 30
2.8.4 Was brauche ich sonst noch? 30
3 Internet of Things mit Windows 10 IoT Core 31
3.1 Chancen für Windows 10 IoT Core 31
3.2 Internet of Things (IoT) 34
3.2.1 Ursprung und Idee 34
3.2.2 IoT als wachsender Markt 35
3.3 Beschaffung und Wartung 36
3.4 Sicherheit 37
3.5 Rechtliche Themen 38
4 Windows 10 auf dem Raspberry Pi 41
4.1 Eine letzte Windows-Version für alle 41
4.2 Bezugsvarianten und Updates 42
4.3 Lizenzierung 43
4.4 Installation 44
4.4.1 Voraussetzung 44
4.4.2 Unterstützte Schnittstellen und Geräte 45
4.4.3 Download 46
4.4.4 Installation der Windows 10 IoT Core-Tools 46
4.4.5 Hinweise zur Netzwerkumgebung 48
4.4.5.1 Verbindung in das lokale Netzwerk 49
4.4.5.2 Direktverbindung zu Ihrem PC 49
4.4.6 Raspberry Pi für den ersten Start vorbereiten 49
4.4.7 Bootvorgang und erster Start 50
4.4.8 Administration des Raspberry Pi 52
4.5 Inbetriebnahme und Administration 52
4.5.1 Default-App 53
4.5.2 Raspberry Pi im Netzwerk finden 53
4.5.3 Verbindung über FTP 53
4.5.4 Verbindung über SSH 54
4.5.5 Verbindung über PowerShell 56
4.5.6 Allgemeine Kommandos 58
4.5.6.1 Lokale Benutzer anlegen 58
4.5.6.2 Benutzer zu Gruppen zuweisen 58
4.5.6.3 Passwort setzen 59
4.5.6.4 Gerätenamen abrufen und setzen 59
4.5.6.5 Netzwerkkonfiguration 59
4.5.6.6 Kopierwerkzeuge 59
4.5.6.7 Prozessverwaltung 59
4.5.6.8 Administration der Startup-App 60
4.5.6.9 Boot-Option festlegen 61
4.5.6.10 Geplante Aufgaben 61
4.5.6.11 Gerätetreiber 61
4.5.6.12 Zugriff auf die Registry 61
4.5.6.13 Dienste 61
4.5.6.14 Bootkonfiguration 61
4.5.6.15 Gerät herunterfahren oder neu starten 62
4.5.6.16 Bildschirmauflösung ändern 62
4.5.7 Weboberfläche 62
4.5.7.1 Grundlegendes 62
4.5.7.2 Administrationsbereiche 63
4.5.8 Bereich Home 63
4.5.9 Bereich Apps 64
4.5.10 Bereich Processes 65
4.5.11 Bereich Performance 65
4.5.12 Bereich Debugging 66
4.5.13 Bereich Realtime Event Tracking 67
4.5.14 Bereich Performance Tracing 68
4.5.15 Bereich Devices 69
4.5.16 Bereich Bluetooth 69
4.5.17 Bereich Networking 69
4.5.18 Bereich Windows Update 70
5 Entwicklung mit dem Raspberry Pi 71
5.1 Vorbereitung 71
5.2 Installation und Einrichtung 72
5.3 Windows IoT Core-Projektvorlagen 73
5.4 Das Konzept der Universal Apps 75
5.5 Beispielanwendung: Hello Pi 77
5.5.1 Benötigte Bauteile 78
5.5.2 Hardwareaufbau 78
5.5.3 Projekt in Visual Studio anlegen 79
5.5.4 Programmaufbau 81
5.5.4.1 Hinterlegen des Begrüßungstexts und Start-Buttons 82
5.5.4.2 Timer-Komponente 83
5.5.4.3 GPIO 83
5.5.5 Das gesamte Programm 84
5.5.6 Deployment und Debugging 86
5.5.6.1 Deployment und Test über Visual Studio 86
5.5.6.2 App-Pakete für den Store oder die lokale Verwendung 88
6 Projekte mit dem Raspberry Pi 95
6.1 Grundinformationen zum Source Code 95
6.2 Remote-Lichtschalter 96
6.2.1 Benötigte Komponenten 97
6.2.2 Hardwareaufbau 97
6.2.3 Softwareaufbau 97
6.2.4 Projektstruktur und Source Code 98
6.2.4.1 Besondere Projekteigenschaften 98
6.2.4.2 Modifizierung des Projekts 99
6.2.4.3 Hauptanwendung - HttpServer 100
6.2.5 Code auf GitHub 103
6.2.6 Demo 104
6.2.7 Ausblick 105
6.2.7.1 Verschönerung der Weboberfläche/Webservice 105
6.2.7.2 Schaltung einer "echten" Lampe statt LED 105
6.3 Begrüßungsscreen für Besucher 108
6.3.1 Benötigte Komponenten 109
6.3.2 Hardwareaufbau 109
6.3.3 Softwareaufbau 109
6.3.4 Projektstruktur und Source Code 110
6.3.4.1 Format der Quelldaten 110
6.3.4.2 ViewModel 111
6.3.4.3 Hauptanwendung - Code Behind 112
6.3.4.4 Hauptanwendung - XAML 114
6.3.5 Code auf GitHub 116
6.3.6 Demo 116
6.3.7 Ausblick 116
6.3.7.1 Darstellung von Geschäftszahlen 116
6.3.7.2 Unser eigener TV-Sender 117
6.3.7.3 Wochenplaner für die Familie 117
6.4 Temperatursensor mit SPI 117
6.4.1 Benötigte Komponenten 117
6.4.2 Hardwareaufbau 118
6.4.2.1 Temperatursensor TMP36GT9Z 118
6.4.2.2 A/D-Wandler MCP 3002 119
6.4.2.3 Aufbau der Schaltung 120
6.4.3 Softwareaufbau 122
6.4.4 Projektstruktur und Source Code 123
6.4.4.1 Hauptanwendung - Code Behind 123
6.4.4.2 Hauptanwendung - XAML 125
6.4.5 Code auf GitHub 126
6.4.6 Demo 126
6.4.7 Ausblick 126
6.5 Kamera-Projekt (Mobile und IoT) 128
6.5.1 Benötigte Komponenten 128
6.5.2 Hardwareaufbau 128
6.5.3 Softwareaufbau 129
6.5.4 Projektstruktur und Source Code 129
6.5.4.1 Hauptanwendung - Code Behind 129
6.5.4.2 Hauptanwendung - XAML 132
6.5.5 Code auf GitHub 133
6.5.6 Demo 134
6.5.7 Ausblick 135
6.6 Mobile Datenerfassung mit dem Raspberry Pi 135
6.6.1 Benötigte Komponenten 136
6.6.2 Hardwareaufbau 136
6.6.2.1 Stromversorgung 136
6.6.2.2 Benutzerinteraktion und Bildschirmausgaben 140
6.7 Raspberry Pi und Cloud 141
6.7.1 Benötigte Komponenten 143
6.7.2 Hardwareaufbau 144
6.7.3 Softwareaufbau 144
6.7.4 Einrichtung der Cloud 144
6.7.4.1 Registrierung des Raspberry Pi am IoT Hub 147
6.7.5 Projektstruktur und Source Code 150
6.7.5.1 Projekt zum Nachrichtenversand - MessageSender 151
6.7.5.2 Projekt zur Nachrichtenverarbeitung - MessageProcessor 153
6.7.6 Code auf GitHub 155
6.7.7 Demo 155
6.7.8 Ausblick 155
6.8 Weitere Projektideen 157
6.8.1 Kommunikation über Bluetooth 157
6.8.2 Sprachausgabe 159
6.8.3 Bildschirmausgabe 161
6.8.4 Motoren 164
6.8.4.1 Gleichstrommotoren 165
6.8.4.2 Schrittmotoren 165
6.8.4.3 Servo-Motoren 166
6.9 Exkurs: Arduino Wiring/Sketch 167
6.9.1 Der Arduino 167
6.9.2 Crashkurs Arduino Sketch 169
6.9.3 Arduino Wiring-Apps mit Visual Studio 171
6.9.4 Umstellung des Controller-Treibers 174
Stichwortverzeichnis 177