Arduino und RasPi drahtlos koppeln

© piccaya, 123RF

Dynamisches Doppel

Das Raspberry Pi Wireless Inventors Kit RasWIK bringt in einem preiswerten Kit alles mit, was Sie für die ersten Gehversuche im Internet of Things benötigen.

README

Das Hard- und Softwarepaket RasWIK baut den RasPi mithilfe eines Arduino-kompatiblen Boards und einer Platine für dessen drahtlose Ansteuerung vom RasPi aus zur perfekten Basis für drahlose Lösungen zum Messen und Steuern aus. Ein Breadboard und zahlreiche elektronische Bausteine für eigene Experimente liegen gleich bei.

In vielen kreativen Projekten würden sich Raspberry Pi und Arduino ideal ergänzen – gäbe es da nicht eine entscheidende Schwäche: Um mit dem Arduino zu interagieren, muss der RasPi über einen USB-Port Verbindung zu ihm aufnehmen. RasWIK [1] – das Kürzel steht für Raspberry Pi Wireless Inventors Kit – bietet eine nett verpackte Lösung für dieses Problem.

Neben einer Reihe von elektronischen Komponenten umfasst das RasWIK-Paket ein Arduino-kompatibles XinoRF-Board sowie das Slice of Radio, einen Funk-Transceiver für den Raspberry Pi (siehe Tabelle "Das RasWIK-Paket"). Damit erhalten Sie ein Arduino-Board, das drahtlos mit dem RasPi kommunizieren kann.

Um den Einstieg zu erleichtern, findet sich im RasWIK-Paket auch eine SD-Karte mit einer angepassten Raspian-Version. Auf dieser findet sich das grafische Werkzeug WIK für die Arbeit mit dem XinoRF sowie Beispielprojekte und zahlreiche besonders für den Einstieg nützliche Skripte (siehe auch Kasten "RasWIK im Eigenbau")

Das RasWIK-Paket

Basiskomponenten

Ciseco Slice of Radio, Ciseco XinoRF-Entwicklerboard, SD-Karte (4 GByte) mit PiOS and Beispielsoftware, USB-Kabel, Breadboard

Bauteile

16 LEDs (5 rot, 5 gelb, 5 grün, 1 blau), 30 Widerstände (10 10K, 20 470R), Transistor, Diode, Fotowiderstand, Thermistor, Piezo-Summer, 3 Taster

Sonstiges: Jumperkabel (verschiedene Farben), Klingeldraht

Preis (ca.)

60 Euro

Bezugsquelle

Exp-Tech http://www.exp-tech.de

RasWIK im Eigenbau

Interessieren Sie sich lediglich für den XinoRF [2] und das Slice-of-Radio-Modul [3], dann können Sie diese auch einzeln erwerben. Bei der zugehörigen Software inklusive der WIK-Oberfläche und den Beispieldateien handelt es sich um Open Source, die Sie von der Website des RasWIK-Herstellers Ciseco herunterladen können. Auch das entsprechend angepasste Raspbian lässt sich bei Bedarf via Openmicros.org herunterladen [5]. Selbst wenn Sie ein RasWIK-Kit erworben haben, lohnt es sich übrigens, die beiden Websites im Auge zu behalten, um keine Updates zu verpassen.

Grundkonfiguration

Der Einstieg in RasWIK erfordert keine besonderen Kenntnisse und lässt sich in wenigen Minuten bewältigen. Sie rasten einfach das Slice-of-Radio-Modul auf dem GPIO-Port des RasPi ein und booten den Mini-Rechner von der mitgelieferten SD-Karte. Sie melden sich am Standardkonto pi mit dem Passwort raspberry an und starten dann mittels startx die grafische Oberfläche.

Nun werfen Sie das XinoRF-Board an. Zur dessen Stromversorgung nutzen Sie entweder eine 9V-Batterie, die Sie in den Power-Port des Boards stecken, oder das mitgelieferte Mini-USB-Kabel. In letzterem Fall beziehen Sie die Versorgungsspannung wahlweise von einem freien Port des RasPi oder über einen preiswerten USB-Batterieadapter.

Als Nächstes öffnen Sie auf dem RasPi den Ordner WIK_FILES, klicken das Python-Skript RunMe.py doppelt an und drücken auf Aufforderung den Button Execute. Im daraufhin erscheinenden Fenster WIK Launcher wählen Sie Basics an und öffnen durch einen Klick auf Launch das RasWIK-Interface (Abbildung 1).

Abbildung 1: Das grafische Werkzeug WIK erleichtert das Einrichten einer Verbindung zwischen Raspberry Pi und XinoRF.

Über Connect stellen Sie jetzt eine Verbindung zwischen RasPi und XinoRF her. Dann wechseln Sie erneut nach Basics (Abbildung 2), wo Sie nun über die grafische Schnittstelle drahtlos mit dem XinoRF kommunizieren und ihn ansteuern können.

Abbildung 2: Die Sektion Basics von WIK.

Erste Schritte

Um die Grundlagen des Umgangs mit dem RasWIK zu erlernen, eignet sich der klassische LED-Blink-Versuch ideal, zumal das Kit alle dazu notwendigen Komponenten bereits mitbringt. Auf dem mitgelieferten Breadboard verbinden Sie eine LED (suchen Sie sich eine Farbe heraus) und einen 470-Ohm-Widerstand mit den Pins GND und 11 des XinoRF (Abbildung 3).

Abbildung 3: Verkabelungsdiagramm für den LED-Versuchsaufbau.

Im Basics-Abschnitt von WIK klicken Sie dann den Schalter HIGH neben dem Eintrag D11 und können nun, sofern alles geklappt hat, die leuchtende LED bewundern. Über den Button LOW schalten Sie sie wieder ab.

Einige Pins des XinoRF (so die Pins 6 und 11) beherrschen eine analoge Ausgabe (PWM). Die LED lässt sich also nicht nur ein- und ausschalten, sondern auf diesem Weg auch dimmen. Dazu geben Sie in das Feld neben PWM einen Wert zwischen 0 (dunkel) und 255 (hell) ein und klicken dann den Schalter an.

Auch das Ansteuern von Servo-Motoren beherrscht das XinoRF. Dazu schließen Sie den Motor an Pin 9 an und bedienen den Servo über den zugehörigen Schieberegler neben D09 (Abbildung 4).

Abbildung 4: So schließen Sie einen Servo-Motor an den XinoRF an.

WIK ermöglicht aber noch ausgeklügeltere Projekte. Über den Abschnitt Advanced Analog lesen Sie beispielsweise die Temperatur eines mit dem XinoRF verbundenen Thermistors aus (Abbildung 5). Das erfordert normalerweise eine komplizierte Umrechnung des gemessenen Widerstandswerts, in diesem Fall allerdings erledigt das WIK transparent für Sie.

Abbildung 5: Verkabelungsdiagramm für den Thermistor.

Dazu wechseln Sie in die Sektion Advanced Analog von WIK und klicken Read an – schon erscheint im Feld Temperature der aktuelle Wert (Abbildung 6). WIK ist allerdings nur auf Temperaturen zwischen 0 und 40 Grad Celsius geeicht. Liegt der zu messende Wert außerhalb dieses Bereichs, steht eine komplexe Rekalibrierung an.

Abbildung 6: Auslesen der Temperatur mittels eines Resistors in WIK.

Mithilfe von WIK lassen sich die erfassten Temperaturwerte auch als Diagramm ausgeben. Dazu verlassen Sie die bisher verwendete Oberfläche und wählen bei einem erneuten Start im WIK-Launcher den Punkt Graphs an. Im Reiter Introduction klicken Sie auf Connect, um wieder eine Verbindung zwischen RasPi und XinoRF herzustellen.

Wechseln Sie in die Sektion Temperature und klicken Sie dort Go an. Die Anwendung liest daraufhin 20 Sekunden lang jede Sekunde einmal den Wert von Pin A0 des XinoRF ein und erzeugt damit ein Diagramm. Durch Modifizieren der Parameter für Delay und Repeat verändern Sie das Intervall zwischen den Messungen und die Dauer der Messwerterfassung nach Belieben.

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