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Aus Raspberry Pi Geek 06/2015

2,4-Zoll-Touchscreen 4D Systems 4DPi-24-HAT

© Computec Media GmbH

Angefasst

Christoph Langner

Bei vielen RasPi-Projekten verschwindet der Raspberry Pi unsichtbar in einem Schrank oder einem Gehäuse. Für manche Ideen braucht es jedoch ein Display mitsamt Touchscreen: Mit dem 4DPi-24-HAT von 4D Systems rüsten Sie diesen auf dem RasPi ohne zusätzliche Verkabelung nach.

Arbeitet ein Raspberry Pi als kleiner Server oder Steuercomputer, darf er ruhig hinter einem Schrank oder einer Verkleidung verschwinden. Soll er jedoch als kleines Terminal fungieren, käme ab und an ein Display recht gelegen. Handelte es sich dabei sogar um einen Touchscreen, so ließe sich der RasPi dann komplett ohne zusätzliche Maus und Tastatur bedienen.

Das 4DPi-24-HAT [1] erfüllt exakt diesen Zweck: Das knapp 35 US-Dollar (Stand: Ende August 2015) teure Display sitzt als HAT auf dem GPIO-Port des RasPi, der es mit Daten und Strom versorgt. Zusätzliche Kabel zwischen RasPi und dem Bildschirm benötigen Sie nicht. Das Display zeigt den Inhalt an, den auch ein per HDMI angeschlossener Monitor darstellen würde; sogar der Betrieb eines X-Servers mitsamt Desktop-Umgebung funktioniert.

Aufgrund der Display-“Größe” von 2,4 Zoll müssen Sie sich allerdings mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixeln zufriedengeben. Das genügt für viele Terminalanwendungen, jedoch nicht für eine grafische Oberfläche, die sich dann schnell mit Menüleisten füllt. Doch erst einmal zur Installation des Displays: Bevor Sie den Touchscreen auf dem Raspberry Pi installieren, sollten Sie den Mini-Rechner mit Raspbian ausstatten, das System grundlegend einrichten und auf den aktuellen Stand bringen. Der Hersteller 4D Systems liefert einen angepassten Kernel für die Raspberry-Pi-Modelle A+, B+ und RasPi 2 aus, der Display-Aufsatz spielt also mit sämtlichen aktuellen RasPis zusammen.

Das 4DPi-24-HAT installieren

Zur Installation müssen Sie den vom Hersteller angepassten Kernel aus dem Netz laden und im Raspbian-System installieren. Melden Sie sich dazu entweder direkt auf dem RasPi an oder verbinden Sie sich über SSH mit dem Mini-Rechner. Das Laden der Datei erledigen Sie beispielsweise mittels Wget; mit Tar entpacken Sie unter Einsatz der Option -C / die Datei dann aus dem aktuellen Verzeichnis heraus direkt ins Raspbian-Stammverzeichnis (Listing 1).

Das Entpacken des Kernel-Tarballs überschreibt eine Reihe von Konfigurationsdateien. Haben Sie daran eigene Anpassungen vorgenommen, gehen diese beim Auspacken des Archivs verloren. Erstellen Sie daher gegebenenfalls vorab Sicherheitskopien der betroffenen Dateien (Listing 2) und vergleichen Sie nach der Installation die von 4D Systems geschriebenen Dateien mit Ihren Kopien.

Arbeiten Sie mit einem RasPi der ersten Generation, müssen Sie in der Datei /boot/config.txt noch den zu ladenden Kernel ändern. Kommentieren Sie dazu die Zeile kernel=kernel7_hat.img gegen Ende der Datei mit einer vorangestellten Raute aus und aktivieren Sie die letzte Zeile kernel=kernel_hat.img durch Löschen dieses Zeichens (Listing 3). Nutzen Sie einen Raspberry Pi 2, dürfen Sie diesen Schritt überspringen.

Listing 1

 

$ wget http://www.4dsystems.com.au/downloads/4DPi/4DPi-24-HAT/4DPi-24-HAT_kernel_R_1_0.tar.gz
$ sudo tar xf 4DPi-24-HAT*.tar.gz -C /

Listing 2

 

$ cp /etc/modules /etc/modules.bak
$ cp /etc/rc.local /etc/rc.local.bak
$ cp /boot/config /boot/config.bak

Listing 3

 

[... nach der Änderung ...]
#uncomment if running on RPi2
#kernel=kernel7_hat.img
#uncomment if running on RPi1
kernel=kernel_hat.img

Fahren Sie nun das System herunter, klemmen Sie den RasPi vom Strom ab und setzen Sie das Display auf den GPIO-Port. Danach starten Sie den RasPi neu. Gegen Ende des Bootvorgangs erscheint der Login-Prompt auf dem Display-HAT (Abbildung 1). Melden Sie sich hier wie gewohnt an und rufen den X-Server mit FRAMEBUFFER=/dev/fb1 startx auf, dann lädt auch die grafische Oberfläche auf dem Display (Abbildung 2). Soll das künftig beim Booten des Systems automatisch erfolgen, öffnen Sie die Datei /etc/rc.local mit Root-Rechten in einem Editor und fügen dort den Inhalt aus Listing 4 ein. Nutzen Sie einen anderen Benutzer als den Standard-User pi, so passen Sie die Option -u pi in diesem Aufruf entsprechend an.

Abbildung 1: Der 2,4 Zoll große Display-Aufsatz von 4D Systems reicht für Terminalausgaben locker aus.

Abbildung 1: Der 2,4 Zoll große Display-Aufsatz von 4D Systems reicht für Terminalausgaben locker aus.

Abbildung 2: In Kombination mit einem X-Server und LXDE als Desktop-Umgebung wird es auf dem Bildschirm eng.

Abbildung 2: In Kombination mit einem X-Server und LXDE als Desktop-Umgebung wird es auf dem Bildschirm eng.

Listing 4

 

$ sudo -u pi FRAMEBUFFER=/dev/fb1 startx &

Den Touchscreen kalibrieren

Das 4DPi-24-HAT arbeitet nicht nach dem modernen kapazitiven Verfahren, das Sie von neuen Smartphones kennen, sondern resistiv. Das bedeutet nicht nur, dass die Eingaben nicht ganz so präzise erfolgen und Sie am besten mit einem Eingabegriffel arbeiten sollten, sondern auch, dass Sie den Touchscreen kalibrieren müssen. Sie erledigen das mithilfe des Xinput Calibrator [3]. Das Programm findet sich allerdings nicht in den Paketquellen von Raspbian, deswegen müssen Sie die Anwendung bislang noch von Hand kompilieren.

Installieren Sie dazu die nötigen Abhängigkeiten und laden Sie über die Versionsverwaltung Git den Quellcode der Anwendung herunter. Danach wechseln Sie in den dabei entstandenen Ordner xinput_calibrator/ und bauen mit den Kommandos ./autogen.sh && make das Programm. Für die Installation mit make install benötigen Sie dann wieder Root-Rechte. Anschließend löschen Sie den Ordner mit dem Quellcode: Sie benötigen ihn nicht mehr, da Sie das Programm im System installiert haben (Listing 5).

Listing 5

 

$ sudo apt-get install libtool libx11-dev xinput autoconf libx11-dev libxi-dev x11proto-input-dev
$ git clone https://github.com/tias/xinput_calibrator
$ cd xinput_calibrator
$ ./autogen.sh
$ make
$ sudo make install
$ rm -rf xinput_calibrator

Zum Kalibrieren schließen Sie nun am besten eine Tastatur an den RasPi an und booten das System in die grafische Oberfläche. Dort rufen Sie über Menü | Zubehör | LXTerminal ein Terminalfenster auf. Darin löschen Sie zunächst im Verzeichnis /etc/X11/xorg.conf.d/ die Datei 99-calibration.conf, sofern diese schon existiert. Dann starten Sie mit der Eingabe von xinput_calibrator das Kalibrierungswerkzeug und lassen es über die Option --output-filename die Konfiguration in die Datei 99-calibration.conf schreiben (Abbildung 3).

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