Listing 1
#!/bin/bash # GPIOs als Input gpio -g mode 6 in gpio -g mode 13 in gpio -g mode 19 in gpio -g mode 26 in # Pullups aktivieren gpio -g mode 6 up gpio -g mode 13 up gpio -g mode 19 up gpio -g mode 26 up
Besser und flexibler als der direkte Anschluss ist eine kleine Zwischenplatine (Abbildung 2, links). Statt interner Pullups ohne Möglichkeit zur Statusabfrage kommen hier Pullups beziehungsweise Pulldowns in Hardware zum Einsatz. Außerdem gibt es einen Schutzwiderstand.
Eine solche Zwischenplatine ermöglicht außerdem die freie Wahl bei den Pins auf RasPi-Seite. Trotzdem lohnt es sich, die Pegel nachzumessen: Ist aus irgendeinem Grund bei einem Pin der interne Pullup beziehungsweise Pulldown aktiviert, kommt es zu Fehlfunktionen. Sie müssen die Kommandos aus Listing 1 also einmalig nach dem Booten mit dem Parameter tri statt down absetzen.
Es werde Licht!
Für Lichtsignale kommt ein Streifen mit acht RGB-LEDs von Pimoroni zum Einsatz, der den schönen Namen Blinkt! trägt (Abbildung 4). Sie beziehen den Streifen direkt beim Hersteller [3] oder vom deutschen Pi-Zero-Distributor Pi3g [4]. Das auf einer Buchse montierte Bauteil läuft direkt auf einem RasPi, blockiert dann aber alle GPIOs.
Abbildung 4: Die LED-Leiste Blinkt! begleitet die Audiokulisse des Weckers mit visuellen Effekten.
Die LED-Leiste nutzt intern nur die Pins 2 (5V), 6 (GND), 16 und 18. Sie finden das Pinout für diese und andere Komponenten online [5]. Benötigen Sie die ungenutzten Anschlüsse für andere Zwecke, verbinden Sie die Hardware nicht direkt mit dem RasPi, sondern per Jumperkabel.
Die LEDs ziehen bei maximaler Helligkeit je 60 mA, insgesamt also 480 mA. Diese Grenze erscheint aber eher theoretischer Natur, denn der Streifen strahlt schon bei geringerer Leistung so hell, dass er blendet. Das Modul erlaubt es, die Helligkeit im Bereich von 0.0 bis 1.0 einzustellen, aber schon beim Wert 0.4 strahlen die Dioden so hell, dass die Steuerung für unseren Wecker diesen Wert als Obergrenze nutzt.
Wie spät ist es?
Zu den Aufgaben eines Weckers gehört neben dem Wecken auch die Anzeige der Uhrzeit. Dafür kommt im Beispiel eine Segmentanzeige zum Einsatz. Die gibt es in verschiedenen Ausführungen, je nach dem, was Sie in welcher Größe anzeigen möchten.
Im Gegensatz zu den einfacheren Ausführungen kann der vierstellige Four-Letter-pHAT (Abbildung 5) nicht nur Zahlen anzeigen, sondern auch Buchstaben – der Name spielt auf entsprechende englische Schimpfwörter an. Sie finden dieses Bauteil sowohl bei Pimoroni als auch beim deutschen Distributor Pi3g im Sortiment.
Abbildung 5: Die Segmentanzeige mit dem Four-Letter-pHAT bietet etwas mehr Flexibilität in Bezug auf die angezeigten Zeichen.
Die Wahl fiel auf dieses Modul, da es nur wenig teurer ist als einfachere Displays, aber mehr Funktionen mitbringt. Der Four-Letter-pHAT kommt als Bausatz. Vor der Inbetriebnahme löten Sie die Buchse sowie die beiden Anzeigenelemente ein. Haben Sie es eilig, nehmen Sie für die Buchse wieder den Hammer zur Hand – mit den bereits beschriebenen möglichen Konsequenzen.
Dank Buchse läuft der pHAT direkt auf dem RasPi, das Format ist auf den Zero abgestimmt. Wie beim LED-Streifen kommen Jumperkabel für die Pins 2 (5V), 3 (SDA), 5 (SCL), 6 (GND) und 17 (3,3V) zum Einsatz. Da Pin 2 schon vom Blinkt! belegt ist, verbinden Sie diesen auf pHAT-Seite mit Pin 4 auf RasPi-Seite, denn dieser Pin liefert ebenfalls die notwendigen 5 Volt.
Zusammenbau
Die Verbindung aller Komponenten per Kabel wie in Abbildung 6 erlaubt zwar volle Flexibilität beim mechanischen Ausrichten im Gehäuse eines Weckers, ist aber nicht sonderlich stabil. Als Basis für alle Teile eignet sich eine Trägerplatine besser. Während die Lötarbeiten beim pHAT selbst einen Anfänger wie den Autor vor keine großen Schwierigkeiten stellen, erfordert eine passende Platine Erfahrung, Übung und die technische Ausstattung für Design, Druck und Produktion.
Abbildung 6: Für den ersten Test genügt es, den RasPi, das Blinkt!-Element und den Four-Letter-pHAT mittels Jumperkabeln zu verbinden.
Die Platine aus Abbildung 7 stammt von Lothar Hiller, einem Hardware-Guru und Koautor diverser Artikel in diesem Magazin. Der Träger hat auf einer Seite eine Buchse für den Pi Zero (links). Die extralangen Pins der Buchse dienen auf der anderen Seite (rechts) dem pHAT als Anschluss. Eine weitere Pin-Leiste zeigt im 90-Grad-Winkel nach oben. Hier platzieren Sie später die LED-Leiste, die dann an die Decke des Zimmers strahlt. Ergänzend gibt es noch Anschlüsse für die Wecker-Tastatur und eine Realtime-Clock.
Abbildung 7: Mit einer individuellen Trägerplatine verbinden Sie die Komponenten so, dass der gesamte Aufbau kompakter ausfällt und damit besser in ein Gehäuse passt.
Als Alternative zu dieser speziellen Anfertigung eignen sich sogenannte Expansion Boards. Pimoroni bietet etwa den Mini Black HAT Hack3r an (ebenfalls über Pi3g zu beziehen), der ausreichend Anschlussmöglichkeiten bietet. Weitere Ausführungen gibt es bei diversen Elektronikversendern sowie bei Ebay und Amazon für wenig Geld.
