Aktuelle Hardware im Kurztest

Der RasPiO Pro HAT bringt eingebaute Schutzmechanismen mit, die Bedienfehler vermeiden helfen.

Das Pro im Namen des RasPiO Pro HAT steht weder für Prototyping noch für Professional, sondern für Protected, also geschützt. Der Entwickler Alex Eames sieht den HAT als ideale Plattform für Anfänger, insbesondere für die ersten Schritte mit Python und Gpiozero, einer einfachen Bibliothek zum Steuern von LEDs, Schaltern, Lichtwiderständen und anderen Komponenten. Der HAT funktioniert mit allen RasPis, die über die GPIO-Schnittstelle mit zweimal 20 Pins verfügen.

Das Besondere am HAT sind die eingebauten 300-Ohm-Widerstände samt Z-Diode, die die GPIOs als Input sowie daran angeschlossene LEDs (als Output) schützen. Eine weitere Hilfe für Anfänger ist die lineare Anordnung aller GPIOs gemäß BCM-Nummerierung, das mühsame Suchen und Abzählen von Pins entfällt also. Neben mehreren Anschlüssen für 3,3 Volt, 5 Volt und Masse nimmt ein normales Steckbrett mit 34 Fünfer-Reihen den ganzen Platz der Platine ein.

Sie brauchen bei der Platine nichts zu löten, es sei denn, Sie wollen auf die GPIOs ohne Schutzwiderstand zugreifen. Probleme mit den Widerständen gab es aber laut Dokumentation nur beim Anschluss von SPI-Geräten mit hohen Übertragungsfrequenzen, etwa Bildschirmen. Die Dokumentation in Englisch zeigt auf 24 Seiten didaktisch geschickt an verschiedenen praxisnahen Beispielen das Programmieren mit Python und Gpiozero. Die notwendigen Komponenten wie LEDs und einen Fotowiderstand liefert der HAT gleich mit.

Der RasPiO Pro HAT präsentiert sich als ideale Plattform für erste Experimente mit dem RasPi und elektronischen Komponenten. Es lässt sich trefflich darüber streiten, ob eingebaute Schutzwiderstände wirklich eine gute Idee sind: Zur Elektronik gehört eigentlich auch das Verständnis, dass es empfindliche Komponenten gibt, die es mit entsprechend dimensionierten Widerständen zu schützen gilt.

Der Button-Shim von Pimoroni sorgt bei belegter GPIO-Leiste für zusätzliche Taster.

Zum Leidwesen vieler Bastler bringen die RasPis keinen einzigen Taster mit – eigentlich kein Problem, zwei Jumper an zwei GPIOs reichen oft für den Selbstbau. Blockiert jedoch ein HAT alle GPIOs, obwohl dessen Elektronik nur ein paar davon nutzt, kommt der Button-Shim von Pimoroni gerade recht. Als Shims bezeichnet man hauchdünne Platinen, die zwischen HAT und Mini-PC passen.

Das Bauteil verwendet, wie der kürzlich vorgestellte LED-Shim, keinen Klemmmechanismus. Beim Löten ist also Vorsicht angesagt: Damit der HAT später ohne Probleme passt, dürfen Sie die GPIOs nicht mit Lötzinn verschmutzen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Buttons den Pi Zero verbreitern (die anderen RasPi-Modelle arbeiten ebenfalls mit dem Shim zusammen) und die Standardgehäuse nicht mehr passen.

Ansonsten lässt sich der Shim schnell in eigene Anwendungen integrieren. Die Raspbian-Archive enthalten Pakete mit der entsprechenden Bibliothek (python3-buttonshim beziehungsweise python-buttonshim). Alternativ gibt es den Quellcode samt Beispielen auf Github (https://github.com/pimoroni/button-shim). Da der RasPi die fünf Buttons samt der RGB-LED über I²C steuert, stehen für die Anwendung alle GPIOs bereit.

Mithilfe des LiPo-Shim versorgen Sie den RasPi über eine externe Batterie mit Strom.

Ein Shim von Pimoroni kümmert sich um die Stromversorgung des RasPi. Der LiPo-Shim verfügt über einen JST-Anschluss für eine 3,7V-Lithium-Batterie und erzeugt aus deren Spannung die notwendigen 5 V für den RasPi, die er dann über Pin 2 einspeist. Eine LED zeigt an, ob Strom fließt, eine weitere warnt bei niedrigem Ladestand (Akkuspannung 3,4 Volt). In diesem Fall zieht die Platine GPIO4 gegen Masse, worauf der RasPi sauber herunterfahren könnte. Bei 3 Volt Restspannung regelt die Platine hart ab, um den Akku vor Tiefentladung zu schützen.

Eine kleine Buchse zum Anlöten an den Shim liegt bei. Allerdings blockiert der Mini-Header dann wichtige Pins wie I²C und UART. Bei Bedarf bleibt der Shim stattdessen mobil und arbeitet mit anderen RasPis zusammen. Gedacht ist die Hardware aber für das direkte Anlöten auf die GPIO-Leiste. Für wirklich stromhungrige Anwendungen eignet sich die Technik zwar nicht, aber zieht ein RasPi erst einmal die erlaubten 1,5 Ampere Dauerstrom, eignet sich die Anwendung eigentlich sowieso nicht für den Batteriebetrieb.

VBAT+ und Masse führt der LiPo-Shim heraus, sodass Sie eine eigene Stromquelle anschließen können. Außerdem gibt es einen Enable-Pin: Gegen Masse gezogen, schaltet die Platine dem RasPi den Strom sofort ab.

Der Cytron Maker pHAT bringt einen USB-Serial-Konverter mit, der interessante Möglichkeiten eröffnet.

Aus Malaysia kommt ein weiterer HAT, der sich an Anfänger wendet. Der Hersteller Cytron agiert, ähnlich wie Pimoroni oder Adafruit, sowohl als Hersteller als auch als Händler. Deshalb geht es hier nicht um ein südostasiatisches Billigprodukt, sondern um ein Stück Hardware samt Handbuch mit 30 Seiten und (englischsprachigen) Video-Tutorials. Die Qualität dieser Unterlagen steht denen von Adafruit oder Pimoroni in nichts nach.

Der HAT kommt schön verpackt in einer kleinen Box. Auf den Pi Zero stecken Sie den HAT einfach auf, für die größeren RasPi-Modelle findet sich in der Box eine etwas höhere Zusatzbuchse. Der HAT bietet acht gleichfarbige LEDs, drei Taster und einen Buzzer. Das Handbuch zeigt, wie Sie diese Komponenten mittels Python und der Gpiozero-Bibliothek ansteuern. Die GPIOs der LEDs sowie die Schnittstellen-Pins (I²C, UART, SPI) sind in einer Pin-Leiste herausgeführt.

Die Besonderheit des Maker pHAT ist ein USB-Serial-Konverter, verbunden mit einer Micro-USB-Buchse. Verbinden Sie einen PC per USB-Kabel damit, bekommt der RasPi darüber nicht nur seinen Strom, sondern der PC ersetzt auch Tastatur und Bildschirm. Auf RasPi-Seite ergänzen Sie dafür die /boot/config.txt mit der Zeile enable_uart=1. Windows und Mac OS X benötigen noch einen (im Handbuch verlinkten) Treiber sowie eine Terminal-Software wie Putty.

Dank serieller Konsole klappt der Zugriff auf den Mini-PC völlig ohne Netzwerkkonfiguration, OTG-Adapter, Tastatur und Bildschirm; das Handbuch geht ausführlich auf alle Schritte ein. Obwohl der Maker pHAT eher auf Anfänger abzielt, glänzt er auch in Projekten, die nur ein minimales Interface mit ein paar Schaltern, LEDs und einem Buzzer benötigen. (agr)