Raspberry Pi Zero GPIO-Pins über den Desktop steuern

Wie in meinem Beitrag “Wie man Raspberry Pi Desktop unter VirtualBox einrichtet” schon geschrieben, bietet das Raspberry Pi Desktop Betriebssystem eine Möglichkeit die GPIO-Pins eines per USB angeschlossenen Raspberry Pi Zero mit dem Tool GPIO-Expander zu steuern. In diesem Beitrag zeige ich dir, wie du eine LED am Zero über den GPIO-Expander ansteuerst.

Der GPIO-Expander

Das Tool bietet die Möglichkeit, einen Raspberry Pi Zero bequem vom Rechner aus zu steuern. Hierzu muss der RasPi nur per USB-Kabel am PC angeschlossen werden. Hierzu ist keine SD-Karte und kein Betriebssystem notwendig. Dies ist für viele GPIO-Projekte durchaus interessant und lässt den Aufbau und die Tests dieser Projekte vereinfacht durchführen. Die ganzen Möglichkeiten findest du in der Beschreibung der verwendeten Bibliothek. ²

Der Aufbau

Für diesen kleinen Testaufbau benötigst du folgende Bauteile:

• einen Raspberry Pi Zero, entweder du besorgst dir ein Starterpaket oder den Raspberry Pi Zero mit aufgelöteten Pinleisten;
• ein Breadboard, ein LED, einen 330-Ohm-Widerstand, zwei Jumper Kabel, solltest du noch keine Bauteile haben, empfiehlt sich zum Beispiel dieses Einsteigerpaket von Elegoo;
• ein USB Verbindungskabel mit USB-A-Stecker auf Micro-USB-B Stecker.

Die fritzing-Projektdatei habe ich für dich zum Download bereitgestellt.

Vorbereitung für Raspbian Desktop

Wie immer, für ein neues Projekt solltest du zuerst einmal dein Betriebssystem auf den neusten Stand bringen. Solltest du die neuste Version des Raspbian Desktop verwenden, kannst du den Schritt der Installation von usbbootgui auslassen.

Zugriff auf den Pi Zero

Der Zero verfügt über einen USB-OTG-Anschluss. Über diesen kann man die erforderliche Boot-Firmware über das USB-Kabel an den Zero senden. Hierzu verbindest du den Zero mit dem USB-Anschluss deines Rechners. Wenn du das Raspbian Desktop über die VirtualBox verwendest, solltest bzw. musst den Zero über Geräte-USB der VirtualBox dem Raspbian zuweisen. Im ersten Schritt erkennt das System deinen Zero und es öffnet sich das USB-Boot-GUI. Hier wählst du nun “GPIO expansion board” aus. Bei mir kam es bei der Bespielung des Zeros immer wieder zu Abbrüchen der USB-Verbindung und ich musste diese in der Gerätesteuerung der VirtualBox dem Raspbian Desktop zuweisen.

Nach dem Bespielen des Pi Zero kannst du die Verbindung über das Terminal mit folgendem Befehl testen:

Zugriff auf die GPIOs

Um sich bei jedem Neustart des Betriebssystems die Festlegung der Umgebungsvariablen zu sparen, tragen wir diese in die Bash-Konfiguration des aktuellen Benutzers ein. Hierzu gibst du im Terminal folgenden Befehl ein.

Am Ende der geöffneten Textdatei trägst du folgende Zeilen ein.

Für einen einfachen Test kannst du nun die von pigpio bereitgestellte Befehlszeilenschnittstelle mit folgenden Befehlen nutzen. Die Kommentare habe ich nur zum Verständnis hinzugeschrieben.

GPIO Steuerung mit Python3

Um die LED-Ansteuerung mit Python einfach zu testen, starte im Terminal Python mit python3 und gib folgende Befehle ein:

Mit STRG+C kannst du das Skript abbrechen.

Damit du dir den Code für später speicherst, erzeuge eine Textdatei mit einem Texteditor wie zum Beispiel Nano oder Leafpad.

Den Editor öffnest du über die Terminalbefehle sudo nano ledtest.py oder sudo leafpad ledtest.py.

Schreibe oder kopiere in die Textdatei folgende Befehlszeilen.

Du kannst natürlich auch zum Schreiben die IDLE3 verwenden. Allerdings funktioniert die Bibliothek nicht über die grafische Benutzeroberfläche. Daher musst du das Skript über das Terminal starten. Verwende hierzu den Befehl python3 ledtest.py.

Informationen zur gpiozero Bibliothek:

¹ python-gpiozero, die GitHub-Seite der Bibliothek

² Gpiozero Documentation, PDF-Beschreibung von Ben Nuttall

³ Gpiozero Docs, die Online Beschreibung der Bibliothek

Anmerkung:

Die auf dieser Seite verwendeten Produktlinks zu Amazon sind sogenannte Affiliate Links zum Amazon Partnerprogramm. Für dich entstehen dadurch keine Mehrkosten.