Raspberry Pi: GPIO mit Python und GPIO Zero programmieren

Python ist eine Script-Sprache. Man kann damit auf der Kommandozeile einzelne Kommandos ausführen oder mehrere Kommandos in eine Textdatei schreiben, die vom Python-Interpreter als Programm ausgeführt wird. Für Einsteiger ist die Sprache besonders geeignet, weil sie nur wenige Schlüsselwörter umfasst und der Code sich relativ übersichtlich gestalten lässt. Als Quereinsteiger stolpert man gerne über die eine oder andere Besonderheit. Beispielsweise, dass Einrückungen nicht nur für Struktur sorgen, sondern auch eine Funktion erfüllen, wie man sie von geschweiften Klammern kennt.

Ein großer Vorteil von Python ist, dass es für fast Alles fertige Bibliotheken gibt, die man am Anfang des Quelltextes mit wenigen Kommandos einbinden kann. Eine solche Bibliothek ist GPIO Zero.

GPIO Zero ist eine einfache Schnittstelle zum Ansteuern von Bauelementen, Bauteilen und Geräten, die mit den GPIOs eines Raspberry Pi verbunden sind. Es ist die einfachste Art, um Elektronik mit dem Raspberry Pi auszuprobieren.
Mit nur wenigen und verständlichen Zeilen Code kann man Bauteile funktional miteinander verbinden. Nicht nur LEDs, Taster, sondern auch Sensoren und Analog-Digital-Wandler lassen sich damit steuern.

GPIO Zero installieren

GPIO Zero ist in der Raspberry Pi OS Desktop-Version standardmäßig installiert. Andere Distributionen benötigen zuerst eine Installation von GPIO Zero, wofür eine Verbindung zum Internet notwendig ist.

Für die Installation auf der Kommandozeile für Python Version 3:

sudo apt update
sudo apt install python3-gpiozero

Für die Installation auf der Kommandozeile für die Python Version 2:

sudo apt update
sudo apt install python-gpiozero

Entwicklungsumgebung zum Programmieren

Wenn man mit Raspberry Pi OS auf dem Desktop arbeitet und dort mit Python programmieren möchte, dann empfiehlt sich als Entwicklungsumgebung die Thonny Python IDE zu verwenden.
Die Thonny Python IDE erreicht man im Programm-Menü über das Untermenü „Entwicklung“.

Experimente und Anwendungen mit GPIO Zero

  • LED einschalten und ausschalten (mit GPIO Zero)
  • LED blinken lassen (mit GPIO Zero)
  • LED-Helligkeit steuern (mit GPIO Zero)
  • Taster-Zustand anzeigen (mit GPIO Zero)
  • Taster schaltet LED ein und aus (mit GPIO Zero)

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  • LED: Einschalten, ausschalten, blinken und Helligkeit steuern
  • Taster: Verschiedene Zustände auswerten und anzeigen lassen
  • LED mit Taster einschalten und ausschalten
  • Relais-Board steuern
  • LED, Relais-Board und Motor über ULN2003A steuern
  • Ampel- und Lauflicht-Steuerung
  • Herunterfahren per Taster
  • Reaktionsspiel mit Tastern und LEDs
  • Eigene Steuerungen programmieren

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