Raspberry Pi: Programmieren mit Python

Python ist eine Script-Sprache ähnlich wie PHP oder Javascript. Ein Python-Interpreter ist für die Ausführung des Codes verantwortlich, der als einfache Textdatei vorliegt. Für Einsteiger ist die Sprache besonders geeignet, weil sie nur wenige Schlüsselwörter umfasst und der Code sich relativ übersichtlich gestalten lässt. Gleichzeitig zwingt die geforderte Programmstruktur zum sauberen Programmieren, weshalb man als Quereinsteiger gerne über die eine oder andere Besonderheit stolpert.
Die Programmstruktur wird durch Einrückungen mit Leerzeichen oder Tabulatorzeichen gebildet. Andere Sprachen verwenden dazu Klammern oder Schlüsselwörter.

Warum mit Python programmieren?

Python ist eine universelle Programmiersprache. Der Fokus liegt auf der Programmlesbarkeit.
Python gilt als einfach zu erlernende Sprache, da sie über eine klare und übersichtliche Syntax verfügt. Dabei muss man allerdings einwenden, dass auch der Python-Quellcode genauso wie andere Programmiersprachen unübersichtlich werden kann.
Desweiteren ist Python in Informatik-Kreisen so weit verbreitet, dass man es in Technik-nahen Ausbildungen und Berufen wieder findet.

Sollte man in Python 2 oder 3 entwickeln?

Die Linux-Distribution Raspbian bringt gleich zwei Versionen von Python mit. Generell unterscheidet man zwischen Python 2.x und 3.x. Python 3 ist leider nicht vollständig abwärtskompatibel und verwendet teilweise eine andere Syntax als die Version 2. Es stellt sich hierbei die Frage, in welcher Version man entwickeln sollte. Die Frage ist durchaus berechtigt. Python 3 ist moderner und einige neue Bibliotheken unterstützen Python 2 nicht mehr. Anders herum gibt es einige Bibliotheken und Programme, die mit Python 3 nicht laufen. Geschickterweise lassen sich beide Versionen parallel installieren, weshalb sich die Frage nach der Nutzung einer bestimmten Version nicht so oft stellt.
Grundsätzlich empfiehlt es sich unter Python 3 zu entwickeln und gegebenenfalls über den Import des future-Moduls dafür sorgen, dass die Programme mit beiden Versionen laufen.

Quellcode in Python 3: Hello World

Zuerst öffnen wir einen Editor und legen eine Datei mit dem folgenden Inhalt an:

nano helloworld.py

#!/usr/bin/python
print ("Hello World")

Mit Strg + O, Return und Strg + X die Datei speichern und schließen.

Vor dem Ausführen muss die Datei noch ausführbar gemacht werden.

chmod +x helloworld.py
./helloworld.py

Das Script gibt den Text "Hello World" auf der Kommandozeile aus.

Schritt für Schritt: Hello World

#!/usr/bin/python

Bei der ersten Zeile handelt es sich um das sogenannte Shebang. Es enthält den Hinweis darauf, welcher Interpreter für die Ausführung der Datei zuständig ist.

print ("Hello World")

Diese Zeile gibt den Text "Hello World" aus.

Programmieren mit der Thonny Python IDE

Wenn Du mit der Desktop-Version von Raspberry Pi OS arbeitest, dann empfiehlt es sich mit der Thonny Python IDE zu programmieren.
Die Thonny Python IDE erreicht man im Programm-Menü über das Untermenü „Entwicklung“.

Thonny Python IDE

Die Thonny Python IDE verfügt über alle erforderlichen Funktionen und Bedienelemente, um effektiv mit Python und GPIO Zero programmieren zu können.

Aufteilung der Entwicklungsumgebung:

Menü-Leiste zum Bedienen und Steuern
Eingabefeld für den Quelltext
Ausgabefeld für die Textausgabe und Status-Informationen

Wichtige Funktionen der Menü-Leiste:

Neue Datei erstellen
Datei öffnen
Datei speichern
Programm ausführen
Programm beenden

Weitere Funktionen sind selbsterklärend oder erfüllen eine Spezialfunktion.

In der Regel ist das Programm vorinstalliert. Wenn nicht, kann es über die Kommandozeile nachträglich installiert werden.

 sudo apt install python3-thonny

Hardware-nahes Programmieren mit Python

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, pigpio oder RPi.GPIO.

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.