[Raspberry Pi 01] • Raspberry Pi programmieren mit Python · 2. Auflage 2015 by Weigend, Michael -- Read -- Imperial Library of Trantor

Index

Impressum Einleitung Kapitel 1: Begegnung mit Python

1.1 Was ist Python? 1.2 Python-Versionen 1.3 IDLE

1.3.1 Die Python-Shell 1.3.2 Hotkeys

1.4 Die Python-Shell als Taschenrechner

1.4.1 Operatoren und Terme 1.4.2 Zahlen 1.4.3 Mathematische Funktionen

1.5 Hilfe 1.6 Namen und Zuweisungen

1.6.1 Zuweisungen für mehrere Variablen 1.6.2 Rechnen mit Variablen in der Shell 1.6.3 Syntaxregeln für Bezeichner 1.6.4 Neue Namen für Funktionen und andere Objekte 1.6.5 Erweiterte Zuweisungen

1.7 Mit Python-Befehlen Geräte steuern

1.7.1 Projekt: Eine LED ein- und ausschalten 1.7.2 Das Modul RPI.GPIO 1.7.3 Steuern mit Relais 1.7.4 Projekt: Eine Taschenlampe an- und ausschalten

1.8 Aufgaben 1.9 Lösungen

Kapitel 2: Python-Skripte

2.1 Ein Skript mit IDLE erstellen

2.1.1 Ein neues Projekt starten 2.1.2 Programmtext eingeben 2.1.3 Das Skript ausführen 2.1.4 Shortcuts

2.2 Programme ausführen

2.2.1 Programm in der Konsole starten 2.2.2 Anklicken des Programmicons im File-Manager

2.3 Interaktive Programme – das EVA-Prinzip

2.3.1 Format mit Bedeutung – Aufbau eines Python-Programmtextes 2.3.2 Eingabe – die input()-Funktion 2.3.3 Verarbeitung – Umwandeln von Datentypen und Rechnen 2.3.4 Ausgabe – die print()-Funktion

2.4 Programmverzweigungen

2.4.1 Einfache Bedingungen 2.4.2 Wie erkennt man eine gute Melone? Zusammengesetzte Bedingungen 2.4.3 Einseitige Verzweigungen und Programmblöcke 2.4.4 Haben Sie Ihr Idealgewicht? 2.4.5 Eine Besonderheit von Python: Wahrheitswerte für Objekte

2.5 Bedingte Wiederholung – die while-Anweisung

2.5.1 Projekt: Zahlenraten 2.5.2 Have a break! Abbruch einer Schleife

2.6 Projekte mit dem GPIO

2.6.1 Blinklicht 2.6.2 Schalter 2.6.3 Zähler 2.6.4 Grundzustände festlegen und Flankensteuerung

2.7 Projekt: Eine Alarmanlage

2.7.1 Aufbau und Arbeitsweise der Alarmanlage 2.7.2 Programmierung

2.8 Aufgaben 2.9 Lösungen

Kapitel 3: Kollektionen: Mengen, Listen, Tupel und Dictionaries

3.1 Die Typhierarchie 3.2 Gemeinsame Operationen für Kollektionen 3.3 Kollektionen in Bedingungen

3.3.1 Projekt: Kundenberatung 3.3.2 Projekt: Sichere Kommunikation

3.4 Iteration – die for-Anweisung

3.4.1 Verwendung von break

3.5 Sequenzen

3.5.1 Konkatenation und Vervielfältigung 3.5.2 Direkter Zugriff auf Elemente – Indizierung 3.5.3 Slicing 3.5.4 Projekt: Lesbare Zufallspasswörter

3.6 Tupel 3.7 Zeichenketten (Strings)

3.7.1 Strings durch Bytestrings codieren 3.7.2 Der Formatierungsoperator %

3.8 Listen

3.8.1 Listen sind Objekte und empfangen Botschaften 3.8.2 Klasse, Typ und Instanz 3.8.3 Kopie oder Alias? 3.8.4 Listenoperationen 3.8.5 Projekt: Zufallsnamen 3.8.6 Projekt: Telefonliste 3.8.7 Listen durch Comprehensions erzeugen

3.9 Zahlen in einer Folge – range()-Funktion 3.10 Projekt: Klopfzeichen 3.11 Mengen

3.11.1 Projekt: Häufigkeit von Buchstaben in einem Text

3.12 Projekt: Zufallssounds

3.12.1 Wie kommen Töne aus dem Raspberry Pi? 3.12.2 Sounds mit PyGame 3.12.3 Programmierung

3.13 Dictionaries

3.13.1 Operationen für Dictionaries 3.13.2 Projekt: Morsen

3.14 Projekt: Der kürzeste Weg zum Ziel 3.15 Aufgaben 3.16 Lösungen

Kapitel 4: Funktionen

4.1 Aufruf von Funktionen

4.1.1 Unterschiedliche Anzahl von Argumenten 4.1.2 Positionsargumente und Schlüsselwort-Argumente 4.1.3 Für Experten: Funktionen als Argumente

4.2 Definition von Funktionen 4.3 Funktionen in der IDLE-Shell testen 4.4 Docstrings 4.5 Veränderliche und unveränderliche Objekte als Parameter 4.6 Voreingestellte Parameterwerte 4.7 Beliebige Anzahl von Parametern 4.8 Die return-Anweisung unter der Lupe 4.9 Mehr Sicherheit! Vorbedingungen testen 4.10 Namensräume: Global und lokal 4.11 Rekursive Funktionen – die Hohe Schule der Algorithmik

4.11.1 Projekt: Rekursive Summe 4.11.2 Projekt: Quicksort

4.12 Experimente zur Rekursion mit der Turtle-Grafik

4.12.1 Turtle-Befehle im interaktiven Modus 4.12.2 Projekt: Eine rekursive Spirale aus Quadraten 4.12.3 Projekt: Pythagorasbaum 4.12.4 Projekt: Eine Koch-Schneeflocke

4.13 Projekt: Der Sierpinski-Teppich 4.14 Funktionen per Knopfdruck aufrufen: Callback-Funktionen

4.14.1 Projekt: Digitaler Türgong 4.14.2 Projekt: Verkehrszählungen– Zählen mit mehreren Knöpfen

4.15 Aufgaben 4.16 Lösungen

Kapitel 5: Fenster für den RPi – Grafische Benutzungsoberflächen

5.1 Wie macht man eine Benutzungsoberfläche? 5.2 Projekt: Die digitale Lostrommel

5.2.1 Die Gestaltung der Widgets 5.2.2 Das Layout-Management

5.3 Bilder auf Widgets

5.3.1 Projekt: Ein visueller Zufallsgenerator 5.3.2 Bilder verarbeiten 5.3.3 Projekt: Schwarzweißmalerei

5.4 Projekt: Der Krimiautomat

5.4.1 Texteingabe 5.4.2 Programmierung

5.5 Wer die Wahl hat, hat die Qual: Checkbutton und Radiobutton

5.5.1 Projekt: Automatische Urlaubsgrüße 5.5.2 Projekt: Digitaler Glückskeks

5.6 Viele Widgets schnell platziert: Das Grid-Layout

5.6.1 Projekt: Rechenquiz

5.7 Projekt: Farbmixer 5.8 Projekt: Editor mit Pulldown-Menüs

5.8.1 Aufbau einer Menüstruktur 5.8.2 Programmierung

5.9 Aufgaben 5.10 Lösungen

Kapitel 6: Daten finden, laden und speichern

6.1 Dateien

6.1.1 Daten speichern 6.1.2 Daten laden

6.2 Ein Blick hinter die Kulissen: Die SD-Karte 6.3 Datenstrukturen haltbar machen mit pickle 6.4 Versuch und Irrtum – Mehr Zuverlässigkeit durch try-Anweisungen 6.5 Projekt: Karteikasten

6.5.1 Der Editor 6.5.2 Der Presenter

6.6 Benutzungsoberfläche zum Laden und Speichern

6.6.1 Dialogboxen 6.6.2 Erweiterung des Editors für Karteikarten 6.6.3 Erweiterung des Presenters

6.7 Daten aus dem Internet 6.8 Projekt: Goethe oder Schiller?

6.8.1 Methoden der String-Objekte 6.8.2 Programmierung

6.9 Daten finden mit regulären Ausdrücken

6.9.1 Reguläre Ausdrücke 6.9.2 Die Funktion findall() 6.9.3 Projekt: Staumelder 6.9.4 Programmierung

6.10 Aufgaben 6.11 Lösungen

Kapitel 7: Projekte mit Zeitfunktionen

7.1 Projekt: Fünf Sekunden stoppen und gewinnen 7.2 Datum und Zeit im Überblick 7.3 Projekt: Digitaluhr

7.3.1 Woher bekommt der RPi die Zeit? 7.3.2 Was ist ein Prozess? 7.3.3 Vollbildmodus 7.3.4 Event-Verarbeitung 7.3.5 Autostart

7.4 Projekt: Ein digitaler Bilderrahmen

7.4.1 Zugriff auf das Dateisystem: Das Modul os 7.4.2 Python Imaging Library (PIL) 7.4.3 Die Programmierung

7.5 Projekt: Wahrnehmungstest

7.5.1 Die Programmierung

7.6 Projekt: Stoppuhr mit Gong 7.7 Aufgaben 7.8 Lösungen

Kapitel 8: Objektorientierte Programmierung

8.1 Überall Objekte 8.2 Klassen und Vererbung bei Python

8.2.1 Einführendes Beispiel: Alphabet 8.2.2 Qualitätsmerkmal Änderbarkeit 8.2.3 Vererbung

8.3 Pong revisited

8.3.1 Bau eines Fußschalters 8.3.2 Die Klasse Canvas 8.3.3 Die Programmierung

8.4 Renn, Lola renn!

8.4.1 Vorbereitung 8.4.2 Struktur des Programms 8.4.3 Background 8.4.4 Switch 8.4.5 Display 8.4.6 Clock 8.4.7 Die Klasse Runner 8.4.8 Controller 8.4.9 Module

8.5 Aufgaben 8.6 Lösungen

Kapitel 9: Sensortechnik

9.1 Was ist ein digitaler Temperatursensor? 9.2 Den DS1820 anschließen 9.3 Temperaturdaten lesen

9.3.1 Temperaturdaten eines Sensors automatisch auswerten

9.4 Projekt: Ein digitales Thermometer mit mehreren Sensoren

9.4.1 Ein Modul für die Messwerterfassung 9.4.2 Die grafische Oberfläche 9.4.3 Temperaturdaten per E-Mail senden

9.5 Projekt: Ein Temperaturplotter

9.5.1 Temperatur-Zeitdiagramme 9.5.2 Programmierung

9.6 Projekt: Mobile Datenerfassung

9.6.1 Experimente mit mobiler Temperaturerfassung 9.6.2 Programmierung 9.6.3 Wiedergabe der Daten

9.7 Spannung messen

9.7.1 Das SPI-Protokoll 9.7.2 Bitverarbeitung 9.7.3 Programmierung

9.8 Aufgaben 9.9 Lösungen

Kapitel 10: Projekte mit der Kamera

10.1 Das Kameramodul anschließen 10.2 Die Kamerasoftware

10.2.1 Einzelbilder

10.3 Projekt: Kameraoptionen testen 10.4 Projekt: Überwachungskamera – Livebild auf dem Bildschirm 10.5 Projekt: Bewegung erfassen 10.6 Projekt: Gerichtete Bewegungen erfassen

10.6.1 Files verarbeiten mit subprocess und StringIO 10.6.2 Die Programmierung

10.7 Projekt: Birnen oder Tomaten?

10.7.1 Magische Methoden – das Überladen von Operatoren 10.7.2 Programmierung 10.7.3 Weiterentwicklungen

10.8 Das Modul picamera

10.8.1 Die Klasse PiCamera 10.8.2 Projekt: Einen Film aufnehmen 10.8.3 Projekt: Fotos per E-Mail verschicken

10.9 Was ist los am Autobahnkreuz? Bilder einer Webcam auswerten

10.9.1 Webcams im Internet anzapfen 10.9.2 Auf einem Foto zeichnen – das Modul ImageDraw 10.9.3 Projekt: Verkehrsdichte auf der Autobahn

10.10 Randbemerkung: Was darf man? Was soll man? 10.11 Aufgabe 10.12 Lösung

Kapitel 11: Webserver

11.1 Der RPi im lokalen Netz

11.1.1 WLAN 11.1.2 Eine dauerhafte IP-Adresse für den RPi 11.1.3 Über SSH auf dem RPi arbeiten

11.2 Ein Webserver

11.2.1 Den Server starten 11.2.2 Die Startseite 11.2.3 Den Server testen

11.3 Was ist los im Gartenteich?

11.3.1 Projekt: Einfache Webcam mit statischer Webseite 11.3.2 CGI-Skripte 11.3.3 Hilfe, mein CGI-Skript läuft nicht! 11.3.4 Interaktive Webseiten 11.3.5 Eingabekomponenten in einem HTML-Formular 11.3.6 Verarbeitung von Eingaben in einem CGI-Skript 11.3.7 Zugriff aus der Ferne

11.4 Geräte über das Internet steuern

11.4.1 Privilegierte Rechte für ein CGI-Skript 11.4.2 Programmierung

11.5 Datenbanken

11.5.1 Das Modul sqlite3 11.5.2 Projekt: Freies Obst

11.6 Aufgaben 11.7 Lösungen

Anhang A: Den Raspberry Pi einrichten

A.1 Hardware-Ausstattung A.2 Das Betriebssystem installieren

A.2.1 Download der Software A.2.2 Die SD-Karte formatieren

A.3 Den Raspberry Pi das erste Mal starten und konfigurieren A.4 Die grafische Oberflächevon Raspbian

Anhang B: Der GPIO

B.1 Der GPIO B.2 Ein Flachbandkabel mit Pfostenverbindern

Anhang C: Autostart Anhang D: So entstand das Titelbild

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