Bastel-Rechner: Mit dem Raspberry Pi auf einem Bildschirm zeichnen

Wir zeigen, wie auf einem 10,6-Zoll-Farbdisplay, angeschlossen an der GPIO-Leiste eines Raspberry Pi, gezeichnet werden kann. Programmiert wird in C#.

Eine Anleitung von Michael Bröde veröffentlicht am
Und so sieht das dann aus, wenn der Raspi zeichnet.
Und so sieht das dann aus, wenn der Raspi zeichnet. (Bild: Michael Bröde)

Der Bastelcomputer Raspberry Pi muss nicht still und von der Außenwelt unbeachtet im Netzwerk vor sich hinwerkeln. Es gibt zahlreiche Projekte, in denen er mit Peripherie-Geräten versehen wird, über die er mit uns kommuniziert oder wir mit ihm.

In diesem Projekt zeigen wir, wie ein 64-x-64-Pixel-Bildschirm angeschlossen wird und welche Möglichkeiten diese Konfiguration bietet. Für die Programmierung der grafischen Ausgaben von Linien und Text verwenden wir die Sprache C# unter dem Framework Mono.

Die Minicomputer aus der Raspberry-Pi-Reihe sind mit einer General Purpose Input/Output-Leiste (GPIO) ausgestattet. Hierbei handelt es sich um eine Aneinanderreihung von Pins, die einzeln oder in Gruppen durch Softwarebefehle so geschaltet werden, dass sie entweder Signale entgegennehmen oder abschicken. An diese Pins können LEDs, Motoren, Displays, Sensoren oder ähnliche Hardwarekomponenten angeschlossen werden, um sie fernzusteuern oder auszulesen.

Die Raspberry-Computer sind üblicherweise mit einem Linux-Betriebssystem namens Raspbian ausgestattet. Für das hier vorgestellte Projekt wird ein aktuelles Raspbian in der vollständigen Desktop-Version empfohlen.

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Auch das kleinste Modell aus der Raspberry-Pi-Reihe, der Zero, besitzt eine GPIO-Leiste. Wir verwenden ihn in diesem Projekt, um zu zeigen, dass auch er für größere Aufgaben geeignet ist. Das Zero-Modell ist hardwareseitig allerdings nicht für den Desktopbetrieb geeignet. Deshalb haben wir hier eine Raspbian-Lite-Version installiert.

Welche Hardware brauchen wir?

Für die Ausführung von Betriebssystem-(OS)-Befehlen und für die Programmierung gibt es hardwareabhängig verschiedene Möglichkeiten: An den Raspberry Pi sind Bildschirm, Tastatur und eine Maus angeschlossen. Dann können alle Arbeiten direkt auf dem Raspberry Pi ausgeführt werden. Wenn keine separaten Ein- und Ausgabegeräte angeschlossen sind, besteht die Möglichkeit, sich über das Remote-Desktop-Protokoll (RDP) von einem anderen PC mit dem Raspberry Pi zu verbinden und dann quasi vor Ort zu arbeiten.

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Unabhängig von angeschlossener Hardware wird auf einem beliebigen anderen PC programmiert. Die Skripte werden dann auf den Raspberry Pi übertragen, dort kompiliert und ausgeführt. In unserem Projekt kommt Variante 3 zum Einsatz. Wir programmieren auf einem Windows-PC und senden die C#-Skripte mit dem Tool WinSCP an den Raspberry Pi Zero. Der Kompilierung der Skripte und die Ausführung der Programme zur Bildschirmausgabe erfolgt auf der Kommandozeile des Raspbian-OS vor Ort. Hierzu benutzen wir das Terminal-Emulatorprogramm Putty.

Das Display

Als Bildschirm verwenden wir das RGB-Matrixmodul LED-MATRIX01 von Joy-IT. Bei diesem Modul handelt es sich um ein quadratisches Panel mit einer Kantenlänge von 192 mm, das mit 4.096 RGB-LEDs in einem 3-mm-Raster bestückt ist. Die Versorgungsspannung beträgt 5 V bei einer maximalen Leistungsaufnahme von 40 W. Weitere Informationen gibt es auf dem Datenblatt des Herstellers.

Auf dem LED-Panel kann jedes einzelne Pixel in 255 verschiedenen Farben zum Leuchten gebracht werden. Außer Pixeln und Objekten wie Linien oder Kreise besteht auch die Möglichkeit, Bilder auszugeben und Filme abzuspielen. Letzteres ist natürlich bei der gegebenen Auflösung nicht so sinnvoll, zeigt aber die Leistungsfähigkeit des Panels. Die Bildwiederholfrequenz ist konfigurierbar und beträgt maximal 60 Hertz. Auch die Helligkeit der LEDs können wir über die Programmierung einstellen.

Tipp: Im Einzelhandel sind Bilderrahmen in den Abmaßen 20 cm x 20 cm erhältlich. In so einen Rahmen passt das LED-Panel perfekt hinein. Zum Bilderrahmen gehören eine Front-Glasscheibe und eine Back-Hartfaserplatte. In Letztere muss nur eine Aussparung für die Kabel eingearbeitet werden. Damit ist auf einfache Weise ein schickes, professionell aussehendes Gehäuse für das LED-Panel fertiggestellt.

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Stromversorgung und Verbindung zwischen Panel und Pi 
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