Raspberry Pi programmieren mit Python:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg [u.a.]
mitp
2014
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 444 S. Ill., graph. Darst. 240 mm x 170 mm |
| ISBN: | 9783826694745 3826694740 |
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INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG 15
I BEGEGNUNG MIT PYTHON 19
1.1 WAS IST PYTHON? 19
1.2 PYTHON-VERSIONEN 20
1.3 IDLE 21
1.3.1 DIE PYTHON-SHELL 21
1.3.2 HOTKEYS 23
1.4 DIE PYTHON-SHELL ALS TASCHENRECHNER 24
1.4.1 OPERATOREN UND TERME 24
1.4.2 ZAHLEN 25
1.4.3 MATHEMATISCHE FUNKTIONEN 29
1.5 HILFE . 34
1.6 NAMEN UND ZUWEISUNGEN 35
1.6.1 ZUWEISUNGEN FUER MEHRERE VARIABLEN 37
1.6.2 RECHNEN MIT VARIABLEN IN DER SHELL 37
1.6.3 SYNTAXREGELN FUER BEZEICHNER 38
1.6.4 NEUE NAMEN FUER FUNKTIONEN UND ANDERE OBJEKTE 39
1.6.5 ERWEITERTE ZUWEISUNGEN 39
1.7 MIT PYTHON-BEFEHLEN GERAETE STEUERN 40
1.7.1 PROJEKT: EINE LED EIN- UND AUSSCHALTEN 40
1.7.2 DAS MODUL RPI.GPIO 42
1.7.3 DAS INTERFACE PIFACE DIGITAL 43
1.7.4 PROJEKT: EINE TASCHENLAMPE AN- UND AUSSCHALTEN 45
1.8 AUFGABEN 48
1.8.1 AUFGABE 1: FORMELN 48
1.8.2 AUFGABE 2: GEBAEUDE 48
1.8.3 AUFGABE 3: ZYLINDER 48
1.8.4 AUFGABE 4: ANWEISUNGEN 49
1.8.5 AUFGABE 5: VISUALISIERUNGEN INTERPRETIEREN 49
1.8.6 AUFGABE 6 50
5
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INHALTSVERZEICHNIS
1.9 LOESUNGEN 50
1.9.1 LOESUNG X 50
1.9.2 LOESUNG 2 50
1.9.3 LOESUNG 3 50
1.9.4 LOESUNG 4 50
1.9.5 LOESUNG 5 51
1.9.6 LOESUNG 6 51
2 PYTHON-SKRIPTE 53
2.1 EIN SKRIPT MIT IDLE ERSTELLEN 53
2.1.1 EIN NEUES PROJEKT STARTEN 53
2.1.2 PROGRAMMTEXT EINGEBEN 54
2.1.3 AS SKRIPT AUSFUHREN 54
2.1.4 SHORTCUTS 55
2.2 PROGRAMME AUSFUHREN 55
2.2.1 PROGRAMM IN DER KONSOLE STARTEN 55
2.2.2 ANKLICKEN DES PROGRAMMICONS IM FILE-MANAGER 57
2.3 INTERAKTIVE PROGRAMME - DAS EVA-PRINZIP 59
2.3.1 FORMAT MIT BEDEUTUNG - AUFBAU EINES
PYTHON-PROGRAMMTEXTES 60
2.3.2 EINGABE - DIE INPUT()-FUNKTION 61
2.3.3 VERARBEITUNG - UMWANDELN VON DATENTYPEN
UND RECHNEN 61
2.3.4 AUSGABE - DIE PRINT()-FUNKTION 62
2.4 PROGRAMMVERZWEIGUNGEN 63
2.4.1 EINFACHE BEDINGUNGEN 64
2.4.2 WIE ERKENNT MAN EINE GUTE MELONE?
ZUSAMMENGESETZTE BEDINGUNGEN 66
2.4.3 EINSEITIGE VERZWEIGUNGEN UND PROGRAMMBLOECKE 67
2.4.4 HABEN SIE IHR IDEALGEWICHT? 68
2.4.5 EINE BESONDERHEIT VON PYTHON: WAHRHEITSWERTE
FUER OBJEKTE 71
2.5 BEDINGTE WIEDERHOLUNG - DIE WHILE-ANWEISUNG 72
2.5.1 PROJEKT: ZAHLENRATEN 73
2.5.2 HAVE A BREAK! ABBRUCH EINER SCHLEIFE 74
2.6 PROJEKTE MIT DEM GPIO 74
2.6.1 BLINKLICHT 75
2.6.2 SCHALTER 75
2.6.3 ZAEHLER 77
6
INHALTSVERZEICHNIS
2.7 PROJEKT: EINE ALARMANLAGE 78
2.7.1 DIE DIGITALEN EINGAENGE DES PIFACE 78
2.7.2 AUFBAU UND ARBEITSWEISE DER ALARMANLAGE 80
2.7.3 PROGRAMMIERUNG 81
2.8 AUFGABEN 82
2.8.1 AUFGABE 1: ANPEILEN 82
2.8.2 . AUFGABE 2: BOOLESCHE AUSDRUECKE 83
2.8.3 AUFGABE 3: QUIZ 83
2.8.4 AUFGABE 4: WIEDERHOLTE BERECHNUNG 84
2.8.5 AUFGABE 5: GESTEUERTES BLINKEN 84
2.9 LOESUNGEN 84
2.9.1 LOESUNG
1 84
2.9.2 LOESUNG 2 85
2.9.3 LOESUNG 3 85
2.9.4 LOESUNG 4 87
2.9.5 LOESUNG 5 87
3 KOLLEKTIONEN: MENGEN, LISTEN, TUPEL UND DICTIONARIES 89
3.1 DIE TYPHIERARCHIE 89
3.2 GEMEINSAME OPERATIONEN FUER KOLLEKTIONEN 91
3.3 KOLLEKTIONEN IN BEDINGUNGEN 92
3.3.1 PROJEKT: KUNDENBERATUNG 93
3.3.2 PROJEKT: SICHERE KOMMUNIKATION 93
3.4 ITERATION - DIE FOR-ANWEISUNG 94
3.4.1 VERWENDUNG VON BREAK 95
3.5 SEQUENZEN 96
3.5.1 KONKATENATION UND VERVIELFAELTIGUNG 96
3.5.2 DIREKTER ZUGRIFF AUF ELEMENTE - INDIZIERUNG 97
3.5.3 SLICING 97
3.5.4 PROJEKT: LESBARE ZUFALLSPASSWOERTER 98
3.6 TUPEL 100
3.7 ZEICHENKETTEN (STRINGS) 101
3.7.1 STRINGS DURCH BYTESTRINGS CODIEREN 102
3.7.2 DER FORMATIERUNGSOPERATOR % 103
3.8 LISTEN 104
3.8.1 LISTEN SIND OBJEKTE UND EMPFANGEN BOTSCHAFTEN 104
3.8.2 KLASSE, TYP UND INSTANZ 106
3.8.3 KOPIE ODER ALIAS? 106
3.8.4 LISTENOPERATIONEN 107
INHALTSVERZEICHNIS
3.8.5 PROJEKT: ZUFALLSNAMEN 109
3.8.6 PROJEKT: TELEFONLISTE 110
3.8.7 LISTEN DURCH COMPREHENSIONS ERZEUGEN 111
3.9 ZAHLEN IN EINER FOLGE - RANGE()-FUNKTION 112
3.10 PROJEKT: KLOPFZEICHEN 113
3.11 MENGEN 117
3.11.1 PROJEKT: HAEUFIGKEIT VON BUCHSTABEN IN EINEM TEXT 118
3.12 PROJEKT: ZUFALLSSOUNDS 119
3.12.1 WIE KOMMEN TOENE AUS DEM RASPBERRY PI? 119
3.12.2 SOUNDS MIT PYGAME 120
3.12.3 PROGRAMMIERUNG 121
3.13 DICTIONARIES 122
3.13.1 OPERATIONEN FUER DICTIONARIES 124
3.13.2 PROJEKT: MORSEN 124
3.14 PROJEKT: DER KUERZESTE WEG ZUM ZIEL 126
3.15 AUFGABEN 129
3.15.1 AUFGABE 1: LAENGE VON SEQUENZEN 129
3.15.2 AUFGABE 2: LOTTOZAHLEN 130
3.15.3 AUFGABE 3: VISUALISIERUNG DER RANGE()-FUNKTION 130
3.16 LOESUNGEN 131
3.16.1 LOESUNG
1 131
3.16.2 LOESUNG2 131
3.16.3 LOESUNG 3 132
4 FUNKTIONEN 133
4.1 AUFRUF VON FUNKTIONEN 133
4.1.1 UNTERSCHIEDLICHE ANZAHL VON ARGUMENTEN 134
4.1.2 POSITIONSARGUMENTE UND SCHLUESSELWORT-ARGUMENTE 134
4.1.3 FUER EXPERTEN: FUNKTIONEN ALS ARGUMENTE 135
4.2 DEFINITION VON FUNKTIONEN 136
4.3 FUNKTIONEN IN DER IDLE-SHELL TESTEN 138
4.4 DOCSTRINGS 138
4.5 VERAENDERLICHE UND UNVERAENDERLICHE OBJEKTE ALS PARAMETER 139
4.6 VOREINGESTELLTE PARAMETERWERTE 141
4.7 BELIEBIGE ANZAHL VON PARAMETERN 142
4.8 DIE RETURN-ANWEISUNG UNTER DER LUPE 143
4.9 MEHR SICHERHEIT! VORBEDINGUNGEN TESTEN 145
4.10 NAMENSRAEUME: GLOBAL UND LOKAL 147
8
INHALTSVERZEICHNIS
4.11 REKURSIVE FUNKTIONEN - DIE HOHE SCHULE DER ALGORITHMIK 149
4.11.1 PROJEKT: REKURSIVE SUMME 149
4.11.2 PROJEKT: QUICKSORT 150
4.12 EXPERIMENTE ZUR REKURSION MIT DER TURTLE-GRAFIK 151
4.12.1 TURTLE-BEFEHLE IM INTERAKTIVEN MODUS 151
4.12.2 PROJEKT: EINE REKURSIVE SPIRALE AUS QUADRATEN 153
4.12.3 PROJEKT: PYTHAGORASBAUM 155
4.12.4 PROJEKT: EINE KOCH-SCHNEEFLOCKE 157
4.13 PROJEKT: DER SIERPINSKI-TEPPICH 159
4.14 AUFGABEN 161
4.14.1 AUFGABE 1: MORSEN 161
4.14.2 AUFGABE 2: REKURSIVE FUNKTIONEN - PUZZLE 162
4.14.3 AUFGABE 3: EIN PYTHAGORASBAUM MIT ZUFALLSELEMENTEN . 164
4.15 LOESUNGEN 164
4.15.1 LOESUNG
1 164
4.15.2 LOESUNG 2 165
4.15.3 LOESUNG 3 166
5 FENSTER FUER DEN RPI - GRAFISCHE BENUTZUNGSOBERFLAECHEN 169
5.1 WIE MACHT MAN EINE BENUTZUNGSOBERFLAECHE? 169
5.2 PROJEKT: DIE DIGITALE LOSTROMMEL 170
5.2.1 DIE GESTALTUNG DER WIDGETS 172
5.2.2 DAS LAYOUT-MANAGEMENT 173
5.3 BILDER AUF WIDGETS 175
5.3.1 PROJEKT: EIN VISUELLER ZUFALLSGENERATOR 176
5.3.2 BILDER VERARBEITEN 177
5.3.3 PROJEKT: SCHWARZWEISSMALEREI 179
5.4 PROJEKT: DER KRIMIAUTOMAT 180
5.4.1 TEXTEINGABE 180
5.4.2 PROGRAMMIERUNG 182
5.5 WER DIE WAHL HAT, HAT DIE QUAL: CHECKBUTTON UND RADIOBUTTON. 183
5.5.1 PROJEKT: AUTOMATISCHE URLAUBSGRUESSE 184
5.5.2 PROJEKT: DIGITALER GLUECKSKEKS 186
5.6 VIELE WIDGETS SCHNELL PLATZIERT: DAS GRID-LAYOUT 188
5.6.1 PROJEKT: RECHENQUIZ 189
5.7 PROJEKT: FARBMIXER 192
5.8 PROJEKT: EDITOR MIT PULLDOWN-MENUES 194
5.8.1 AUFBAU EINER MENUESTRUKTUR 195
5.8.2 PROGRAMMIERUNG 196
9
INHALTSVERZEICHNIS
%
5.9 AUFGABEN 198
5.9.1 AUFGABE 1: HANGMAN MIT TASTATURFELD 198
5.9.2 AUFGABE 2: RASTERBILDER NACH MEISENBACH 199
5.10 LOESUNGEN 200
5.10.1 LOESUNG
1 200
5.10.2 LOESUNG 2 202
6 DATEN FINDEN, LADEN UND SPEICHERN 205
6.1 DATEIEN 205
6.1.1 DATEN SPEICHERN 205
6.1.2 DATEN LADEN 206
6.2 EIN BLICK HINTER DIE KULISSEN: DIE SD-KARTE 206
6.3 DATENSTRUKTUREN HALTBAR MACHEN MIT PICKLE 209
6.4 VERSUCH UND IRRTUM - MEHR ZUVERLAESSIGKEIT DURCH
TRY-ANWEISUNGEN 210
6.5 PROJEKT: KARTEIKASTEN 210
6.5.1 DER EDITOR 211
6.5.2 DERPRESENTER 214
6.6 BENUTZUNGSOBERFLAECHE ZUM LADEN UND SPEICHERN 217
6.6.1 DIALOGBOXEN 217
6.6.2 ERWEITERUNG DES EDITORS FUER KARTEIKARTEN 219
6.6.3 ERWEITERUNG DES PRESENTERS 222
6.7 DATEN AUS DEM INTERNET 224
6.8 PROJEKT: GOETHE ODER SCHILLER? 225
6.8.1 METHODEN DER STRING-OBJEKTE 226
6.8.2 PROGRAMMIERUNG 228
6.9 DATEN FINDEN MIT REGULAEREN AUSDRUECKEN 231
6.9.1 REGULAERE AUSDRUECKE 231
6.9.2 DIE FUNKTION FINDALLQ 233
6.9.3 PROJEKT: STAUMELDER 233
6.9.4 PROGRAMMIERUNG 234
6.10 AUFGABEN 237
6.10.1 AUFGABE 1: REGULAERE AUSDRUECKE 237
6.10.2 AUFGABE 2: GEHEIME BOTSCHAFTEN 238
6.10.3 AUFGABE 3: WAS REIMT SICH AUF.? 238
6.11 LOESUNGEN 239
6.11.1 LOESUNG
1 239
6.11.2 239
10
INHALTSVERZEICHNIS
6.11.3 LOESUNG 2 239
6.11.4 LOESUNG 3 239
7 PROJEKTE MIT ZEITFUNKTIONEN 241
7.1 PROJEKT: FUENF SEKUNDEN STOPPEN UND GEWINNEN 241
7.2 DATUM UND ZEIT IM UEBERBLICK 243
7.3 PROJEKT: DIGITALUHR 244
7.3.1 WOHER BEKOMMT DER RPI DIE ZEIT? 244
7.3.2 WAS IST EIN PROZESS? 245
7.3.3 VOLLBILDMODUS 247
7.3.4 EVENT-VERARBEITUNG 250
7.3.5 AUTOSTART 251
7.4 PROJEKT: EIN DIGITALER BILDERRAHMEN 251
7.4.1 ZUGRIFF AUF DAS DATEISYSTEM: DAS MODUL OS 252
7.4.2 PYTHON IMAGING LIBRARY (PIL) 253
7.4.3 DIE PROGRAMMIERUNG 255
7.5 PROJEKT: WAHRNEHMUNGSTEST 257
7.5.1 DIE PROGRAMMIERUNG 258
7.6 PROJEKT: STOPPUHR MIT GONG 261
7.7 AUFGABEN 264
7.7.1 AUFGABE 1: ZEITEINSTELLUNG 264
7.7.2 AUFGABE 2: ZAHLENSCHLOSS MIT TASTATURFELD 265
7.8 LOESUNGEN 265
7.8.1 LOESUNG
1 265
7.8.2 LOESUNG 2 267
8 OBJEKTORIENTIERTE PROGRAMMIERUNG 271
8.1 KLASSEN UND VERERBUNG BEI PYTHON 271
8.1.1 EINFUEHRENDES BEISPIEL: ALPHABET 272
8.1.2 QUALITAETSMERKMAL AENDERBARKEIT 275
8.1.3 VERERBUNG 276
8.2 PONG REVISITED 278
8.2.1 BAU EINES FUSSSCHALTERS 279
8.2.2 DIE KLASSE CANVAS 281
8.2.3 DIE PROGRAMMIERUNG 285
8.3 RENN, LOLA
RENN! 289
8.3.1 VORBEREITUNG 290
8.3.2 STRUKTUR DES PROGRAMMS 290
8.3.3 BACKGROUND 292
N
L
INHALTSVERZEICHNIS
8.3.4 SWITCH 292
8.3.5 DISPLAY 294
8.3.6 CLOCK 294
8.3.7 DIE KLASSE RUNNER 295
8.3.8 CONTROLLER 296
8.3.9 MODULE 298
8.4 AUFGABEN 300
8.4.1 AUFGABE 1: BUCHSTABENSUPPE 300
8.4.2 AUFGABE 2: DRUMLOOPS 301
8.4.3 AUFGABE 3: BEATS MIT SOUND 302
8.5 LOESUNGEN 303
8.5.1 LOESUNG X 303
8.5.2 LOESUNG 2 305
8.5.3 LOESUNG 3 308
9 SENSORTECHNIK 311
9.1 WAS IST EIN DIGITALER TEMPERATURSENSOR? 311
9.2 DEN DS1820 ANSCHLIESSEN 312
9.3 TEMPERATURDATEN LESEN 313
9.3.1 TEMPERATURDATEN MEHRERER SENSOREN AUTOMATISCH
AUSWERTEN 314
9.4 PROJEKT: EIN DIGITALES THERMOMETER MIT MEHREREN SENSOREN 316
9.4.1 EIN MODUL FUER DIE MESSWERTERFASSUNG 316
9.4.2 DIE GRAFISCHE OBERFLAECHE 319
9.5 PROJEKT: EIN TEMPERATURPLOTTER 320
9.5.1 TEMPERATUR-ZEITDIAGRAMME 320
9.5.2 PROGRAMMIERUNG 321
9.6 PROJEKT: MOBILE DATENERFASSUNG 325
9.6.1 EXPERIMENTE MIT MOBILER TEMPERATURERFASSUNG 326
9.6.2 PROGRAMMIERUNG 327
9.6.3 WIEDERGABE DER DATEN 328
9.7 SPANNUNG MESSEN 329
9.7.1 DAS SPI-PROTOKOLL 331
9.7.2 BITVERARBEITUNG 333
9.7.3 PROGRAMMIERUNG 336
9.8 AUFGABEN 338
9.8.1 AUFGABE 1: KALT, WAERMER, HEISS! 338
9.8.2 AUFGABE 2: SPANNUNGSMESSER 339
9.8.3 AUFGABE 3: AUTOSIMULATOR 339
12
INHALTSVERZEICHNIS
9.9 LOESUNGEN 340
9.9.1 LOESUNG
1 340
9.9.2 LOESUNG 2 341
9.9.3 LOESUNG 3 344
9.9.4 LOESUNG ZUM RAETSEL AUS ABSCHNITT 9.5 347
10 PROJEKTE MIT DER KAMERA 349
10.1 DAS KAMERAMODUL ANSCHLIESSEN 349
10.2 DIE KAMERASOFTWARE 351
10.2.1 EINZELBILDER 352
10.3 PROJEKT: KAMERAOPTIONEN TESTEN 353
10.4 PROJEKT: UEBERWACHUNGSKAMERA - LIVEBILD AUF DEM BILDSCHIRM . 355
10.5 PROJEKT: BEWEGUNG ERFASSEN 357
10.6 PROJEKT: GERICHTETE BEWEGUNGEN ERFASSEN 360
10.6.1 FILES VERARBEITEN MIT SUBPROCESS UND STRINGIO 361
10.6.2 DIE PROGRAMMIERUNG 362
10.7 PROJEKT: BIRNEN ODER TOMATEN? 367
10.7.1 MAGISCHE METHODEN - DAS UEBERLADEN VON OPERATOREN 368
10.7.2 PROGRAMMIERUNG 371
10.7.3 WEITERENTWICKLUNGEN 374
10.8 RANDBEMERKUNG: WAS DARF MAN? WAS SOLL MAN? 374
10.9 AUFGABE 375
10.9.1 AUFGABE 1: WIE
LANG? WIE BREIT? 375
10.10 LOESUNG 376
10.10.1 LOESUNG 1 376
11 WEBSERVER 379
11.1 DER RPI IM LOKALEN NETZ 379
11.1.1 WLAN 379
11.1.2 EINE DAUERHAFTE IP-ADRESSE FUER DEN RPI 380
11.1.3 UEBER SSH AUF DEM RPI ARBEITEN 381
11.2 EIN WEBSERVER 381
11.2.1 DEN SERVER STARTEN 382
11.2.2 DIE STARTSEITE 383
11.2.3 DEN SERVER TESTEN 383
11.3 WAS IST LOS IM GARTENTEICH? 384
11.3.1 PROJEKT: EINFACHE WEBCAM MIT STATISCHER WEBSEITE 384
11.3.2 CGI-SKRIPTE 388
11.3.3 HILFE, MEIN CGI-SKRIPT LAEUFT NICHT! 391
13
INHALTSVERZEICHNIS
11.3.4 INTERAKTIVE WEBSEITEN 393
11.3.5 EINGABEKOMPONENTEN IN EINEM HTML-FORMULAR 395
11.3.6 VERARBEITUNG VON EINGABEN IN EINEM CGI-SKRIPT 396
11.3.7 ZUGRIFF AUS DER FERNE 398
11.4 GERAETE UEBER DAS INTERNET STEUERN 399
11.4.1 PRIVILEGIERTE RECHTE FUER EIN CGI-SKRIPT 399
11.4.2 PROGRAMMIERUNG 400
11.5 DATENBANKEN 402
11.5.1 DAS MODUL SQLITE3 402
11.5.2 PROJEKT: FREIES OBST 405
11.6 AUFGABEN 412
11.6.1 AUFGABE 1: SIND SIE EIN OPTIMIST? 412
11.6.2 AUFGABE 2: EINE INTERAKTIVE WEBCAM 413
11.7 LOESUNGEN 414
N.7.1 LOESUNG
1 414
11.7.2 LOESUNG 2 415
11.7.3 LOESUNG ZUR ZWISCHENFRAGE 1 417
11.7.4 LOESUNG ZUR ZWISCHENFRAGE 2 418
A DEN RASPBERRY PI EINRICHTEN 419
A.I HARDWARE-AUSSTATTUNG 419
A.2 VERPACKUNG UND GEHAEUSE 419
A.3 DAS BETRIEBSSYSTEM INSTALLIEREN 420
A.3.1 DOWNLOAD DER SOFTWARE UND VORBEREITUNG 420
A.3.2 BETRIEBSSYSTEM AUF DIE SD-KARTE UEBERTRAGEN 421
A.4 DEN RASPBERRY PI DAS ERSTE MAL STARTEN UND KONFIGURIEREN 421
A-5 DIE GRAFISCHE OBERFLAECHE VON WHEEZY 422
B WIE VERBINDET MAN EINE STECKPLATINE MIT DEM GPIO? 425
B.I DER GPIO 425
B.2 EIN FLACHBANDKABEL MIT PFOSTENVERBINDERN 428
B.3 ANSCHLUSS EINER STECKPLATINE UEBER EIN BREAKOUT-BOARD 429
C AUTOSTART 433
D SO ENTSTAND DAS TITELBILD 435
STICHWORTVERZEICHNIS 439
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