Raspberry Pi Einrichtung mit Image (Für Einsteigende)

Diese Anleitung kann als Dokumentation der Schritte verstanden werden, die getätigt werden müssen,
um den Raspberry Pi für die IoT4School-Umgebung vorzubereiten.

Behandelt wird das Aufspielen des Iot4School-Abbildes, welches hier heruntergeladen werden kann sowie die anschließende Netzwerkkonfiguration.
Weitere Schritte sind durch die Vorkonfiguration des Images nicht nötig.

Aufspielen des Abbildes

Das Aufspielen des Abbildes kann mithilfe verschiedener Programme durchgeführt werden. (Win32 Disk Imager, Raspberry Pi Imager, Rufus, ...)
Diese Anleitung benutzt das Programm balenaEtcher, da es für die gängigen Plattformen (Windows, Linux, Mac) verfügbar ist
und die Oberfläche simpel gestaltet ist. Das Programm kann hier heruntergeladen werden: balenaEtcher

Nachdem das Abbild heruntergeladen wurde, verbinden Sie eine beliebige, aber mindestens 16GB große, microSD Karte mit Ihrem PC.

Installieren Sie den balenaEtcher, falls noch nicht getan, und starten Sie das Programm.

Klicken Sie auf den Button Flash from file und wählen Sie das heruntergeladene IoT4School-Abbild aus:

Als nächstes wählen Sie Ihre microSD Karte als Zielmedium für die Installation aus.
Seien Sie bei der Auswahl vorsichtig und lassen Sie sich nicht die versteckten Medien anzeigen, da diese nicht das gewünschte Zielmedium sind.
Damit es nicht zu Unsicherheiten bei der Zielauswahl kommt, entfernen Sie alle anderen angeschlossenen Speichermedien (USB-Sticks, Festplatten),
um nur die microSD Karte angezeigt wird. (In diesem Beispiel eine microSD Karte mit 64GB Speicherplatz)

Nach der Auswahl des Zielmediums bestätigen Sie ihre Eingabe durch den Klick auf den Flash Button:

Das Abbild wird nun aufgespielt.
Die Dauer des Vorgangs hängt stark von der Geschwindigkeit der SD-Karte und des SD-Karten Lesers ab. (Samsung Evo Plus UHS U3: c.a. 5 Minuten)

Netzwerkkonfiguration

Nachdem das Abbild aufgespielt wurde, entfernen Sie die microSD Karte aus ihrem PC und legen Sie diese in den Raspberry Pi ein. Verbinden Sie benötigte Peripherie wie Maus und Tastatur per USB mit dem Raspberry Pi.
Schließen Sie den Raspberry Pi mit einem HDMI-Kabel an einen Monitor an und mithilfe eines 5V Micro-USB-Netzteil an die Stromzufuhr.
Das Gerät sollte automatisch starten und nach der Erstinitialisierung sollten Sie die Benutzeroberfläche sehen.

Voreingestellt im Image ist die feste IP-Adresse 192.168.178.10 und als Standardgateway sowie für die Namensauflösung ist der Router mit der IP-Adresse 192.168.178.1 hinterlegt. Um diese Einstellung nachzuvollziehen, klicken Sie auf den File Manager in der oberen, linken Ecke der Benutzeroberfläche:

Navigieren Sie zum Ordner etc und öffnen die Datei dhcpcd.conf:

[Nicht empfohlen] Durch Setzen eines # vor alle zu sehenden Zeilen können Sie diese auskommentieren, sodass der Raspberry Pi bei der Netzwerkverbindung automatisch eine IP-Adresse bezieht:

Dies ist aber nicht empfohlen, da die IP-Adresse für den Zugriff auf die Webseite und die Kommunikation mit den Mikrocontrollern relevant ist.
Stattdessen sollten Sie die Adressen Ihrem Netzwerk entsprechend anpassen.
(Wenn Ihr Router zum Beispiel die IP-Adresse 192.168.0.1 besitzt, tragen Sie dies dementsprechend bei static routers und static domain_name_servers ein.
Unter static ip_address tragen Sie 192.168.0.10/24 ein.)
Für weitere Informationen, wie Sie die Adresse Ihres Routers herausfinden können, besuchen sie folgende Webseite: Router-IP-Adresse herausfinden

Wenn Sie vorhaben weitere Geräte dieser Art hinzuzufügen, achten Sie darauf, dass sie nicht erneut die Addresse 192.168.0.10/24 vergeben, sondern benutzen Sie einfach .11, .12, ..., für den hinteren Teil der Addresse. Ansonsten kommt es zu Konflikten in Ihrem Netzwerk.

Dasselbe gilt für den Hostnamen, den Sie über die Benutzeroberfläche leicht anpassen können. Hierfür klicken Sie oben links in der Benutzeroberfläche auf das "Himbeer"-Symbol und navigieren zum Punkt Raspberry Pi Configuration:

In dem sich öffnenden Menü können Sie unter Hostname den vorkonfigurierten Hostnamen iot4school beliebig anpassen:

Achten Sie nur darauf, dass Sie diesen nicht schon bei einem anderen Gerät im Netzwerk vergeben haben.

Stellen Sie nun eine Verbindung zu Ihrem Netzwerk her.
Wenn Sie eine LAN-Verbindung herstellen wollen, verbinden Sie Ihren Raspberry Pi einfach per LAN-Kabel mit Ihrem Router.
Wenn Sie eine WLAN-Verbindung herstellen wollen, klicken Sie im oberen, rechten Bereich der Raspberry Pi Benutzeroberfläche auf das WLAN-Symbol und verbinden sich mit Ihrem WLAN-Netzwerk:

Ihr Gerät sollte sich nun mit den, in der dhcpcd.conf definierten Daten, mit dem Netzwerk verbinden.
Prüfen Sie ihre IP-Adresse, in dem Sie mit der Maus über das WLAN-Symbol fahren. Es erscheint folgendes Fenster:

Hier sieht man, dass sich das Gerät mit dem WLAN verbunden hat und diesem die IP-Adresse 192.168.178.10 zugewiesen wurde.
Diese Adresse ist wichtig für den Zugriff auf die IoT4School-Webseite sowie für die Angabe des MQTT-Servers bei der Wemos D1 Mini Ersteinrichtung und Konfiguration.

Zugriff auf die Webseite

Nachdem Sie die Netzwerkkonfiguration abgeschlossen und den Raspberry Pi neu gestartet haben,
sollten Sie von einem beliebigen Gerät im selben Netzwerk (WLAN oder LAN) auf die IoT4School-Webseite zugreifen können.
Öffnen Sie einen Browser Ihrer Wahl (z.B. Chrome, Firefox) und geben Sie in der Adresszeile folgendes ein:

• iot4school/ (Wenn Sie den Hostnamen geändert haben, ersetzen Sie iot4school entsprechend)

oder

• 192.168.178.10 (Wenn Sie die IP-Adresse geändert haben, ersetzen Sie 192.168.178.10 entsprechend)

Es sollte sich nun die IoT4School-Webseite öffnen:

Öffnet sich die Webseite, haben Sie die Einrichtung Ihres Gerätes erfolgreich abgeschlossen und können nun mit dem System arbeiten.
Ansonsten prüfen Sie noch einmal Ihre Netzwerkkonfiguration und stellen Sie sicher, dass sich der Raspberry Pi und das Gerät, von dem Sie die Webseite aufrufen, im selben (WLAN-)Netz befinden.