Raspberry Pi: Bare Metal Circuit Python

Python auf dem Raspi ohne ein Linux ermöglicht es, typische Mikrocontroller-Aufgaben zu erledigen und kommt mit praktischer HDMI Ausgabe von Text und Grafik.

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Raspberry Pi mit Circuit Python
Von
  • Carsten Wartmann

Adafruit haben CircuitPython, eine Python Version für Mikrocontroller ähnlich MicroPython, auf den Raspberry Pi portiert. Hier läuft dann Python komplett ohne ein darunter liegendes (Linux)-Betriebssystem. Damit werden dann Mikrocontroller-typische Aufgaben auf dem Raspi möglich. Eine Besonderheit, die man bei üblichen Mikrocontrollern suchen muss, ist die Ausgabe von Text und Grafik per HDMI ohne eine weitere Hardware.

Raspberry Pi SBCs werden normalerweise mit dem Raspberry Pi OS (basierend auf Debian Linux) genutzt. Das ist super, wenn man einen richtigen Computer braucht, der alles von Netzwerk, Entwicklung und Spielen bis zu Grafik und Multimedia erledigen kann. Diese Flexibilität kommt einher mit einem Overhead an Komplexität und dem Aufwand, das System zu pflegen. Auch die Cyber-Sicherheit solcher Systeme muss gewährleistet werden.

Alles Hürden, die es gerade dem Einsteiger erschweren, einfach nur programmieren zu lernen. Weiterhin laufen im Hintergrund immer andere Programme und die zügige Reaktion der eigenen Anwendungen kann darunter leiden und das Benutzen von i2c- und SPI-Geräten verkomplizieren.

Möchte man es einmal probieren, benötigt man dazu einen Raspi und ein passendes Abbild (Image) für die SD-Karte. Die auf den Raspis verwendeten Chips von Broadcom werden seit CircuitPython 7.1.0 unterstützt. Konkret sind das Zero, Zero W, Zero 2W, Pi 4 Modell B, CM 4 IO und Compute Module 4. Es wird empfohlen, das "Absolute Newest"-Image zu laden: Hier klickt man sich zu seiner bevorzugten Sprache durch und nimmt dann das neueste ZIP-Archiv. Die Zip-Archive sind für eine Neuinstallation gedacht, die img-Dateien benutzt man, um eine alte Installation ohne Datenverlust per kopieren auf die SD, zu aktualisieren. Das Zip kann mit einem Image-Writer wie z. B. dem Raspberry Pi Imager auf die SD-Karte geschrieben werden.

Danach steckt man den Raspi per USB an einen Rechner und greift per USB-Serieller-Schnittstelle auf den REPL-Prompt zu. Schließt man einen HDMI-Monitor an, so wird die Ausgabe auch auf diesem getätigt. Der Bereich für Python-Skripte wird auf dem PC als Laufwerk eingebunden und man kann dort seine Programme ablegen und bearbeiten, wie in unserem kurzen Video zu sehen ist.

Kurze Demo und erste Schritte

Auf den ersten Blick scheint das Konzept merkwürdig: Teure SBC für Aufgaben, die auch Mikrocontroller erledigen können, zu benutzen. Auf den zweiten Blick ist es interessant genug, um es einmal zu probieren, zumal es nur wenige Minuten dauert bis man die SD-Karte präpartiert und das System gestartet hat. Das SBC ist genauso schnell durch einen reinen SD-Kartenwechsel wieder in einen echten Computer zu verwandeln. Die Möglichkeit Text und Grafik per HDMI ausgeben zu können ist klasse. Leider habe ich keine Hardwaretastatur zum laufen bekommen und ein Editor fehlt auch noch, sonst würde sich sofort totales Heimcomputer-Gefühl einstellen.

Die unterstützte Grafikbibliothek ist mit Bitmaps, Tiles und Sprites gemacht für einfache Computerspiele, die dann ohne den Ballast und die Komplexität eines Betriebssystems laufen. Wir werden die Entwicklung auf jeden Fall weiter verfolgen.

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(caw)