Smartware

the smart way of computing

Die Möglichkeiten erscheinen grenzenlos!

Erstaunlich was mit einem Stück clevere Hardware realisiert werden kann? Jede Menge smarte Lösungen! Das nennt sich dann auch zurecht "Smartware". Dabei sprechen wir nicht ausschließlich, aber in vielen Fällen von Lösungen bei denen die Produkte der Raspberry Pi Foundation UK eine ganz wesentliche Rolle spielen. Was einst Tüfftlern für allerlei spielerische Projekte diente, hat sich heute auch für die industrielle Nutzung etabliert.


So eignen sich sowohl der kleine Einplatinencomputer, wie auch der Microcontroller heute für zahlreiche clevere Lösungen. Dank ihrer robusten Technik, starker Leistung und umfangreicher Ausstattung, sind diese Geräte in Verbindung mit Schaltrelais, Sensoren und Servomotoren vielfältig einsetzbar. Ob im Bereich der Bildungslösungen oder auch im Zusammenhang mit ganz alltäglichen Anwendungen. Dank der GPIO Anschlüsse lassen sich diese Produkte als programmierbare Schaltzentrale einsetzen. Ein Aspekt kann eine chromeOS und Android bassierte IT Umgebung sein, bei der es nötig ist spezielle Lücken zu schließen. Beispielsweise im Bereich Automatisierung oder gesteuerten Schaltungen von Verbrauchern. Hierzu haben wir Ihnen zahlreiche Beispiele auf der Basis des Rapsberry Pi Pico und des Raspberry Pi zusammengestellt.


Auch Chromebooks sind smarte Technologie. Sie finden hier auch unseren Chromebook Ratgeber, der Sie bei der Kaufeinscheidung für ein Chromebook unterstützen kann. Ferner bringen wir etwas Licht ins Thema Betriebssysteme (OS) und widmen uns dem Thema Sicherheit solcher Systeme und generell.

Zahlreiche Code Beispiele sind übrigens auf der TechCree GitHub Seite zu finden.

Raspberry Pi Pico

STSKANTA.de entwickelt alltagstaugliche Lösungen unter Verwendung dieser Technologien und hat so bereits Zahlreiche Projekte realisiert. Ein paar Beispiele bei denen der RP2040 Chip Verwendung findet:

Raspberry Pi Pico & Pio W

Microcontroller

Klein und leistungsstark in verschiedenen Versionen, wie bspw. mit oder ohne WLAN Modul. Mit nur 21 mm × 51 mm und einem sehr geringen Stromverbrauch, dem RP2040 Microcontroller Chip der Raspberry Pi Foundation UK und 26 Multifunktions-GPIO Pins.

Hacker-USB-Stick

Der Raspberry Pi Pico ist das Herzstück für unseren Hacker-Stick. Der Hacker-Stick kann für Penetrationstest genutzt werden oder um Schwachstellen und Sicherheitlücken von Computersystemen aufzuzeigen. Damit können verschiedene Angriffszenarien simuliert werden. Je nach Betriebssystem und Angriffsszenarium kann der Stick mit den entsprechenden Programmen betankt werden. So können eindrucksvoll nahezu alle Computersysteme angegriffen werden. Natürlich nutzen wir diesen Hacker-USB-Stick alleinig im Auftrag und mit Zustimmung des Inhabers der Systeme die einem solchen Stresstest unterzogen werden sollen oder nutzen ihn nur in unserem eigenen Labor. Unser Labor ist eine speziell eingerichtete Umgebung für die Entwicklung und Testung. Un nein, der Stick ist natürlich unverkäuflich!

LED-Binär-Uhr

Wieviele Einzelschaltungen möglich sind und wie umfangreich der Programmcode sein kann zeigt das Beispiel der Binär-Uhr bei der 24 LED geschaltet werden. Dazu kommt zudem ein Realtime Modul (RTC) zum Einsatz, welches die aktuelle Uhrzeit auch nach einer Unterbrechung der Stromzuvor wieder liefert. Alle 24 LED sind auf einem Acrylglas montiert, die zudem einen optischen Effekt bietet. Und ferner wird in festgelegten Intervallen auch die Temperatur angezeigt. Die Temperaturdaten liefert der im Microcontroller verbaute Sensor.

Temperaturanzeige

Durch die Ergänzung mit einem kleinen RGB Farbdisplay wird der Microcontroller dank seines eingebauten Sensors zur Temperaturanzeige. Liefert optional per Knopfdurck die aktuelle Temperatur oder startet einen 60 Sekunden Timer bzw. Coutdown. Ausgerüstet mit weiteren Sensormodulen kann das Display aber auch bspw. genutzt werden um die Luftqualität zu messen oder Füllstände von Flüssigkeiten anzuzeigen. Anwendungen findet die Lösung bspw. auch in Wohnmobilen.

Mess-Station

Der Raspberry Pi Pico W eigenet sich dank seines WLAN Moduls Messungen vonr Gas, Lufdruck, Luftqualität, Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Durch seine Konnektivität mit einem WLAN Netzwerk und seine Eigenschaften als Mini Web Server können die gemessenen Daten dann auf einer Website angezeigt werden. Dabei erhält der Pico W vom Router im Optimalfall immer die gleiche IP-Adresse.

IP Relay

Ob im Bereich SmartHome oder einfach als kleine Schaltzentrale, der Raspberry Pi Pico W eigenet sich dank seines WLAN Moduls in Kombination mit einem Relais auch um Schaltungen von Verbrauchern vorzunehmen. Der Pico W wird zudem zum Webserver. Die Schaltungen können dann über eine Website unter eigener WLAN IP Adresse gesteuert werden.

Smart-Badge

Auf der Basis des RP2040 Moduls wurde ein eInk-Display entwickelt. Wir nutzen diesen badger2040 als digitale Visitenkarte in Verbindung mit einem QR-Code. Weitere Funktionen sind nutzbar, wie ein kleiner eReader, eine Uhrzeitanzeige oder auch eine todo-Liste. Alle Funktionen können genutzt werden, sobald der Smart-Badge mit einem Akku betrieben wird oder via USB-C Kabel anderweitig mit Strom versorgt wird. Wird der Badge vom Strom getrennt, bleibt gut lesbar das angezeigt, was zuletzt im Display aufgerufen wurde.

Beispiel Sensoren

BME280 geeignet für Raspberry Pi Pico und PicoW für die Messung von bspw. Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Raspberry Pi

STSKANTA.de entwickelt alltagstaugliche Lösungen unter Verwendung dieser Technologien und hat so bereits Zahlreiche Projekte realisiert. Ein paar Beispiele bei denen der RP2040 Chip Verwendung findet:

Es lässt sich kaum so richtig trennen. Gerade beim Raspberry Pi Einplatinencomputer, wie beispielsweise dem Pi 4 oder Pi 400 gibt Berührungspunkte in zahlreiche Themen mit denen wir uns intensiv befassen. So bspw. Künstlicher Intelligenz (KI) und Cloud Computing. Lassen Sie uns ein paar Beispiele betrachten:

Gerade die Betankung mit verschiedenen Betriebssystemen machen den Einplatinencomputer interessant und so kann dieser flexibel eingesetzt werden. Dank seiner geringen Abmessungen und des geringen Stromverbrauchs eignet sich der Raspberry Pi für die voranbeschriebenen und zahlreiche andere Anwendungsfälle. Sie sehen - die Möglichkeiten erscheinen fast Grenzenlos und daher wäre es schon fatal wenn wir von SKANTA.online hier im Laufe vieler Jahre kein umfangreiches Knowhow aufgebaut hätten. Und natürlich ist die Möglichkeit einen Raspberry Pi auch per Fernwartung oder Remote Software zu nutzen ein ganz wichtiger Punkt!

Raspberry Pi 4B+

Einplatinencomputer

In der Version 4+ ist der Raspberry Pi ausgestattet mit einem Broadcom BCM2711, Quad core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC 1.5GHz, 2.4 GHz und 5.0 GHz IEEE 802.11ac Wireless, Bluetooth 5.0, BLE Gigabit Ethernet, 2 USB 3.0 Ports; 2 USB 2.0 Ports, 2 × Micro-HDMI Ports (für bis zu 4kp60 Unterstützung) und 40 GPIO Pins.

Cloud Arbeitsplatz Computer

Dank seiner geringen Abmessungen und seiner guten Ausstattung, sowie ausreichender Leistung, eignet sich der Raspberry Pi in der Modellvariante als Pi 4 oder Pi 400 als Cloud- oder Computerarbeitsplatz. Dabei können sogar an die beiden Micro-HDMI EIngänge zwei Monitore angeschlossen werden, die dann eine Auflösung bis zu 4K erlauben. Neben WLAN und Bluetooth steht auch ein 1GB Ethernetanschluss zur Verfügung. Je nach Einsatzzweck wird der Pi4 mit einem der zur Auswahl stehenden Betriebssystem betankt. Beispielsweise stehen unter anderem zur Auswahl das Raspberry Pi eigene PiOS, ChromiumOS, wie auch Linux Ubuntu.

KiBo

Der Raspberry Pi 4 dient uns aber auch als Basis für unsere Anwendungen mit Unterstützung durch Künstliche Intelligenz, wie bspw. im Bereich der Objekterkennung und maschinellem Lernen. Dabei wird der Pi4 durch eine geeignete Kamera und einen Lautsprcher für die Ausgabe von Sprachhinweisen oder Warnhinweisen ergänzt. Je nach Bedarf kommt zusätzlich ein von Google entwickleter USB Hardwarebeschleuniger zum Einsatz. So können in einem Bruchteil einer Sekunde hunderte Objekte erkannt werden. Die speziall von Google TensorFlow auf den Raspberry Pi angepasste TensorFlow Lite Version ermöglicht neben der Objekterkennung auch Bewegungserkennung und weitere KI unterstützte Anwendungen.

Mini Supercomputer

Die Raspberry Pi 3B und Pi 4 Modelle und auch Raspebrry Pi Computemodule nutzen wir in einem Cluster oder alternativ Semicluster. So werden aus 3, 4 oder mehr Raspberry Pi Einplatinencomputer kleine Supercomputer die auch gleichzeitig mehrere Aufgaben übernehmen können oder die für bestimmte Zwecke eine hohe Rechenleistung bieten. SKANTA.online setzt selbst einen solchen Mini Supercomputer unter Verwendung eines speziellen Pi-Racks mit integrierter Kühlung ein. Dabei kann das System entweder als Labor-Umgebung dienen oder vereint KiBo, Print-Server und Storage Server in sich.

Print Server

Der Raspberry Pi eignet sich auch als Print Server. Unter der Verwendung der CUDA Software unter Linux dient er damit als Print Server an dem auch direkt Druckersysteme angeschlossen werden können oder diem im WLAn zur Verfügung stehen. Dadruch können nahezu alle marktüblichen neue und auch ältere Drucker zur Verfügung gestellt werden. Dies eigent sich bspw. gerade dann sehr gut, wenn Ihre Computer im Netzwerk ausschließlich Chomebooks sind oder mobile Geräte, wie Tablets und Smartphones, die über keine eigenen Hardwareschnitstellen verfügen.

3D Printer Management

Einen oder mehrer 3D Drucker verwalten. 3D Modelle entwerfen bzw. bearbeiten, Sclicen und Druckaufträge durchführen und überwachen. Bspw. mit einer Oktoprint Installation und in Verbindung mit Kameras für die visuelle Überwachung des Druckgeschehens. Dabei wird der Raspberry Pi das zentrale Element im 3D Druckerpark mit den passenden Anwendungen für den gesamten 3D Druckprozess, welcher sonst üblicherweise auf mehrere Insellösungen aufgeteilt ist.

Web Server, Firewall oder Smarthome Zentrale

Auch als Webserver für die Bereitstellung von Websites/Browseranwendungen oder als Intranetlösung kann der Raspberry Pi wertvolle Dienste leisrten. Aber auch dank seiner zahlreichen GPIO Schnittstellen kann er in Verbinmdung mit Schaltrelais entweder für die Automatisation oder als Smarthome Zentrake dienen. Mit eigener Firewall oder als Firewall kann ein Raspberry Pi zudem zum Schutz Ihres Netzwerks eingerichtet und verwendet werden.

Storage Management

Im Zusammenhang mit einer konsequent umgesetzten IT Umgebung allein aus Chromebooks, aber auch bei gemischten Umgebungen kann der Raspberry Pi auch als Storage Management System eingestzt werden. Dabei können bspw. mehrere Speichersysteme direkt an den raspberry Pi angeschlossen sein und dann über einen SMB Service oder SFTP Service für Computersysteme zugänglich gemacht werden. Im Falle von Chromebooks können diese Verbindungen auch im Dateimanager etabliert werden und so als zusätzlicher Speicherplatz zur Verfügung stehen.

Messstation mit und ohne Website

Der Raspberry Pi 4 eignet sich unter anderem auch als Messstation. Beispielsweise um die tatsächliche Bandbreite einer Internetverbindung auch dauerhaft zu prüfen und daraus ein umfassendes Protokoll zu erstellen. Dank seiner GPIO Schnittstellen kann er auch mit Zugriff auf verschiedene Sensoren umfangreiche weieter Daten verarbeiten, welche er aus entsprechend geeigneten Sensoren abfragen kann. So beispielsweise als Wetterstation.

Beispiel Sensoren

Für den Raspberry Pi3b und Pi4 geeigneten BME680/BME688. Je nach Ausführung für die Messung von Luftqualität, Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Clevere Betriebssysteme

Wenn wir von Chromebooks sprechen dann sprechen wir auch automatisch von dem Google Betriebssystem chromeOS. Das clever Betriebssystem, welches Ihnen soviele Vorteile bietet. Was ein Chromebook ausmacht und worauf Sie beim Kauf achten sollten erläutern wir ausführlich in unserem Chromebook Ratgeber.

Weil es unter anderem auch ganz wesentlich relevant ist für Ihren Erfolg im Cloud Comuting ist, kommen wir noch auf ein paar andere Betriebssysteme zu sprechen und vor allem diejenigen, die eng zur chromeOS Familie gehören. Neben chromeOS gibt es beispielsweise eben auch chromeOS Flex und noch ein paar Betriebssysteme (OS) die ziemlich gleich erscheinen. Und wo ist eigentlich der Unterschied zum Chrome Browser? Lassen Sie uns auch über Linux und weitere Betriebssysteme sprechen.


Um Cloud Computing grundsätzlich zu machen benötigen Sie im Ansatz erstmal kein Chromebook. Wir gehen hier auch nicht nochmals auf das Thema Wirkunsgrad ein. Also wie Sie den maximalen Nutzen aus einer konsequenten Umsetzung unseres Cloud Computing Konzeptes ziehen können. Kurz gesagt können Sie auch ein Macbook, einen Windows Computer oder einen Linux Computer nutzen. Dabei spielt dann der Chrome Browser eine ganz wichtige Rolle im Zusammenhang mit Google Cloud Anwendungen bzw. Browser Anwendungen. Die Regel ist aber, desto mehr Sie mischen, desto komplexer wird es halt. Aber mehr noch. Seit einiger Zeit können Sie auch ein chromeOS Version auf bestimmten dafür zertifizierten "Alt-Geräten" als Betriebssystem installieren und so bspw. ein Windows Notebook das keine Updates mehr erhält, aber eigentlich technisch noch gut in Form ist weiterbenutzen.


Chrome Browser

Warum erwähnen wir den Chrome Browser? Der Chrome Browser ist natürlich kein Betriebssystem. Auch wenn der Chrome Browser heute schon einige Aufgaben übernehmen kann die eigentlich der Job eines Betriebssystems sind. Der Chrome Browser liefert uns durch seinen Zugang zum Internet und damit Internet-Anwendungen bzw. sogenannten Broweser Anwendungen gerade im Cloud Computing eine wesentlichen Teil der Apps für unsere Produktivität. Damit sind heute richtigerweise viele Anwendungen quasi in die Cloud gewandert oder werden auf Servern von Anbietern oder Behörden zur Verfügung gestellt. Beispielsweise weil Sie Ihre Steuererklärung online erledigen können oder eine Tabellenkalkulation wie Google Sheets aus der Cloud nutzen können. Es ist durchaus denkbar, dass der Chrome Browser oder ein Nachfolger des Chrome Browsers einmal mehr sein wird als heute. Quasi ein Betriebssystem aus dem Internet. Google unternimmt bspw. mit dem FuchsiaOS heute schon den Versuch neue alternative Lösungen zu etablieren bzw. zu testen. Für viele ist es heute kaum noch so richtig trennbar und deshalb sprechen wir an dieser Stelle auch über den Chrome Browser, der wie sein Name ja schon sagt kein Betriebssystem, sondern ein Browser ist.

chromeOS

Das von Goolge weiterentwickelte Betriebssystem chromeOS kommt auf Chromebooks, ChromeSticks, Chromeboxen und auch Tablets (die verwirrenderweise sich auch Chromebooks nennen) zum Einsatz. Es ist das Betriebssystem welches vom ersten Tag an das Betriebssystem der Chromebooks war und ist. Kaum ein anderes Betriebssystem hat sich in den letzten 10 Jahren so weiterentwickelt wir chromeOS. Zudem zählt es heute immernoch zu den sichersten Betriebssystemen der Welt. Grund für den Erfolg und auch die anfänglichen Startschwierigkeiten von chromeOS ist die grundsätzlich andere Architektur dieses Betriebssystems. Bspw. im direkten Vergleich zu Microsofts Windows. Das macht es oft vielen Nutzern nicht leicht sich umzustellen, wenn sie von einem Windows Notebook auf ein Chromebook wechseln. Genau daran arbeiten die chromeOS Entwickler seit längerer Zeit schon. chromeOS soll zunehmend wenigstens ein bisschen Windows ähneln um den Nutzern die Wechseln das Leben etwas leichter zu machen.

chromeOS Flex

chromeOS Flex kann auf dafür geeigneten von Google zertifizierten alten Windows Laptops an Stelle von Window installiert werden. Ebenso auf bestimmten Linux Computern und auch auf einigen Apple Macbooks. Es basiert auf chromeOS, wie wir es von Chromebooks her kennen. Allerdings bringt es gegenüber chromeOS ein paar Einschränkungen mitsich. Dennoch! Wenn Sie bspw. ein älteres Windows Notebook haben, welches mit einem älteren Windows Betriebssystem ausgestattet ist das keine Updates mehr erhält, dann bietet es sich an das Notebook, welches technisch eigentlich noch gut in Schuss ist mit chromeOS Flex zu neuem Leben zu erwecken. Nur weil die Systemanforderungen für solche Geräte seitens neuerer Windows Versionen zu hoch geworden ist, wäre es sträflich solche geräte nicht weiter zu nutzen. Es geht dabei ja auch um das Thema Umwelt und Elektroschrott!

chromiumOS

chromiumOS ist das freie Betriebssystem, welches den Ursprung und den eigentlichen Kern von chromeOS und chromeOS Flex darstellt. Also das Ursprungs-Betriebssystem auf dem die anderen Versionen bspw. von Google weiterentwickelt wurden. Es kann auf einigen Systemen installiert werden und bietet auch das look and feel von chromeOS, etc.! Allerdings bekommt man dann natürlich nicht die Updates wie es bei chromeOS der Fall ist. ein paar Einschränkungen gegenüber chromeOS gibt es da schon. Die ganz ürsprüngliche Basis ist aber Linux!

Linux

Auf Chromebooks kann paralell zu allen anderen Anwendungen wie Android Apps und chromeOS Anwendungen auch Linux im sogenannten Container genutzt werden. Das liegt auch daran, dass chromeOS, chromeOS Flex und chromiumOS im Ursprung auf Linux aufbauen. Wir haben sehr gute Erfahrungen gemacht Linux Computer im Zusammenspiel mit Cloud Computing und Chromebooks einzusetzen. Allerding ist ein wenig zu bedenken welches der vielen Linux Derivate man dann verwendet. So hat sich beispielsweise Debian und Ubuntu als recht vorteilhaft bewährt. Aber entscheiden Sie selbst ganz nach ihren Bedürfnissen.

PiOS

In einer IT Umgebung mit Chromebooks passen auch Raspberry Pi Einplatinencomputer recht gut hinein. Diese werden in der Regel mit dem von der Raspberry Pi Foundation UK entwickelten Betriebssystem PiOS betrieben. Allerdings können die kleinen smarten Minicomputer auch mit einer ganzen Zahl anderer Betriebssysteme betankt werden. Und nochetwas! Dank der Möglichkeit das Betriebssystem von einer SD Karte zu booten und zu nutzen können die Raspberry Pi's auch abwechselnd recht fix durch einfaches Umschalten mit Hilfe eines Adapters mit verschiedenen Betriebssystemen wahlweise genutzt werden. Ziemlich clever!

Da ist ja eine Menge zu beachten und es stehen zahlreiche Möglichkeiten zur Auswahl.