rpi1.tex

\part{Experiment mit dem Rasberry Pi}
\chapter{Der Rasberry Pi}
\label{rpi:intro}
\minitoc

\section{Was ist der Raspberry Pi}
Der Raspberry Pi (abgekürzt: RPi oder RasPi) ist ein Kreditkarten grosser und günstiger Einplatinencomputer, der von der Raspberry Pi Foundation entwickelt wurde.
Die Raspberry Pi Foundation ist eine Stiftung und in Großbritannien als Wohltätigkeitsorganisation eingetragen. \\
Sie hat sich zum Ziel gesetzt, das Studium der Informatik und verwand- ten Themen zu fördern, insbesondere im Schulbereich. \\


\section{Wie ist der Raspberry Pi ausgebaut?}
\label{rpi_bau}

Der Raspberry Pi existiert in mehrere Varianten. \\
Die Modelle A und B unterscheiden sich dadurch, dass das Modell B 512 MByte Arbeitsspeicher,
einen Ethernet-Port und zwei USB-Anschlüsse hat.
Das Modell A ist mit nur einem USB-Anschluss und 256 MByte Arbeitsspeicher eher als Steuerungscomputer geeignet,
bei dem es auf geringen Stromverbrauch ankommt. \\
Das Modell B eignet sich am ehesten noch, um damit an einer grafischen Oberfläche zu arbeiten. \\
Die Spezifikationen der beiden Varianten A und B des Raspberry Pi lauten wie in der Abbildung \ref{rpi:modelab}. \\
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/rpi_1.png}
  \end{center}
  \caption{Das Raspberry Pi Model A und B }
  \label{rpi:modelab}
\end{figure}


\section{Geräte liste}
\label{gerate}
\subsection {Rasberry Pi 3 Modell B}
Im Rahmen dieses Praktikum, wird mit dem Modell B des Raspberry 3 gearbeitet. \\
Das Modell Raspberry Pi 3 ist eine kontinuierliche Weiterentwicklung zum Vorgängermodell Raspberry Pi 2. \\
Der Raspberry Pi 3 enthält einen Quad-Core-Prozessor mit 1,2 GHz von Broadcom und einen SDRAM-Arbeitsspeicher mit 1 GByte.\\

{\bf{WLAN und Bluetooth onboard}} \\
Die Besonderheit des Raspberry Pi 3 ist, dass WLAN nach IEEE 802.11 b/g/n im 2,4 GHz-Bereich mit 150 MBit/s und Bluetooth Low Energie
onboard sind und nicht durch externe USB-Adapter nachgerüstet werden müssen. \\

{\bf{64-Bit-Unterstützung}} \\
Beworben wird der Raspberry Pi 3 mit seiner 64-Bit-Unterstützung. \\
Das ist heute bei modernen CPUs ganz normal. 64 Bit auf der Hardware-Seite muss allerdings vom Betriebssystem und der Software auch unterstützt werden. \\

\vspace{2cm}

Hier das Modell B des Raspberry Pi 3 (Abbildung \ref{rpi:model3} ), mit der Beschriftung der Anschlüsse  ( Abbildung \ref{rpi:model3b}).

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/rpi_2.png}
  \end{center}
  \caption{Rasberry Pi 3 Modell B}
\label{rpi:model3}
\end{figure}

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/rpi_3.png}
  \end{center}
  \caption{Rasberry Pi 3 Modell B, mit der Beschriftung der Anschüsse.}
\label{rpi:model3b}
\end{figure}







\subsection {T-Cobbler}
Mit Hilfe des T-Cobblers ( Abbildung \ref{rpi:tcobbler} ), sind die GPIOs (General Purpose Input-Output) einfacher zugreifbar. \\
Die GPIOs sind die universellen digitalen Ein-Ausgabe Kanäle.

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/tcobbler.png}
  \end{center}
  \caption{T-Cobbler}
\label{rpi:tcobbler}
\end{figure}

In der Abbildung  \ref{rpi:tgpio} die Anordnung der GPIOs

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/gpio.png}
  \end{center}
  \caption{Anorddnung der GPIOs}
\label{rpi:tgpio}
\end{figure}

\subsection {Steckplatine (Breadboard)}
Auf der Steckplatine ( Abbildung \ref{rpi:platine} ) , werden fast alle Schaltungen aufgebaut. Neben der kleine Steckplatine,
auf der den T-Cobbler steckt, gibt es eine grössere Platine für anspruchsvolle Schaltungen.

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/platine.png}
  \end{center}
  \caption{Steckplatine}
\label{rpi:platine}
\end{figure}

Die Steckplatine ist im Inneren folgendermassen verbunden  ( Abbildung \ref{rpi:platine2} ).
(gilt auch für die kleine Steckplatine auf der, der T-Cobbler steckt)

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/platine2.png}
  \end{center}
  \caption{Steckplatine verbunden}
\label{rpi:platine2}
\end{figure}

\section{Raspberry Pi in Betrieb nehmen}
\label{rpi_betrieb}

Überprüfen Sie vor dem Ausführen Folgendes:

\begin{itemize}
\item SD-Karte in den SD-Kartenanschluss einstecken.
\item Tastatur und Maus an den USB Anschlüsse des RasPis anschliessen.
\item Den HDMI-DVI Adapter an das VDI Kabel des Bildschirms anschliessen und dann an den
HDMI Anschluss des RasPis.
\item Das Netzwerkkabel an den Netzwerkanschluss des RasPis anschliessen, soweit es vorhanden ist.
\item Das Flachbandkabel des T-Cobblers an die GPIOs Anschlüsse einstecken.
\item Als letztes kommt die Stromversorgung an den Power Anschluss des RasPis.
\item Status-LEDs sollten am RasPi angehen. Falls der RasPi nicht startet, den RasPi von der Stromversorgung trennen,
  die Verkabelung überprüfen, und das Stromversorgungskabel wieder einstecken.
\end{itemize}
Um mit RasPi zu interagieren, wir werden  die graphische Oberfläche  ( Abbildung \ref{rpi:terminal} ) verwenden.

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/terminal.png}
  \end{center}
  \caption{Graphische Oberfäche}
\label{rpi:terminal}
\end{figure}

\vspace{3cm}

{\bf{Aufgabe 1}} \\
Öffnen Sie ein Terminal und schreiben Sie den folgenden  Befehl: \\
{\tt{ > gpio -v }} \\
{\tt{ > gpio  readall }} \\

\begin{itemize}
\item[-] Welches RasPi Version haben wir ?
\item[-] Zu welcher GPIO Pin nummer der T-Cobbler GPIO.17 entspricht ?
\end{itemize}
Und jetzt, kann mit den Versuchen losgehen!

\section{LED richtig anschliessen}
\label{led}
Der RasPi stellt zwei Spannungen zur Verfügung, 5V und 3,3V. Mit Hilfe der roten Strichen auf der Steckplatine auf der,
den T-Cobbler steckt, kannst du die zwei Spannungen am T-Cobbler erkennen. \\
%Bevor mit den GPIOs gearbeitet wird, bringen wir die LEDs einfach über die 5V und dann die 3,3V zum Leuchten.
\subsection {Komponentenliste}

\begin{itemize}
\item[-] 1 Einfarbige Leuchtdiode (LED)
\item[-] 1 Widerstand
\item[-] 1 Jumper
\end{itemize}



\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/komponent.png}
  \end{center}
%  \caption{Graphische Oberfäche}
%\label{rpi:terminal}
\end{figure}

\subsection{Einfarbige Leuchtdiode (LED)}
Leuchtdioden (LEDs) fangen an zu leuchten, wenn sie von elektrischem Strom durchflossen werden.
Die LEDs leuchten aber nur dann, wenn sie richtig gepolt sind, also der Strom in der für sie richtigen Richtung fliesst. \\
Die Anschlüsse einer Leuchtdiode nennt man Anode und Kathode.\\
\begin{itemize}
\item[-] Der kürzere Draht (Kathode) wird mit dem Minuspol (GND) der Stromquelle verbunden, und der längere (Anode) mit dem Pluspol (5V oder 3,3V). \\
\item[-] Das runde Plastikgehäuse ist an der Kathode Seite abgeflacht, was du am besten beim Blick von unten auf die LED erkennen kannst. \\
\item[-] Die LEDs dürfen aber nicht direkt an die Stromquelle angeschlossen werden.
\end{itemize}
Der Strom wird durch einen Vorwiderstand begrenzt.
Dieser Vorwiderstand befindet sich entweder in der Verbindung zur Masse oder zum Pluspol.
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/diode.png}
  \end{center}
%  \caption{Graphische Oberfäche}
%\label{rpi:terminal}
\end{figure}

\subsection {Vorwiderstandsberechnung}
Die LEDs haben eine Durchlassspannung von 2 bis 2,2 V und eine Stromstärke vom 20 bis 30 mA.
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/resistor.png}
  \end{center}
%  \caption{Graphische Oberfäche}
%\label{rpi:terminal}
\end{figure}

\section {LED Ein und Ausschalten mit GPIOs}
\subsection{Schaltung}
Trennen Sie zuerst das RasPi vom GPIO Extension Shield.
Bauen Sie dann die Schaltung gemäss Schaltplan und Hardware-Anschlussplan auf ( Abbildung \ref{rpi:schaltung} ). \\
Nachdem die Schaltung aufgebaut und bestätigt wurde, verbinden Sie das RPi mit
dem GPIO Extension Shield. Darüber hinaus sollte ein Kurzschluss
(insbesondere 5 V und GND, 3,3 V und GND) vermieden werden, da ein Kurzschluss
abnormale Schaltungsarbeiten oder sogar eine Beschädigung des RaspPi verursachen kann..

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/schaltung_1.png}
  \end{center}
 \caption{Schaltplan}
 \label{rpi:schaltung}
\end{figure}

{\color{blue}{\bf{Die GPIOs liefern nur eine Spannung von 3,3V und eine Stromstärke von ca 0,016A}}}


\subsection{Kodierung}
Auf dem Desktop öffne das Terminal.\\
In das Terminalfenster, gibt folgendes ein:\\
{\color{blue}{\tt{sudo idle3}}}\\
{\color{blue}{\bf{sudo}}} bedeutet, dass du das Programm als Administrator ausführst, somit stehen dir alle Rechte zu.\\
{\color{blue}{\bf{idle3}}} öffnet die Entwicklungsumgebung von Python. \\
Die hier enthaltenen Programme, sind in der Programmiersprache Python geschrieben. \\
IDLE ist eine integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) für Python und enthält auch ein eigenes Editor. Und 3 steht für die 3. Version.

\begin{itemize}
\item[-]  Das Editorfenster öffnest du indem du entweder mit der Linke Maustaste auf File dann New Window klickst, oder die Tastenkombination Strg+N (Ctrl+N) drückst,
\item[-]  und speicherst entweder über File, dann Save As, oder durch die Tastenkombination Strg+S (Ctrl+S).
\end{itemize}

\subsection{Anleitung Einschalten}
Das folgende Programm schaltet eine LED ein. \\
In dem Editorfenster, gibst den folgenden Code ein. Die mit \# beginnenden Zeilen sind Kommentare. \\

\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
import RPi.GPIO as GPIO \# {\color{blue} Die GPIO Bibliothek wird importiert}  \\
\\
ledPin = 11 \# {\color{blue} Dem Pin 11 wird einen Namen zugewiesen. Siehe Abbildung }  \\
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Dann drückst du strg+S um zu speichern und mit der Taste F5 lässt du das Programm laufen.
{\color{blue}(Editorfenster nicht schliessen)} \\
\\
Die LED sollte jetzt leuchten.
Falls die folgende Fehlermeldung am Bildschirm angezeigt wird, \\
{\color{red}RuntimeWarning: This channel is already in use, continuing anyway.
Use GPIO.setwarnings(False) to disable warnings.} \\
Die Meldung wird angezeigt wenn ein Pin schon belegt ist und das Programm versucht darauf zuzugreifen.
einfach den Zeilencode

\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
 GPIO.setwarnings(False)
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
in dem Programm ergänzen.

\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
import RPi.GPIO as GPIO  \\
import time \\
\\
ledPin = 11 \# {\color{blue} Dem Pin 11 wird einen Namen zugewiesen. Siehe Abbildung  \ref{rpi:tgpio}. }  \\
GPIO.setwarnings(False) \\
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)  \# {\color{blue} Die GPIO werden initialisiert. }  \\
GPIO.setup(ledPin, GPIO.OUT)   \# {\color{blue} Die GPIO werden initialisiert. }  \\
GPIO.output(ledPin, GPIO.HIGH) \# {\color{blue} Pin 11 wird auf HIGH(3.3V) gesetzt.}  \\
  }}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Speichern und Programm laufen lassen. Die Meldung sollte nicht mehr angezeigt werden. \\
\\
{\bf{Die LED bleibt an!}} \\
\\
\\
{\bf{Aufgabe 2}} \\
Deine Aufgabe ist jetzt die LED auszuschalten. \\
\\
{\bf{Anleitung Ausschalten:}} \\
In Python schreibt man GPIO.HIGH (Grosschreibung beachten) oder 1 um einen Pin einzuschalten und GPIO.LOW oder 0 um es auszuschalten. \\
HiGH oder 1 bedeutet dass der Pin eine Spannung von 3,3v hat. \\
LOW oder 0 bedeutet dass der Pin eine Spannung von 0v hat. \\
Das ist alles was du für die Aufgabe brauchst. \\
Nach jeder Änderung des Codes, denk dran dein Programm zu speichern, damit die Änderung vorgenommen wird. \\
\\
{\bf{Die LED ist jetzt aus!}} \\
\\
{\bf{Aufgabe 3}} \\
Jetzt soll die LED an gehen und erst nach 3 Sekunden wieder aus gehen.\\
\\
{\bf{Anleitung:}} \\
Die time Bibliothek ist eine integrierte Bibliothek in Python, die benutzt wird
wenn man mit der Zeit arbeiten will. Diese muss importiert werden. \\
Die Syntax sieht so aus: \\

\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
 import time
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Im Code wird sie folgendermassen verwendet: \\
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
time.sleep(seconds) \# {\color{blue} hier kommt die Zeit in Sekunden }  \\
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Du hast in deinem Programmcode schon eine erste Bibliothek importiert. \\
Importiere die Time Bibliothek direkt danach damit es schon am Anfang erkannt wird. \\
Das ist alles was du für die Aufgabe brauchst. \\
\\
{\bf{Aufgabe 4}} \\
Die LED geht zwar an und wieder aus, muss aber jedes Mal neu gestartet werden. \\
Jetzt soll die LED 5 Mal an und aus gehen, also blinken. \\
\\
{\bf{Anleitung:}} \\
Es gibt viele Möglichkeiten dies zu realisieren. Hier werden zwei davon vorgestellt. \\
Die For Schleife und die While Schleife
Hier lernst du zuerst einen neuen Begriff kennen. {\tt{Variable}}
Eine Variable ist einfach ausgedrückt ein Behälter, oder Wertespeicher,
der einen beliebigen Name annehmen kann, ausser für den Compiler spezifische Namen. \\
\\
Eine Variablendefinition sieht in Python so aus:
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
VariablenName = VariablenWert
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Eine Variable kann verschiedene Typen haben. \\
Deklaration einer Variable namens probe im Datentyp Integer (ganze Zahlen).
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
probe = 15
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
im Datentyp Double (Gleitkommazahlen)
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
probe = 1.5
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
im Datentyp String (Charakter. Sie werden immer in Anführungszeichen eingeschlossen)
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
probe = ``Ich bin ein Programm'' \\
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Ausgabe am Bildschirm werden in Python mit print gemacht. \\
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
print("Hello World")
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Hier können wir auch 2 Nachrichten ausgeben lassen. Die werden einfach durch Komma voneinander getrennt. \\
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
probe = ``Ich bin ein Programm'' \\
Print(probe, ``Wie alle andere!'')
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
Dieser Programmcode gibt aus: Ich bin ein Programm Wie alle andere!
In Datentyp bool (Dieser Datentyp repräsentiert Wahrheitswerte aus der Menge True und False.
Werte dieses Datentyps werden zumeist bei Anfragen zurückgegeben)
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
probe = False oder probe = True
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
\\
{\bf{Die {\tt{if}} Anweisung }} \\
Führt einen Befehl aus wenn die Bedingung zutrifft \\
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
if summe > 3: \\
    print("bingo")
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
{\bf{Die {\tt{if-else}} Anweisung }} \\
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
if summe == 11: \\
    print("bingo") \\
else: \\
    print("nochmal versuchen!") \\
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
{\bf{Die {\tt{for}} Anweisung }} \\
{\bf{Syntax:}} \\
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
for x in range(0, 3): \\
    print("Wir sind pünktlich")
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
{\bf{Erklärung:}} \\
{\tt{X}} ist eine beliebige Variable
{\tt{range(Anfang, Ende, Abstand)}}: ist eine Python vordefinierte Funktion, womit man Zahlen in vorgegebene Abstand darstellen kann. \\
Die Funktion {\tt{range()}} wird dir helfen, die Schleifendurchläufe in deinem Programm festzulegen.\\
{\bf{Beispiel:}} \\
{\tt{range(0, 10):}} die Schleife wird hier 10 mal durchgeführt. In dem Fall brauchen wir den Abstand nicht anzugeben.\\
\\
{\tt{print()}}  gibt eine Nachricht auf den Bildschirm aus. \\
\\
Normalerweise ist ein Programm aus Anweisungsblöcken aufgebaut.
Je nach Programmiersprache wird ein Block durch Schlüsselwörter wie begin und end eingeschlossen,
durch geschweifte Klammer {} oder durch gemeinsame Einrückung des Programmtextes gekennzeichnet. \\
In Python sind die Blöcke durch gemeinsame Einrückung des Programmtextes dargestellt. \\
Das Einrücken passiert normalerweise automatisch, wenn man nach dem Doppelpunkt auf enter drückt. \\
Die erste Einrückung ist gleich 4 mal das Leerzeichen, die zweite 8 mal und so weiter.
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/python.png}
  \end{center}
% \caption{Schaltplan}
% \label{rpi:schaltung}
\end{figure}
Jetzt hast du alles, was du brauchst um die Aufgabe mit der for-Schleife zu lösen. \\
\\
{\bf{Die {\tt{while}} Schleife:}} \\
{\bf{Syntax:}} \\
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
while  Bedingung: \\
       Anweisung
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
{\bf{Erklärung:}} \\
Solange die Bedingung zutrifft, wird die Anweisung ausgeführt, und sobald
die Bedingung nicht mehr erfüllt ist, wird die Schleife verlassen.\\
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/operator.png}
  \end{center}
 \caption{Vergleich Operatoren}
% \label{rpi:schaltung}
\end{figure}

\subsection{Beispiel LED an und ausschalten mit einer While-Schleife}
\vskip 2.5mm
\noindent
{\colorbox{hellgrau}{\begin{minipage}{\linewidth}
{\tt{
import RPi.GPIO as GPIO  \\
import time \\
\\
ledPin = 11 \# {\color{blue} Dem Pin 11 wird einen Namen zugewiesen. Siehe Abbildung  \ref{rpi:tgpio}. }  \\
GPIO.setwarnings(False) \\
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)  \# {\color{blue} Die GPIO werden initialisiert. }  \\
GPIO.setup(ledPin, GPIO.OUT)   \# {\color{blue} Die GPIO werden initialisiert. }  \\
\\
while True: \\
    GPIO.output(ledPin, GPIO.HIGH) \# {\color{blue} Pin 11 wird auf HIGH(3.3V) gesetzt.}  \\
    time.sleep(3)  \# {\color{blue} Wartezeit von 3 sekunden}  \\
    GPIO.output(ledPin, GPIO.LOW) \# {\color{blue} Pin 11 wird auf LOW(0.V) gesetzt.}  \\
    time.sleep(3)
}}
\end{minipage}}}
\vskip 2.5mm
\noindent
\\
Du stellst hier fest, dass die LED endlos an und aus geht.
Die while-Schleife läuft einfach unendlich. Zum Stoppen des Programms, muss du Strg-C drücken.
Es kann passieren dass beim beenden des Programms, die LED an bleibt. Es passiert deswegen weil
der Pin nicht freigegeben wurde. Es gibt in Python Ausdrücke, die Ausnahme Fälle oder Fehler behandeln.
ein davon ist die {\color{blue}{\tt{try und except}}}. \\
\\
{\bf{Beispiel:}} \\
{\tt{try:}} \\
Um es zu vermeiden gibst du einfach am Ende des Programms alle verwendeten Pins wie der frei indem du
diese Zeile am Ende des Codes hinzufügt.\\
{\tt{GPIO.cleanup()}}\\
\\
Die LED sollte aber nur 5 Mal an und aus gehen. Mit Hilfe einer Variable kannst du deine Bedingung festlegen, denk daran die Variable vor dem Verwenden zu deklarieren, und am Ende jeder Durchlauf inkrementierst du die Variable (um 1 erhöhen) in dem du dazu 1 addierst. \\
Das ist alles was du für diese Aufgabe brauchst. \\
\\
{\bf{Jetzt blinkt die LED.}} \\
\\
{\bf{Aufgabe 4}} \\
Um die Aufgabe noch klarer zu gestalten, soll am Anfang jeden Durchlaufs, die Nummer des Durchlaufes
angezeigt werden z.B. ( 1. Durchlauf ). Wenn die LED an geht soll die Nachricht {\color{red}\tt{Die LED ist an...}},
wenn die LED aus geht soll die Nachricht {\color{red}\tt{Die LED ist aus...}} angezeigt werden und am Ende alle Durchläufe
die Nachricht Auf Wiedersehen... angezeigt werden. \\
Kleiner Tipp: Schau dir die Anleitung der Aufgabe 3 auf der Seite 12 noch einmal an. \\
Du hast jetzt alles was du für diese Aufgabe brauchst. \\


\section{Mit dem Mikrotaster die LED ein und ausschalten}
Normalerweise besteht eine vollständige automatische Steuerung aus drei wesentlichen Teilen:
INPUT (EINGANG), OUTPUT (AUSGANG) und CONTROL(STEUERUNG). \\
Im letzten Abschnitt ist das LED-Modul der Ausgangsteil und der RaspPI ist der Steuerteil.
In praktischen Anwendungen lassen wir nicht nur die LED-Lichter blinken, sondern lassen das Gerät die Umgebung erkennen,
erhalten Anweisungen und ergreifen dann die entsprechenden Massnahmen, wie z. B. die LED leuchten,
einen Piepton ertönen lassen und so weiter.

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/control.png}
  \end{center}
% \caption{Vergleich Operatoren}
% \label{rpi:schaltung}
\end{figure}

\subsection{Mikrotaster}
Mikrotaster schliessen einen Stromkreis, solange sie gedrückt werden und öffnen ihn wieder wenn sie losgelassen werden,
so wie z.B. die Tasten einer Tastatur oder die Knöpfe einer Computer maus. \\
Die Taster können direkt in die Steckplatine eingesetzt werden.\\
Sie haben vier Beinchen, je zwei davon sind aber direkt verbunden,
daher musst du darauf achten, den Taster richtig gedreht in die Schaltung einzusetzen ( Abbildung \ref{rpi:taster} ).

\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
\includegraphics[width=5cm, height=5cm]{pics/microtaster.png}
  \end{center}
 \caption{Mikrotaster}
 \label{rpi:taster}
\end{figure}

\subsection{Komponentliste}
In der Abbildung \ref{rpi:komps} sieht man die relevanten Komponenten für diese Aufgabe.
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/taster_comps.png}
  \end{center}
 \caption{Komponentliste}
 \label{rpi:komps}
\end{figure}

\subsection{Aufgabe}
Baue die Schaltung wie in der Abbildung \ref{rpi:schaltung_taster} auf. \\
Mache dir Gedanken darüber, wie du die LED beim drücken des Tasters an und ausschalten kannst.\\
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.9\textwidth]{pics/schaltung_2.png}
  \end{center}
 \caption{Schaltung beispeil}
 \label{rpi:schaltung_taster}
\end{figure}
{\bf{Anleitung}} \\
Was du gebrauchen könntest: \\
\begin{itemize}
\item den Vorherigen Code
\item Boolesche Variable
\item If - Else Anweisung
\end{itemize}
Schaue dir diese drei Punkten noch einmal an. \\
{\bf{Code}} \\
In der funktion {\tt{setup ()}} wird mit {\tt{GPIO.setmode (GPIO.BOARD)}} die Seriennummer des GPIO eingestellt,
die auf der physischen Position des Pins basiert. \\
Somit entsprechen GPIO17 und GPIO18 Pin11 bzw. Pin12 in der Schaltung. \\
Dann setzen Sie ledPin in den Ausgabemodus, buttonPin in den Eingabemodus mit einem Zugwiderstand. \\
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.9\textwidth]{pics/taster_code1.png}
  \end{center}
% \caption{}
 \label{rpi:taster_code1}
\end{figure}
Beurteilen Sie in der Schleifenfunktion während des Umlaufs weiterhin, ob die Taste gedrückt wird.
Wenn die Taste gedrückt wird, kehrt der GPIO.input (buttonPin) auf den niedrigen Niveau zurück,
und das Ergebnis von  {\it{Wenn}} ist wahr, LEDPin gibt einen hohen Niveau aus und die LED leuchtet. \\
Oder die LED wird ausgeschaltet.
\begin{figure}[!htbp]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=0.9\textwidth]{pics/taster_code2.png}
  \end{center}
% \caption{}
 \label{rpi:taster_code1}
\end{figure}