Sensoren und Aktoren über den Raspberry Pi mit Java erfassen und steuern

Studienarbeit aus dem Jahr 2017 im Fachbereich Elektrotechnik, Note: 1,3, Fachhochschule Südwestfalen; Abteilung Hagen, Sprache: Deutsch, Abstract: Die ersten Einplatinencomputer sind in der Mitte der siebziger produziert worden. Heute gibt es viele unterschiedliche Modifikationen von verschiedenen Herstellern. Die SBCs haben eine breite Palette an Einsatzmöglichkeiten, angefangen bei den einfachen Steuerungen bis hin zu voll automatisierten Regelsystemen, die in unterschiedlichen Bereichen des Lebens ihre Anwendung finden. Mit dem Einsatz von SBCs werden verschiedene Ziele verfolgt, die auf unterschiedlichen Wegen erreicht werden können. Die Projekte können mit bereits entwickelter Software erstellt oder es können eigene Programme geschrieben werden. Dafür gibt es viele Communitys, die diese Arbeit erleichtern. Die vorliegende Ausarbeitung befasst sich mit dem Raspberry Pi. Dabei handelt es sich um einen SBC, der mit einem Betriebssystem aufgerüstet werden muss, damit jegliche Funktionalität vorhanden ist. Der RPi besitzt eine GPIO Schnittstelle, wo zusätzliche Hardwaremodule angeschlossen werden können. Die Module erweitern die Funktionen des RPi und geben ihm die Möglichkeit mit der Außenwelt mittels Sensoren und Aktoren zu interagieren. In erster Linie wurden diese Computer für Studenten, Schüler und Hobbybenutzer entwickelt, um ihnen das Erlernen der Programmiersprachen und der Hardwarearchitektur zu erleichtern. Die meisten veröffentlichten Projekte kommen daher aus dem privaten Bereich. Es existiert aber auch eine Reihe von Entwicklungen, die einen großen Potenzial für den Einsatz in der Industrie haben, z. B. Miniserver, Router, Datenlogger, Messsysteme, Roboter usw. Gegenüber den anderen SBCs hat der RPi einige grundlegende Vorteile. Er ist kostengünstig und erfüllt somit die Voraussetzung für Einsteiger. Wichtig für Anfänger ist ebenfalls das Vorhandensein vieler Open-Source-Projekte und großer Communitys, die den Einstieg in die Hardwareprogrammierung erleichtern. Der RPi ist mittlerweile mit Quadcore-Prozessor ausgestattet, was seine Leistungsfähigkeit verbessert hat. Ein weiterer Aspekt ist die sofortige Arbeitsbereitschaft nach der Betriebssysteminstallation, die nur wenige Minuten in Anspruch nimmt. Um nun auf die GPIO Schnittstelle zugreifen zu können besteht eine Auswahl an mehreren Programmiersprachen. In dieser Ausarbeitung wurde die Auswahl auf Java begrenzt. Die Vorzüge von Java sind die große Bibliothek mit vielen Methoden, ihre Plattformunabhängigkeit sowie die gute Strukturierung der Sprache.