Jahrbuch "Elektrotechnik für Handwerk und Industrie" 2027
„Elektrotechnik für Handwerk und Industrie“ informiert seit über 50 Jahren über aktuelle Themen im Bereich der Elektrotechnik sowie Energie- und Gebäudetechnik und stellt Trends und Neuerungen vor. Mit seinem breiten Themenspektrum (von Elektrotechnik über Prüftechnik, Gebäude- und Industrietechnik bis hin zu Stromversorgungssystemen und Informationstechnik) bietet das Jahrbuch einen umfassenden Branchenrundblick – natürlich inklusive Infos zum gegenwärtigen Stand der zentralen Vorschriften, Gesetze, Regeln und Normen sowie der wichtigsten Formeln und Schaltzeichen.
Jahrbuch "Elektrotechnik für Handwerk und Industrie" 2027
7.2 Raspberry Pi am KNX-Bus
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Raspberry Pi trifft KNX: Mit dem kBerry-Modul bauen Sie kostengünstig eigene intelligente Geräte, ohne ins komplexe KNX-Protokoll einsteigen zu müssen. Der Beitrag von Martin Mohr zeigt in gekürzter Form, wie Sie einen Raspberry Pi mit bis zu 1.000 konfigurierbaren Datenpunkten direkt an den KNX-Bus anschließen, die ETS-Parametrierung durchführen. Starten Sie schnell in eine völlig neue Welt der KNX-Programmierung.
Hinweis: Dieses Audio enthält KI-generierte Stimmen.
SPEAKER_01Raspberry Pi am KNX-Bus. Von Diplominformatiker Martin Mohr.
SPEAKER_00Ergänzender Hinweis. Aus Gründen der Lesbarkeit wurde der Beitrag für die Audiofassung stark gekürzt. Anleitungen zur konkreten Programmierung finden Sie in der Print- und der E-Book-Ausgabe des Jahrbuchs Elektrotechnik für Industrie und Handwerk 2027 des Hütig-Verlags.
SPEAKER_01Das KNX-Baus-Modul K-Berry 838 koppelt den Raspberry Pi direkt an den KNX-Bus, sodass man ohne großen Aufwand eigene KNX-Geräte bauen kann. Der KNX-Standard ist von der Licht- bis zur HLK-Steuerung fest in der Gebäudeautomation etabliert. Für die Ausbildung stellt sich oft die Frage, wie lassen sich KNX-Prinzipien kostengünstig und anschaulich vermitteln, ohne gleich eine Vielzahl professioneller Geräte anzuschaffen. Genau an diesem Punkt setzt das KBerry 838 der Firma Weinziel an. Es verbindet den Raspberry Pi über eine galvanisch getrennte serielle Schnittstelle direkt mit dem KNX-Bus. Damit entsteht eine plattformnahe Lernumgebung, in der Meisterschüler und Ausbilder sowohl Systemverständnis für Datenpunkte, Gruppenadressen und ETS-Parametrierung als auch Softwarepraxis hinsichtlich serieller Kommunikation und BAOS API vermitteln können. Das Modul im Überblick. Das K-Berry wird über einen 26-poligen Stecker mit der General Purpose Input-Output, kurz GPIO des Raspberry Pi, verbunden und belegt nur die nötigen Pins. Die Bauform ist kompatibel zum RaspPi-Typ 1. Die Stromversorgung der KNX-Seite erfolgt über den Bus mit maximal 10 mA. Vier LEDs signalisieren den Betriebszustand, ein Mikrotaster setzt das Modul in den Programmiermodus. Herzstück ist ein zertifizierter KNX-Stack mit einem als BAUS abgekürzten Bus Access and Object Server. In der ETS lassen sich bis zu 1000 Datenpunkte konfigurieren, die der Raspberry Pi über BAUS ansprechen kann. Für Unterricht und Labor bedeutet das, von einfachen Schaltaufgaben bis zu komplexeren Szenen ist alles abbildbar, ohne tief ins KNX Lower Layer Protokoll einsteigen zu müssen. Weiterführende Informationen zum CageBerry 838-Modul finden sich auf der Produkthompage. Raspberry Pi vorbereiten. Als Plattform genügt uns ein Raspberry Pi 4 mit 4 GB RAM. Ältere Modelle funktionieren ebenfalls. Das 64-Bit-Betriebssystem Raspberry Pi OS Lite installieren wir auf die SD-Karte über den Raspberry Pi Imager, den man von der Projekthompage laden kann. Nach dem Grundsetup folgen die Paket- und Benutzervorbereitungen. Ist die SD-Karte vollständig beschrieben, können wir diese in den Raspberry Pi einschieben und davon booten. Die Pakete bringen das System auf Stand und installieren Bildwerkzeuge sowie Bibliotheken. Die Gruppe Adile-Out gewährt Zugriff auf die serielle Schnittstelle. ETS-Projekt anlegen Für den Test wird ein neues ETS-Projekt angelegt. Als Gerät werden das schon genannte Modul und das im Testaufbau vorhandene Knxio 511.1 hinzugefügt. Sie finden das zu dem Modul passende Gerät unter dem Namen KNX Baus 830. Beim Knxio 511.1 brechen Sie bitte die Passworteingabe ab. Wechseln Sie bitte den Parameterreiter des Moduls und legen einen Datenpunkt an. Parametrieren Sie jetzt das KNXIO 511.1 als Universalausgang und verbinden Sie den Datenpunkt des Ausgangs mit dem Datenpunkt des Moduls über eine Gruppe. Das Projekt kann nun in die Installation geladen werden. Installation der Software für das KBerry. Im nächsten Schritt wird die Software zur Unterstützung des Moduls installiert. Dazu klonen wir uns zunächst die Sourcen des Baus aus dem entsprechenden GitHub Repository. Anschließend wird die Software auf dem Raspberry gebaut. Nun können wir uns die vorhandenen Beispielprogramme ansehen, die zeigen, wie wir das Modul ansprechen können. Um das Programm verwenden zu können, muss man eine kleine Änderung am Source Code vornehmen. Aktuell steht als serielle Schnittstelle Com8 im Quellcode. Das kann auf einem Raspberry nicht funktionieren. Wir müssen hier das richtige serielle Gerät im Source Code eintragen. In der Zeile für den Verbindungsaufbau ändern wir den Namen der Schnittstelle. Bevor wir das Programm starten können, müssen wir es erneut kompilieren. Das geschieht durch Aufruf des Kommandos MakeJ5, das man im Ordner BAUS findet. Beim ersten Ausführen von Make werden alle Programme kompiliert, was einige Zeit in Anspruch nehmen kann. Danach werden nur noch die geänderten Dateien gebaut, was erheblich schneller ist. Der Parameter J5 gibt an, das mit fünf parallelen Prozessen gebaut werden soll. Nach dem erfolgreichen Bauen der Software befinden sich die ausführbaren Dateien im Ordner Baos. Bin. Die Ausgabe zeigt, dass ein Datenpunkt mit der ID 1 und der Größe von einem Bit auf dem Modul definiert ist. Über diesen Datenpunkt lässt sich nun mit dem KNX-Bus kommunizieren. Um zu testen, ob die Kommunikation auch wirklich funktioniert wie gedacht, verwenden wir ein zweites Testprogramm aus den Beispielen. Die in der BAOS-Installation vorhandenen Beispielprogramme sind eine gute Basis für eigene Experimente. Falls Sie nicht mit einem Raspberry Pi auf den KNX-Bus zugreifen möchten, bietet die Firma Weinziel auch generische KNX-Module an, die Sie an jedem beliebigen Mikrocontroller verwenden können. Diese arbeiten prinzipiell genau wie das KBerry-Modul. Für weitere Details, Dokumentationen und Informationen zum BAOS-Protokoll besuchen Sie bitte die Produkthompage. Infos zum Autor Martin Mohr ist ausgebildeter Elektroniker. Nach seinem Studium der Informatik arbeitete er schwerpunktmäßig in der Entwicklung von Java-Applikationen. Mit Erscheinendes Raspberry Pi wurde auch sein Interesse an der Elektronik wieder geweckt. Aktuell liegt sein beruflicher Schwerpunkt in der Ausbildung und im Prüfungswesen.