Astroberry 64Bit

Hallo zusammen,

nach Rücksprache mit und Einverständnis von Jens hänge ich meine Installation hier ran. Thematisch passt es natürlich dazu, einiges ist gleich (da werde ich auf Jens' Beitrag verweisen), ein paar Dinge hab ich aber anders gemacht.

Ich teile das ganze in mehrere Beiträge auf, da es so einfacher zu handeln ist.

Als erstes mal die Anforderungen, die ich an das System gestellt habe:

1. Steuerung von Montierung (Pegasus Nyx), Kamera (tbd), Trackingkamera (SVBony)
2. Steuerung resp. Schalten von 12V Ausgängen mit je 10A
3. Steuerung resp. Überwachung von bis zu zwei LiFePO4 Batterien (Eremit, 18Ah)
4. Bis zu zwei Solarpanel mit 12V Nennspannung anschliessbar
5. Ausreichend USB2 Anschlüsse über fremdgespiesenen Industriehub
6. Falls möglich USB3 Hub
7. Speisung des Raspberry PI aus 12V der Batterie
8. Raspberry 5.
9. GNSS (Satellitennavigation) für Position und Zeit
10. SSD zum Abspeichern von Bildern
11. Astroberry o.ä.

Punkte 1 - 7 bedeuten eine Eigenentwicklung von Elektronik, auf die der Raspberry PI aufgesteckt wird. Da bin ich gerade dran (und nebenbei auch mit dem Aufbau des ganzen CAD Prozesses mit Kicad für die Firma).

Punkte 8 - 10 sind Zukaufteile, GPS- und SSD Hats sind kostengünstig.

Und zu 11. hat Jens eine tolle Anleitung geschrieben.

Ich werde hier nur die Installation der Software beschreiben, zu der Hardware gibts dann, wenn die Rauchtests erfolgreich bestanden sind, einen eigenen Bericht. Einen ersten Eindruck könnt ihr unter Woran hast du heute gebastelt? anschauen.

Also, los gehts.

herzliche Grüsse Robert

So, weiter gehts.

Als Referenz dienen, neben Jens' Anleitung, folgende Links:

Hardware:

• Raspberry PI 5: https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi.html#raspberry-pi-5
• PCIe to M.2 Adapter für Raspberry Pi 5: https://www.waveshare.com/pcie-to-m.2-hat-plus.htm
• GNSS Adapter für Raspberry Pi: https://www.waveshare.com/wiki/MAX-M8Q_GNSS_HAT#Using_with_Raspberry_Pi

Software:

• NVME (SSD): https://www.kevsrobots.com/blog/raspberrypi5-nvme-nas.html
• Raspberry Pi Config Tool: https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/configuration.html#host-a-wireless-network-on-your-raspberry-pi
• Raspberry Pi Software: https://www.raspberrypi.com/software/
• PuTTY: https://www.putty.org/
• https://www.realvnc.com/de/connect/download/viewer/windows/

Als erstes müssen wir für den Raspberry Pi eine Micro-SD Karte erstellen. Das Raspi OS ist ein Unix Betriebssystem, das ein komplett anderes Filesystem verwendet. Wir können also nicht einfach mit Copy Paste von Windows Daten auf die Micro-SD Karte schaufeln sondern müssen dies mit dem Raspberry Pi Imager tun. Dort werden auch erste Einstellungen und Parameter des zukünftigen Systems definiert. Gerade der zweite Schritt ist extrem wichtig, wenn der Raspi headless, also ohne Bildschirm und Tastatur aufgesetzt werden soll. Netzwerk- und Kontoeinstellungen müssen passen, sonst sagt der Raspi dann nur "du kommst da ned rei".

Also den installierten Raspberry Pi Imager starten:

Raspimodell (in meinem Fall war das ein Raspi 5, OS (aktuelles 64 Bit Modell wählen) und die Micro-SD Karte, die dazu natürlich eingesteckt sein muss. Dann WEITER drücken.

Jetz müssen die Einstellungen bearbeitet werden, sonst wird man mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit vor verschlossener Tür stehen. Also EINSTELLUNGEN BEARBEITEN drücken.

Benutzername und Passwort könnt ihr nach Gusto festlegen, wie wichtig euch Sicherheit ist, müsst ihr selber festlegen. Ich habe mir hier, gegen mein ansonsten paranoiden Gepflogenheiten, das Leben einfach gemacht.

SSID und Passwort müsst ihr, wenn ihr den Raspi nicht über LAN verbindet, ebenfalls eingeben. Wie ihr den dann in eurem lokalen Netz findet resp. den Router konfiguriert kann ich hier nicht beschreiben, das hängt von eurer Hardware ab.

Ganz wichtig, Wifi Land und Spracheinstellungen, v.a. Tastatur müssen für eure Tastatur passen. Mich hat meine Schusslichkeit und "ich weiss doch wie dat geht" ein paar Stunden gekostet

Wichtig auch, beim zweiten Reiter SSH aktivieren, das brauchen wir dann später noch.

Dann zwei mal mit JA bestätigen. Wenn der Imager fertig ist, wirft er die Mciro-SD aus. Sie ist nun bereit für die weitere Installation auf dem Raspberry Pi.

Windows mosert dann noch rum, es habe ein Laufwerk erkannt, mit dem es nichts anfangen kann. Ignoriert das und drückt auf abbrechen (MacOS und Linux Benutzer werden davon verschont, deren Systeme können naturgemäss mit Unix Filesystemen umgehen):

Und dann gehts weiter im nächsten Beitrag.

So, zurück vom Abendessen in unserer Stammkneipe

Nun können wir die Micro-SD Karte in den Raspi stecken und die Speisung einstecken. Der Rechner wird nun (hoffentlich) hochfahren.

Jetzt kommt PuTTY ins Spiel. Auf einem Linuxrechner ist das schon drauf, auf einem Mac kann man das über Terminal machen. Unter Windows müssen wir das Programm eben noch installieren.

Wir haben ja bei der Parametrierung SSH (Secure Shell) enabled. Mit PuTTY können wir eine verschlüsselte Remoteverbindung zum Raspi aufbauen:

Ich hab auf der Router diesem Raspi die im Bild gezeigte fixe IP gegeben, das müsst ihr bei euch entsprechend einstellen. Protokoll ist Telnet über SSH. Wenn alles passt geht dieses Fenster auf:

Hier sieht man schon mal, dass SSH gleich bellt, wenn es eine Verbindung für fishy hält. In diesem Fall können wir aber beruhigt Accept drücken. Und schon werden wir von unserem neu aufgesetzten Raspi mit dem Login begrüsst. Dazu geben wir den bei der Parametrierung definierten Benutzernamen und das Passwort ein, dann steht die Verbindung:

Und wo ist die grafische Oberfläche? Müssen wir jetzt tatsächlich wieder wie zu DOS Zeiten auf der Kommandozeile arbeiten?

Aber sicher, mein Herr, aber sicher. Mit der Shell (so heisst das bei Unix) haben wir auch im Griff, was wir tun. Ihr könnt aber beruhigt sein, das brauchen wir nur kurz.

Wir geben nun den Befehl

sudo rapsi-config

ein, um das Konfigurationstool zu starten. "sudo" (bei Unix sind die Shellkommandos kryptisch kurz) bedeutet "Substitute User and DO was dann folgt" ohne Benutzernamen bewirkt, dass das anschliessende Kommando mit Administratorrechten ausgeführt wird. Damit wird schon mal verhindert, dass mächtige Befehle das System abschiessen können.

Ok, mit raspi-config geht der Konfigurator auf:

Damit können alle wichtigen Einstellungen angepasst werden. Mit den Cursortasten kann man sich durchhangeln.

Als erstes müssen wir unter "3 Interface Options" ein paar Schnittstellen freischalten:

SSH ist schon aktiviert (darüber arbeiten wir ja gerade) und nun müssen wir, damit wir in Zukunft über eine grafische Oberfläche verfügen, auch noch den VNC Server (virtual net computing) aktivieren. Also auswählen, Yes auswählen.

Ich habe zusätzlich noch I2C (für diverse Anwendungen und Serial Port (für GNSS) aktiviert. Bei zweiterer sollte die Login Shell über die serielle Schnittstelle deaktiviert werden   

Wer will, kann auch noch "8 Update" ausführen und dann am Schluss "Finish" auswählen.

Das wars, ihr seit erlöst von SSH, zumindestens für den Moment

Gleich gehts weiter.

So, und jetzt wirds spannend.

Wir haben ja vorhin den VNC Server auf dem Raspi aktiviert und über den wollen wir uns nun verbinden. Dazu benötigen wir aber auf dem PC einen VNC Client, der diesen Server ansprechen kann. Auch hier ist es so, bei Linux und Mac ist das von Haus aus schon dabei, bei Windows müssen wir ein solches Programm noch installieren. Ich verwende den VNC Viewer von RealVNC.

Hier müssen wir nun eine neue Verbindung definieren:

Wir finden wieder die bekannte IP Adresse, als Namen geben wir eine für uns praktische Bezeichnung ein, die Einstellungen unten haben sich als praktisch erwiesen. Doppelklick auf das Bilschirm Logo und dann erscheint das:

Passwort eingeben und los gehts:

Yeah, wir sehen die grafische Oberfläche des Raspberry Pi. Also nicht mit diesem Hintergrundbild, das ist schon eines meiner Bilder, aber der Rest passt.

Damit haben wir einen wesentlichen Schritt geschafft.

Allerdings möchte ich zum Thema SSD noch etwas genauer ausholen, da man sich hier ein Bein stellen kann.

Ich gehe davon aus, dass ihr entweder über USB (Raspi 4) oder die PCIe Schnittstelle eine SSD angeschlossen habt und die soweit betriebsbereit ist. Die Idee (die auch Jens kurz erwähnt ist, in Zukunft ohne Micro-SD Karte auszukommen und direkt von der SSD zu starten. Diese Schnittstelle ist schneller, SSDs robuster als SD- Karten.

Ausserdem ist eine genügend grosse SSD eine feine Sache, um auch grössere Bilddatenmengen im Feld abzuspeichern, ohne dafür einen PC dabei haben zu müssen. Ich hab mir eine 1TB SSD zugelegt, die kosten ja wirklich kaum mehr was. Grundsätzlich würden die 32GB, die auch die Micro-SD Karte zu bieten hat, ausreichen.

So, und nun müssen wir das System auf diese SSD installieren und anschliessend dem Raspi sagen, dass er als erstes von dort booten soll.

Den ersten Schritt können wir, Überraschung, mit dem Imager machen, den wir auf dem Raspi ebenfalls finden (Himbeere oben links anklicken -> Zubehör -> Imager). So habe ich es jedenfalls gemacht und bin auf die Schnauze gefallen. Ich habe nämlich in der Eile vergessen, die länderspezifischen Einstellungen wie Tastaturcode entsprechend anzupassen. Ausserdem, die Passwörter werden zwar schön mit Punkten als vorhanden angezeigt, sind aber mit irgendwas gefüllt. Die muss man nochmals eingeben. Nun, ein paar Stunden später hab ich das dann begriffen und es lief.

Das Einrichten (formatieren, kopieren) der SSD kann übrigens schon eine gute Viertelstunde dauern, also Geduld.

Es geht aber auch einfacher (und ist auch zum Erstellen von Sicherungskopien auf eine Micro-SD Karte sinnvoll), den SD Card Copier. Das Programm ist ebenfalls unter Zubehör zu finden:

Wichtig: Häckchen setzen!

Wenn die SD Karte auf der SSD gelandet ist, dann können wir noch eine letzte Einstellung vornehmen, damit der Raspi in Zukunft als erstes von der SSD startet.

Hab ich euch vorher versprochen, ihr braucht keine Shell mehr? Oopsie. Also los, Terminal starten (das ist das schwarze Logo mit >_ drin).

Dann gebt ihr

sudo rpi-eeprom-config -e

ein, dann geht ein Editor auf (der sieht zwar aus wie der alte furchtbare DOS Editor, dieser kann aber was )

Das sollte nun sowas drinstehen:

[all]
BOOT_UART=1
BOOT_ORDER=0xf41
POWER_OFF_ON_HALT=0

Wir ändern nun den Wert bei BOOT_ORDER auf 0xf416 (bei PCIe SSD). Damit wird der Raspi erst mal versuchen, von der SSD zu booten, dann von der Micro-SD Karte, dann von USB und es dann wieder von vorne versuchen. Wer die SSD an USB hängen hat ändert stattdessen auf 0xf14.

Beim Raspi 5 lohnt es sich, POWER_OFF_ON_HALT auf 1 zu setzen.

Beim Editor kann mit den Cursortasten rumgefahren werden, dort wo der Cursor gerade steht, können Zeichen eingegeben oder gelöscht werden. Hats geklappt, sieht es etwa so aus?

[all]
BOOT_UART=1
BOOT_ORDER=0xf416
POWER_OFF_ON_HALT=1

Gut. Mit <CTRL>O (Buchstabe O) und <ENTER> speichern, dann mit <CTRL>X aus dem Editor raus. Damit wurde das EEPROM (ein nichtflüchtiger Speicher für wichtige Informationen für den Raspi-Bootloader angepasst.

So, und nun dürft ihr euch den Beitrag von Jens zu Gemüte führen. Wie ihr mit der Shell umgeht, wisst ihr jetzt, er hat auch ein paar Zeilen dafür bereit.

Bei mir lief der Script auf dem Raspi 5 übrigens am Stück durch. Startet den am besten vor dem Mittagessen, das dauert locker eine Stunde, bis der alles geladen und compiliert hat.

Gleich gehts weiter.

So, nun haben wir fast alles installiert:

• wir können den Raspi entweder über SSH, über VNC oder, so angeschlossen über Tastatur, Maus und Bildschirm bedienen
• wir haben alles auf der SSD und für unsere Zwecke grenzenlos Platz.
• wir haben KStars mit ASCOM und INDI installiert

Im Feld draussen haben wir aber kein Internet. Trotzdem wollen wir uns ja mit dem Raspi verbinden, um KStars und anderes zu verbinden. Dafür richten wir uns einen Hotspot ein. Auf das WLAN Logo rechts oben klicken, "Advanced Options" wählen und "Create Wi-Fi Hotspot":

Netzwerknamen eingeben, die gewünschte Sicherheitsstufe, das wars.

Und dann gibts da noch was. Ohne Internet fehlt eine genaue Zeit. Ausserdem wissen wir nicht genau, wo wir sind. Wäre doch nett, wenn wir ein GPS Modul hätten, das uns sowohl Standort und Zeit genau mitteilen kann?

Nun, da gibt es diverse Zusatzmodule, entweder über USB oder als Adapterkarten (HAT) für den Raspberry Pi.

Ich habe den MAX-M8Q GNSS HAT von Waveshare gewählt, es gehen aber auch viele andere Varianten. Anhand dieses Adapters zeige ich euch, wie ihr das für KStars einrichten könnt.

Ich gehe davon aus, dass die Karte eingesteckt ist. Könnt ihr euch erinnern, wir hatten die serielle Schnittstelle aktiviert hatten? Nun, die brauchen wir jetzt tatsächlich. Die meisten GNSS Module spucken ihre Daten über eine serielle Schnittstelle aus, so auch das MAX-M8Q Modul von uBlox. Auf der Produktseite von Waveshare ist beschrieben wie man die Software einrichtet. Zum Glück brauchen wir nicht alles, die Raspberry Foundation hat nämlich ein paar veraltete Zöpfe wie PIP rausgeschmissen. Waveshare hat diesem Umstand noch keine Rechnung getragen und möchte weiterhin diese Installationsmethode verwenden.

Nun, wir müssen nur zwei Befehle in der Shell ausführen:

sudo apt-get update
sudo apt-get install gpsd gpsd-clients gpsd-tools

Damit werden die relevanten Tools geladen und installiert.

Anschliessend müssen wir noch definieren, auf welcher Schnittstelle des Raspi die Daten reinkommen. Anders als auf vielen Webseiten mit mehr oder weniger gut gemeinten Ratschlägen funktioniert nur /dev/ttyAMA0.

Das müssen wir in der Datei /etc/default/gpsd eintragen. Die sieht dann so aus:

# Devices gpsd should collect to at boot time.
# They need to be read/writeable, either by user gpsd or the group dialout.
DEVICES="/dev/ttyAMA0"

# Other options you want to pass to gpsd
GPSD_OPTIONS="-n"

# Automatically hot add/remove USB GPS devices via gpsdctl
USBAUTO="false"

Der GPS Deamon (ein Deamon ist in Unix ein Prozess, der im Hintergrund läuft und bei Bedarf Aktionen auslöst). Entweder läuft der schon oder wir müssen ihn starten:

sudo systemctl enable gpsd.socket
sudo systemctl start gpsd.socket

Nun bekommt der GPS Deamon Daten vom GNSS Empfänger und hält sie für Anwendungen bereit. Das kann sein NTP Server sein (da schreib ich später was dazu, wenn ich den eingerichtet habe) und eben Anwendungen für GNSS.

Am einfachsten kann man die korrekte Funktion mit dem folgenden Befehl testen:

cgps -s

Damit geht ein Fenster auf, das die sichtbaren Satelliten und die relativen Daten anzeigt:

Alternativ kann auch mit

gpsmon -n

das folgende Fenster angezeigt werden:

Abbruch jeweils mit <CTRL>C.

So, damit wissen wir, dass die Daten reinplumpsen. Nun müssen wir das aber KStars noch mitteilen. Wir starten das Programm (unter "Bildung" zu finden). Die Position ist irgendwo in Pennsylvaniy, also nicht unbedingt dort, wo wir uns befinden.

Jetzt richten uns unter Extra -> Geräte -> Geräteverwaltung im Bereich Auxiliary den GPSD ein resp. falls schon vorhanden, starten den Dienst:

Im INDI Konctollfeld können wir den Dienst verbinden:

Und schon haben wir exakte Zeit und Position. KStars zeigt nun "GPS-Standort" als Position an:

So. Genug für heute. Ich spiel erst mal mit dem Hotspot und richte dann einen NTP Server ein.

Schönen Abend und herzliche Grüsse Robert

Vielen Dank für die anfängertauglichen Erklärungen! Hoffentlich bringt das noch mehr Anwender in die INDI Welt.

Ich würde noch darauf hinweisen wollen, wer unbedingt die grafische Oberfläche des RPi aus der Ferne bedienen möchte, es geht für WIndows Nutzer auch sehr elegant mit der Hilfe des rdp Protokolls. Dazu wird einfach xrdp auf dem RPi installiert (sudo apt install xrdp). Die Verbindung erfolgt dann mit dem MS RemoteDesktop Client im Windows, keine weiter SW nötig. So richtig Spass macht das alles auf einem RPi4 mit 4GB RAM aber nicht (auch wegen der USB3 Hub Problematik). Nach ein paar Monaten wechselte ich vor zwei Jahren auf einen alten Laptop (ohne USB Hub, genug Buchsen). Mittlerweile gibt es den RPi5 mit 8GB RAM und damit läuft es vergleichbar gut (bei mir die Backup/mobil Lösung). Trotzdem würde ich meistens zum echten Client/Server Betrieb raten mit einer lokalen Kstars und evtl. PHD2 (der Kstars Guider funktioniert mE ähnlich gut) Instanz und einem Indiserver auf dem RPi. Ausnahme sind nur Planetenvideos, das geht optimal nur direkt auf dem RPi oder falls man in der Pampa steht und das mit dem Laptop steuern möchte. Die Speicherung der Bilder ebenfalls gleich auf dem Netzwerkspeicher bzw. dem Laptop. Die Bastellösungen mit SSD/NVMe am RPi sind ausser für Planeten/Sonne/Mond meiner Meinung nach eher überflüssig.

CS, Markus

Hallo Markus,

ja, rdp geht natürlich auch. Aber:

rdp "integriert" das Remotesystem in den lokalen Windows (und nur Windows!) Rechner, während VNC architekturunabhängig mit jedem Rechner läuft, auf dem ein VNC Client läuft.

Da ich z.B: nicht gedenke, einen schweren und stromfressenden Laptop ins Feld mitzunehmen, sondern mein iPad fällt rdp als Alternative weg.

Abgesehen davon mache ich möglichst einen grossen Bogen um proprietäre Formate.

Herzliche Grüsse Robert

rdp ist open source, sonst gäbe es ja nicht zB xrdp. Clients dafür gibt es für alle Plattformen. Für dein iPad zB sogar von Microsoft remote desktop client das benutze ich hin und wieder selbst (auf dem AG iPhone). Gibt aber auch genügend Alternativen. VNC hat übrigens auch einige sehr unschöne proprietäre Erweiterungen die nicht alle Clients können. Muss halt jeder sehen was für ihn passt und für gut findet. Läuft eigentlich Kstars/EKOS auf dem iPad?

CS, Markus