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Dieses Tutorial beschreibt, wie man mit wenig Bauteilen und einem kleinen Python-Script das Starten und saubere Herunterfahren des Raspberry Pi über die GPIO Schnittstelle durch einen externen Taster realisieren kann. Zusätzlich dient optional eine LED als Statusanzeige für Betrieb und Tastenbetätigung.

Zu allererst müssen wie immer die Paketquellen aktualisiert werden:

 sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

Danach kann dann alles installiert werden, was man zum Ansteuern der GPIO Ports via Python braucht:

 sudo apt-get install python-dev
 sudo apt-get install python-rpi.gpio

Wer dabei eine Fehlermeldung (Unable to locate package python-rpi.gpio) erhält kann das Paket auf alternativem Wege installieren:

 sudo apt-get install python-pip
 sudo pip install rpi.gpio

Um das Script im Home-Verzeichnis zu erstellen, wird zuerst der Editor 'nano' aufgerufen:

 sudo nano /home/pi/shutdown.py

Dabei wird gleichzeitig festgelegt, dass das Script später einmal 'shutdown.py' heißen wird. In das Editorfenster muss dann folgendes Script kopiert werden:

 #!/usr/bin/python
 
 # shutdown script for Raspberry Pi
 # watch LOW level on pin 5 to shutdown
 # status led on pin 37: ON = ready, BLINK = confirm button
 
 import RPi.GPIO as GPIO
 import os
 import time
 
 # use the pin number as on the raspi board
 
 GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
 
 # set pin 37 as output and HIGH, pin 5 is input
 
 GPIO.setup(37, GPIO.OUT)
 GPIO.output(37, True)
 GPIO.setup(5, GPIO.IN)
 
 # start the loop for every .5 seconds, waiting for LOW on pin 5
 # then 3 short flashes with led to confirm and shutdown
 
 while True:
      if not (GPIO.input(5)):
              GPIO.output(37, False)
              time.sleep(.1)
              GPIO.output(37, True)
              time.sleep(.1)
              GPIO.output(37, False)
              time.sleep(.1)
              GPIO.output(37, True)
              time.sleep(.1)
              GPIO.output(37, False)
              time.sleep(.1)
              GPIO.output(37, True)
              os.system("sudo shutdown -h now")
      time.sleep(.5)

Speichern mit Strg+o, beenden mit Strg+x. Die mit # beginnenden Zeilen sind Kommentare und müssen nicht unbedingt mitkopiert werden.

Danach muss das Script noch mit ausführbaren Rechten versehen werden:

 sudo chmod +x /home/pi/shutdown.py

Damit das Script auch automatisch im Hintergrund startet, wird es in die rc.local eingetragen:

 sudo nano /etc/rc.local

Der Aufruf muss vor der Zeile exit 0 stehen. Am Ende sollte es dann so aussehen:

 ...
 sudo /home/pi/shutdown.py &
 exit 0

Wieder Speichern mit Strg+o und beenden mit Strg+x. Wenn ihr das Script nicht im Home Verzeichnis erstellt habt, müsst ihr den Pfad natürlich anpassen.

Wer lieber mit den GPIO internen Bezeichnungen arbeiten möchte (warum auch immer), muss im Script die Zeile

 GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

gegen

 GPIO.setmode(GPIO.BCM)

austauschen und das Script anpassen. Pin 5 ist GPIO-3 und Pin 7 ist GPIO-4. Aus GPIO.setup(5, GPIO.IN) z.B. wird dann GPIO.setup(3, GPIO.IN), usw. Das gilt aber nur für Model B Rev.2 (das wohl am meist verbreiteste), bei Rev.1 ist ist Pin 5 GPIO-1, nicht 3. Zu Model A kann ich keine sichere Aussage geben, die Methode mit (GPIO.BOARD) funktioniert dort aber auf jeden Fall. Ihr versteht jetzt vielleicht, warum ich die aufgedruckte Bezeichnung bevorzuge

Auf dieser Seite gibt es eine bebilderte Übersicht zu der Thematik, welche auch die verschiedenen Revisionen behandelt.

Folgende Bauteile werden benötigt:

• 1 Taster (Schließer)
• 1 LED
• 1 Widerstand 10k Ohm
• 1 Vorwiderstand für die LED

Zum Thema Vorwiderstand für die LED kann man sich z.B. hier informieren. Es muss mit einer Betriebsspannung von 3,3V gerechnet werden, der Strom sollte so um 10-20mA (je nach LED) sein. Bei einer roten Standard-LED liegt man mit um die 100 Ohm nie verkehrt.

Das Ganze muss dann folgendermaßen angeschlossen werden:

Achtung: Ich benutze aus Gewohnheit bei der GPIO Pin Bezeichnung die Zählweise, wie sie auf dem Board markiert ist. Zur Veranschaulichung mal ein Foto, wie ich das in meinem Bastel-Pi Modell A angeschlossen hatte:

Die grüne Ader geht an 3,3V (Pin 1), weiß an Pin 5, schwarz an Masse (Pin 6) und rot an Pin 37 (Anders als im Bild!).

Kurze Erklärung der Schaltung:

Schalter nicht betätigt: Da der Eingangswiderstand vom GPIO sehr viel höher als der Pull-up ist fällt dort fast die gesamte Spannung ab → HIGH
Schalter betätigt: Es wird eine direkte Verbindung zwischen dem GPIO Eingang und GND geschaffen → LOW Der Pull-up verhindert einen Kurzschluss zwischen VCC und GND.

Die 10k Ohm für den Pull-up sind nur ein Standardwert, ein paar Kiloohm mehr oder weniger funktionieren genau so gut. Die LED erfüllt zwei Zwecke. Zum einen als Bereitschaftsanzeige, wenn man den Raspi ohne Bildschirm betreibt (beim Webradio hören, z.B.), und zweitens als Bestätigung zum Runterfahren. Das Script fragt den Eingang alle 0,5 Sekunden ab, darum kann es vorkommen, dass ein kurzer Tastendruck nicht reicht. Wird die Betätigung erkannt, dann blinkt die LED dreimal kurz. Wer das nicht braucht, kann die LED auch einfach weg lassen.

Sollte Pin 37 bei euch schon anderweitig verwendet werden, könnt ihr auch auf einen anderen GPIO Port ausweichen. Ihr müsst dann nur das Script und die Verschaltung entsprechend anpassen. GPIO-3 auf Pin 5 ist aber nicht austauschbar, da sonst das Hochfahren nicht funktioniert.

Das Starten aus dem Standby beherrscht der Pi von Hause aus. Dazu muss der GPIO Pin 5 einfach gegen Masse gezogen werden. Darum spricht das Script auch diesen Pin mit LOW Level an, so können beide Funktionen mit nur einem Taster ausgeführt werden. Wichtig dabei ist, dass zum Starten der Taster nur kurz betätigt wird (wie ein Mausklick). Bei längerem Drücken hängt sich der Pi beim Hochfahren auf, und es hilft nur noch Stecker ziehen. Im alltäglichen Gebrauch stört das aber nicht, den Fehler muss man schon absichtlich provozieren.

Für mein Raspbmc Pi im Wohnzimmer dient eine USB-Maus als Schalter, der Pi selbst und die Festplatte liegen versteckt unter der TV-Bank. Die Maus liegt unauffällig neben dem AV-Receiver und verschandelt die Gesamtoptik nicht (allzu sehr).

Quelle

In der Datei /boot/config.txt am Ende folgenden Eintrag ergänzen:

 dtoverlay=gpio-shutdown,gpio_pin=3

Nach dem Reboot kann der Pi runtergefahren und gestartet werden, indem GPIO 03/Pin 5 auf Masse gezogen wird.

Der Raspberry Pi kann so konfiguriert werden, dass ein Shutdown eingeleitet wird, sobald ein beliebiger GPIO-Pin kurz mit Masse verbunden wird. Es bietet sich hier natürlich an, mit GPIO 3 denselben Pin zu verwenden, der für das Starten benutzt wird (bzw. werden muss, denn für das Starten kann kein anderer Pin als GPIO 3 verwendet werden). Sollte GPIO 3 durch einen Hardware-Aufsatz verwendet werden, musst du auf einen aderen Pin ausweichen, du hättest also einen Pin zu Starten und einen anderen zum Stoppen.

Um einen der GPIO-Pins für das Starten zu konfigurieren, musst du die Datei `/boot/config.txt' um einen Eintrag erweitern. Einstellungen an dieser Datei sind sensibel; du legst daher besser erst einmal eine Sicherungsdatei an:

 cd /boot
 cp --preserve config.txt config.txt.orig

Danach ergänzt du die Datei um folgende Zeilen:

 # Initiate shutdown by pulling GPIO 3 to GND level
 dtoverlay=gpio-shutdown,gpio_pin=3,active_low=1,gpio_pull=up

Du darfst keine Leerzeichen beispielsweise hinter einem Komma schreiben. Statt GPIO 3 kannst du aber jeden anderen GPIO-Pin verwenden, wenn er nicht durch andere Hardware verwendet wird.

Falls du tatsächlich GPIO 3 verwendest, kannst du den Taster zum Starten des Systems (aus der Anleitung oben) nun auch zum Stoppen verwenden.

Je nachdem, wie exponiert der Taster am Gehäuse angebracht wird, besteht die Gefahr, dass dein Raspberry Pi ungewollt heruntergefahren wird, weil du den Taster versehentlich auslöst. Um das Risiko eines ungewollten Systemstopps deutlich zu vermindern, kannst du zwei Taster in Reihe schalten. Du musst dann immer beide Taster gleichzeitig drücken.

Wenn du einen Taster für den den Start und Stopp vorsiehst, ist es möglicherweise interessant zu erkennen, in welchem Zustand – gestartet oder gestoppt – sich der Raspberry Pi befindet. Die beiden LEDs für Power (rot) oder Speicheraktivität (grün) sind da nicht besonders aussagekräftig: die rote LED leuchtet immer, sobald eine Spannungsquelle angeschlossen ist (also auch im gestoppten Zustand), und die grüne LED blinkt nur dann, wenn Zugriffe auf das Speichermedium erfolgen, was ja auch eine längere Zeit mal nicht der Fall sein kann.

Es gibt einige Möglichkeiten, diese LEDs zu kontrollieren. Für mich ist die folgende Einstellung praktikabel, bei der die grüne LED so umfunktioniert wird, dass sie in regelmäßigen Abständen (nach jeweils 3 Sekunden) aufblinkt, solange das System läuft. Zugriffe auf das Speichermedium zu erkennen, die diese LED normalerweise anzeigt, halte ich für nicht so wichtig.

Dazu sind folgende Kommandos nötig:

 echo "timer" > /sys/class/leds/led0/trigger           Die Grüne LED wird so eingestellt, dass sie blinkt, und zwar…​
 echo 300 > /sys/class/leds/led0/delay_on              …​300 ms lang an und…​
 echo 3000 > /sys/class/leds/led0/delay_off            …​3000 ms lang aus (andere Werte sind natürlich möglich)

Die rote LED wird über led1 statt led0 angesteuert. Es gibt auch noch weitere Möglichkeiten, die LEDs zu steuern; dazu müsstest du dich bei einschlägigen Quellen informieren. Du kannst auch weitere LEDs an GPIO-Pins anschließen und diese auf gleiche Weise nutzen.

Die Einstellungen halten allerdings nur bis zum nächsten Neustart. Um das Verhalten bei jedem Systemstart einzurichten, legst du im Verzeichnis /etc/init.d ein Script mit beliebigem Namen, beispielsweise led-timer, und folgendem Inhalt an (die Kommentarzeilen zwischen BEGIN INIT INFO und END INIT INFO sind notwendig):

 #! /bin/bash
 
 ### BEGIN INIT INFO
 # Provides:          led-timer
 # Required-Start:    $all
 # Required-Stop:     $all
 # Default-Start:     2 3 4 5
 # Default-Stop:      0 1 6
 # Short-Description: Reconfigures LED 0 (green LED)
 # Description:       Makes the green LED blink slowly when system is started instead of showing disk activities, and blink fast when system shutdown was initiated
 ### END INIT INFO

 case "$1" in
    start)
       echo "timer" > /sys/class/leds/led0/trigger
       echo 300 > /sys/class/leds/led0/delay_on
       echo 3000 > /sys/class/leds/led0/delay_off
       ;;
    stop)
       echo "timer" > /sys/class/leds/led0/trigger
       echo 300 > /sys/class/leds/led0/delay_on
       echo 300 > /sys/class/leds/led0/delay_off
       ;;
    esac

Das Script schaltet die grüne LED in einen langsamen Blinkmodus, nachdem alle Systemkomponenten hochgefahren sind, und wechselt in einen schnellen Blinkmodus beim Herunterfahren. Hier kannst du etwas experimentieren, um herauszufinden, was praktikabel ist.

Das Script muss dem Superuser gehören und ausführbar sein, was du mit folgenden Kommandos erreichst:

 chown root:root /etc/init.d/led-timer
 chmod 755 /etc/init.d/led-timer

Danach musst du das Script noch anmelden:

 update-rc.d led-timer defaults

Ein Neustart des Systems zeigt, ob du alles richtig eingerichtet hast. Zum Abmelden verwendest du statt defaults den Aufrufparameter remove.