RaspberryMatic: HomeMatic auf eine Raspberry Pi Zero W auslagern

Vor wenigen Tagen gab es gleich zwei neue RaspberryMatic Versionen. Am 15.06. die Version 2.27.8.20170615 und am 20.06. die Version 2.27.8.20170620. Eine der interessanten neuen Möglichkeiten habe ich bereits im Artikel „RaspberryMatic: Starten von USB Medium (Stick oder Festplatte)“  beschrieben. Das läuft bei mir jetzt seit einer Woche ohne Probleme. Es existiert seit den beiden oben angegebenen Versionen auch die Möglichkeit, die HomeMatic Zentrale mittels RaspberryMatic auf andere Hardware auszulagern.

War es bisher „nur“ auf der Raspberry Pi2 und Pi3 möglich, so unterstützt RaspberryMatic nun die folgenden Raspberry Modelle. Wobei für mich nur die ersten drei von Interesse sind. Die Raspberry Pi3 unterstützt neben WLAN auch  die Boot Funktion von einem USB Medium. Daher ist die Pi3 mein klarer Favorit und bei mir bereits seit Januar diesen Jahres die Plattform für mein HomeMatic.

• Raspberry Pi3 Model B
• Raspberry Pi2 Model B
• Raspberry Pi Zero W
• Raspberry Pi Zero
• Raspberry Pi1 Model B+
• Raspberry Pi1 Model A+
• Raspberry Pi Compute Module 1
• Raspberry Pi Compute Module 3

Was die Raspberry Pi Zero W auch interessant macht, ist das sie ebenfalls WLAN unterstützt und zum zweiten noch einmal deutlich kompakter ist (siehe Größenvergleich im Bild oben). Das ist damit für mich genug Motivation die angekündigte Funktion zu testen. Aus diesem Grund beschreibe ich in diesem Artikel wie ihr die HomeMatic Zentrale auf eine Raspberry Pi Zero W auslagern könnt.

Raspberry Pi Zero W, die Hardware

Der Raspberry Pi Zero W wurde offiziell am 28. Februar 2017 vorgestellt und kann seit diesem Zeitpunkt auch in Deutschland online bestellt werden. Anfangs war das nicht so einfach, aber zwischenzeitlich gibt es mehrere Händler, welche den Pi Zero W anbieten. Ich habe  mir das folgende Raspberry Pi Zero W Kit bestellt, weil ich ja für das HomeMatic Funkmodul die GPIO Schnittstelle benötige. Zusätzlich sind auch die notwendigen Adapter für USB und HDMI dabei.

Um diese nutzen zu können, müssen die 40 Pins auf die Platine (Foto links) gelötet werden. Das ist etwas für einen Löt-Profi und daher nichts für mich. An dieser Stelle vielen Dank an Sebastian für die Durchführung der Löt-Arbeiten.

Beim Raspberry Pi Zero W (wireless) handelt es sich um ein Update des Modells Raspberry Pi Zero. Die technischen Daten sind daher weitgehend gleich wie beim direkten Vorgänger. Wie beim Zero ist im Zero W eine Broadcom BCM2835 Single-Core-CPU verbaut, die mit 1 GHz getaktet ist. Auch die weiteren technischen Spezifikationen sind identisch: Insgesamt verfügt der Zero W über 512 MByte Arbeitsspeicher, einen Mini-HDMI-Ausgang sowie einen USB On-The-Go-Anschluss zum Verbinden von Peripherie-Geräten. Dazu kommen Micro-USB, eine 40-pin-GPIO-Stiftleiste, ein Micro-SD-Kartenslot,  ein CSI-Camera-Connector.

Bei all dem sollte man natürlich auch noch mal betonen, wie groß (genauer: wie klein) der Raspberry Pi Zero W ist. Der Mini-Computer ist gerade einmal 6,5 cm lang, 3 cm breit und einen halben Zentimeter hoch.

Technische Daten Raspberry Pi Zero W
Maße	65mm × 30mm × 5mm
CPU	Broadcom BCM2835 1 GHz
RAM	512 MB
WLAN	2.4GHz 802.11n Wireless LAN
Bluetooth	Bluetooth 4.0 und Bluetooth LE
Stromversorgung	5V via Micro-USB-Anschluss
Video/Audio	1080P HD Video & Stereo-Audio via mini-HDMI-Anschluss
Speicher	individuell via Micro-SD-Karte
Ausgänge	Micro USB
GPIO:	40 PIN

RaspberryMatic Image auf Raspberry Pi Zero W laden

Nachdem wir uns die Hardware genauer angeschaut und die GPIO Schnittstelle aufgelötet haben, müssen wir nun das RaspberryMatic Image auf die Micro-SD-Karte laden. Wie das genau gemacht werden muss, könnt ihr in dem folgendem Artikel nachlesen: HomeMatic: CCU2 auf eine Raspberry Pi auslagern – RaspberryMatic

Zuerst müssen wir die aktuelle Version von RaspberryMatic herunterladen. Das Image findet ihr hier: https://github.com/jens-maus/RaspberryMatic/releases/latest

ACHTUNG!

Bisher gab es nur ein Image für die Raspberry Pi. Seit der Version vom 15.06. existieren abhängig von der Pi Hardware zwei verschiedene Images.

Downloads

Raspberry Pi Zero W, Raspberry Pi Zero, Raspberry Pi Compute Module 1, Raspberry Pi1 (A+ / B+)

• RaspberryMatic-2.27.8.20170620-rpi0.zip

Raspberry Pi3, Raspberry Pi2, Raspberry Pi Compute Module 3 (lite)

• RaspberryMatic-2.27.8.20170620-rpi3.zip

 

Voraussetzungen

Nachdem das Image auf die SD-Karte geschrieben ist, muss die Raspberry Pi Zero W gestartet werden. Um den Bootvorgang verfolgen zu können und die notwendigen Eingriffe machen zu können, muss sowohl ein Bildschirm wie auch eine Tastatur angeschlossen werden.

Erster Start der Raspberry Pi Zero W

Dazu wie beschrieben eine Tastatur, einen Bildschirm und das Netzteil auf der USB Seite anschließen, die SD-Karte in den Slot stecken und erst dann das Netzteil in die Steckdose einstecken.

Nun könnt ihr am Bildschirm den Bootvorgang verfolgen und seht diverse Schritte, welche durchgeführt werden. Nach wenigen Minuten kommt beim ersten Start unweigerlich die folgende Fehlermeldung:

Ursache:

Da die WLAN Konfiguration noch nicht an das eigene Netzwerk angepasst wurde, bekommt man diesen Fehler grundsätzlich beim ersten Start. (kann aktuell nicht umgangen werden)

Konfiguration

An dieser Stelle wird dann klar, warum es sowohl einen Bildschirm, als auch eine Tastatur braucht, denn man muss nun die WLAN Konfiguration unter LINUX vornehmen. Dazu sind leider ein paar Befehle an der Konsole einzugeben und am Ende auch über den LINUX eigenen Editor VI eine Datei zu verändern. Dieser Editor ist aus den siebziger Jahren und etwas „unhandlich“, wenn man nicht regelmäßig damit arbeitet. Ich versuche aber die wenigen notwendigen Schritte zu beschreiben, damit es funktioniert.

Um überhaupt auf die Konsole der Raspberry Pi Zero W zu kommen müsst ihr an der Stelle wo die obige Fehlermeldung erscheint, die folgenden Schritte durchführen:

• ALT+F2 drücken
• dann Enter Taste drücken
• nun müsst ihr euch als ‚root‘ einloggen (ohne Passwort)

Damit seid ihr auf der Konsole „angekommen“ und könnt euch nun um die Konfiguration des WLANs kümmern. Grundsätzlich habe ich das in diesem Artikel bereits beschrieben, gehe aber hier nochmal speziell auf die Besonderheiten der Definitionen auf der Raspberry Pi Zero W ein.

Mit dem folgenden Befehl wird die Standard Konfigurationsdatei „wpa_supplicant.con“ aus dem Template Verzeichnis in das Verzeichnis /etc/config/ kopiert. Wenn nach der Eingabe des Befehls keine Fehlermeldung erscheint, hat er funktioniert. Es gibt keine OK Meldung.

• cp /etc/config_templates/wpa_supplicant.conf /etc/config/

Danach muss ein Befehl ausgeführt werden, in dem ihr statt „SSID“ den Namen des gewünschten WLANs angeben müsst. Unter „PASSWORT“ bitte euer WLAN Passwort eingeben. In der Ausgabe des Befehls wird das eingegebene Passwort als „passphrase“ ausgegeben. Somit wird später in der Konfigurationsdatei das Passwort nicht in Klarschrift zu sehen sein.

• wpa_passphrase „SSID“ „PASSWORT“

Als nächstes wechseln wir mit dem folgenden Befehl in das Verzeichnis /etc/config/

• cd /etc/config/

Zur Kontrolle mit dem folgenden Befehl nachschauen ob die Datei „wpa_supplicant.conf“ im oben beschriebenen Verzeichnis vorhanden ist.

• ls

Nun die Datei „wpa_supplicant.conf“ mit dem Editor VI im Verzeichnis /etc/config/ editieren und die folgenden Felder verändern:

ssid=“PUT_YOUR_WLAN_SSID_HERE“   =   hier euren WLAN Namen eingeben innerhalb der Anführungszeichen.

psk=PUT_YOUR_PSK_KEY_HERE   =   den hexadezimalen String den das ‚wpa_passphrase‘ Kommando ausgegeben hat (NICHT das Klartext Passwort).

Der VI ist etwas gewöhnungsbedürftig und zur Unterstützung hier ein Link zu einer ganz brauchbaren Beschreibung der möglichen Befehle.

Mit dem folgenden Befehl die Datei im Editor öffnen.

• vi wpa_supplicant.conf

Mit Hilfe der Cursortasten den Cursor an die Stelle positionieren wo eure SSID eingetragen werden soll. An dieser Stelle dann ein „i“ für „insert“ eingeben. Damit gelangt ihr in ein Einfügemodus und könnt nun den Test „PUT_YOUR_WLAN_SSID_HERE“ durch eure SSID ersetzen (Anführungszeichen müssen beibehalten werden. Die nach rechts verschobenen Zeichen könnt ihr mit der „ENTF-Taste“ entfernen.

Jetzt mit den Cursortasten den Cursor an die Stelle positionieren wo ihr die oben ermittelte Passwortphrase eingeben müsst. Hier wie oben verfahren die Werte einfügen und die verschobenen Zeichen mit „ENTF“ entfernen.

Wenn ihr die beiden Felder nochmal überprüft habt, müsst ihr den Einfügemodus wieder verlassen, ansonsten ist ein Speichern nicht möglich. Dazu müsst ihr die „ESC-Taste“ drücken.

Jetzt “:wq“ eingeben um eure Änderungen zu speichern und die Datei zu verlassen.

Neustart

Seid ihr mit den Änderungen fertig könnt ihr den Raspberry Pi Zero W neu starten. Dazu am besten kurz den Strom trennen.

Wie anfangs könnt ihr den Bootvorgang am Bildschirm verfolgen und wenn alles richtig gelaufen ist und eurer Router keine MAC Tabelle verwendet oder nur bekannte Geräte im WLAN zulässt, sollte am Ende die nachfolgende Meldung stehen. Dort könnt ihr die gestartete RaspberryMatic Version und die verwendete IP Adresse sehen.

Danach könnt ihr eure HomeMatic Zentrale auf der Raspberry Pi Zero W entweder über die oben angezeigte IP-Adresse oder http://homematic-raspi/ in eurem Netzwerk erreichen.

HomeMatic Backup einspielen

Als letzten Schritt müsst ihr dann die aktuelle Sicherung der CCU2 oder Raspberry Plattform über Systemsteuerung einspielen. Hierbei ist der Unterschied, dass wenn ihr von der CCU2 kommt, müsst ihr die Zusatzsoftware entfernen und die kompatible Zusatzsoftware für RaspberryMatic neu installieren. Wenn ihr beispielsweise von einer Raspberry Pi3 kommt, ist das nicht notwendig.

Habt ihr HomeMatic IP Komponenten auf eurer CCU2 definiert, müssen die ebenfalls neu angelernt werden. Der Grund dafür und wie ihr das durchführen müsst, findet ihr im folgenden Artikel: RaspberryMatic: HomeMatic IP Geräte lassen sich nicht anlernen.

Einschränkung

Aufgrund der kompakten Bauweise des Raspberry Pi Zero W befinden sich die Onboard WLAN Schnittstelle und das HomeMatic Funkmodul in unmittelbarer Nachbarschaft. Das führt dazu dass sich die beiden Funksignale mit der Standard Antenne so stark beeinträchtigen, dass fast kein Befehl mehr korrekt an die Aktoren gesendet wird (Flut von  Servicemeldungen)

Ich hatte trotz der externen Antenne (zum Artikel) dann auch noch viele Servicemeldungen (Kommunikationsproblem zu Aktoren), weil sich diese dann auch noch zu dicht an der WLAN Schnittstelle befindet. Daraufhin habe ich meine neueste Errungenschaft „868 MHz Antenne HT250A H-TRONIC“ zum Einsatz gebracht und seitdem habe ich diese Probleme nicht mehr. Diese Antenne kann aufgrund des 5 Meter langen Kabels weit von der RaspberryMatic entfernt positioniert werden. Diese Einschränkung sollte man bei der Planung beachten, wenn man auf WLAN  umsteigen möchte.

Ich habe auch gelesen, dass durch ein Raspberry Gehäuse aus Metall die Leistung der Onboard WLAN Schnittstelle in ihrer Leistung eingeschränkt wird.

Fazit

Abschließend möchte ich folgendes Zusammenfassen. Die Einrichtung lief auf der Raspberry Pi Zero W wie beschrieben problemlos.

Das bisherige Arbeiten in der WebUI ist problemlos und wie ich finde auch schnell. Subjektiv würde ich sagen, dass es auf alle Fälle schneller ist als die CCU2 mit LAN Anschluss.

Ich kann aktuell noch nicht sagen ob ich die Raspberry auf Dauer über Raspberry Pi Zero W betreiben werde. Eigentlich ist die Raspberry Pi 3 mein Favorit. Meine Intension war es die Machbarkeit zu testen und darüber zu berichten. Ich plane meine RaspberryMatic jetzt mal einen Monat im Raspberry Pi Zero W zu betreiben und danach hier einen kurzen Erfahrungsbericht zu veröffentlichen. Sollte es innerhalb der geplanten Testperiode weitere Probleme (siehe Antenne) geben, werde ich hier unmittelbar darüber informieren.

Was ich auf alle Fälle jetzt schon sagen kann, das die oben erwähnte Antenne sehr gut funktioniert. Seit ihrem Einsatz habe ich keine Servicemeldung bzgl. Kommunikationsprobleme mehr gehabt. Ist sicher grundsätzlich eine Überlegung wert, auch wenn man nicht auf WLAN umsteigen möchte. Sowohl für die Original CCU2 wie auch für die Raspberry Pi Plattform.

Bezeichnung	Amazon	ELV-Shop	ELV-Bausatz
16 GB SD-Karte	Link	nicht verfügbar	nicht verfügbar
16 GB USB Stick	Link	nicht verfügbar	nicht verfügbar
CCU2	Link	Link	Bausatz
Raspberry Pi 2	Link	Link	nicht verfügbar
Raspberry Pi3	Link	Link	nicht verfügbar
Raspberry Pi Zero W	Link	nicht verfügbar	nicht verfügbar
H-Tronic Funk-Antenne 868 MHz	Link	nicht verfügbar	nicht verfügbar
HM Raspberry Funkmodul	nicht verfügbar	nicht verfügbar	Link