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Raspberry PI

Für den Rapsberry Pi steht AvNav in verschiedenen Varianten bereit:

Images

Ab Version 20220421 unterstützen die Images sowohl den sogenannten "headless" Betrieb - d.h. es ist weder Tastatur noch Monitor am Pi angeschlossen, als auch einen Betrieb mit einem angeschlossenen (Touch-) Bildschirm (gerne auch optional Tastatur und Maus).

AvNav ist von der Bedienung für Touch-Geräte optimiert - aber man kann es natürlich auch mit Bildschirm, Tastatur und Maus bedienen.

Wie man die Images nutzt, hängt also vom Anwendungsfall ab. Im "headless" Betrieb wird der Raspberry nur als Server eingesetzt, die Anzeige erfolgt dann z.B. auf Mobilgeräten. Für diesen Fall reicht ein Raspberry Pi 3B(+). Wenn ein Monitor und Peripherie wie Tastatur und Maus direkt an den Raspberry angeschlossen werden, sollte man einen Pi4 oder Pi5 mit mindestens 2GB Speicher wählen.

Diese Images werden von BlackSea gepflegt (vielen Dank...). Diese werden mit pi-gen gebaut und enthalten AvNav, SignalK und weitere Software. Eine Beschreibung findet sich im Repository.

Unter Windows/Linux/OSx lädt man das Image von free-x herunter und transferiert es z.B. mit dem raspi-imager  auf eine SD Karte.
Beim Imager dazu unter "CHOOSE OS" "Use Custom" auswählen und die img Datei selektieren. Keine "customizations" wählen.

Diese Images enthalten

Die Images sind so vorkonfiguriert, dass NMEA0183-Daten von allen Interfaces zu AvNav und von dort zu SignalK geleitet werden. AvNav holt sich zusätzlich alle Daten von SignalK und kann diese anzeigen. Für Details zur SignalK-Integration siehe die Beschreibung.
NMEA2000-Daten laufen über Canboat zu SignalK und zu AvNav.
Für Details zu Canboat siehe NMEA2000.

Image Vorbereitung

neu ab Version "20210322", erweitert ab Version "20220421"

Bevor die fertig vorbereitete SD-Karte im Raspberry verwendet wird, sollte man einige Einstellungen anpassen. Das gilt vor allem für Passwörter:
Die Images haben eine Konfigurationsdatei "avnav.conf". Sie findet sich in der ersten Partition der SD-Karte (Boot-Partition). Diese Datei kann mit einem Texteditor angepasst werden.
Dort kann auch eingestellt werden, ob ein lokaler Bildschirm genutzt werden soll ("Touch Variante")

Einfacher geht es mit einer kleinen Web-Oberfläche hier.

Die Bedeutung der Felder:
Name Default Beschreibung
Image Release trixie trixie oder bookworm. Wählt die AvNav image version, die angepasst werden soll.
ConfigSequence 1 Wenn man erreichen möchte, dass die Einstellungen aus avnav.conf noch einmal neu im System aktiviert werden sollen, kann man diesen Wert erhöhen. AvNav merkt sich sonst, welche Einstellungen bereits aufgesetzt wurden, und setzt diese nicht erneut.
Wifi SSID avnav Der Name des WLAN-Netzwerks, das der Raspberry erzeugen soll. Für bookworm wird eine einstellige Nummer an den Namen angefügt.
Wifi Password avnav-secret Das Passwort für das WLAN-Netzwerk. Das sollte in jedem Falle geändert werden. Jeder, der sich mit dem WLAN verbinden kann, kann damit auch die Navigation beeinflussen!
Wifi Country Genrmany Setzt das Land für die Wifi Einstellungen. Auswahl aus der Liste
Wifi Interface wlan0 (ab trixie) hier kann gewählt werden, welches interface für den Wifi Hotspot genutzt werden soll. Standardmässig wird das interne interface wlan0 genutzt. Falls ein anderes interface (eingesteckter Adapter) genutzt werden soll, muss hier der Name des Interfaces eingetragen werden. Dazu nach dem Einstecken zunächst die Wifi Seite (unter Server) aufrufen und dort die Ip Konfiguration (Info Button) - hier werden alle interface angezeigt. Wenn ein anderes Interface als wlan0 eingetragen wird, kann später wlan0 für client Verbindungen genutzt werden.
Wifi band bg (ab trixie) Wifi band für den Hostpot. bg = 2.4 GHz, a = 5GHz.
Wifi channel 7 (ab trixie) Wifi Kanal für den Hotspot
Wifi address 192.168.30.10/24 (ab trixie) Die Basisadresse (und der Bereich als Bitmaske) für das Netzwerk, das der Hotspot erzeugt.
User pi password raspberry Das ist das Passwort für den Nutzer "pi". Dieser Standard- User wird genutzt, wenn man sich per SSH verbindet oder wenn man direkt per Monitor und Tastatur auf den Raspberry zugreift. Das Passwort für den User "pi" sollte ebenfalls unbedingt geändert werden.
Base Board None Hier kann man aus unterstützten Basis-Platinen wählen. * MCS: Wenn diese Option aktiviert ist, wird beim nächsten Bootvorgang die notwendige Software für den Marine Control Server von GeDad aktiviert. Die Änderung der Einstellung führt dann zu einem automatischen Reboot, wenn der Raspberry das erste Mal mit dieser Einstellung startet. * OBPPLOTTERV3: Hiermit werden die Einstellungen für den Open Boat Projects Plotter (V3) gesetzt.
HAT None Hier kann man einen unterstützten Pi-HAT auswählen. AvNav wird die entsprechenden Einträge für die Overlays in /boot/config.txt machen und die CAN Netzwerk-Schnittstellen anlegen. * WAVESHAREB: Waveshare RS485 CAN HAT (B) * WAVESHAREA8: Waveshare RS485 CAN HAT (8Mhz) * WAVESHAREA12: Waveshare RS485 CAN HAT (12 Mhz) * WAVESHARE2CH: Waveshare 2CH CAN HAT * PICANM: PICAN-M * MCARTHUR: MacArthur HAT
Module RTL8188EU aus Wenn eingeschaltet, wird der Kernel-Treiber für WLAN-Adapter mit dem Chipsatz RTL8188EU per DKMS eingerichtet. Wenn der Kernel des Systems aktualisiert wird (Kommandozeile), wird der Treiber neu übersetzt. Bisher nicht für Bookworm-Images (oder neuere) verfügbar, da es diese Treiber nicht gibt.
Module RTL8192EU aus Wenn eingeschaltet, wird der Kernel Treiber für WLAN-Adapter mit dem Chipsatz RTL8192EU per DKMS eingerichtet. Wenn der Kernel des Systems aktualisiert wird (Kommandozeile), wird der Treiber neu übersetzt. Bisher nicht für Bookworm-Images (oder neuere) verfügbar, da es diese Treiber nicht gibt.
TimeZone Europe/Berlin Die Zeitzone, die im Image genutzt werden soll.
WifiCountry Germany Das Land (muss für den Wifi Adapter aus rechtlichen Gründen gesetzt werden)
InternalWifi as Client aus Wenn eingeschaltet, wird der interne Wifi Adapter des Pi nicht als Access Point definiert, sondern kann sich mit anderen Netzwerken verbinden. Achtung: Das erfordert eine andere Möglichkeit, um auf den Pi zugreifen zu können - siehe [Verbinden mit dem Raspberry].
KeyboardLayout German Layout für eine angeschlossene Tastatur (Kommandozeile und X)
KeyboardType Generic 105-key PC(intl.) Typ der angeschlossenen Tastatur
TouchSupport (ab 20220421) aus Wenn eingeschaltet, startet ein X-Server mit einem Firefox Browser im Kiosk Modus. Über einen Button in AvNav kann auf einen anderen "Bildschirm" gewechselt werden, über den File Manager, Terminal u.ä. verfügbar sind.
Display DPI (ab 20220421) 96 Nur für den lokalen Bilschirm. Die Auflösung in dots/inch für das angeschlossene Display. Beim Klick öffnet sich ein kleiner Rechner, in dem die Abmessungen des Bildschirmes in mm und Pixel angegeben werden können, daraus wird der DPI-Wert berechnet. Basierend auf diesem Wert werden einige Anzeige-Elemente skaliert.
OnScreen KeyboardHeight (ab 20220421) 7 Die Höhe einer Tastenzeile beim angezeigten OnScreen Keyboard. Bei korrekter DPI-Einstellung sollte dieser Wert ein guter Kompromiss sein. Wenn man den Wert sehr groß wählt, bleibt u.U. bei angezeigter Tastatur nicht mehr genug Bildschirmfläche...
HideCursor (ab 20220421) an Verbergen des Cursors auf dem lokalen Bildschirm. Wenn mit einer Maus gearbeitet werden soll, muss dieser Schalter auf "aus" gesetzt werden.

Nach dem Eintragen der Werte kann man durch Klick auf den "download"-Button die "avnav.conf"-Datei herunterladen. Diese muss in die erste Partition der SD-Karte gespeichert werden. Eine eventuell dort vorhandene Beispieldatei muss überschrieben werden! Diese Partition muss dazu natürlich auf dem Computer sichtbar sein. Unter Windows wird man in der Regel nur die erste Partition sehen können. Eventuell muss man dazu nach dem Schreiben des Images die SD-Karte noch einmal enfernen und wieder einstecken.

Es empfiehlt sich daher, die "avnav.conf"-Date noch einmal an einem sicheren Platz zu speichern, um sie ggf. beim Erzeugen einer neuen SD-Karte wiederverwenden zu können.

Nun kann man die SD-Karte in den Raspberry stecken und ihn starten. Der erste Boot kann einige Zeit dauern, da das gesamte Dateisystem auf der SD-Karte erzeugt werden muss. Je nach den Einstellungen in der Konfiguration wird der Raspberry noch ein weiteres Mal neu starten.

Wenn der Raspberry seine Systemeinrichtung endgültig abgeschlossen hat, kann man sich mit ihm verbinden.

Lokaler Bildschirm

Wenn man in der Vorbereitung die Bildschirm-Unterstützung eingeschaltet wurde, startet ein service "avnav-startx". Dieser erzeugt einen lokalen X Server, eine Nutzer-Sitzung für den Nutzer pi mit openbox als Fenster-Manager und Firefox im Kiosk Mode.

Als Bildschirm-Tastatur (On Screen Keyboard) wird onboard verwendet.

Auf der AvNav-Hauptseite (und auf einigen anderen Seiten) wird ein "Raspberry" Button angezeigt, mit diesem wechselt man auf einen zweiten virtuellen Bildschirm, auf dem man einen Dateimanager, ein Terminal und verschiedene weitere Tools findet.
Das System ist ganz bewusst nicht als ein komplettes Desktop-System ausgelegt, um möglichst ressourcenschonend zu arbeiten.

Da man an die Systemtools nur über den Button in der AvNav App herankommt, ist es sinnvoll, sich einen weiteren Zugang zum Pi wie weiter oben beschrieben zuzulegen.
Damit kann man im Fehlerfall auf das System zugreifen.
Ein Restart der Nutzeroberfläche von der Kommandozeile kann mit

sudo systemctl restart avnav-startx

erfolgen.
Falls Firefox einmal nicht mehr richtig starten möchte, kann man das Nutzerprofil entfernen. Das wird beim nächsten Start automatisch neu angelegt.
Achtung: AvNav-Einstellungen, die nicht auf dem Server gespeichert wurden, gehen dabei verloren.

sudo systemctl stop avnav-startx  
rm -rf /home/pi/.mozilla/firefox/avnav  
sudo systemctl start avnav-startx

Ab Version 20230614 wird auf dem Hauptbildschirm immer dann, wen AvNav nicht (oder nicht komplett) aktiv ist, ein zusätzliches Panel angezeigt.

Über dieses Panel können einige Navigationsfunktionen in Firefox gesteuert werden, es kann zum 2. Bildschirm (system) gewechselt werden - und man kann die (oben beschriebene) Reset-Funktion für das Firefox-Nutzerprofil ausführen ().

Damit ist eine Bedienung des Systems auch möglich, wenn AvNav wider Erwarten nicht komplett startet. Die Reset-Funktion findet sich auch auf dem System-Bildschirm (allerdings nur für komplette Neu-Installationen).

Repositories

Auf den AvNav Images sind Debian Repositories vorkonfiguriert, die alle nötigen Pakete enthalten. Siehe dazu unter Paket Installation. Diese Repositories werden auch vom AvNav Updater benutzt.

Pakete

Falls man nicht die AvNav Images oder OpenPlotter auf dem Raspberry Pi nutzen möchte, kann man auch AvNav als Paket auf einem Debian oder Ubuntu System installieren. Dazu kann man den Installationsanleitungen für Linux Pakete folgen. Es sollte in diesem Fall nur das avnav-Paket installiert werden, keines der avnav-raspi Pakete.

Auf AvNav Images sollten Updates über den AvNav Updater erfolgen. Für Reparaturzwecke oder für die Installation von Beta-Versionen kann jedoch auch die Paket-Installation genutzt werden.

Es sind die folgenden AvNav Grundpakete installiert:

  • avnav - AvNav Basispaket
  • avnav-raspi-base - AvNav Image spezifische Funktionen für AvNav (ab debian trixie)
  • avnav-raspi-network - Konfiguration des Netzwerkes mit dem NetworkManager (ab debian trixie)

OpenPlotter

Wenn man ein komplettes Desktop-System mit vielen weiteren Anwendungen haben möchte, kann die OpenPlotter-Variante eine gute Basis sein. Dafür empfiehlt sich ein Pi4 oder Pi5 mit 4GB Speicher. Auch 2GB Arbeitsspeicher wird ausreichen - dann bleibt aber nicht viel Raum für zukünftige Anforderungen.

Für OpenPlotter gibt es eine komplette Integration von AvNav (Dank an e-sailing). Im Repository https://www.free-x.de/deb4op/ , das bereits standardmäßig mit OpenPlotter 2 (und 3) kommt, sind die notwendigen Pakete bereits vorhanden. Somit kann man sie einfach installieren:

sudo apt update
sudo apt install openplotter-avnav

Seit 2021/03 ist AvNav offiziell in OpenPlotter verfügbar. So sollte nach einem Update von OpenPlotter "openplotter-avnav" bereits verfügbar sein.

Die Pakete "avnav-raspi....deb" sollte man auf OpenPlotter nicht installieren, weil es sich nicht mit den Netzwerkeinstellungen von OpenPlotter verträgt. Innerhalb der OpenPlotter-AvNav-Konfiguration kann man den HTTP-Port für AvNav ändern, wenn es Probleme mit anderen Apps geben sollte. Die Defaultwerte sind: :8080 für den Browserzugriff, :8082 für ocharts.

Wenn man AvNav mit der OpenPlotter-App installiert, empfängt AvNav alle NMEA-Daten von SignalK und sucht nicht selbst nach USB-Geräten. Alle Geräte-Konfigurationen oder Schnittstellen-Einrichtungen können so direkt in OpenPlotter und SignalK vorgenommen werden.