Kiosk-System auf dem Raspberry Pi einrichten

Wer auf einem Raspberry Pi ein Kiosk-System einrichten möchte, kann hierfür mit dem Raspberry OS Lite beginnen. Dort sollte über einen Aufruf von raspi-config der Autologin aktiviert werden (System Options -> S6 Auto Login).

Im nächsten Schritt wird der Wayland Compositor Sway installiert:

apt install sway xwayland

Nach der Installation wird im lokalen Nutzer, welcher für den Kiosk-Modus benutzt werden soll, eine Konfiguration-Datei angelegt:

mkdir -p ~/.config/sway/
nano ~/.config/sway/config

Diese wird mit folgender Konfiguration befüllt:

# Sway kiosk configuration for Raspberry Pi + Raspberry Pi Touch Display 2

# Configure sway
default_border none
default_floating_border none

# Set and transform output
output DSI-2 transform 90

# Execute application
exec_always sh -c '/home/seeseekey/testapp'

Die Konfiguration sorgt dafür das Sway rahmenlos arbeitet und der Bildschirm des Raspberry Touch 2 Display um 90 Grad gedreht wird. Im letzten Schritt wird in der Konfiguration eine Applikation gestartet.

Für Debugzwecke können daneben bei Bedarf noch folgende Zeilen hinzugefügt werden:

# Debug (write outputs and tree into file)
exec_always sh -c 'sleep 4 && swaymsg -t get_outputs > /tmp/outputs.json'
exec_always sh -c 'sleep 4 && swaymsg -t get_tree > /tmp/tree.json'

Zwar ist mit dieser Konfiguration das Display gedreht, aber die Eingaben werden noch in der ursprünglichen Rotation übermittelt. Hierzu muss im ersten Schritt mittels libinput-tools das Gerät ermittelt werden:

apt install libinput-tools
libinput list-devices

Nachdem das Touchscreen-Gerät ermittelt wurde, kann der Name des Gerätes genutzt werden, um eine udev-Regel zu definieren:

nano /etc/udev/rules.d/99-touch-rotation.rules

Dort wird die Rotation ebenfalls um 90 Grad gedreht:

ATTRS{name}=="11-005d Goodix Capacitive TouchScreen", ENV{LIBINPUT_CALIBRATION_MATRIX}="0 1 0 -1 0 1"

Nachdem diese Konfiguration hinterlegt sind, wird eine lokale systemd-Unit erstellt:

mkdir -p ~/.config/systemd/user
nano ~/.config/systemd/user/sway.service

Diese wird mit folgendem Inhalt befüllt:

[Unit]
Description=Sway
After=graphical-session.target
Requires=graphical-session.target

[Service]
ExecStart=/usr/bin/sway
Restart=always
Environment=XDG_RUNTIME_DIR=/run/user/%U

[Install]
WantedBy=default.target

Anschließend kann die systemd-Unit aktiviert werden.

systemctl --user enable sway

Nun kann der Raspberry Pi neugestartet werden. Im Idealfall startet das System führt den Login durch und startet die Applikation. Sollte es hier Probleme geben, kann es an bestimmten Bibliotheken wie libxi6 liegen, welche noch nachinstalliert werden müssen.

Webseite im Kiosk-Modus auf dem Raspberry Pi darstellen

Für einen speziellen Anwendungsfall wollte ich eine Webseite im Kiosk-Modus mittels eines Raspberry Pi darstellen. Der Raspberry Pi sollte hochfahren und anschließend die Webseite anzeigen. In diesem Fall wurde Midori als Browser und Raspbian als Distribution ausgewählt. Im ersten Schritt werden die entsprechenden Pakete installiert:

apt-get install xorg matchbox midori unclutter

Nachdem die benötigten Pakete installiert wurden, geht es an die Konfiguration. Dazu wird Home-Verzeichnis des Nutzers pi die Datei .xinitrc angelegt und mit folgendem Inhalt befüllt:

#!/bin/sh
/usr/bin/unclutter &
/usr/bin/matchbox-window-manager &
xset -dpms
xset s off
while true; do
/usr/bin/midori -e Fullscreen -a https://example.org
done

Mittels unclutter wird der Mauscursor ausgeblendet; anschließend wird der Window-Manager gestartet. Danach geht es an die Konfiguration von X11 – die Energiesparoptionen und der Bildschirmschoner werden deaktiviert. Zum Abschluss folgt der eigentliche Start des Browsers in einer Schleife. Dies führt dazu dass Midori nach einem Absturz sofort wieder neugestartet wird. Die aufzurufende URL sollte dabei natürlich angepasst werden. Damit X11 automatisch gestartet wird, editieren wir wir ebenfalls die Datei .bashrc – dort fügen wir an das Ende Datei folgenden Befehl hinzu:

# Start X11
startx

In diesem speziellen Fall war der Anzeigemonitor um 90 Grad gedreht, so das der Inhalt des Bildschirms ebenfalls gedreht werden musste. Dazu muss die Datei /boot/config.txt bearbeitet werden und folgender Wert hinzugefügt werden:

display_rotate=1

Nun muss nur noch dafür gesorgt werden, dass der Raspberry Pi nach dem Start automatisch in den Nutzer pi einloggt. Dazu kann das Konfigurationswerkzeug raspi-config genutzt werden.

Die Einstellung um automatisch mit dem Nutzer pi zu starten

Die entsprechende Einstellung befindet sich in den Boot Options und dort im Punkt Desktop / CLI. An dieser Stelle muss Console Autologin ausgewählt werden. Anschließend kann der Raspberry Pi neugestartet werden und das ganze getestet werden.

SSH-Deamon auf dem Raspberry Pi aktivieren

Seit November 2016 wird die Standarddistribution für den Raspberry Pi namens Raspbian, eine auf Debian basierende Distribution, mit deaktiviertem SSH-Server ausgeliefert. Was aus Sicherheitsgründen lobenswert ist hat natürlich für die schnelle Inbetriebnahme eines Raspberry Pi einige Nachteile.

Ein Raspberry Pi 3

Allerdings existieren zwei relativ einfache Wege den SSH-Dienst wieder zu aktivieren. Die erste Möglichkeit ist, nachdem das Image auf die für den Raspberry Pi verwendete SD- bzw. microSD-Karte gebracht wurde, auf der boot-Partion der Karte eine Datei mit dem Namen ssh anzulegen. Ist diese Datei vorhanden, so wird der SSH-Serverdienst beim Start des Raspberry Pi aktiviert.

Die entsprechende Option in raspi-config

Läuft der Raspberry Pi bereits und man hat Zugriff auf diesen kann der SSH-Dienst mittels des Konfigurationstools raspi-config aktiviert werden. Nachdem dieses gestartet wurde, wird dort der Punkt Interfacing Options ausgewählt. Dort findet sich der Unterpunkt P2 SSH. Wählt man diesen Unterpunkt an, wird nach der Bestätigung der Sicherheitsabfrage der SSH-Dienst aktiviert.

Nach der Sicherheitsabfrage wird der SSH-Dienst aktiviert

Nun kann sich (wenn das Raspbian noch in der Standardkonfiguration läuft) mittels:

ssh

und dem Passwort raspberry eingeloggt werden. Da man dieses Passwort nach der Ersteinrichtung ändern sollte, erhält man beim Login über ssh folgenden Hinweis:

SSH is enabled and the default password for the 'pi' user has not been changed.
This is a security risk - please login as the 'pi' user and type 'passwd' to set a new password.

Dieses Hinweis sollte befolgt werden und das Passwort mit dem Kommando:

passwd

geändert werden. Anschließend kann der Raspberry Pi ohne Probleme mit dem SSH-Dienst genutzt werden. In der offiziellen Raspberry Pi Dokumentation wird weiterführend auf das Thema eingegangen. Dort wird neben der eigentlichen Einrichtung des SSH-Dienstes auch die Nutzung verschiedener Clients in den unterschiedlichen Betriebssystemen besprochen.