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Wie richte ich FHEM auf einem Raspberry PI ein?

1. Installation von Raspian Lite
2. Installation von ntpdate, libjson-perl, sendEmail, libdatetime-format-strptime-perl
3. Download von FHEM und Installation
4. Webzugang einrichten und absichern

Motivation

Ein Raspberry Pi ist sehr energieeffizient und eignet sich für den Dauerbetrieb als SmartHome Server. Ich habe seit etlichen Jahren FHEM als Hausautomatisierung in Betrieb und möchte beschreiben, wie man FHEM in kurzer Zeit auf einem Server wie Raspberry Pi installiert um zB. HomeMatic Aktoren zu schalten. Der Vorteil eines Raspberry Pi sind die geringen Anschaffungskosten und der äußerst geringe Stromverbrauch. Alternativ läßt sich FHEM auch auf einer Fritzbox installieren.

Auswahl Raspberry Pi

Wir vergleichen zwei aktuelle Modelle und zwar den Raspberry Pi A+ und B+.

Bezugsquelle	Raspberry Pi 3 Modell A+	Raspberry Pi 3 Modell B+
Erscheinungsdatum	15. November 2018	10. März 2018
SOC type	Broadcom BCM2837B0	Broadcom BCM2837B0
Core type	Cortex-A-53 64-bit	Cortex-A-53 64-bit
No. of cores	4	4
GPU	VideoCore IV	VideoCore IV
CPU Clock	1.4 Ghz	1.4 Ghz
RAM	512 MB DDR2	1 GB DDR2
USB Ports	1x USB 2.0	4x USB 2.0
Ethernet	Nein	Gigabit over USB 2.0
HDMI	ja	ja
Analog Video out	ja	ja
Analog Audio out	ja	ja
SD/MMC	microSD	microSD
GPIO	40-PIN	40-PIN
Wifi	2.4GHz and 5GHz 802.11 b/g/n/ac	2.4GHz and 5GHz 802.11 b/g/n/ac
Bluetooth	4.2, BLE	4.2, BLE
Größe	65mm x 56mm	85.6mm x 56.6mm

Ich denke, daß in besondere die Zahl der USB Ports und die Größe des RAMs die Kaufentscheidung erleichtern wird. Denkt daran, daß man für einen CUL schon einmal einen USB Port braucht. Bitte das Netzteil für Raspberry Pi 3 inkl Kabel nicht vergessen.

Installation

Ich gehe davon aus, daß ein Betriebssystem auf dem Raspberry Pi schon installiert ist. Falls nicht empfehle ich Raspian Lite, eine Debian Variante für den Raspberry Pi.

Um auf den Server besser zugreifen zu können, fixieren wir die IP Adresse des Raspberry Pis. Diese wird dem Server gewöhnlich per DHCP zugewiesen und kann im Router fest vergeben werden. Dazu geht man zB auf der Fritzbox in Heimnetzübersicht, klickt auf den Namen raspberrypi und dann auf „Details“. Bei dem Feld „Diesem Netzwerkgerät immer die gleiche IPv4-Adresse zuweisen“ setzen wir ein Häckchen. Diese IP Adresse merken wir uns, ich nehme mal an sie wäre 192.168.1.5.

Nun möchten wir remote auf den Rechner zugreifen. Unter Windows lade ich mir gerne das Tool Cygwin herunter. Wir starten mit der rechten Maustaste als Administrator und geben dann ein

ssh pi@192.168.1.5

Wir geben als passwort

raspberryein.

Mit dem Befehl

passwd

sollten wir unbedint das Passwort ändern.

Raspberry konfigurieren

Zunächst wollen wir die gesamte SD Karte nutzen. Dazu rufen wir

sudo raspi-config

auf und wählen „Advanced Options“ und „Expand Filesystem“ und verlassen das Menu mit und rebooten.

Zeitzonen können wir mit

timedatectl set-timezone Europe/Berlin
timedatectl set-ntp <span class="nb">true</span>

und Spracheinstellungen mit

sed -i -e 's/# de_DE.UTF-8 UTF-8/de_DE.UTF-8 UTF-8/' /etc/locale.gen
locale-gen
localectl set-locale LANG=de_DE.UTF-8 LANGUAGE=de_DE

setzen.

Optional: UART für Zusatzmodule

Wenn wir Aufsteckmodule wie HM-MOD-RPI-PCB verwenden, sollten wir noch folgendes einstellen:

systemctl stop serial-getty@ttyAMA0.service
systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service
systemctl mask serial-getty@ttyAMA0.service

Wenn wir Bluetooth verwenden setzen wir

echo "enable_uart=1" >> /boot/config.txt
echo "dtoverlay=pi3-miniuart-bt" >> /boot/config.txt
echo "core_freq=250" >> /boot/config.txt

Bitte mit

shutdown -h now

sudo rebooten.

Pakete installieren

Zunächst bringen wir den Server auf den aktuellen Stand. Dazu geben wir

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

und danach machen wir ein reboot mit

shutdown -h now

Nun sind wir bereit die wesentlichen Pakete zu installieren

Zeitserver

sudo apt-get install ntpdate
sudo ntpdate -u de.pool.ntp.org

Perl JSON

sudo apt-get install libjson-perl

Mailversand

sudo apt-get install sendEmail

Libcrypt für AES Verschlüsselung (Homematic)

sudo apt-get install libcrypt-rijndael-perl

Perl libdatetime, erforderlich für das Weather-Modul.

sudo apt-get install libdatetime-format-strptime-perl

FHEM

Nun sind wir bereit um FHEM zu installieren. Die aktuelle Version kann man mit

sudo wget http://fhem.de/fhem-5.9.deb && sudo dpkg -i fhem-5.9.deb

installieren. Nach erfolgter Installation kann man FHEM unter http://192.168.1.5:8083 erreichen (wobei 192.168.1.5 für die IP Eures Servers steht).

Wichtig ist die Webseite mit einem Passwort abzusichern. Ich empfehle auch https zu konfigurieren, da ihr bestimmt nicht wollt, daß jemand Euch belauscht, wenn ihr mal die Seite außerhalb Eures Heimnetzes aufruft.

Wir verschlüsseln wir unser passwort mit unserem Benutzernamen. Das geht mit dem Befehl

echo -n benutzername:passwort | base64

Als Ergebis kommt so etwas wie

YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0

heraus, welches wir mit copy in die Zwischenablage schieben. Wir öffnen in einem Browser http://192.168.1.5:8083 (bzw die IP Eures Servers) und geben in dem Eingabefeld in FHEM oben in der Mitte nacheinander (!) folgendes ein:

attr WEB basicAuth YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0
attr WEBphone basicAuth YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0
attr WEBtablet basicAuth YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0

wobei

YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0

für den Speicher Eurer Zwischenablage steht.
Um noch das Telnet abzusichern geben wir

attr telnetPort password hier_steht_dein_geheimes_passwort

wieder in das Feld oben ein.

Danach müssen wir noch oben links „Save config“ klicken um die Angaben dauerhaft zu speichern. Fertig!

Um unseren selbstgebauten CUL einzubinden, geben wir

define CUL1 CUL /dev/serial/by-id/usb-FTDI_FT232R_USB_UART_12345678-if00-port0@38400 1234

mit 12345678 als der ID des CUL und dem Hauscode 1234.

English Version

How do I install FHEM on a Raspberry PI?

1. Installation of Raspian Lite
2. Installation of ntpdate, libjson-perl, sendEmail, libdatetime-format-strptime-perl
3. Download & installation of FHEM
4. Setup and protection of web interface

Idea

A Raspberry Pi is very energy efficient and suitable for continuous operation as a SmartHome server. I have been using FHEM as home automation for several years and would like to describe how to install FHEM on a server like Raspberry Pi in a short time to eg pair and control HomeMatic actors. The advantages of a Raspberry Pi are the low purchase costs and the extremely low power consumption. Alternatively FHEM can also be installed on a Fritzbox.

Which Raspberry Pi?

We compare the two most recent versions Raspberry Pi A+ and B+.

Bezugsquelle	Raspberry Pi 3 Modell A+	Raspberry Pi 3 Modell B+
Release date	15. November 2018	10. March 2018
SOC type	Broadcom BCM2837B0	Broadcom BCM2837B0
Core type	Cortex-A-53 64-bit	Cortex-A-53 64-bit
No. of cores	4	4
GPU	VideoCore IV	VideoCore IV
CPU Clock	1.4 Ghz	1.4 Ghz
RAM	512 MB DDR2	1 GB DDR2
USB Ports	1x USB 2.0	4x USB 2.0
Ethernet	Nein	Gigabit over USB 2.0
HDMI	yes	yes
Analog Video out	yes	yes
Analog Audio out	yes	yes
SD/MMC	microSD	microSD
GPIO	40-PIN	40-PIN
Wifi	2.4GHz and 5GHz 802.11 b/g/n/ac	2.4GHz and 5GHz 802.11 b/g/n/ac
Bluetooth	4.2, BLE	4.2, BLE
Size	65mm x 56mm	85.6mm x 56.6mm

I think that in particular the number of USB ports and the size of the RAM will facilitate the purchase decision. Remember that you need a USB port for a CUL. Please don’t forget the power supply for Raspberry Pi 3 incl. cable.

Installation

I assume that an operating system is already installed on the Raspberry Pi. If not, I recommend Raspian Lite, a Debian derivative for the Raspberry Pi.

To get better access to the server, we fix the IP address of the Raspberry Pi. This is usually assigned to the server via DHCP and can be fixed in the router. To do this, go e.g. to the Fritzbox in Home Network Overview, click on the name raspberrypi and then on „details“. We check the box „Always assign the same IPv4 address to this network device“. We remember this IP address, I assume it would be 192.168.1.5.

Now we want to access the computer remotely. Under Windows I recommend to download the tool Cygwin. We start with the right mouse button as administrator and then enter

ssh pi@192.168.1.5

As password we enter

raspberryUsing the command

passwd

we change our password to something unique.

Configuration of the Raspberry PI

First we’d like to make use of the complete SD card. We start the program

sudo raspi-config

and select „Advanced Options“ and „Expand Filesystem“ and we leave the menu and exit with a reboot.

Timezone can be set with

timedatectl set-timezone Europe/Berlin
timedatectl set-ntp <span class="nb">true</span>

and language settings with

sed -i -e 's/# de_DE.UTF-8 UTF-8/de_DE.UTF-8 UTF-8/' /etc/locale.gen
locale-gen
localectl set-locale LANG=de_DE.UTF-8 LANGUAGE=de_DE

changed to your prefered language.

Optional: UART for add on modules

When using add on modules like HM-MOD-RPI-PCB we should set the following parameters

systemctl stop serial-getty@ttyAMA0.service
systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service
systemctl mask serial-getty@ttyAMA0.service

And if we use bluetooth we should enter

echo "enable_uart=1" >> /boot/config.txt
echo "dtoverlay=pi3-miniuart-bt" >> /boot/config.txt
echo "core_freq=250" >> /boot/config.txt

Please don’t forget to reboot

shutdown -h now

and restart.

Installation of used packages

At first we update our server. We enter

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

and reboot again with

shutdown -h now

Now we are ready to install the most essential packages

Time Server

sudo apt-get install ntpdate
sudo ntpdate -u de.pool.ntp.org

Perl JSON

sudo apt-get install libjson-perl

Sending mails

sudo apt-get install sendEmail

Libcrypt for AES encryption (Homematic)

sudo apt-get install libcrypt-rijndael-perl

Perl libdatetime, used by the  Weather-Module.

sudo apt-get install libdatetime-format-strptime-perl

FHEM

Finally we are ready to install FHEM. The most recent version can be installed with the command

sudo wget http://fhem.de/fhem-5.9.deb && sudo dpkg -i fhem-5.9.deb

After the installation you can reach FHEM at http://192.168.1.5:8083 (where 192.168.1.5 stands for the IP of your server).

It is important to protect the website with a password. I also recommend to configure https, because you don’t want anyone to overhear you when you visit the site outside your home network.

We encrypt our password with our username. This works with the command

echo -n benutzername:passwort | base64

As result we get

YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0

which we copy to the clipboard. We open in a browser http://192.168.1.5:8083 (or the IP of your server) and enter the following commands in the input field in FHEM in the top middle box one after the other:

attr WEB basicAuth YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0
attr WEBphone basicAuth YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0
attr WEBtablet basicAuth YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0

where

YmVudXR6ZXJuYW1lOnBhc3N3b3J0

is a placeholder for the memory of your clipboard.
To secure the telnet we enter

attr telnetPort password hier_steht_dein_geheimes_passwort

in the field in the top middle in FHEM.

Then we have to click „Save config“ in the upper left corner to save the configuration data permanently. Done!

To setup our self made CUL we use the command

define CUL1 CUL /dev/serial/by-id/usb-FTDI_FT232R_USB_UART_12345678-if00-port0@38400 1234

with 12345678 as the ID of CUL and the housecode 1234.