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Erstellen einer virtualisierten Entwicklungsumgebung für Arduino- oder Raspberry-Pi-Projekte mit Hyper-V

#1
14-08-2021, 10:33
Einen virtuellen Entwicklungs-Sandbox für Arduino- oder Raspberry Pi-Projekte mit Hyper-V erstellen

Die Einrichtung einer Entwicklungsumgebung für Ihre Arduino- oder Raspberry Pi-Projekte kann sich manchmal wie eine wilde Verfolgungsjagd anfühlen. Es gibt einfach zu viele Komponenten, Bibliotheken und Abhängigkeiten zu verwalten. Ich möchte Ihnen einen reibungslosen Weg zeigen, um Ihren Workflow mit Hyper-V zu optimieren. Sie können von einem virtuellen Sandbox profitieren, die es Ihnen ermöglicht, zu experimentieren, ohne sich Sorgen über mögliche Fehler machen zu müssen, die Ihr Hauptsystem ruinieren könnten.

Zuerst, falls Sie Hyper-V noch nicht installiert haben, beginnen Sie damit, es über die "Windows-Funktionen aktivieren oder deaktivieren"-Einstellungen im Control Panel zu aktivieren. Ihre Windows 10 Pro- oder Enterprise-Version muss Hyper-V unterstützen, also stellen Sie sicher, dass Sie die richtige Version verwenden. Nach der Installation können Sie einen Großteil Ihres vorhandenen RAM und Festplattenspeicher effizient nutzen, um mehrere isolierte Umgebungen zu erstellen.

Das Erstellen einer virtuellen Maschine für Ihre Projekte umfasst einige Schritte, und ich möchte Sie durch den Prozess führen. Beginnen Sie damit, den Hyper-V-Manager zu öffnen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf "Virtuelle Maschinen" und wählen Sie "Neu" und dann "Virtuelle Maschine". Im Assistenten werden Sie durch eine Reihe von Eingabeaufforderungen geleitet. Geben Sie den Namen für Ihre neue VM an. Ich benenne sie oft nach dem Projekt, an dem ich arbeite; so bleibt alles organisiert.

Als nächstes werden Sie aufgefordert, die Generation der VM auszuwählen. Für die meisten Arduino- oder Raspberry Pi-Projekte ist Generation 1 ausreichend, zumal diese Plattformen keinen UEFI-Support erfordern. Klicken Sie auf "Weiter" und weisen Sie den Speicher zu. Wenn Ihr Gerät über ausreichend RAM verfügt, ist es vorteilhaft, mindestens 1 GB zuzuteilen.

Sobald dies eingerichtet ist, fragt Hyper-V Sie nach der Netzwerkkonfiguration. Es ist entscheidend, die virtuelle Maschine mit einem virtuellen Switch zu verbinden, wenn Sie externen Netzwerkzugang wünschen. Falls Sie noch keinen virtuellen Switch erstellt haben, können Sie dies im Virtual Switch Manager tun. Binden Sie ihn an Ihren physischen Netzwerkadapter, sodass die VM mit Ihrem lokalen Netzwerk oder dem Internet kommunizieren kann.

Der nächste Schritt besteht darin, Ihre virtuelle Festplatte zu konfigurieren. Es ist praktisch, eine neue virtuelle Festplatte mit einer dynamischen maximalen Größe zu erstellen. Auf diese Weise verwendet sie nur so viel Speicherplatz, wie notwendig, bis zum von Ihnen festgelegten Limit. Nachdem Sie eine Größe gewählt haben – in der Regel reicht für erste Experimente etwa 20 GB – fahren Sie mit den Installationsoptionen fort.

Hier beginnt der Spaß. Sie können eine Linux-Distribution installieren, die mit den meisten Arduino- oder Raspberry Pi-Bibliotheken und -Tools besser kompatibel ist. Ich habe mit Ubuntu oder Debian sehr gute Ergebnisse bei dieser Art von Aufgabe erzielt. Sie könnten ein ISO-Image einer Distribution herunterladen und die VM innerhalb des Hyper-V-Setups auf dieses verweisen. Denken Sie daran, die Option "Ein Betriebssystem von einer bootfähigen CD/DVD-ROM installieren" zu aktivieren.

Wenn Sie die VM zum ersten Mal hochfahren, sollte sie von der ISO booten. Gehen Sie durch die Installation, als wären Sie auf einem physischen Gerät, und schon bald haben Sie ein Gastbetriebssystem, das bereit für die Arbeit ist. Ich bevorzuge normalerweise eine GUI-Version, da es einfacher ist, die notwendigen Pakete und Abhängigkeiten zu installieren.

Sobald die Entwicklungsumgebung eingerichtet ist, ist es an der Zeit, mit Arduino oder Raspberry Pi zu arbeiten. Für Arduino kann die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) unkompliziert über das Terminal installiert werden. Sie können einfach ein paar Befehle ausführen, um alles einzurichten. Wenn Sie beispielsweise auf Ubuntu sind, könnten Sie Folgendes ausführen:

```
sudo apt update
sudo apt install arduino
```

Möglicherweise möchten Sie auch Ihren Benutzer zur 'dialout'-Gruppe hinzufügen, um Zugriff auf den seriellen Port zu erhalten. Dies ist wichtig; andernfalls könnten Sie auf Berechtigungsprobleme stoßen, wenn Sie Sketche hochladen. Sie können Folgendes ausführen:

```
sudo usermod -aG dialout $USER
```

Vergessen Sie nicht, die VM neu zu starten, damit die Gruppenänderungen wirksam werden.

Wenn es um Raspberry Pi geht, können Sie es mit einer Vielzahl von Tools emulieren. Der RPi-Emulator kann installiert werden, was Ihnen ein Framework bietet, um für Raspberry Pi zu testen und zu codieren, ohne die Hardware zu benötigen. Eine beliebte Option ist QEMU. Sie könnten dies einrichten, indem Sie Folgendes ausführen:

```
sudo apt install qemu-system-arm
```

Diese Vorbereitung ermöglicht es Ihnen, ARM-basierte Architekturen aus Ihrer Hyper-V-Instanz auszuführen. Die Einrichtung von Raspbian auf QEMU könnte jedoch einige zusätzliche Anpassungen erfordern. Sie benötigen das ARM-Image für Raspbian und müssen Parameter festlegen, die den CPU-Typ und die RAM-Zuweisung für die emulierte Umgebung spezifizieren.

Die Entwicklung auf einer virtuellen Maschine hat ihre Vorteile wie sicheres Experimentieren und effizientes Ressourcenmanagement, aber Sie können dennoch auf Probleme wie die Netzwerkkonfiguration stoßen, wenn Sie versuchen, von Ihrer VM auf das Arduino- oder Raspberry Pi-Board zuzugreifen. Um dies zu lösen, könnten Sie, sobald Ihre VM startet, einen Netzwerktest mit dem 'ping'-Befehl durchführen, um die Konnektivität zu überprüfen.

Wenn alle Vorbereitungen getroffen sind und die Umgebung wie gewünscht funktioniert, experimentiere ich gerne mit verschiedenen Bibliotheken wie Adafruit für die Sensorkommunikation oder Firmata für Arduino. Bibliotheken kommen in der Regel mit umfassender Dokumentation; die bereitgestellten Beispielcodes können den Einstieg beschleunigen.

Hier ist ein praktischer Tipp: Nachdem Sie Änderungen an Ihren Projekten vorgenommen oder verschiedene Konfigurationen ausprobiert haben, möchten Sie möglicherweise eine Sicherung erstellen. Hyper-V kann Snapshots erstellen, die es Ihnen ermöglichen, zurückzukehren, wenn etwas schiefgeht. Obwohl die Verwendung von Hyper-V-Snapshots eine großartige Möglichkeit ist, um eine schnelle Wiederherstellung sicherzustellen, sollten Sie auch die zusätzliche Schicht in Betracht ziehen, die BackupChain Hyper-V Backup bietet, das für seine zuverlässigen Hyper-V-Backup-Fähigkeiten bekannt ist.

Wenn Sie aktiv an Projekten arbeiten, gehört zu den häufigsten Aufgaben, Sketche direkt auf ein Arduino-Board hochzuladen, das mit Ihrem Computer verbunden ist. Sie können eine serielle Kommunikation zwischen Ihrem Arduino, das mit Ihrem Entwicklungscomputer verbunden ist, und der VM einrichten. Dies kann einige zusätzliche Konfigurationen erfordern, aber es ist machbar. Sie müssen den richtigen COM-Port für das Arduino finden und diesen in die Hyper-V-Einstellungen übergeben.

Die Verwendung des erweiterten Sitzungsmodus von Hyper-V erleichtert die Interaktion zwischen Ihrem Host- und Gastbetriebssystem. Durch die Aktivierung dieser Funktion erhöhen sich die Dateiübertragungsmöglichkeiten, sodass Sie Ihren kompilierten Code einfach zur VM übertragen können, um ihn zu testen. Dies erleichtert die Iteration während der Entwicklung auf dem Arduino oder Raspberry Pi.

Manchmal kann der Entwicklungszyklus frustrierend sein, wenn man mit Bibliotheken oder Abhängigkeiten zu kämpfen hat, die miteinander in Konflikt stehen, insbesondere bei Raspberry Pi, wo die Hardwarekompatibilität manchmal zu seltsamen Problemen führt. Eine virtuelle Umgebung macht es weniger nervenaufreibend, wenn man schnell eine VM-Instanz zerstören und neu erstellen kann, um in einen bekannten Zustand zurückzukehren.

Das Testen von Code gegen verschiedene Konfigurationen kann ebenfalls leicht gehandhabt werden. Wenn Sie beispielsweise an einer IoT-Anwendung arbeiten, ermöglicht das Bereitstellen auf verschiedenen Raspberry Pi-Konfigurationen während der Entwicklung mit Hyper-V nahtlose Übergänge zwischen Softwareiterationen.

Wenn ich mich abenteuerlustig fühle, erkunde ich fortgeschrittenere Konfigurationen, wie das Einrichten eines Git-Repositories innerhalb der VM. Die Nutzung von Git ermöglicht eine Versionskontrolle direkt in Ihrer Entwicklungsumgebung. Ich kann Änderungen an meinem Code über verschiedene Projekte oder Zusammenarbeit verfolgen, was alles organisiert und überschaubar hält.

Um zusätzlich die Funktionalität von Hyper-V zu nutzen, könnten Sie auch mehrere VMs ausführen, wenn die Spezifikationen Ihres Computers dies zulassen. Dies könnte bedeuten, eine VM, die ausschließlich für Arduino-Projekte und eine andere, die vollständig für Raspberry Pi-Projekte verwendet wird. Die isolierten Umgebungen helfen, Abhängigkeiten und Bibliotheken separat zu verwalten, was eine große Erleichterung sein kann, wenn verschiedene Projekte von verschiedenen Versionen von Paketen abhängen.

Debugging ist ein weiterer Bereich, in dem virtuelle Maschinen glänzen. Mit Tools wie GDB wird Debugging unkompliziert; führen Sie das Tool in der Konsole aus und verbinden Sie es mit Ihrem laufenden Prozess. Die Fähigkeit, Probleme und solche, die hardwarebezogen sind, zu protokollieren, ohne die Leistung Ihres Host-Systems zu beeinträchtigen, kann nicht hoch genug eingeschätzt werden.

In komplexeren Projekten, wie solchen, die maschinelles Lernen oder Webserver umfassen, kann das Ausführen eines Entwicklungsservers innerhalb der VM praktisch sein. Sie können Apache oder Nginx installieren, einen lokalen Server einrichten, der mit Ihren Anwendungen interagiert, und ihn gründlich testen, ohne Ihr Host-Umfeld zu verschmutzen.

Zuletzt könnten einige zögern, fortgeschrittene Setups auszuprobieren, aus Angst, sie seien schwierig zu verstehen. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass eine Umgebung, die auf die spezifische Konfiguration Ihres Raspberry Pi zugeschnitten ist, von unschätzbarem Wert ist. Ich habe gelernt, dass das Integrieren komplizierterer Funktionen in Projekte in der Regel häufiges Testen erfordert, und alles innerhalb von Hyper-V strukturiert zu haben, ermöglicht mir, innovativ zu sein, ohne Angst vor einem Zusammenbruch meines Host-Systems haben zu müssen.

BackupChain Hyper-V Backup
BackupChain Hyper-V Backup ist eine robuste Lösung, die speziell für die Sicherung von Hyper-V-Umgebungen entwickelt wurde. Es bietet inkrementelle Backups auf Blockebene, die erheblich Zeit und Speicherplatz sparen und gleichzeitig die Integrität des Prozesses aufrechterhalten. Funktionen wie die automatisierte Planung von Backups und die Wiederherstellung sind leicht einzurichten, was Ihre Gesamt-Backup-Strategie optimiert. Eine kontinuierliche Datensicherung ist ebenfalls möglich, was Ihnen hilft, Risiken zu minimieren, während Änderungen innerhalb Ihrer VMs erfolgen. Kooperationen werden einfacher mit den Integrationen des Backup-Agenten und dem direkten Zugriff auf Cloud-Speicheroptionen, wodurch es vielseitig für verschiedene Projektanforderungen wird.

Ich hoffe, diese Einblicke helfen Ihnen, eine produktive Entwicklungsumgebung für Ihre Arduino- und Raspberry Pi-Projekte mit Hyper-V einzurichten. Es ist eine Reise voller Lernen und Experimentieren, und was könnte aufregender sein, als Ihre Ideen auf sichere und effiziente Weise zum Leben zu erwecken?
Markus
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