树莓派
 
 
树莓派是什么
 
树莓派(英文名为Raspberry Pi,简写为RasPi／RPi／RPI) 是为学生计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux。 随着Windows 10 IoT的发布，我们也将可以用上运行Windows的树莓派。 自问世以来，受众多计算机发烧友和创客的追捧，曾经一“派”难求。别看其外表“娇小”，内“心”却很强大，视频、音频等功能通通皆有，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”。
 
树莓派的由来
 
树莓派由注册于英国的慈善组织“Raspberry Pi 基金会”开发，Eben·Upton/埃·厄普顿为项目带头人。2012年3月，英国剑桥大学埃本·阿普顿（Eben Epton）正式发售世界上最小的台式机，又称卡片式电脑，外形只有信用卡大小，却具有电脑的所有基本功能，这就是Raspberry Pi电脑板，中文译名"树莓派"。这一基金会以提升学校计算机科学及相关学科的教育，让计算机变得有趣为宗旨。基金会期望这 一款电脑无论是在发展中国家还是在发达国家，会有更多的其它应用不断被开发出来，并应用到更多领域。
 
树莓派的配置
 

 RasPi是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个USB接口和一个10/100 以太网接口（A型没有网口），可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘，就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。 Raspberry Pi B款只提供电脑板，无内存、电源、键盘、机箱或连线。
 
支持的语言
 
树莓派基金会提供了基于ARM的Debian和Arch Linux的发行版供大众下载。还计划提供支持Python作为主要编程语言，支持Java、BBC BASIC (通过 RISC OS 映像或者Linux的"Brandy Basic"克隆)、C 和Perl等编程语言.
 
功能
 
Raspberry Pi 可以像其他任何一台运行Linux系统的台式计算机或者便携式计算机一样，可以做很多事情。Raspberry Pi 与普通计算机不同的地方是使用SD卡作为“硬盘”，也可以外接USB硬盘。
 
安装操作系统
 
1、准备一张8G以上的SD卡，
 2、下载树莓派的系统树莓派官方下载地址
 3、准备Windows下安装镜像文件的工具
 
启动
 
1、安装了树莓派系统的SD卡
 2、USB接口电源
 3、USB接口的键盘和鼠标
 4、HDMI线，用于接显示器
 5、树莓派系统登录
 用户名：pi 密码：raspberry
 
远程桌面访问VNC VNC远程客户端
 
树莓派安装 tightvncserver,电脑安装RealVNC
 远程桌面访问 RDP（比VNC效果好）
 树莓派安装xrdp,windows使用 mstsc命令
 远程通过SSH方式访问树莓派，windows下可用的软件，putty和XSHELL
 Windows下开源且好用的解压软件Bandizip
 
网络配置
 
准备一个USB无线网卡使用无线网卡将树莓派接入以太网中。启动树莓派 在命令窗口输入： sudo lsusb //用来查看树莓派已连接的USB设备
 搜索无线信号 输入 sudo iwlist wlan0 scan 系统会显示找到的所有无线网络的MAC地址，SSID等相关信息
 配置无线网络 输入： sudo apt-get install wpasupplicant
 安装完成后，创建一个配置文件，输入如下命令： sudo nano /etc/wpa.conf 在创建好的配置文件中输入：
 
  network={
    ssid=”你用的WIFI的SSID”
            proto=RSN 
             key_mgmt=WPA-PSK 
             pairwise=CCMP TKIP
             group=CCMP TKIP
              psk=”WIFI的密码”        
              }
 
接下来编辑网络配置文件：
 输入：
 
 sudo nano /etc/network/interfaces将配置文件修改成如下形式：       
  

   auto lo 
    iface lo inet loopback 
   iface eth0 inet dhcp 
   allow-hotplug wlan0 
   iface wlan0 inet manual 
   wpa-roam /etc/wpa.conf
  #wpa-roam/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf        
  iface default inet dhcp
 
按Ctrl+X，会询问你是否保存修改，输入Y，回车，即可完成修改。退出，重启树莓派，树莓派将自动连上无线网络。之后若要更换无线网，只需要输入 sudo nano /etc/wpa.conf修改其中的ssid和psk即可。

目录
 
1、前言
 
2、树莓派4B有什么特色？
 
3、树莓派新手准备
 
4、烧录Raspbian Buster系统到Micro SD卡
 
开启SSH及配置无线连接
 
5、启动安装树莓派系统
 
启动树莓派
 
6、树莓派的基本配置
 
6.1 系统配置
 
6.2 更改apt软件源与系统源
 
6.3 更改pip源
 
6.4 安装远程桌面
 
6.5 安装中文字体
 

1、前言
 
对于很多程序员而言，树莓派如今已经如雷贯耳，对于我一个新入行AI领域研究的新人而言，树莓派激发了我极大的兴趣。最开始知道树莓派，是因为我之前做了一个语音对话机器人，然后在查询有关资料的时候发现有人用树莓派做了一个语音对话机器人，于是乎很惊奇，心中一直想自己动手实验一下。刚好那时候听说树莓派4B新上市，各方面的性能至少提升了3倍以上，好奇心害死猫，所以我决定入坑树莓派了。
 
作为入门级玩家，内心还是希望用最新版本的树莓派4B，避免刚入行就落伍。树莓派到手了，新手玩家第一件事肯定是要搞明白如何使用它了，这篇文章就是用来介绍新手如何给树莓派安装系统并进行基本配置的。树莓派可以安装的系统有几十种，我主要介绍树莓派官网的最新版本系统如何安装，并对系统进行基本配置，达到新手开箱的目的。
 
2、树莓派4B有什么特色？
 
树莓派4B是流行的树莓派系列单板计算机中的最新产品，目前已经正式发布。
 
相比上一代的树莓派3B+，树莓派4B在处理器速度，多媒体性能，内存和连接方面提供了突破性的增长，同时保留了向后兼容性和类似的功耗。对用户来说，树莓派4B提供的桌面性能可与入门级x86 PC系统相媲美。
 
树莓派4B的主要功能包括高性能64位四核处理器，通过一对micro-HDMI端口支持分辨率高达4K的双显示屏，高达4Kp60的硬件视频解码，高达4GB的RAM，双频2.4/5.0 GHz无线局域网，蓝牙5.0，千兆以太网，USB 3.0和PoE功能（通过单独的PoE HAT插件）。双频无线局域网和蓝牙具有模块化合规认证，允许将电路板设计到最终产品中，大大降低了合规性测试，从而降低了成本和上市时间。
 
 
3、树莓派新手准备
 
 
 
需要准备一个树莓派及电源线、一个SD卡、一根HDMI线、一个USB鼠标、一个USB键盘、一个显示器，流程大概如下：
 
1、先去官网下载树莓派官方系统，并将系统烧录到Micro SD卡中；
 
2、然后将SD插入树莓派，插好电源线，插上鼠标、键盘、连接显示器，启动，亮灯，进入系统；
 
3、通过鼠标键盘进行相关配置即可。
 
下面通过图文的形式依次介绍这三个主要过程。
 
4、烧录Raspbian Buster系统到Micro SD卡
 
先去官网下载树莓派官方系统，有如下三个版本：
 
 
Lite版本是最小化安装，没有桌面环境；Desktop版本则带有桌面； Desktop and recommended software版本还带有推荐软件，但比较大。我选择了最完整的版本，点Download ZIP按钮下载压缩包并解压，得到扩展名为.img的系统镜像文件。不放心的话可以自己SHA256一下。
 
准备好Micro SD卡（≥16G，Class 10及以上就行，比如我用的闪迪高速）和读卡器，先用SDFormatter格式化Micro SD卡，界面很简单。
 
 
然后用Win32 Disk Imager将解压出的Raspbian系统镜像文件写入Micro SD卡，树莓派的系统盘就做好了。
 
 
用磁盘管理工具看的话，可以发现分成了3个区：boot、系统以及空闲空间。
 
注意：系统写完后，如果弹出来要格式化剩余空间的盘，一定不要格式化！！！不然可能会遇到树莓派开机时，系统无法启动的问题！这是因为树莓派系统启动时默认只使用操作系统需要的SD卡空间。这意味着即使你有一个很大容量的SD卡，操作系统也不会使用那么多容量。如果系统启动报错： end Kernel panic - not syncing:vfs unable to mount root fs on unknown -block(179,2)，则可能是你在SD卡中做完系统格式化剩余盘导致的，不要选择格式化，再插入树莓派中重新启动即可。
 
所有需要用到的软件都可以在我的百度云盘中下载下来直接使用，包含如下内容，内附使用说明，更新日期为2019-08-16，链接：https://pan.baidu.com/s/14UJlTrh20Z2ogceqCP7Olw   提取码：4qlp 
 
 
 
开启SSH及配置无线连接
 
其实这一步是为了方便在headless（即没有I/O设备，包括显示器）的情况下通过远程连接配置树莓派的。
 
在boot分区下新建一个空文件，名为ssh，就可以开启SSH。macOS下就以终端运行touch /Volumes/boot/ssh。
 
再在boot分区下新建wpa_supplicant.conf文件，并写入无线的相关配置。为了不泄漏信息，下面只是示例。可以同时配置多个无线网络。
 
country=CN
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1

network={
    ssid="wi-fi name here"
    psk="wi-fi password here"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

network={
    ssid="another wi-fi name here"
    psk="another wi-fi password here"
    key_mgmt=WPA-PSK
}
 
如果无线网没有密码或者采用WEP加密方式的话，key_mgmt应设为NONE，密码字段由psk改成wep_key0即可。
 
5、启动安装树莓派系统
 
(这里是树莓派3B的GIF，供参考！)
 
 
1.先将安装好系统的SD卡插入树莓派。
 2.再将USB接口的键盘和鼠标接上树莓派。
 3.用HDMI线连接树莓派和电视或显示器。如果你的显示器是 VGA 接口输出，那么还需要一根 HDMI 转 VGA 线缆。
 4.用网线连接树莓派和路由器。（可选）
 5.接上电源线，并打开电源。
 
 
启动树莓派
 
将Micro SD卡插到树莓派背面的卡槽中，接通电源开机。当你看到树莓派主板上红色电源指示灯亮起，绿色指示灯间或闪烁说明系统已经开始启动。如果接了显示器的话，这时会看到树莓派的 Logo，会进入Raspbian系统的桌面，并弹出一个Welcome to Raspberry Pi窗口，作为设置向导，如下图所示。在引导下根据实际情况配置国家、语言、时区，设置好登录密码、WiFi。
 
 
 
若上一步的设置正确，树莓派会自动联网。去自己路由器的管理页面找到给树莓派分配的IP（用网段扫描工具也行），保证电脑与其在同一网段，然后用SSH工具（PuTTY、XShell等）或者命令行SSH到树莓派。默认用户名为pi，密码raspberry。这是登录后用MBP截的图。
 
 
6、树莓派的基本配置
 
6.1 系统配置
 
修改pi和root账户的密码
 
sudo passwd pi
sudo passwd root
 
顺便解锁root用户，不用每次sudo。
 
sudo passwd --unlock root
 
6.2 更改apt软件源与系统源
 
Raspbian与Ubuntu都是基于Debian的Linux系统，所以在Ubuntu上常见的apt、dpkg这些东西到了Raspbian都是一样的。注意自带编辑器不是vim，而是傻瓜式的nano。
 
第一步，先备份源文件。
 
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
sudo cp /etc/apt/sources.list.d/raspi.list /etc/apt/sources.list.d/raspi.list.bak
 
第二步，编辑系统源文件。
 
sudo nano /etc/apt/sources.list
 
第三步，将初始的源使用#注释掉，添加如下两行清华的镜像源。
 
注意：这里咱们用的树莓派系统是Raspbian-buster系统，所以在写系统源链接时要注意是buster，网上很多教程都是之前stretch版本，容易出错！
 
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
 
 
第四步，按Ctrl+O保存，Ctrl+X退出。
 
 
第五步，最后执行如下命令 sudo apt-get update，完成源的更新软件包索引。
 
sudo apt-get update
 
 
最后一步，可选，更新升级软件包，sudo apt-get upgrade。
 
然后就可以用apt-get安装自己想要的东西，比如vim。然后还需要更改系统源。
 
sudo nano /etc/apt/sources.list.d/raspi.list
 
系统源也可以使用中科大的，注释前面的代码，加上如下代码即可。
 
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/archive.raspberrypi.org/debian/ buster main ui
 
6.3 更改pip源
 
树莓派上的主要编程语言是Python，国外的pip源都很慢，要换成国内的。新建~/.pip/pip.conf文件，写入其地址。阿里云、中科大、豆瓣等都有pip源。
 
[global]
index-url = http://pypi.douban.com/simple/
 
豆瓣对Python是真爱，我也很喜欢豆瓣，祝它越来越好（又跑题了
 
Buster系统自带两个版本的Python，2.7.16和3.7.3，所以使用时最好区分开，例如：
 
root@raspberrypi:~# python2 -m pip show RPi.GPIO
Name: RPi.GPIO
Version: 0.6.5
Summary: A module to control Raspberry Pi GPIO channels
Home-page: http://sourceforge.net/projects/raspberry-gpio-python/
Author: Ben Croston
Author-email: ben@croston.org
License: MIT
Location: /usr/lib/python2.7/dist-packages
Requires:
Required-by: skywriter, rainbowhat, phatbeat, motephat, envirophat, Cap1xxx, blinkt, automationhat
 
6.4 安装远程桌面
 
一般来讲通过SSH管理树莓派已经足足够用。如果需要远程登录桌面，就得在树莓派上安装VNC Server，并启动一个VNC流。启动时会要求设置密码，限制8位。
 
sudo apt-get install tightvncserver
tightvncserver :1
 
然后在实际使用的机器上下载VNC Viewer，输入树莓派的IP地址、VNC流的代号（就是:1）以及刚才配置的密码，就可以使用远程桌面了。
 
 
为了防止树莓派的IP地址每次都变动，可以将DHCP改为静态IP。编辑/etc/dhcpcd.conf文件，加入以下配置即可。如果是有线网，就将wlan0改为eth0。
 
interface wlan0
static ip_address=192.168.1.111/24
static routers=192.168.1.1
static domain_name_servers=114.114.114.114
 
6.5 安装中文字体
 
Raspbian系统对中文支持不是很好，因此系统语言保留为英文。但是有时我们必须用它看中文，就需要安装字体。
 
执行以下命令安装文泉驿正黑、文泉驿微米黑。Linux下好用的开源中文字体基本只有他家的。
 
sudo apt-get install ttf-wqy-zenhei ttf-wqy-microhei
 
效果如下。
 
 
 
 
好了，以上就是树莓派4B新手入门的基本操作及配置，希望你能够入门，并且发挥你的想象力，用树莓派来创造属于你的“玩具”！——From Nieson ，2019.08.19.
 

        树莓派由注册于英国的慈善组织“Raspberry Pi 基金会”开发，Eben·Upton/埃·厄普顿为项目带头人。2012年3月，英国剑桥大学埃本·阿普顿（Eben Epton）正式发售世界上最小的台式机，又称卡片式电脑，外形只有信用卡大小，却具有电脑的所有基本功能，这就是Raspberry Pi电脑板，中文译名"树莓派"。
 
       自问世以来，受众多计算机发烧友和创客的追捧，曾经一“派”难求。别看其外表“娇小”，内“心”却很强大，视频、音频等功能通通皆有，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”。自从树莓派问世以来，经历了A型、A+型、B型、B+型、2B型、3B型、3B+型、4B型等型号的演进。2019年6月25日，树莓派基金会宣布树莓派4B版本发布。
 
1、树莓派型号介绍
 
        目前，树莓派部分型号已经停产，下表对2B型、3B型、3B+型、4B型进行参数对比。
 
表1 树莓派参数对比
 
 
型号
 
 
2B
 
 
3B
 
 
3B+
 
 
4B
 
 
SOC
 
 
 
 
CM2836
 
 
CM2837
 
 
CM2837(B0)
 
 
CM2711
 
 
CPU
 
 
ARM Cortex-A7
 
900MHz (四核)
 
 
ARM Cortex-A53 1.2GHz（四核）
 
 
ARM Cortex-A53 
 
1.4GHz（四核）
 
 
ARM Cortex-A72 1.5GHz（四核）
 
 
GPU
 
 
Broadcom VideoCore IV，OpenGL ES 2.0,1080p 30 h.264/MPEG-4 AVC高清解码器
 
 
内存
 
 
1GB (LPDDR2)
 
 
1GB
 
 
1GB/2GB/4GB LPDDR4
 
 
USB口个数
 
 
2*USB2.0
 
 
4*USB2.0
 
 
2*USB3.0
 
2*USB2.0
 
 
视频输出
 
 
支持PAL和NTSC制式，支持HDMI (1.3和1.4)，分辨率为640 x 350 至 1920 x 1200 支持PAL 和NTSC制式。
 
 
2 micro HDMI ports
 
2-lane MIPI DSI display port
 
 
音频输出
 
 
3.5mm插孔，HDMI电子输出或I²S
 
 
数字接口
 
 
CSI（摄像头）和DSI（显示屏）排线接口
 
 
SD接口
 
 
microSD接口
 
 
网络接口
 
 
10/100MHz以太网接口
 
 
千兆以太网口
 
 
电源输入
 
 
5V / 通过MicroUSB或GPIO头
 
 
5V USB-TypeC
 
 
电流
 
 
约600mA
 
 
约1A
 
 
 
 
 
3A
 
 
重量
 
 
45g
 
 
 
 
 
46g
 
 
尺寸
 
 
85 x 56 x 17mm
 
 
 
 
 
88 x 58 x 19.5 mm
 
 
 
 
 
 
 
 
2、树莓派的典型应用
 
        树莓派实质上是一台迷你的嵌入式计算机，就像其他任何一台台式机或者笔记本那样，利用树莓派可以做很多事情。当然，也会存在一些差别。普通的计算机主板都是依靠硬盘来存储数据，但是树莓派则使用TF卡作为“硬盘”。
 
        利用树莓派可以编辑文档、浏览网页、玩游戏、播放视频、播放音频等，还可以利用树莓派制作智能小车、示波器、电子相框、家庭影院、相机等。在树莓派的官网上，有很多开源的应用示例，可以通过下面的网址访问。
 
https://projects.raspberrypi.org/en
 
3、树莓派4B支持的操作系统
 
        树莓派4B支持很多种操作系统，下面我们对主要的操作系统进行介绍
 
Raspbian
 
官方推荐的操作系统，本书也是在Raspbian系统基础上进行介绍的，它是Debian在ARM的编译版，加上针对树莓派深度定制的硬件驱动与软件程序。所以我推荐使用这个操作系统进行学习。如果用户的需求Raspbian无法满足，则可以在通过Raspbian熟悉了树莓派之后再更换其他操作系统。
 
Ubuntu Mate
 
    Ubuntu Mate是桌面Linux发行版本，Mate是Gnome 2桌面环境的继续，曾经作为Ubuntu的缺省桌面。Ubuntu Mate适合树莓派新手使用，界面是最好看的，而且各种支持非常丰富，但是在CPU优化方面不如官方的系统做得好。
 
Snappy Ubuntu Core
 
Ubuntu的一个版本，是面向智能设备的最新平台，可以运行存储在本地或依赖于云端的相同软件，最大的好处就是可以避免使用者频繁地定期更新。
 
OpenELEC
 
运行快、且用户体验友好的一款XBMC媒体中心。提供包含家庭影院PC所需的各类软件，也使用于树莓派。他是主打轻量级和流线型的设计，以便启动的更快。
 
Pidora
 
Pidora是社区对Fedora在树莓派上的移植。不是Fedora官方版，但被Fedora官网推荐用于树莓派。Pidora采用另一个轻量桌面环境XFCE。Fedora的软件策略相比于Debian，是略偏向先锋的。Fedora能用到版本稍新，但也经受过实测调试的软件包。
 
Windows 10 IoT
 
微软在Build 2015大会上宣布推出一个独立的Windows 10开发者预览版， 这个版本名称是Windows 10 IoT Core Insider Preview（Windows 10物联网核心内幕预览版），现在可供开发人员下载和研究，它支持树莓派，使设备制造商能够充分利用这些产品有限的硬件资源。
 
RISC OS
 
RISC OS为非Linux操作系统，是被专门设计运行于ARM芯片上，由命令行界面和桌面环境组成的视窗系统。
 
Arch Linux ARM
 
著名轻量系统Arch Linux在ARM架构上的移植。注重对于开发者的简洁，任何可有可无的软件一律不自带。仅有命令行界面，不建议初学者使用。Arch Linux的软件策略是相当激进的，使用Arch Linux能用到最新的软件包，但也需要承担尝鲜可能的风险。
 
Kali Linux
 
Kali Linux是基于Debian的Linux版本，设计用于数字取证和渗透测试。Kali Linux预装了很多渗透测试软件，用户可以通过硬盘、liveCD或liveUSB运行Kali Linux。
 
4、树莓派4B对外接口
 
            树莓派4B的板载接口的说明如下图所示。
 
 
 
 
其中，扩展接口的定义如下图 所示。
 
 
 
 
5、树莓派4B主板尺寸
 
 
 
 
6、树莓派4B开发方法建议
 
        在使用树莓派4B时，最简单的必备配置为一块树莓派4B板、一个TF卡、一个TypeC接口的电源，但是这样的配置对于初学者来说，基本上是寸步难行的。对于初学者来说，强烈建议配上显示器、键盘和鼠标。另外为了树莓派4B散热良好，最好给树莓派装散热片，并加个带风扇的外壳。
 
         《树莓派入门》系列文章，主要针对于初学者，所以介绍树莓派时，树莓派使用Raspbian操作系统，个人计算机使用windows系统，我用的windows系统为WIN10系统。对于初学者windows系统操作会更加简单。但是对于有志于成为专业程序员的用户来说，强烈建议个人计算机使用Linux系统，或者直接在树莓派上进行开发，我开发使用的是ubuntu系统。Windows系统只作为烧写镜像等简单操作使用。

 
 
 
 
0.前言
 
 
 
  
 
   

        树莓派现在越来越火，网上树莓派的资料也越来越多。树莓派源自英国，国外嵌入式开源领域具有良好的分享精神，树莓派各种集成库也层出不穷，下面推荐几个。
   
 
   

     
   
 
   

        【
    python GPIO】
   
 
   

        【开发语言】——python
   
 
  
     【简单介绍】——该库更确切的名称为raspberry-gpio-python，树莓派官方资料中推荐且容易上手。python GPIO是一个小型的python库，可以帮助用户完成raspberry相关IO口操作。但是python GPIO库还没有支持SPI、I2C或者1-wire等总线接口。除了python GPIO之外，还有众多的python扩展库（例如webiopi），毫无疑问的说python非常适合树莓派，树莓派也非常适合python。 
  
 
   
 
    

      
    
 
    

         【
     wiringPi】
    
 
    

         【开发语言】——C语言
    
 
   
 
  
     【简单介绍】——wiringPi适合那些具有C语言基础，在接触树莓派之前已经接触过单片机或者嵌入式开发的人群。wiringPi的API函数和arduino非常相似，这也使得它广受欢迎。作者给出了大量的说明和示例代码，这些示例代码也包括UART设备，I2C设备和SPI设备等，毫无疑问地说wiringPi功能非常强大。 
  

     
   
 
    
 
     

          【
      BCM2835 C Library】
     
 
     

          【开发语言】——C语言
     
 
    
 
   
 
  
     【简单介绍】BCM2835 C Library可以理解为使用C语言实现的相关底层驱动，它给我的感觉更像STM32的库函数，BCM2835 C Library的驱动库包括GPIO、SPI和UART等，可以通过学习BCM2835 C Library熟悉BCM2835相关的寄存器操作。如果有机会开发树莓派上的linux驱动，或自主开发python或PHP扩展驱动，可以从BCM2835 C Library找到不少的“灵感”。 
  
 
   

        
   
 
   

        【相关博文】
   
 
   

       
     更多树莓派学习笔记请参考——【
    树莓派学习笔记——索引博文】
   
 
   

     
   
 
   
1.硬件准备
 
   

        【树莓派】——在开始所有的实验之前，你需要一块完整的树莓派。
   
 
   

        【IO扩展板】——可以通过淘宝购买IO扩展板，或者购买万用板和杜邦线自行制作IO扩展板。
   
 
   

    
   
 
   

    图1 树莓派扩展板——图片来自 天猫 大菠萝数码专营店
   
 
   

     
   
 
   

    
   
 
   

    图2 运行效果图
   
 
  
 
  
2.注意事项
     【编号方式】 
  
 
   

    
   
 
   

    图3 GPIO编号方式——该图片来自wiringPi说明文档
   
 
   

     
   
 
   

        树莓派的软件扩展库虽然很多，但也导致了扩展库“碎片化”的问题，例如操作树莓派的GPIO端口，GPIO的编号便存在三种不同的方式
   
 
   

        【1】插座编号方式
   
 
   

       编号侧重
    P1插座侧，从上到下，从左到右。正如图3的Header一栏。
   
 
   

        【2】BCM2835编号方式
   
 
   

        编号
    侧重CPU寄存器，根据BCM2835的GPIO寄存器编号。正如图3 BCM GPIO一栏。
   
 
   

        【3】wiringPi编号方式
   
 
   

        编号
    侧重实现逻辑，把扩展GPIO端口从0开始编号，这种编号方便编程。正如图3 WiringPi一栏。
   
 
   

        【举例说明】
   
 
   

        插座编号方式 11 -> BCM2835编号方式 17 -> wiringPi编号方式 GPIO0。无论如何它都是同一个IO管脚。
   
 
   
 
    

      
    
 
    

         
    
 
    

         【代码写在哪里】
    
 
    

         【1】直接在树莓派中编写
    
 
    

         树莓派中有几款代码（文本）编辑软件，可以在树莓派中编写代码。
    
 
    

         【2】在windows中编写
    
 
    

         可以在windows中编写代码，如果是Python脚本可通过FTP软件传输到树莓派中，然后使用SSH客户端登录到树莓派中执行Python脚本。如果是C语言文件，除了使用FTP传输之外还需要在树莓派上编译才可以生成可执行文件（相当于windows上的exe文件）。相关软件操作请参考【
     树莓派学习笔记——常用软件汇总】
    
 
    

         【3】在其他linux中编写
    
 
    

         与windows中编写代码不同，在其他linux发行版（例如ubuntu）中可安装交叉工具链，交叉编译C文件生成在树莓派的可执行文件，那么使用FTP传输可执行文件至树莓派即可。其实方式【1】和方式【3】是几乎相同的。
    
 
    

      
    
 
    

         【本例原理图】
    
 
    

         为了说明问题本例只有一个LED，接在了树莓派IO扩展插座的11脚。
    
 
    

     
    
 
    

     图4 原理图
    
 
    

         
    
 
    
2 Python GPIO实现
 
    

         【安装过程】
    
 
    

             【1】先安装python-dev，输入以下指令。
    
 
    

     sudo apt-get install python-dev
    
 
    

             【2】安装RPi.GPIO，依次输入以下指令。特别说明，由于RPi.GPIO仍处于不断完善的过程中，请参考前言中的链接下载最新的安装代码。
    
 
    

     # 下载 
    
 
   
 
  
 
  $ wget http://raspberry-gpio-python.googlecode.com/files/RPi.GPIO-0.5.3a.tar.gz 
  
 
   

    # 解压缩 
 $ tar xvzf RPi.GPIO-0.5.3a.tar.gz 
 # 进入解压之后的目录 
 $ cd RPi.GPIO-0.5.3a 
 # 启动安装 
 $ sudo python setup.py install
   
 
   

     
   
 
   

        【示例代码】
   
 
   

        新建一个名为led.py的文件，该文件具体内容如下：
   
 
   
 
    
 
     
# -*- coding: utf-8 -*-
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# BOARD编号方式，基于插座引脚编号
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
# 输出模式
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)

while True:
    GPIO.output(11, GPIO.HIGH)
    time.sleep(1)
    GPIO.output(11, GPIO.LOW)
    time.sleep(1)
 
    
 
   
 
   

        【运行】
   
 
   

        如果在windows上编写代码，请使用FTP软件下载到树莓派中，使用SSH客户端登陆树莓派，cd命令进入文件所在目录，然后输入指令
   
 
   

        sudo python led.py
   
 
   

        好吧，扩展板上的LED等开始闪烁了。最后使用Ctrl+C结束Python程序。
   
 
   

        【简单说明】
   
 
  
     【1】GPIO.setmode(GPIO.BOARD)，采用插座引脚编号方式。 
  

       【2】由于采用插座引脚编号方式，此处的11脚相当于BCM2835寄存器编号方式的引脚11。 
   
 
    
 
     

       
     
 
     

       
     
 
     
4 WiringPi实现
 
     

          【安装过程】
     
 
     

          详见【
      树莓派学习笔记——wiringPi简介、安装和管脚说明】
     
 
     

          【示例代码】
     
 
     

          新建一个名为blink.c文件，该文件具体内容如下：
     
 
     
 
      
 
       
#include <wiringPi.h>
int main(void)
{
  wiringPiSetup() ;
  pinMode (0, OUTPUT) ;
  for(;;) 
  {
    digitalWrite(0, HIGH) ; delay (500) ;
    digitalWrite(0,  LOW) ; delay (500) ;
  }
}
 
      
 
     
 
     

          【运行】    
     
 
     

          如果在windows上编写代码，请使用FTP软件下载到树莓派中，使用SSH客户端登陆树莓派，cd命令进入文件所在目录，然后输入gcc指令
     
 
     

          gcc -Wall -o blink blink.c -lwiringPi
     
 
     

          接着输入以下命令执行程序
     
 
     

          sudo ./blink
     
 
     

          程序顺利运行，最后使用ctrl+c可以结束程序。
     
 
     

       
     
 
     

          【简单说明】
     
 
     

          【1】不确定的最后状态，由于程序停止的时间未知，所有LED可能为点亮状态也可能会熄灭状态。
     
 
     

          【2】和python的程序相比，GPIO的端口号似乎发生了变化，但是实际上为同一个IO，只是IO的编号方式略有不同。
     
 
     

          【3】-lwiringPi表示动态加载wiringPi共享库，如果不熟悉gcc指令和makefile，请参考系列博文——【
      Linux学习笔记——例说makefile 索引博文】
     
 
     

       
     
 
     
5 BCM2835 C Library
 
     

          【安装过程】
     
 
     

          特别说明，由于BCM2835 C Library仍处于不断完善的过程中，请参考前言中的链接下载最新的安装代码。
     
 
     

      # 下载
 $ wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.35.tar.gz 
 # 解压缩
 $ tar xvzf bcm2835-1.35.tar.gz 
 # 进入压缩之后的目录
 $ cd bcm2835-1.35
 # 配置
 ./configure
 # 从源代码生成安装包
 make
 # 执行检查
 sudo make check
 # 安装 bcm2835库
 sudo make install
     
 
     

       
     
 
     

          【示例代码】
     
 
     

          新建一个名为blink.c的程序，程序的具体内容如下：
     
 
     
 
      
 
       
#include <bcm2835.h>

// P1插座第11脚
#define PIN RPI_GPIO_P1_11

int main(int argc, char **argv)
{
  if (!bcm2835_init())
  return 1;

  // 输出方式
  bcm2835_gpio_fsel(PIN, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP);

  while (1)
  {
    bcm2835_gpio_write(PIN, HIGH);
    bcm2835_delay(100);
    
    bcm2835_gpio_write(PIN, LOW);
    bcm2835_delay(100);
  }
  bcm2835_close();
  return 0;
}
 
      
 
     
 
     

          【运行】       
     
 
     

          如果在windows上编写代码，请使用FTP软件下载到树莓派中，使用SSH客户端登陆树莓派，cd命令进入文件所在目录，然后输入gcc指令
     
 
     

          gcc -o blink blink.c -lbcm2835
     
 
     

          接着执行该程序，输入以下指令
     
 
     

          sudo ./blink
     
 
     

          程序顺利运行，最后使用ctrl+c可以结束程序。
     
 
    
 
    
 
     

          【1】和wiringPi的情况相似，若关闭程序LED灯可能点亮也可能熄灭。
     
 
     

          【2】虽然GPIO端口再次发生了变化，但还是指向那个LED灯。
     
 
     

          【3】-lbcm2835表示动态加载bcm2835共享库，如果不熟悉gcc指令和makefile，请看看我的其他博文吧。
     
 
    
 
    

      
    
 
    
 
     
6 未来做些什么
 
     

          实践GPIO输入功能，实践SPI功能，实践I2C功能等。最后综合以上若干内容结合web做些好玩的应用。