树莓派,Raspberry Pi,简写为 RasPi。官网地址
基本环境搭建
树莓派简介
树莓派每一代均使用博通(Broadcom)出产的ARM架构处理器,内存在256MB和4GB之间,主要使用 SD 卡或者 TF 卡作为存储媒体,配备 USB 接口、HDMI 的视频输出(支持声音输出)和 RCA 端子输出,内置 Ethernet/WLAN/Bluetooth 网络链接的方式(依据型号决定),并且可使用多种操作系统。产品线型号分为A型、B型、Zero 型和 ComputeModule 计算卡。树莓派基金会提供了基于ARM架构的 Debian、Arch Linux 和 Fedora 等的发行版系统,可以在官网[1]下载。2019年6月底,树莓派基金会发布了树莓派4,处理器升级为1.5GHz的博通 BCM2711(四核Cortex-A72),增大了板载内存容量,为1/2/4GB,蓝牙升级为5.0,拥有2个USB2.0接口,2个USB3.0接口,电源也采用了较新的USB-C接口。[3]
组装配件
我使用的是最新版的树莓派4B[4],相比以往的版本,最新版的变化还是喜人的,具体参数对比树莓派3B/3B+如下:
树莓派4B的主板模块功能分布如下图:
基础硬件
从淘宝购买到手后的树莓派官方版包含以下基础硬件(无数量说明的硬件均是1件):
- 主板(已焊接CPU和内存)
- typr-c电源
- 红白外壳
- 散热片(5片)
- SD卡(16 GB)
- USB读卡器
- HDMI转micro HDMI线
- VGA转micro HDMI线
- 散热风扇
- 固定螺丝(8件)
安装散热片
为了避免树莓派工作期间主板上硬件过热而损毁,需要给主板上的主要硬件进行散热处理。
- 粘贴散热片
一共有5块大小不一的散热片,分别对CPU、内存、USB管理器、有线网卡、无线网卡进行粘贴,效果图如下: - 安装散热风扇
安装风扇前后可以进行对比 CPU 的温度,使用/opt/vc/bin/vcgencmd measure_temp
可查看具体温度,如果温度不会过高,我个人不建议安装风扇,因为不加控制开关的风扇带来的噪声影响还是很明显的。
散热风扇通常有很多种,风扇的大小建议选择长宽30mm两线制的,一般红色线是正极,黑色线是负极。 所以在树莓派上使用时,红色线应插到GPIO针脚5V上,黑色线应插到针脚GND上,具体针脚位置可参照针脚定义。风扇的LOGO标签是出风口,可以将风扇LOGO对着芯片吹风, 也可以将风扇LOGO朝外,这样也能将主板热量吸走排出去。效果图如下:
系统镜像及刻录系统
树莓派可支持的系统有多个,而初次使用树莓派还是使用官方提供的系统镜像,体验原汁原味的树莓派。从官网地址下载 Raspbian 最新版系统镜像文件,当然也可以选择NOOBS 镜像,二者本质没有多大差异,官方提供两种方式自然都可以选择。
格式化SD卡
使用SD卡格式化软件对SD卡进行格式化,打开软件后会自动选择SD卡盘符,选择 quick format
后点击 format
即可完成格式化。不建议使用Windows自带的格式化工具,该工具格式化之后的SD卡性能不佳。
Raspbian镜像安装
格式化完成后,使用Win32DiskImager进行系统镜像烧录。打开 Win32DiskImager
并选择最新版系统镜像即 2020-02-13-raspbian-buster-full.img
,选择SD卡盘符,点击写入
,等待烧录完成,此时会弹出对话框显示写入成功之类。同时Windows系统会提示无法识别分区是否进行格式化,选择 取消
即不要格式化,因为Linux系统分区已经写入到SD卡中,格式化将导致之前的烧录工作作废。弹出读卡器并取下SD卡,将SD卡插入树莓派的SD卡槽,SD卡的正面与树莓派主板的背面为同一方向。
NOOBS镜像安装
格式化完成后,将 NOOBS 文件解压并将解压后的文件都移动到SD卡根目录下,弹出读卡器并取下SD卡,将SD卡插入树莓派的SD卡槽,SD卡的正面与树莓派主板的背面为同一方向。
启动树莓派及初始配置
- 启动树莓派
将type-c电源连接树莓派主板的type-c接口,将HDMI转micro HDMI线或VGA转micro HDMI线连接micro HDMI接口0(即靠近type-c电源接口的micro HDMI接口),注意接口方向,接反会导致接口磨损,将外接鼠标、键盘、显示器以及网线连接好,打开树莓派电源开关。 - 初始配置
如果是按照 Raspbian 镜像安装的方法烧录的系统,则开机后将直接进入树莓派系统界面,若是按照 NOOBS 镜像安装系统,则启动后出现 NOOBS 界面,此时选择首选项即Raspbian[RECOMMANDDED]
然后点击安装(Install),等待安装完成重启即可进入系统界面。
第一次进入树莓派系统,会提示进行初始配置,根据提示设置地区、语言、新密码,然后WiFi设置和更新软件部分可以先跳过(skip),如果没有连接网线则可以设置连接WiFi。系统提示重启选择暂不重启
。
远程登录树莓派
初次配置完成树莓派后,为了之后方便管理树莓派,而不需要额外的外接设备,便要设置远程登录,最方便的是设置 SSH 服务,树莓派默认安装了该服务但是没开启。
SSH
打开终端,输入sudo raspi-config
,选择5 Interfacing Options
,选择SSH
,询问是否开启 SSH 服务选择是
,之后点击OK
,开启服务后,选择Finish
退出设置界面。
为了保证远程登录时树莓派的IP地址是不变的,需要固定树莓派的IP地址即将其地址设置为静态IP,设置方法如下:
在终端下,输入sudo nano /etc/dhcpcd.conf
,找到Example static IP configuration
,做以下修改:1
2
3
4
5
6- # interface eth0
- # static ip_address=192.168.1.20/24
- # static routers=192.168.1.1
+ interface eth0 # 若是连接WiFi下,则改为 interface wlan 0
+ static ip_address=192.168.1.20/24
+ static routers=192.168.1.1远程桌面(xdrp)
在树莓派终端下执行sudo apt-get install xrdp
,在Windows下可以登录树莓派的远程桌面,按下快捷键win + R
输入mstsc
,输入树莓派的 IP 地址后点击连接,在认证界面输入树莓派的账号及密码即可登录远程桌面。如若树莓派操作系统安装xrdp后,在windows里用mstsc打开对应的IP地址,登录的过程中出现如下错误(IP地址,用户名,密码正确的情况下),则在树莓派终端执行sudo apt-get install tightvncserver
然后重启树莓派即可。
基础配置
启用root
初次登录树莓派的用户账号是pi,开启 root 用户便于更多需要高权限的操作。
- 设置 root 账号密码
在树莓派终端执行sudo passwd root
,输入两次想设置的root密码即可/ - 解锁root账号
树莓派终端执行sudo passwd --unlock root
即可。 - 切换到root账号
在终端执行su root
,输入root密码,切换到root用户下终端的起始符号会变更为#
,在终端输入exit
便能切换回pi用户。
添加中文输入法
树莓派默认使用英文输入法,想要在树莓派中输入中文可以安装中文字库以及中文输入法。
- 安装中文字库
在树莓派终端输入sudo apt-get install ttf-wqy-zenhei
。 - 安装中文输入法
在树莓派终端输入sudo apt-get install fcitx fcitx-googlepinyin fcitx-module-cloudpinyin fcitx-sunpinyin
。 - 设置系统支持中文
在树莓派终端输入sudo raspi-config
,选择4 Localisation Options
,然后选择I1 Change Locale
,之后一直按↓
按钮,直到出现zh_CN GB2312``zh_CN.GB18030 GB18030``zh_CN.GBK GBK``zh_CN.UTF-8 UTF-8
四个选项,在四个选项前按下空格键即可选中同时显示*
,按下回车键确认,之后按↓
直到最后,选择zh_CN.UTF-8,按回车确认。退出设置界面,终端提示如下图即表示配置成功。 - 添加中文输入法
打开系统首选项,选择Fcitx
,点击左下角的+
,将仅显示当前语言
的✔
去掉,下滑至最底部,选择Google拼音或者Sunpinyin并点击确认即可。切换中文按下快捷键ctrl+space
,在中文输入法下可以按下快捷键Ctrl+Shift
切换中英文输入法。
更换软件源
树莓派官方系统raspbian自带的是国外的软件源,在国内使用经常会遇到无法下载软件的问题。通过修改系统配置sources.list
为国内软件源即可解决网络问题。
- 清华源[6]
在终端输入sudo nano /etc/apt/sources.list
,添加以下内容:在终端输入1
2
3- 编辑 `/etc/apt/sources.list` 文件,删除或注释原文件所有内容,用以下内容取代:
+ deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main non-free contrib
+ deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main non-free contribsudo nano /etc/apt/sources.list.d/raspi.list
,添加以下内容:1
2- # 编辑 `/etc/apt/sources.list.d/raspi.list` 文件,删除原文件所有内容,用以下内容取代:
+ deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui - 中科大源[7]
将上述源内容中tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/
改为ustc.edu.cn/raspbian/
即可。
树莓派LED灯指示
在使用树莓派过程中,由于一般不对树莓派安装过多外接设备,而是进行远程控制,因此LED灯的状态对判断树莓派的情况具有很大作用。此部分内容参照树莓派实验室对LED灯的解释[2]。
LED | 颜色 | 功能 | 正常状态 |
---|---|---|---|
ACT | 绿色 | card status | 闪烁:SD卡正在活动(类似电脑的硬盘灯) |
PWR | 红色 | power | 不闪烁:正常 |
FDX | 橙 | full duplex | 亮:全双工/不亮:半双工 |
LNK | 橙 | link | 亮:网络连接成功 |
100 | 橙 | 100 Mbps | 亮:100 Mbps/不亮:10 Mbps |
注意事项
- 禁止将树莓派的引脚短路,特别是VCC和GND,短路会造成芯片烧毁无法恢复。
- 树莓派启动需要几十秒时间,打开电源后1分钟内不可以关闭电源,会影响树莓派的使用寿命。
- SD卡烧录系统完成时,系统会提示格式化,此时不需要格式化,点击取消即可。若点了格式化后树莓派会提示缺失文件,需要重新烧录系统。
- 树莓派4B的HDMI接口变成两个micro-HDMI接口(hdmi0和hdmi1),可以接入两个显示器。如果只连接一个显示器,一定要插入hdmi0接口,也就是靠近type-C电源接口的那一个,才可以正常显示;如果只插入hdmi1接口,会出现显示器无法显示的情况。
进阶配置
结束
树莓派目前已经具有很好的生态以及广泛的使用群体,也有不少技术论坛和官方技术博客,其本身可以实现很多功能需求,对于有需要和想玩树莓派的人可以逐渐深入接触,也许将带来奇妙的体验。