Raspberry Pi Hands on/樹莓派入手指南

快過年了,忙里偷閑,寫一篇博客記錄一下前面這么多天玩樹莓派的心得。

樹莓派是什么?

英文名字叫Raspberry Pi,就是一臺很小的微型計算機,運行著ARM的處理器,能夠進行一些物聯網的開發,當然也可以充當一臺計算機,可以連接顯示器,安裝桌面系統,看看視頻,上網都是沒有問題的,如果你是拿來做開發,我們當然要做 一些很酷的事情啊!知乎上有個問題大家可以去看看「樹莓派」是什么以及普通人怎么玩?

看到圖你可能會想到單片機,其實他就是一臺功能比較強大的單片機,畢竟他上面可以跑一個Linux/Windows的操作系統。其實除了樹莓派之外,還有很多派,比如Orange Pi,他們取名字真的很有趣啊。當然還有不是水果的,比如Arduino,都能夠實現類似的功能。既然這塊板子上能跑Linux,那就能干一個Linux系統能做的大部分事情,還能實現作為一塊開發特有的功能,拭目以待。

我的樹莓派

如果你學過一些數字電路的姿勢,上手會比較快。通過樹莓派的GPIO(General-purpose input/output)引腳可以連接各種設備和傳感器。你可以通過編程實現對這些引腳高低電平的讀寫控制完成數據和指令的傳輸,控制電氣元件或者從傳感器讀取寫入數據。復雜的操作當然會對應著一個炫酷的功能。這里只是簡單的提一下。

選購指南

樹莓派是老牌資本主義國家做的,那么我們在社會主義國家如何購買呢?首先你肯定能夠想到一個神奇的網站,上面有大量的樹莓派供你選購。
現在流行的是樹莓派3,配置和性能都能有不錯的體驗。

主要配置清單

  • 1.2GHz的ARM處理器
  • WLAN
  • 藍牙4.1
  • 1G 內存
  • 4個USB口
  • 40 個GPIO引腳
  • HDMI接口,可以連接顯示器并有音頻輸出
  • 以太網口
  • 3.5mm音頻輸出
  • CSI 相機接口
  • MicroSD卡槽

一般價格在200-300元之間,祝你好運了。選購的時候最好把基本配件都買上,以免以后開發麻煩。因為一個樹莓派的板子就只有一個板子和簡單的說明書。如果要體驗開發的樂趣,你需要:

  • 一張至少8G(多多益善)的MicroSD卡,就是能插手機上的那種,不要貪圖便宜,買很慢的卡,至少也得是Class 10讀寫速率的卡,越快越好,三星和閃迪都是不錯的選擇。你可能還需要一個讀卡器,用于寫入系統。
  • 一個5V的電源輸入。一般手機充電器的輸出電壓就是5V。為什么是5V呢?如果你學過數字電路的話你就會發現數字電路里最高的電壓也就是5V了,包括你的USB的電壓也是5V,這里也就是一個數字電路,全世界都是5V。如果太高的電壓應該是會把樹莓派燒了的。。。
  • 面包板。就是一個讓你插元件,插線的地方,詳細介紹看一下果殼的介紹如何使用面包板,一定要注意哪些孔是相連的。
  • 杜邦線。就是一個讓元件互相連接的線,必不可少。大概就長這個樣子。接頭部分分為公頭和母頭,你懂的。有三種線,建議都買一下,公對公,公對母,母對母。
    杜邦線
  • 按需購買傳感器和電子元件。常用的有這些:LED燈泡、蜂鳴器、電機、溫度濕度傳感器、人體紅外傳感器、光線強度、聲音傳感器、氣壓傳感器,超聲波傳感器、火焰傳感器等等。我覺得LED也就是發光二極管還是必買的,當然可以多買一點,二極管有不同的顏色。
  • CSI接口的攝像頭。看你做不做圖像的編程了,可以拍照錄像,這里求資助一個攝像頭啊O(∩_∩)O。
  • 按需購買電阻。因為不同元件的額定電壓不同,比如有的二極管能直接接在3.3V的電壓上,有的接上去就燒了。我開始就燒過幾個/(ㄒoㄒ)/~~。有的傳感器也比較嬌貴,接個電阻還是必要的。
  • 樹莓派外殼、風扇、散熱片。就相當于一個主機機箱一樣,如果你不想讓一塊主板露在外面的話,買個殼子是個不錯的選擇。風扇當然是散熱的,裝了殼子以后散熱會差一點,還是加個風扇和散熱片吧。像這樣:


    我的樹莓派
  • 其他:因為樹莓派沒有音頻輸入口,你最好買一個USB的麥克風,最好不用驅動的那種。HDMI的線,顯示器,沒有HDMI顯示器就要HDMI轉VGA的轉接線。如果不想接顯示器,可以買一個7寸的小顯示屏,方便的不行,這里再求資助一個顯示屏啊,(●'?'●)。另外就是USB鼠標和鍵盤了,基本輸入設備。另外還有GPIO的擴展板可以考慮購買。還有網線,雖然樹莓派可以連Wifi,第一次進去的時候插上網線會比較好一點找ip地址。

基本硬件姿勢

樹莓派的開發,一定要知道那些GPIO引腳,這里有一張引腳圖,保存一下吧。

gpio圖

你需要用一個帶母頭的杜邦線接上去,另一頭接面包板或者元件引腳都是可以的。對于元件的接線,一定要注意哪一個腳是VCC,哪一個是GND或者數據腳,接錯的話,嘿嘿嘿,元件就燒了,你會問道一股燒焦的清香 _
對這些引腳的操作就是兩種,讀取和寫入。顧名思義,讀取就是獲得某個引腳上的電平的高低,一般來說大于3.3V就是高電平,低于就是低電平。外面還可以對某個引腳的高低狀態進行編程的寫入。
可以把寫入當成是供電,雖然不大確切。比如一個二極管,一端接地(GND),一端接GPIO4,對GPIO4寫入一個高電平就亮了,低電平就暗了。一些例子上是讓二極管接VCC也就是3.3V的電源,一端接GPIO,那么我們對GPIO寫入一個低電平,二極管才會亮。可以想想電路的知識就明白了。
讀取就是對一些傳感器數據的獲取。比如聲音傳感器在有聲音的時候會在輸出口輸出一個低電平,你去讀取這個輸出口的GPIO就能知道這個引腳的高低電平狀態,編程進行判斷。一些復雜的傳感器,比如DHT11溫度濕度傳感器,它的數據輸出是依靠時序來獲得數據的,就要每隔一段時間對引腳進行讀取或寫入,從而在一個周期內獲得傳感器傳回的數據。這個過程就很復雜了,如果自己去寫的話,需要參照元件的手冊和強大的C/CPP編程技能。當然也不是每個都那么麻煩,如果有現成的代碼或庫,直接拿來用就是了。

操作系統的安裝

如果你要給他裝Linux的話,選擇就很多了,有很多發行版的Linux都可以在樹莓派上跑。可以在樹莓派網站上找到推薦的操作系統下載。你可以選擇raspbian這個系統。
至于系統的寫入呢,這里說一下raspbian的寫入,其他Linux的寫入也類似。

  • 下載 raspbian jessie ,將其解壓縮至非中文名稱的文件夾
  • Bing一下這個軟件Win32 Disk Imager
    4.png

    選擇鏡像——選擇SD卡——寫入
    寫入完成后,在SD根目錄找到config.txt這個文件,用notepad++/sublime text/Visual Studio Code 打開。
    這個文件是個配置文件,每次啟動都要去讀這個配置,下面給一個我的配置
dtparam=spi=on
dtparam=audio=on
hdmi_group=2
hdmi_mode=1
hdmi_mode=87
hdmi_cvt 1920 1080 60 6 0 0 0
start_x=1
gpu_mem=128
hdmi_drive=2
enable_uart=1
dtoverlay=w1-gpio

關于配置文件的詳細說明請看樹莓派配置文檔config.txt說明
對了默認用戶名是pi,密碼是raspberry
配置完成后保存,彈出SD卡,插到樹莓派的卡槽里面。連好各種線,接通電源就能進到系統里了,該干嘛干嘛。
進去以后可以配一下Apache+PHP+Mysql/nginx+PHP+sqlite什么的,我就不說了。

好了Linux裝完了,我可是軟狗,軟狗怎么可以茍且偷生用Linux啊!
下面是安裝Windows 10 Iot Core的過程。

  • 你需要到這里,一步步選擇,系統選擇Insider Preview吧。
  • 然后在這個頁面上下載 Windows 10 IoT Core Dashboard。
  • 下載系統鏡像,根據頁面指示,下載安裝,一步步來,用Dashboard這個UWP應用把系統寫到SD卡里。
  • 取出SD卡加到樹莓派里,通電你就可以進到Windows 10 IoT Core啦。
  • 如果你插著網線,注意要讓你的樹莓派和你的PC在一個局域網里,就能在Dashboard應用中看到我的樹莓派,右鍵可以進到管理網頁。網址http://樹莓派地址:8080, 另外說一下,以后部署應用的時候盡量用網線連接,因為Visual Studio是遠程調試,網線總會快一點。。。
  • 在Dashboard應用中提供了幾個測試應用,可以部署到樹莓派上感受一下。

至此,上手就結束啦,你就可以用Visual Studio開發啦。一些例子可以在上面提到的網站中找到,發揮你的主管能動性,開始你的物聯網之旅吧。
我這里參考了阿迪王的博客,我最早也是從他那里學習的,大家可以去圍觀一下。我這有一些資料,不嫌棄的話評論里找我要吧,哦還有,我買樹莓派的那家店還挺好的,不給它做廣告了,要導購的話評論里說吧,(逃。

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