我的树莓派学习笔记教学教材.doc

此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除第一节 树莓派介绍1、树莓派是什么？ Raspberry Pi(中文名为“树莓派”,简写为RPi，或者RasPi/RPi)是为学生计算机编程教育而设计，只有信用卡 大小的卡片式电脑，其系统基于Linux。 树莓派由注册于英国的慈善组织“Raspberry Pi 基金会”开发，EbenUpton/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。一句话：树莓派是一个卡片大小的开发板，上面可以运行Linux系统，我们可以用它开发我想要的设备。2、树莓派的种类A型：1个USB、无有线网络接口、功率2.5W,500mA、256MB RAM（基本已经见不到了）B型：2个USB、支持有线网络、功率3.5W，700mA、512MB RAM、26个GPIO(市售还有很多)。B+型：4个USB口、支持有线网络，功耗1W，512M RAM 40个GPIO（2014新出的，推荐使用）购买请在淘宝上搜一下，非常多：200到-300元之间（裸板，不含SD卡、电源）3、树莓派参数：B型：处理器BroadcomBCM2835（CPU，GPU，DSP和SDRAM，USB）CPUARM1176JZF-S核心（ARM11系列）700MHzGPUBroadcom VideoCrore IV，OpenGL ES 2.0,1080p 30 h.264/MPEG-4 AVC高清解码器内存512MByteUSB 2.02（支持USB hub扩展）影像输出Composite RCA（PAL & NTSC），HDMI（rev 1.3 & 1.4），raw LCD Panels via DSI 14 HDMI resolution from 640x350 to 1920x1200 plus various PAL andNTSC standards音源输出3.5mm插孔，HDMI板载存储SD/MMC/SDIO卡插槽网络接口10/100以太网接口外设8xGPIO、UART、I2C、带两个选择的SPI总线，+3.3V，+5V，ground（负极）额定功率700mA（3.5W）电源输入5V / 通过MicroUSB或GPIO头总体尺寸85.60 x 53.98 mm（3.370 x 2.125 in）操作系统Debian GNU/linux，Fedora，Arch Linux ARM，RISC OS, XBMCB+改进更多的GPIO：B+将通用输入输出引脚增加到了40个，而Model B则只有26个； 更多的USB：B+提供了4个USB端口，对热插拔有着更好的兼容性(Model B只有2个)； 支持microSD：旧款的SD卡插槽，已经被换成了更漂亮的推入式microSD卡槽； 更低的功耗：将线性式稳压器换成了开关式，功耗降低了0.5W到1W； 更好的音频：音频电路部分采用了专用的低噪供电； 简洁的外形：USB接口被推到了主板的一边，复合视频移到了3.5mm音频口的位置，此外还增加了4个独立的安装孔。4、树莓派分布图B型，B+类似，请自行对比参考第二节 树莓派上手使用1、树莓派启动方式及支持的系统：树莓派开发板没有配置板载FLASH，因为它支持SD卡启动，所有我们需要下载相应镜像，并将其烧写在SD上，启动系统即可(这个镜像里包含了我们通常所说的bootloader、kernel、文件系统)树莓派由于其开源特性，支持非常多的系统类型（指的文件系统）：Raspbian、Arch Linux ARM、Debian Squeeze、Firefox OS、Gentoo LinuxGoogle Chrome OS、Raspberry Pi Fedora Remix、Slackware ARMQtonPi、Slackware ARM、WebOS、RISC OS、FreeBSDNetBSD、Android 4.0(Ice Cream Sandwich)详细介绍请看维基百科：http:/zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%91%E8%8E%93%E6%B4%BE2、树莓派镜像下载地址http:/www.raspberrypi.org/官网（速度较慢）树莓派论坛提供的下载地址 （百度网盘速度较快）建议下载：wheezy-raspbian笔者更新时，最新版本为：2014.6.20(B+版建议使用此版本，笔者将旧版烧入B+版中貌似网卡及USB驱动不能识别)3、镜像烧写:准备：1)一张2G以上的SD卡及读卡器，最好是高速卡，推荐Class4以上的卡，卡的速度直接影响树莓派的运行速度 笔者建议最好4G以上，否则后续开发会使用经常不够用2)winXP和win7下安装镜像的工具：Win32DiskImager.zip或者USB tool，同样在上一步的网址下载3)上一步下载好的镜像安装：1)解压下载的系统压缩文件，得到img镜像文件2)将SD使用卡托或者读卡器后，连上电脑3)解压并运行win32diskimager工具4)在软件中选择img文件，“Device”下选择SD的盘符，然后选择“Write”然后就开始安装系统了，根据你的SD速度，安装过程有快有慢。5)安装结束后会弹出完成对话框，说明安装就完成了，如果不成功，请关闭防火墙一类的软件，重新插入SD进行安装 请注意安装完，win系统下看到SD只有74MB了，这是正常现象，因为linux下的分区win下是看不到的！4、开发板供电：树莓派开发板有两种供电方式：1)使用micro usb供电：所有android手机的充电线都可以给他供电2)外接电源直接供电：B型（B+型）GPIO 左上角的2、4管角为电源正极，6管角为地5、树莓派访问方式1)初始启动：a、外接HDMI或者AV显示器，USB鼠标、键盘 把树莓派当作一个小电脑，可以用外接键盘、鼠标操作树莓派，树莓派启动界面会显示在HDMI或者AV显示器上笔者不太建议这种启动方式抱着个显示、鼠标键盘太不方便了，而且带HDMI的显示器不好找（虽然可以用HDMI转VGA接在电脑显示器上代替）b、使用USB转ttl 串口线通过串口访问树莓派 树莓派默认支持串口启动，我们只需要一根：usb转ttl线（淘宝上很多，10几块钱一根）连接树莓派与电脑，即可通过串口控制调试树莓派（电脑上使用超级终端或者其它串口调试工具，笔者建议使用Xshell4.0） 树莓派串口连接口请见下图中所示在终端中会显示类似启动信息，如下：中间会提示输出用户名和密码：默认用户名：pi默认密码：raspberryoctopi login: piPassword:Last login: Fri Jun 20 09:32:38 UTC 2014 on ttyAMA0Linux octopi 3.12.22+ #691 PREEMPT Wed Jun 18 18:29:58 BST 2014 armv6lThe programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;the exact distribution terms for each program are described in theindividual files in /usr/share/doc/*/copyright.Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extentpermitted by applicable law.NOTICE: the software on this Raspberry Pi has not been fully configured. Please run sudo raspi-configpioctopi:$2)其它访问方式：SSH：由于树莓派只有一个串口，当我们开发中需要占用这个串口或者我们希望进行远程开发（通过一个根网线或无线连接到树莓派）可以借助Linux系统特有的一种服务SSH来完成（请见后面的文章）VNC：VNC是linux下面常用的远程桌面，用它可以在windows或者unix主机上方便的通过网络操作远程主机而不需要一个额外的显示器，非常实用（请见后面的文章）远程桌面：远程桌面是windows自带的一个远程桌面登陆系统，很好用（请见后面的文章）第三节 树莓派rasp-config配置2014-08-25 09:599354人阅读评论(2)收藏举报经过前面两步我们的树莓派已经正常的工作起来了，但是在真正用它开发之前还需要进行一些列的配置以及软件的安装，这样开发起来才会得心应手，下面我们介绍一下常用的软件和服务1、配置选项： 树莓派第一次使用的时候需要进行一个简单的配置，在命令行模式下运行以下命令： $sudo raspi-config新旧版本的配置界面不太一样，下面列举两种比较常见的：1)旧版本 expand_rootfs将根分区扩展到整张SD卡（树莓派默认不使用SD卡的全部空间，有一部分保留，建议选中） overscan可以扩充或缩小屏幕（旧版不能自适应屏幕，新版没有这个选项，貌似可以自适应，没仔细研究） configure_keyboard- 键盘配置界面 change_pass 默认的用户名是pi，密码是raspberry，用ssh远程连接或串口登录时要用到这个用户名和密码，这里可以更改密码。 change_locale 更改语言设置。在Locales to be generated: 中，选择en_US.UTF-8和zh_CN.UTF-8。在Default locale for the system environment:中，选择en_US.UTF-8（等启动完机器，装完中文字体，再改回zh_CN.UTF-8，否则第一次启动会出现方块）。 change_timezone因为树莓派没有内部时钟，是通过网络获取的时间，选择Asia Shanghai。 memory_split配置给桌面显示的显存。 ssh 是否激活sshd服务。 boot_behaviour 设置启动时启动图形界面，正常肯定是Yes。2）新版本（比较新的镜像大部分是这个界面，做了不少改变）1Expand Filesystem 扩展文件系统（同旧版）。2 Change User Password 改变默认pi用户的密码，按回车后输入pi用户的新密码。3 Enable Boot to Desktop/Scratch 启动时进入的环境选择 Console Text console, requiring login(default) 启动时进入字符控制台，需要进行登录（默认项）。 Desktop log in as user pi at the graphical desktop 启动时进入LXDE图形界面的桌面。 Scratch Start the Scratch programming environment upon boot 启动时进入Scratch编程环境。4 Internationalisation Options 国际化选项，可以更改默认语言 I1 Change Locale 语言和区域设置，建议不要改，默认英文就好。想改中文，最好选安装了中文字体再进行这步，安装中文字体的方法： sudo apt-get update sudo apt-get install ttf-wqy-zenhei ttf-wqy-microhei 移动到屏幕底部，用空格键选中zh-CN GB2312,zh-CN GB18030,zh-CN UTF-8,然后按回车，然后默认语言选中zh-cn然后回车 I2 Change Timezone 设置时区，如果不进行设置，PI的时间就显示不正常。选择Asia（亚洲）再选择Chongqing（重庆）即可。 I3 Change Keyboard Layout 改变键盘布局5 Enable Camera 启动PI的摄像头模块，如果想启用，选择Enable，禁用选择Disable就行了6 Add to Rastrack 把你的PI的地理位置添加到一个全世界开启此选项的地图，建议还是不要开了，免得被跟踪。7 Overclock None 不超频，运行在700Mhz，核心频率250Mhz，内存频率400Mhz，不增加电压 Modest 适度超频，运行在800Mhz，核心频率250Mhz，内存频率400Mhz，不增加电压 Medium 中度超频，运行在900Mhz，核心频率250Mhz，内存频率450Mhz，增加电压2 High 高度超频，运行在950Mhz，核心频率250Mhz，内存频率450Mhz，增加电压6 Turbo 终极超频，运行在1000Mhz，核心频率500Mhz，内存频率600Mhz，增加电压68 Advanced Options 高级设置 A1 Overscan 是否让屏幕内容全屏显示 A2 Hostname 在网上邻居或者路由器能看到的主机名称 A3 Memory Split 内存分配，选择给GPU多少内存 A4 SSH 是否运行SSH登录，建议开户此选项，以后操作PI方便，有网络就行，不用开屏幕了。 A5 SPI 是否默认启动SPI内核驱动，新手就不用管了。 A6 Audio 选择声音默认输出到模拟口还是HDMI口 0 Auto 自动选择 1 Force 3.5mm (headphone) jack强制输出到3.5mm模拟口 2 Force HDMI 强制输出到HDMI A7 Update 把raspi-config这个工具自动升级到最新版本9 About raspi-config 关于raspi-config的信息。配置完成后确认会重启系统，选项即可生效第四节 树莓派网络与更新配置（有线、无线）1、有线网络： 1)自动获取IP:树莓派默认有线网卡是使能的，只需将网线插入树莓派网卡，即可自动获得IP(要求在局域网内) 2)手动设定IP:如果是电脑与树莓派直连，不能自动获得IP，可以使用：ifconfig eth0 192.168.1.123设定ip(下次重启就没了) 3)设置静态IP：如果担心在同网络情况下ip或者不固定，可以讲电脑设置为静态ip，方法如下： 在终端中打开一下文件：sudo vi /etc/network/interfaces(需要学习VI基本操作，树莓派自带的vi不是很好用，请先参考下面文档更新一下vi）auto loiface lo inet loopbackiface eth0 inet dhcp讲以上内容改为：auto loiface lo inet loopbackiface eth0 inet staticaddress 192.168.1.1netmask 255.255.255.0gateway 192.168.1.12、无线网络 有线网络需要受到网线的限制，现在无线网络已经非常的普及，通过一个无线网卡与无线路由器链接起来岂不是更加无拘无束，下面介绍一下无线网络的配置。1)无线网卡驱动的确认树莓派内置了很多无线网卡的驱动，大家可以在这个网站查找所支持的型号http:/elinux.org/RPi_VerifiedPeripherals#USB_Wi-Fi_Adapters笔者手里面有一个:8188CUS(网卡芯片)的验证支持验证方法：将USB无线网卡插入树莓派USB接口（旧版系统会自动重启，新版不会），敲入：$lsusb：lsusbBus 001 Device 002: ID 0424:9514 Standard Microsystems Corp.Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hubBus 001 Device 003: ID 0424:ec00 Standard Microsystems Corp.Bus 001 Device 004: ID 0bda:8176 Realtek Semiconductor Corp. RTL8188CUS 802.11n WLAN Adapter或者敲入：$ifconfig:wlan0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0b:81:87:e5:f9 UP BROADCAST MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:3 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)说明树莓派支持你的无线网卡，可进行下一步设置2)无线网卡的配置使用vi进入命令行: sudo nano /etc/network/interfaces打开以下文件进行修改：auto loiface lo inet loopbackiface eth0 inet dhcpauto wlan0allow-hotplug wlan0iface wlan0 inet dhcpwpa-ssid 360WiFiwpa-psk hellworld#wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf重启即可连入:网络名为360WIFI，密码为helloworld的网络，如果想要设置为静态ip，类似有线网卡，修改相应代码即可3、更新源测试：有线或者无线网络连通过，我们后面对软件更新是，需要首先进行更新列表更新，执行以下命令即可：sudo apt-get updateGet:1 wheezy Release.gpg 836 B Get:2 http:/archive.raspberrypi.org wheezy Release.gpg 490 B Get:3 wheezy Release 7,532 B Get:4 http:/mirrordirector.raspbian.org wheezy Release.gpg 490 B Get:5 http:/mirrordirector.raspbian.org wheezy Release 14.4 kB Get:6 wheezy/rpi armhf Packages 2,214 B Get:7 http:/archive.raspberrypi.org wheezy Release 7,263 B.Ign http:/mirrordirector.raspbian.org wheezy/rpi Translation-en_GBIgn http:/mirrordirector.raspbian.org wheezy/rpi Translation-enFetched 6,992 kB in 1min 12s (96.6 kB/s) Reading package lists. Done改变更新源：笔者测试这个默认的网址还是挺快的，网络上有人建议改变更新源为国内的（我没发现快多少，大家根据自己网络选择）：sudo vi /etc/apt/sources.list将默认的用#号屏蔽，改为deb wheezy main contrib non-free rpi或者deb http:/mirror.nus.edu.sg/raspbian/raspbian wheezy main contrib non-free rpi或者用以下地址代替上面的地址栏中山大学Raspbian 中国科学技术大学Raspbian 清华大学Raspbian 华中科技大学Raspbian Arch Linux ARM 大连东软信息学院源（北方用户）Raspbian 第五节 树莓派常用软件及服务(vi、远程桌面、ssh、samba、u盘)1、更新vim树莓派自带的vim不是很好用，比如默认不支持小键盘及方向键等，我们可以更新一下sudo apt-get install vim2、使用远程桌面通过windows自带的远程桌面软件，可以远程访问树莓派桌面应用sudo apt-get install xrdp3、sshssh服务默认已经安装完毕只需要安装一个ssh客户端即可，笔者推荐xshell4.0(Xmanage4.0的一个组件)host填入:开发板ip即可用户名、密码同串口登陆一致（默认：pi、raspberry）4、使用samba通过samba服务，可以自由、访问修改树莓派家目录下的文件、代码1)首先安装 samba：sudo apt-get install samba samba-common-bin2)然后修改配置文件：sudo vi /etc/samba/smb.conf下面的配置是让用户可以访问自己的 home 目录。a)开启用户认证，找到“# Authentication #”，将“# security = user ”的井号去掉。b)配置用户可以读写自己的 home 目录，在“homes”节中，把 “read only = yes” 改为 “read only = no”c)找到browseable=no改为yes 否则等会访问时此文件夹会隐藏3)重启samba服务：sudo /etc/init.d/samba restart4)把系统默认用户pi添加到samba ：sudo smbpasswd -a pi会提示你输入密码：建议跟串口登陆的密码一致，防止密码太多弄混了5)windows访问任意打开一个文件浏览器，输入ip地址:172.20.223.91pi现在就可以从其它机器上访问pi 这个用户的 home 目录了。5、挂载U盘当需要大容量外接存储设备时，可使用U盘挂载通常我们在 /mnt 或 /media 目录下新建一个目录作为挂载点。比如：sudo mkdir /mnt/udisk1)手动挂挂载：挂载命令：sudo mount -o uid=pi,gid=pi /dev/sda1 /mnt/udisk用完之后卸载sudo umount /mnt/1GB_USB_flash注意：sda1 是取决于你的实际情况，a表示第一个硬盘，1表示第一个分区。FAT 格式U盘 mount 本身就能支持，但如果你的U盘或移动硬盘使用的是 exFAT 格式，mount 会说不支持。没关系，安装 exfat-fuse 软件之后 mount 就支持了。sudo apt-get install exfat-fuse2)开机挂载：如果想开机自动挂载，而不是每次手工执行，可以编辑 /etc/fstab 文件。在末尾添加一行：/dev/sda1 /mnt/udisk vfat rw,defaults 0 0每次开机就会自动挂载3)热插挂载需要希望想电脑一样，插上自动识别挂载在某一目录下，拔下自动umount，请按一下操作sudo vi /etc/udev/rules.d/10-usbstorage.rules(此文件默认没有，需要新建)赋值以下内容即可，会自动在/mnt/udisk目录下挂载U盘rubyview plaincopy1. KERNEL!=sd*,GOTO=media_by_label_auto_mount_end2. SUBSYSTEM!=block,GOTO=media_by_label_auto_mount_end3. IMPORTprogram=/sbin/blkid-oudev-p%N4. ENVID_FS_TYPE=,GOTO=media_by_label_auto_mount_end5. ENVID_FS_LABEL!=,ENVdir_name=%EID_FS_LABEL6. ENVID_FS_LABEL=,ENVdir_name=Untitled-%k7. ACTION=add,ENVmount_options=relatime,sync8. ACTION=add,ENVID_FS_TYPE=vfat,ENVmount_options=iocharset=utf8,umaskk9. =00010. ACTION=add,ENVID_FS_TYPE=ntfs,ENVmount_options=iocharset=utf8,umaskk11. =00012. ACTION=add,RUN+=/bin/mkdir-p/mnt/udisk/,RUN+=/bin/mount-o$envmount_13. options/dev/%k/mnt/udisk/14. 15. ACTION=remove,ENVdir_name!=,RUN+=/bin/umount-l/mnt/udisk/,RUN+=/16. bin/rmdir/mnt/udisk/17. LABEL=media_by_label_auto_mount_end第六节 树莓派做wifi热点原理：Pi使用有线连入网络，然后接USB无线网卡作为热点，提供Wifi接入。1、USB无线网卡驱动如果接上USB无线网卡，使用ifconfig命令，能直接看到wlan0，那么恭喜你，可以直接跳过这一步。如果没有请查询一下树莓派支持的USB无线网卡型号，可参考以下网址：http:/elinux.org/RPi_VerifiedPeripherals#USB_Wi-Fi_Adapters2、修改wlan0为静态IP相当于设置路由器lan口IP,即我们访问路由器通常使用的:192.168.1.1sudo vim /etc/network/interfaces把原来关于wlan0的注释掉：（可能跟这个不一样，跟wlan0有关的注释掉即可）#auto wlan0#iface wlan0 inet dhcp#wpa-ssid 360WiFi-li#wpa-psk xiaolizi添加下面的：iface wlan0 inet staticaddress 192.168.0.1netmask 255.255.255.0gateway 192.168.0.1完成之后需要重启3、安装hostapd官方的hostapd不支持8188CUS，后面需要重新卸载安装新的笔者测试貌似这里必须先装旧的，然后后面卸了装新的，否则也不能用sudo apt-get install hostapd1）编辑hostapd 默认配置文件：sudo vim /etc/default/hostapd找到#DAEMON_CONF= ，修改为：DAEMON_CONF=/etc/hostapd/hostapd.conf2）然后编辑：sudo vim /etc/hostapd/hostapd.conf增加以下代码：rubyview plaincopy1. #Basicconfiguration2. 3. interface=wlan04. ssid=raspberrywifi5. channel=16. #bridge=br07. 8. #WPAandWPA2configuration9. 10. macaddr_acl=011. auth_algs=112. ignore_broadcast_ssid=013. wpa=314. wpa_passphrase=1234567815. wpa_key_mgmt=WPA-PSK16. wpa_pairwise=TKIP17. rsn_pairwise=CCMP18. 19. #Hardwareconfiguration20. 21. driver=rtl871xdrv22. ieee80211n=123. hw_mode=g24. device_name=RTL8192CU25. manufacturer=Realtek修改wifi名和密码ssid=raspberrywifiwpa_passphrase=123456783）保存退出，然后重启服务：sudo service hostapd restart或者执行以下命令生效sudo hostapd -dd /etc/hostapd/hostapd.conf4）如果你使用的网卡提示一下信息Configuration file: /etc/hostapd/hostapd.confnl80211: nl80211 generic netlink not foundFailed to initialize driver nl80211rmdirctrl_interface: No such file or directory那么，还是要使用第三方的hostapd。4、安装新的hostapd1)删除原来的hostapd（笔者测试，不卸载貌似也行）sudo apt-get autoremove hostapd2)下载第三方驱动并安装wget tar -zxvf v1.1.tar.gz3)编译：cd RTL8188-hostapd-1.1/hostapdsudo makesudo make install4)然后再重启服务，应该提示成功：$ sudo service hostapd restart ok Stopping advanced IEEE 802.11 management: hostapd. ok Starting advanced IEEE 802.11 management: hostapd.5)将hostapd加入开机自启动sudo service hostapd startsudo update-rc.d hostapd enable笔者这里提示的还是失败，但是重启后网络确实建立成功，用手机可以搜到这个网络5、安装DHCP服务以上步骤建立起了wifi热点，但是无法自动获取ip，需要以下步骤sudo apt-get install udhcpd1)编辑配置文件：sudo vim /etc/udhcpd.conf /修改以下信息，start和end是重点，注意跟第一步的静态ip在一个网段start 192.168.0.20end 192.168.0.200interface wlan02)接下来编辑/etc/default/udhcpd并且将下面这行注释掉，以使DHCP Server正常工作：#DHCPD_ENABLED=no3)启动dhcp服务器sudo service udhcpd startsudo update-rc.d udhcpd enable经过此步手机已经可以接入wifi网络，并且自动获取ip6、配置路由转发理论上是经过这一步，手机可以通过共享树莓派的无线网络上网了，但是笔者一直没有成功1