Python自動化編程-樹莓派的介紹與使用(一)

 

Raspberry Pi(中文名爲「樹莓派」,簡寫爲RPi，(或者RasPi / RPI) ^[1]   是爲學習計算機編程教育而設計)， 只有信用卡大小的微型電腦，其系統基於Linux。  隨着Windows 10 IoT的發佈，咱們也將能夠用上運行Windows的樹莓派。

研發樹莓派的目的是經過低價硬件及自由軟件來推進學校的基礎計算機學科教育。但很快樹莓派就獲得計算機和硬件愛好者的青睞，他們用它學習編程，並創造出各類各樣新奇的、風靡一時的軟硬件應用。 ^[1]

 

目前樹莓派最新版本是第三代B型和B+型，通常簡稱B和3B+，下面是參數對比。

你還須要如下這些東西：
一張SD記憶卡
一個SD讀卡器，用於將系統映像寫入到SD卡中供電來源。咱們用的是一箇舊的安卓手機充電器，你須要一個5V的micro USB接口充電器爲它供電。
若是你是用的普通顯示器而不是高清電視，你須要一條HDMI鏈接線與HDMI-DVI轉換器。若是你的顯示器支持HDMI或者你打算使用電視機進行鏈接，那麼你就能夠省去轉換器了。
USB接口的鍵盤和鼠標
一條以太網線

可選設備：
用於保護Raspberry Pi的盒子
除了鍵盤和鼠標以外，若是你打算要鏈接更多的USB設備，那麼你須要一個USB Hub集線器。
咱們在本文中使用的東西：
一個Model B Raspberry Pi
一張16GB Class 10 SanDisk Ultra SDHC記憶卡（傳輸率標爲300MB/s）
一個本來用於HTC Inspire的舊充電器
羅技K260無線鍵鼠套裝（兩件只用一個接收器，所以只佔用一個USB口）
一條RJ-45網線

設置
當你把上面的一切都準備好之後，咱們就能夠開始設置Raspberry Pi了

將Raspbian映像安裝到SD卡中
Raspberry Pi出來已經有一段時間了，也正因如此，不管你是在用Windows、Mac OS X仍是Linux，都有好幾種方法將Raspbian的映像寫到你的SD卡中。然而爲了讓這篇文章不變成介紹各類映像寫入軟件的文章，咱們將會把最經常使用的方法展現給你們看：在OS X與Linux中咱們將會用系統自帶的dd工具寫入，而在Windows中咱們將會使用一個叫Win32DiskImager的工具進行。

爲了讓過程便得簡單，咱們建議你在開始操做前，先把下載文件夾清空。而後，從這裏下載Raspbian.zip。在裏面，選擇最新的Raspbian來下載。固然你也能夠選擇使用BT來下載，爲了能讓其餘人繼續用BT下載，咱們建議你在下載完成後繼續上傳。

把壓縮文件解壓之後，你將獲得Raspbian的映像文件，這個時候打開終端窗口。若是你使用的是OS X 10.7或更高版本，你能夠從應用程序中的工具(10.7)或者其餘(10.8)中找到終端窗口。打開後，使用」cd ~/Downloads」來進入下載文件夾。

若是你在開始前清空了你的下載文件夾，那麼如今裏面應該有兩個文件，輸入」ls」來確認是否分別有一個img後綴與一個zip後綴的文件，以下圖：

接下來就要開始將解壓出來的映像文件寫到SD卡中了，很惋惜這個操做並非直接把文件拷到卡中那麼簡單。首先，咱們在把SD卡插到你的Mac以前，要把你電腦分區狀態先搞清楚。若是你已經火燒眉毛把卡插了進去，那麼先把它安全移除吧。

在終端窗口中輸入」df –h」，你應該會看到相似這樣的結果

如今，插入你的SD卡，再運行一次剛纔的命令，你會發現多了一個」/dev/disk1s1」的設備。把它先記下來，等一下子把它轉換成原始設備名稱時會用到的。

接下來，你須要先從系統中把卡卸載掉，以便」dd」這個工具能夠將映像寫入到SD卡中。在終端窗口輸入」sudo diskutil unmount /dev/disk1s1」，而後輸入你的系統密碼。

若是操做成功的話，你會看到最後那一行字：」Volume XXX unmounted」中的XXX是你SD卡的名稱。如今咱們就能夠往卡上寫入映像了。

記得剛纔讓你記下來的設備名麼？如今就是用到它的時候了。將你的設備名（例如/dev/disk1s1）最後的s1去掉，而後在disk前面加上r，變成」/dev/rdisk1」，這樣你就獲得SD卡的原始設備名稱了。

也就是說，」/dev/disk1s1」 = 「/dev/rdisk1」。懂了嗎？

而後在終端中輸入如下命令：」sudo ddb s=1m if=2012-06-15-wheezy-raspbian.img of=/dev/YOURDISKNAME」。將YOURDISKNAME改爲你的原始設備名稱，一般這個都是/dev/rdisk1。

寫入的過程須要一點時間。當」dd」完成了它的工做之後，將桌面的SD卡圖標拖進回收站中以將SD卡安全移除。

準備工做就完成了！直接到「初次啓動你的Pi」部分吧。

Our prep work is finished! Skip ahead to "Booting your Pi for the first time."

若是你使用的是Linux

不管你使用的是哪個發行版的Linux，」dd」這個工具一般都是默認安裝的。對於接下來的操做，咱們假設：

1) 你的sudo程序已經設置穩當，並且你知道如何使用它

2) 你的Linux中已安裝fdisk工具（大多數發行版都默認安裝）

在這裏咱們使用的是最爲流行的Linux發行版Ubuntu，其中」dd」, 「fdisk」已默認安裝，而且」sudo」也已預先爲用戶配置好了。

首先，從這裏下載Raspbian的最新版本壓縮包。一樣，你也能夠選擇使用BT下載。在你下載完成之後，第一個操做天然就是解壓。

打開一個終端窗口，而後使用」cd ~」命令將工做目錄變動到你的主目錄中。輸入」unzip imagename.zip」，將imagename替換爲剛纔你下載文件的名字。

若是你找不到剛纔下載的壓縮包，你能夠嘗試使用」cd ~/Downloads/」進入下載目錄尋找。

接下來，咱們要肯定你的SD卡在系統中的設備名稱。插入你的SD卡，而後在終端中輸入」sudo fdisk –l」。

注意看列出來的設備：你運行命令後得出的結果跟上面顯示的應該很類似

這裏看到，/dev/sda是一個大小250.1GB的設備，而/dev/sdb是一個15.9GB的設備。很明顯，/dev/sdb就是咱們的SD卡。留意一下/dev/sdb下面顯示的分區：/dev/sdb1與/dev/sdb2，咱們要在寫入映像以前將這兩個分區先從系統中卸載掉：

sudo umount /dev/sdb1

sudo umount /dev/sdb2

接下來，咱們使用」dd」將映像文件寫入到SD卡中：」sudo dd bs=1M if=2012-08-16-wheezy-raspbian.img of=/dev/sdb」。跟在Mac中操做相同，這個過程須要一些時間來完成。

若是你看到終端顯示跟上面相似的文字，那麼寫入已經完成了。如今，你能夠跳到「初次啓動你的Pi」部分繼續閱讀。

若是你正在使用Windows

若是你正在使用的是Windows系統，有一個叫作Win32DiskImager的小工具能夠幫你完成這項工做。把它下載下來之後，再把Raspbian的映像從這裏下載下來。記得選擇最新版本的Raspbian。

當你把Win32DiskImager和Raspbian映像文件都下載下來之後，把他們都解壓出來。你能夠把全部文件都解壓到桌面的一個文件夾中，方便接下來的操做。

將你的SD卡插入到你的讀卡器中，留意一下讀卡器在電腦中的盤符。將讀卡器接到電腦之後，打開剛解壓出來的Win32DiskImager程序：

在啓動時，Win32DiskImager可能會提示如下錯誤：（至少在Windows 7中是這樣的）

這個錯誤能夠忽略掉，點OK繼續

點擊右邊的藍色文件夾圖標，而後選中剛纔解壓出來的Raspbian映像文件。確保最右邊Device中的盤符爲你讀卡器的盤符。

打開映像文件之後，點Write，而後點一下Yes肯定操做。整個寫入過程須要一些時間來完成。

寫入完畢之後，你會看到下面的信息，這時你就能夠把你的SD卡安全移除了。

 

初次啓動你的Pi

初次啓動Raspberry Pi時，你會看到一個叫作raspi-config的配置工具。若是在往後使用過程當中你須要更改這些設置，你能夠經過在Pi的命令行中運行raspi-config來使用這個工具。在這裏，你須要進行一些最基本的設置來繼續使用你的Pi。

首先，咱們要選擇expand_rootfs。它的做用是將剛纔寫入到SD卡中的映像文件大小擴展到整張SD卡中。若是你使用的是一張較大的SD卡（例如16GB），那麼你確定像充分利用上面的空間。由於本來的映像只有大約2GB的大小，進行該操做就能將它擴展到與你的SD卡一樣的大小。

選中expand_rootfs選項，而後按下回車。你會看到以下提示，只須要再按一下回車就能夠回到raspi-config的主菜單中。

接下來就是overscan選項。你會發現，屏幕顯示的圖像並無徹底佔用你的顯示器空間；因此，最後就是將overscan禁用掉，來讓系統充分利用整個屏幕。但若是你的屏幕顯示沒有問題，那麼你就能夠跳過這個步驟。假設你須要禁用overscan，那麼將overscan選項選中後按下回車。

接下來的畫面可以讓你選擇禁用(Disable)或者是啓用(Enable) overscan。若是你在日後使用的過程當中更換顯示器或者電視機，你或許須要從新啓用overscan。

接下來，咱們要確保咱們的鍵盤正常工做。Raspbian默認的是英國鍵盤佈局，而咱們在中國使用的鍵盤佈局與美國的相同，所以咱們要對它進行更改才能正常使用。

選中configure_keyboard，而後按下回車。下面顯示的畫面中你會看到一個很長的列表，裏面都是不一樣的鍵盤類型。你能夠根據你的須要來選擇，或者直接選擇Generic 105-key (Intl) PC鍵盤。

 在選擇鍵盤類型之後，你須要爲它選擇一個鍵盤佈局。剛開始顯示的列表中，都只有英國的鍵盤佈局，可是咱們如今要選擇美國的鍵盤佈局，所以咱們選中其餘(Other)，而後再裏面的列表選擇English (US)。

而後你會被問到關於輔助鍵的問題，選擇默認的選項，而且在下一個畫面中選擇No compose key選項。一樣，若是你須要更改這個設置，可使用raspi-config來更改。

最後一個選項爲是否打開CTRL+ALT+BACKSPACE的組合鍵。它能夠在你的圖形界面崩潰時，不需重啓而將圖形界面進程結束掉。

回到主菜單，下一步咱們要設置一個用戶密碼。

選中change_pass而後按下回車。一個確認窗口彈出之後，在屏幕的底下會提示你輸入一個新的UNIX用戶密碼。

到這裏就差很少完成了。接下來設置你的「區域」，這個主要會決定系統使用的字符集和語言。一樣，若是你不想使用英國英語，那麼你能夠在這裏更改這些設置。在演示中咱們選擇的是美國英語，所以咱們選擇en_US.UTF-8，並下翻列表將en_GB選項剔除

再下一個對話框中會讓你選擇默認的區域，選擇你剛纔選的區域而後按回車繼續。

回到raspi-config的主菜單，設置適當的時區。選中change_timezone選項而後按下回車。你會先看到一個地區列表。

選擇一個地區，而後下一個菜單中會顯示該區域的具體位置。

再次回到主菜單，剩下還沒選過的選項咱們能夠忽略，直接點擊完成(Finish)。系統會提示你，一些變動須要重啓才能生效。重啓之後，你會看到一個登陸界面，以下：

在這裏，用戶名爲」pi」，密碼就是你剛纔設置的UNIX用戶密碼。

使用你的Raspberry Pi

如今，你已經登陸到了你以前設置的Raspberry Pi中了。你要作的第一件事，就是在命令行中輸入」startx」來進入圖形界面，如下咱們會把這個界面稱之爲「窗口管理器」。

屏幕快速閃爍幾回後，你應該會看到以下畫面：（除了那個終端窗口之外）

歡迎使用LXDE窗口管理器。LXDE是一個很是輕量級，而且功能齊全的圖形界面，它可以很好地運行在Raspberry Pi中。若是你歷來未使用過LXDE，別擔憂，它用起來跟Windows很是類似。點擊最左下角的圖標，你會看到一個應用程序列表。

如今能幹嗎呢？

當你把Pi配置完成，而且打開了LXDE窗口管理器之後，你就獲得了一臺運行完整 Debian的Linux機器了。在這個時候，你可使用Midori來瀏覽網頁，架設一個網頁服務器，或者是進行一些日常的工做。

但首先，咱們要談的是Raspberry Pi自己最注重的方面：教育。特別是，軟件開發教育

在Raspberry Pi上撰寫你的第一個程序

Raspbian中預裝Python，它是Raspberry Pi的官方編程語言，還有IDLE 3，一個Python的集成開發環境(IDE)。咱們將會教你如何使用IDLE在Raspberry Pi上寫一個簡單的程序。

在學習一門新的編程語言時，一般第一件事都是寫一個」Hello World!」的小程序。接下來咱們要教你的跟這個也差很少，不過要比它稍微花哨一些。這是一個會問你的名字，而後做自我介紹的Python程序。

首先，直接雙擊LXDE桌面上的圖標來打開IDLE 3

點擊文件 > 新窗口，就會出現一個可讓你輸入文字的空白窗口。

輸入如下內容到你的新窗口中：

#my first Python program

username = input("Hello, I'm Raspberry Pi! What is your name? ")

print ('Nice to meet you, ' + username + ' have a nice day!')

以下圖：

如今，點擊文件 > 另存爲，而後將你的文件保存爲」hello」，點擊保存。

如今就能夠運行你剛纔寫的程序了！

點擊運行 > 運行模塊，或者直接按F5鍵。

當IDLE 3窗口中提示你」Hello, I’m Raspberry Pi! What is your name?」的時候，輸入你的名字而後按下回車。你會看到Raspberry Pi對你作出迴應。

 

樹莓派的引腳對照表：

 

 

 

 參考指南：https://post.smzdm.com/p/545912/

　　　　http://www.waveshare.net/txt/RPi-UM.htm

 

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wget是一種下載軟件，相似與迅雷。

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