在这里插入图片描述

1 Raspberry硬件介绍

树莓派是一款基于ARM的微型电脑主板，以 MicroSD卡为内存硬盘，主板周围有USB接口和以太网接口，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有HDMI高清视频输出接口和40针可以输入输出的GPIO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。只需接通显示器和键鼠，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以其低价格、低能耗、移动便携、GPIO等特性受到众多计算机发烧友和创客的追捧。

树莓派本身就是一块电路板，树莓派本质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。普通的计算机主板依靠硬盘来存储数据，但树莓派则使用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

1.1 接口介绍

(1)对外接口
在这里插入图片描述树莓派4B采用了一颗由博通公司(Broadcom Corporation)出品的、集成了GPU和CPU的BCM2711芯片。树莓派所适应的CPU是ARM架构的，和我们平时在PC上所使用的X86和AMD64架构不同。ARM是一款精简指令集(RISC)处理器，该指令集的一大特点就是指令系统非常简单，能让硬件最快执行最常用的指令，因此指令的数量十分有限。ARM架构芯片最常见的就是用于我们熟悉的智能手机，如苹果的A7、三星的猎户座及国产华为的海思处理器等。
在这里插入图片描述

(1-1)核心

SOC：Broadcom BCM2711
CPU：Broadcom BCM2711，1.5 GHz，64-bit，4核心，
ARM Cortex-A72 架构，1MB shared L2 cache 
Quad core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit @ 1.5GHzRAM：1、2、4 GB LPDDR4-3200 RAM (shared with GPU)
1GB/2GB/4GB/8GB(Rev1.2)LPDDR4

SOC称为系统级芯片，也称片上芯片System on a Chip，是一个专有目标的集成电路的产品，其中包括完整系统并有嵌入软件的全部内容。目前SOC更多的集成处理器(包括CPU，GPU，DSP)，存储器，基带，各种接口控制模块，各种互联总线等，其典型代表为手机芯片。
ARM公司生产的就是CPU，它将自己的CPU设计卖给其他公司，而其他公司就根据ARM提供的CPU添加上自己所需要的各种外设控制器，这就是SOC(华为麒麟)。可以简单的这么理解，SOC包含CPU，芯片的发展就是从CPU发展到SOC。

LPDDR可以说是全球范围内最广泛使用于移动设备的"工作记忆"内存，Low Power Double Data Rate。
(1-2)网络

以太网：10/100/1000 Mbit/s。 
无线网：b/g/n/ac 双频 2.4/5 GHz。 
蓝牙：5.0。

(1-3)多媒体

(1)GPU：Broadcom VideoCore VI @ 500 MHz
VideoCore VI，H.265(4Kp60 decode)，
H.264(1080p60 decode, 1080p30 encode)，
OpenGL ES 3.0 graphics 500Mhz(2)micro-HDMI
高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）

在这里插入图片描述
MIPI(Mobile Industry Processor Interface)是2003年由ARM， Nokia， ST ，TI等公司成立的一个联盟，目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化，从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。
DSI：板载排线
MIPI-DSI协议具有高速、低耗能以及低干扰的特点，能够在性能和节电两种模式中切换，非常适合在移动设备上使用，所以在很多手机、可穿戴设备、物联网、虚拟现实以及车载智能系统上得到了应用。
DSI是for Display的显示接口，Display Serial Interface。
CSI：板载排线
CSI是for Camera的摄像头接口，Camera Serial Interface。

(1-4)PoE功能接口
英文全称是：Power Over Ethernet以太网供电。好处是可以为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。
要用这个功能是要配套一个POE HAT模块。

(2)扩展接口
在这里插入图片描述
(3)管脚介绍

(4)型号对比

1.2 安装工具

一、刷机步骤

(1)下载树莓派系统镜像文件。
(2)使用SDFormatter工具格式化下TF卡。
(3)使用etcher或者Win32 DiskImage软件将系统镜像文件烧录到TF卡。
(4)将TF卡插入树莓派，上电开机。
(5)接显示器上就能看到图形界面，或者电脑端SSH远程连接就能使用。

二、软件：

(1)SDFormatter.exe
(2)Win32DiskImager
(3)Raspberry操作系统

在这里插入图片描述
三、硬件：

(1)Raspberry 4b主板
(2)TF卡
SD卡一般是相机使用的大的内存卡，TF就是手机使用的小的内存卡，不管是SD卡还是TF卡如果坏了都可以试着用内存卡修复工具修复，也可以用数据恢复软件恢复数据。

SD卡是Secure Digital Card的英文缩写，直译就是“安全数字卡”。
TF卡即是T-Flash卡，又叫micro SD卡，即微型SD卡。

树莓派传感器套件45合一：66。
树莓派喇叭：6。
树莓派GPIO扩展版：15。
杜邦线：8。
树莓派麦克风：9。
树莓派亚克力风扇：22。
树莓派4B：450。
万能表：10。
32GTF卡：23。
micro HDMI转HDMI：25。

1.3 操作系统

树莓派官网

在这里插入图片描述 (1)Raspberry Pi OS (32-bit)
包含Raspberry桌面操作系统和推荐软件的系统【推荐】；
只包含Raspberry桌面操作系统；
不包含桌面的轻量化系统。
(2)Raspberry Pi Desktop
树莓派官方的 raspbian 操作系统有 PC 版本，就是能用来安装到自己的电脑上。可能是官方的推广策略，先把树莓派系统推出来，让大家可以在 PC 上体验。
无树莓派硬件体验：虚拟机安装 Raspberry Pi Desktop 操作系统

Raspberry Pi Desktop 是基于 Debian Buster 的衍生发行版。
buster破坏者
i386是32位微处理器的统称。
virtualbox设置桥接网卡 
镜像2021-01-11-raspios-buster-i386.iso
类型Linux
版本Debian 32-bit
选择“Graphical Install
默认用户名/密码pi/raspberry

(3)Third-party software
在这里插入图片描述

2 安装系统

树莓派4B新手配置（无显示屏、无网线、同一WiFi）
树莓派3b+，4b新手入门到手开箱第一次使用之十大步骤

2.1 操作步骤

(1)将SD卡用SDFormatter格式化
在这里插入图片描述
(2)用Win32DiskImager将下载好的系统镜像写入SD卡中
2021-01-11-raspios-buster-armhf-full.img

烧录好系统之后，会分为三个区，在win上显示了boot分区。系统每次开机时都会读取boot分区中的信息，所以进行以下配置后，每次开关机无需重新配置。
在这里插入图片描述
(3)开启ssh服务
此步骤使得我们能够使用ssh功能远程连接树莓派。
打开SD卡盘，在里面创建一个文件名为ssh无后缀的文件。

(4)查看树莓派ip
首先用网线连接树莓派和笔记本。
然后在wlan属性中设置internet共享。
在这里插入图片描述
(5)最后查询ip地址
CMD>arp -a

发现通过共享的方式连接比较慢。

2.2 设置连接WiFi

读卡器写好系统以后，打开读卡器。
(1)新建文件wpa_supplicant.conf

country=CN
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1network={
ssid="ES-144565"
psk="33720657"
key_mgmt=WPA-PSK
priority=2
}network={
ssid="HUAWEIP40"
psk="123456789"
key_mgmt=WPA-PSK
priority=1
}

前三行不变，一个network块表示一个网络。

ssid表示网络名称，
psk表示网络密码，
key_mgmt表示网络加密方式，
priority表示连接优先级，优先级越大越先连接此网络(不能是负数)。

(2)通过IPV6的地址经过ssh连接树莓派
默认用户名/密码pi/raspberry。
CMD>ping raspberrypi.local
在这里插入图片描述
(3)通过IPV4的地址经过ssh连接树莓派
默认用户名/密码pi/raspberry或者pi/bigdata。
CMD>arp -a
查找对应物理地址的IP。

相当于操作文件/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf。
新地址192.168.1.8
用户名/密码pi/bigdata。

2.3 更换树莓派源

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。

#备份
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list_backupsudo cp /etc/apt/sources.list.d/raspi.list/etc/apt/sources.list.d/raspi.list_backup

#sudo vi /etc/apt/sources.list

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

#sudo vi /etc/apt/sources.list.d/raspi.list

deb http://mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui 
deb-src http://mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui

#sudo apt-get update #更新系统软件

2.4 通过vnc客户端连接树莓派桌面

VNC(Virtual Network Console)是虚拟网络控制台的缩写。
它是一款优秀的远程控制工具软件，由著名的AT&T的欧洲研究实验室开发的。
在Linux中，VNC包括以下四个命令：vncserver，vncviewer，vncpasswd，和 vncconnect。大多数情况下用户只需要其中的两个命令：vncserver和vncviewer。

VNC基本上是由两部分组成：
一部分是客户端的应用程序(vncviewer)；
另外一部分是服务器端的应用程序(vncserver)。

(1)树莓派开启vnc
在ssh界面输入：
pi@raspberrypi:~ $ sudo raspi-config
依次进行操作：Interfacing Options–>VNC–>Yes–>Finish。

Created symlink 
/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/vncserver-x11-serviced.service
/lib/systemd/system/vncserver-x11-serviced.service.

(2)安装启动tightvncserver
$sudo apt-get install tightvncserver安装tightvncserver。
$vncpasswd设置一个VNC密码【bigdata】。
先输入操作密码两次，然后会询问是否设置一个查看(view-only)密码，一般没必要。
$tightvncserver启动tightvncserver。
在这里插入图片描述
最后的数字是连接树莓派的端口号。
(3)windows安装tightvnc-2.8.59-gpl-setup-64bit.msi。
输入ip与端口号，例如：192.168.0.199:1。
按要求输入刚刚设置的vncpasswd密码。

Ctrl+Alt+Shift+F全屏切换。

2.5 正确关闭树莓派

树莓派是一块微型主板，但这块主板上没有开机，关机按钮。当我们通过mini USB接口把树莓派接上电源的时候，安装在SD卡里的系统会自动启动。但是怎么关机呢？

很多人会这样想：既然接上电源自动开机，那么拔掉电源不就关了机。这种关机相当于非正常关机（比如突然断电）, 长期地非正常关机会损坏树莓派的SD卡。

正确的关机方法是
(1)先执行下面的命令
$sudo shutdown -h now
(2)当上面的命令执行后，会发现在树莓派的LED状态指示灯中，只有PWR指示灯(电源指示灯)亮着，其他的指示灯都不亮，说明系统已经关闭了。接下来拔掉电源，PWR指示灯随即熄灭。这样才是正确的关机。

2.6 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

2.7 校正时区

$sudo dpkg-reconfigure tzdata
选择Asia/Shanghai即可。

3 安装配置

3.1 安装vim编辑器

$sudo apt-get install vim编辑器

3.2 传输文件

开启树莓派的ssh服务，先由ipv6地址登入，ifconfig查看ipv4地址，切换为ipv4地址登陆。mobaxterm软件即可拖动传入文件。

3.3 python版本

$ pip install numpy
numpy in /usr/lib/python2.7/dist-packages (1.16.2)

$ pip3 install numpy
numpy in /usr/lib/python3/dist-packages (1.16.2)

3.4 连接蓝牙

在这里插入图片描述
(1)在蓝牙的图标下，选择Remove Device…，选中蓝牙耳机删除。
(2)重新打开蓝牙耳机，使之处于配对状态种。
(3)在蓝牙的图标下，选择Add Device…，找到我们的蓝牙耳机，进行配对。
(4)配对成功后，马上右击音量的图标，选择Audio Outputs，在该栏目下找到我们的蓝牙耳机，选中，修改输出音频为蓝牙耳机。
(5)打开有音频的网页，播放声音测试。
在这里插入图片描述
其中AV jack–Audio Video插孔
$ systemctl status bluetooth查看蓝牙运行状态

3.5 手机连接树莓派

使用手机端的ssh工具ConnectBot。
(1)ConnectBot
ConnectBot是Android平台的SSH客户端，应该算是第一个适用于Android的客户端了
在这里插入图片描述
(2)JuiceSSH
Android上最好用的免费SSH客户端了，功能强大，它带有特殊字符及键盘按键的弹出式键盘，包括Ctrl、Alt、Tab、空格、回退等。

3.6 更改系统时间为24制

系统安装之后，系统默认是世界时间，在我们东八区，会晚8小时，另外，系统的时间是12小时，通过date命令查看时间，上午显示AM，下午显示PM，如果不习惯，可以修改为24小时时间格式。

修改时间为24小时，我们可以修改/etc/default/locale，默认没有LC_TIME这个变量，删除一行LC_ALL=en_US.UTF-8，我们在文件中增加一行，设置改变量如下：
$ sudo vim /etc/default/locale

#  File generated by update-locale
LANG=en_US.UTF-8
LC_TIME=en_DK.UTF-8
LANGUAGE=en_US.UTF-8

修改之后，重启机器，就可以生效。
$ locale
$ sudo apt install ntpdate
$ ntpdate us.pool.ntp.org利用ntpdate同步标准时间

3.7 查看TF卡使用情况

(1)查看硬盘及分区信息
$ sudo fdisk -l

Disk /dev/ram0: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram1: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram2: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram3: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram4: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram5: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram6: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram7: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram8: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram9: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram10: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram11: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram12: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram13: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram14: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Disk /dev/ram15: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectorsDisk /dev/mmcblk0: 14.9 GiB, 15931539456 bytes, 31116288 sectors
Disklabel type: dos Disk identifier: 0x57eec67aDevice    Boot  Start  End     Sectors  Size Id Type
/dev/mmcblk0p1  8192   532479   524288  256M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2  532480 31116287 30583808 14.6G 83 Linux

(1-1)Linux系统挂载FAT32的U盘
FAT32是Windows系统硬盘分bai区格式的一种。这种格式采用FAT32位的文件分配表，使其对磁盘的dao管理能力大大zhuan增强,但由于FAT32分区内无法存放大于4GB的单个文件，且性能不佳，易产生磁盘碎片。目前已被性能更优异的NTFS分区格式所取代。

LBA(Logical Block Address),中文名称：逻辑区块地址。是描述电脑存储设备上数据所在区块的通用机制，一般用在像硬盘这样的辅助记忆设备。LBA可以意指某个数据区块的地址或是某个地址所指向的数据区块。
FAT32即硬盘分区格式的一种。
FAT32（LBA）即带有逻辑块寻址模式的硬盘分区。
(1-2)说明
U盘大小16G。
1610001000*1000/1024/1024/1024=14.9G。
硬盘符:/dev/mmcblk0,大小14.9G
分区一:/dev/mmcblk0p1,大小256M
分区二:/dev/mmcblk0p2,大小14.6G

mmcblk0p2代表
mmc（本意是MultiMedia card，sd卡就是从这个发展来的，这里代表sd设备）
blk（block，块设备）
0（第dao一个块设备，也就是第一张sd卡）
p（partition，分区）
2（第3个分区）

(2)查看挂载
在这里插入图片描述
其中的/dev/root就是/dev/mmcblk0p2。

3.8 中文乱码解决方法

树莓派中文乱码解决方法
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

3.9 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/

4 挂载U盘和移动硬盘

4.1 挂载NTFS格式移动硬盘

移动U盘可以直接挂载。

参考树莓派挂载NTFS格式硬盘
参考Raspberrypi下挂载NTFS格式硬盘
在这里插入图片描述
关于挂载硬盘，硬盘需要很大的USB驱动电压的，直接把硬盘插到树莓派上是不行的，系统会崩溃的，因为供电不足，所以如果挂载硬盘建议(1)买个USB HUB带电源的，usb供电即可;(2)买个移动硬盘线，有个额外USB线供电的那种。

移动硬盘使用的Y型USB数据线和普通数据线没有本质的区别，多出的接口只提供电力，不对硬盘的传输性能产生影响。Y型USB数据线虽然在一端同时使用了两个USB接口，但是其中只有一个USB接口是连接了数据线的，可以用于数据传输，另一个USB接口虽然外观一样，但是其中只保留了电源线的连接，而断开了数据线，所以只负责提供电力。Y型USB数据线的主要用途是为了给工作电路超过500mA的移动硬盘提供充足的电力，通过两个USB接口同时供电，提供最大1000mA的电路输入，保证移动硬盘稳定运行。
在这里插入图片描述

4.1.1 安装ntfs-3g

ntfs-3g是Linux系统下用来支持读写NTFS格式硬盘的软件包。
输入命令sudo apt-get install ntfs-3g，完成安装。
接入硬盘，使用sudo fdisk -l 查看磁盘信息
exFAT(Extended File Allocation Table)
NTFS(New Technology File System) NTFS 是微软公司开发的专用文件系统。
HPFS一般指高性能文件系统。高性能文件系统（High Performance File System ，HPFS）

在这里插入图片描述可以看到/dev/sda1就是要挂载的硬盘。
sda1 ，a表示第一个硬盘，1表示第一个分区。这个硬盘已经在Windows下事先分区了，所以省略了分区的步骤。

4.1.2 临时使用ntfs-3g挂载

这种挂载方式只在当前生效，重启后就会消失，适用于只是暂时使用一下硬盘。
使用方式很简单，输入命令ntfs-3g /dev/sda1 /mnt/windows就把/dev/sda1分区挂载到了/mnt/windows目录下面，默认有读写权限。
$ mkdir -p /home/pi/mnt/windows创建文件夹用于挂载磁盘
$ sudo ntfs-3g /dev/sda1 /home/pi/mnt/windows挂载
在这里插入图片描述 $ sudo umount /home/pi/mnt/windows卸载磁盘

4.2 挂载U盘

插上U盘即可以挂载。
(1)查看磁盘
在这里插入图片描述 $ mkdir -p /home/pi/mnt/windows创建文件夹用于挂载磁盘
$ sudo mount /dev/sda4 /home/pi/mnt/windows挂载
(2)查看挂载情况
$ sudo umount /home/pi/mnt/windows卸载磁盘