作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 嚴禁任何形式轉載。
樹莓派是一款信用卡大小的超小型電腦，由英國的樹莓派基金會研發。由於超小的體積，樹莓派從2012年發行起就風靡全球。別看樹莓派身板小，它可是一臺功能完整的電腦。連線上顯示器、滑鼠和鍵盤後，你可以像使用一般桌上型電腦那樣使用樹莓派。對於樹莓派3來說，還內建了WiFi和藍芽的無線支援，可以更方便地進行無線連線。在許多硬體創新專案中，都可以看到樹莓派的身影。我將在一系列文章中，介紹樹莓派的基本用法。
硬體介紹
下圖中是一臺樹莓派3。可以看到，它提供了豐富的介面。
圖中標出了樹莓派的主要介面。第一次啟動樹莓派，你需要接入USB介面的滑鼠和鍵盤，以及常見的HDMI顯示器。此外，你還需要一個輸出電壓為5V的電源。這個電源線的輸出端是Micro USB，與樹莓派連線。樹莓派官方的電源插座可以直接插到家用的220V電壓插座上。或者，你也可以買一根USB轉Micro USB的連線線，把USB那一端插入到PC或其他提供電源的USB埠。一旦接上，樹莓派就會自動啟動。
我們可以順便看一下樹莓派上的其他硬體。樹莓派正中是博通的ARM CPU，也就是ARM的心臟。除此之外，正面還有一個GPU晶片，主要用於影象處理。晶片背面的方形晶片，是樹莓派的記憶體。樹莓派主要靠這三個晶片進行最重要的控制和運算工作。此外，樹莓派還提供了很多通往外部世界的介面。圖中最右側有4個USB口和1個乙太網口。在乙太網介面插入網線，就可以有線地連線到網際網路。下側除了電源介面、連線顯示器的HDMI輸出口和音訊口，還有一個用於連線專用攝像頭的排線口。需要注意的是，樹莓派只有在開機時檢查到顯示裝置時，才會向HDMI埠輸出，所以必須在開機前就連好HDMI介面的顯示器。左側的上面有一個顯示的排線口。考慮到HDMI的廣泛使用，該插口出場機會不是很高。左側的下面有一個Micro SD卡的插口。這張SD卡取代了一般電腦中的硬碟。樹莓派的上側還有一排針腳，構成了通用程式設計介面（GPIO）。GPIO可以用於和很多原始的硬體外設進行底層連線。
系統安裝和啟動
樹莓派只是硬體，我們還需要軟體來讓樹莓派跑起來。樹莓派上最基礎的軟體就是它的作業系統。由於樹莓派用一張Micro SD卡來作為它的儲存空間，所以作業系統也是安裝在這張SD卡上。樹莓派官網提供了Raspbian的映象檔案，只需要把這個映象檔案燒錄到SD卡上，就可以把這張SD卡插入到樹莓派中使用了。Raspbian是繼承自Debian作業系統。Debian是Linux的一個發行版本，而Linux又遵從Unix的規範。因此，假如你熟悉Unix家族的任何一款作業系統，都能很快上手樹莓派。反過來說，當你熟悉了Raspbian，那麼也能熟練運用蘋果OS X這樣的Unix系統。
Raspbian系統的操作介面
對於樹莓派來說，所有的軟體都安裝在一張小型SD卡上，作業系統也不例外。缺了這張SD卡，樹莓派就根本沒法使用。我們需要另外一臺電腦來把作業系統的程式存入到這張SD卡中。不用說，這臺電腦必須有SD卡的讀寫口。很多膝上型電腦都自帶SD卡插口。即使沒有，一個USB介面的讀卡器也可以很便宜地買到。此外，你還要到樹莓派官網去下載作業系統的原始檔。由於作業系統不時會更新，所以檔案的名字也會有差異。我在下文中統稱檔名為raspbian.image。
1）Unix系統
如果你的電腦是Unix系統，如Linux和Mac OSX，我們可以用現成的工具來為樹莓派製作作業系統。把SD卡插入電腦的讀卡槽後，我們首先要找到SD卡掛載的路徑。
如果是在Mac OSX下，那麼輸入下面命令，可以列出掛載的所有儲存裝置：
diskutil list
從中找到對應SD卡大小的裝置，並記下它的路徑，如/dev/disk3。如果是Linux系統下，那麼可以用如下命令來找出路徑：
sudo fdisk -l
然後，可以使用UNIX系統下共通的dd工具，把映象檔案寫入SD卡：
sudo dd if=/dev/disk3 of=./raspian.image
2）Windows系統
在Windows下，有現成的圖形化軟體來完成上述映象燒錄工作，比如樹莓派官網推薦的Win32DiskImager。整個操作過程比UNIX系統更加簡單，這裡不再贅述。
寫入完成後，把SD卡插入到樹莓派的卡槽中，為樹莓派連通電源，就可以從螢幕上看到樹莓派的啟動畫面了。
桌面
開機完成後，就可以進入到Rapbian的圖形化桌面了。圖形化桌面提供的主要功能，都包含在上方的導航欄中：
Raspbian系統的操作介面
導航欄左上角的選單（Menu） 包含了很多應用軟體。選單中提供了很多功能軟體：
- Programming：程式設計工具，如動態程式語言Python，用於數學運算的Mathematica，以及用於程式設計教育的Scratch等。
- Office：辦公軟體，即開源的LibreOffice套裝。
- Internet：網際網路軟體，如電子郵件客戶端和瀏覽器。
- Games：遊戲。這裡有點失望，除了Minecraft，就是用於遊戲程式設計的Python Games。
- Accessories：工具軟體，如檔案管理器File Manager、終端Terminal、文字編輯器等。
- Sound & Videos：VLC播放器。
此外，選單終端Preferences用於系統設定，你可以在裡面設定時間、語言、顯示等選項。最下方的Shutdown按鈕用於關機或重啟。
緊鄰著選單的是來自選單的五個常用軟體，依次是瀏覽器、檔案管理器、終端、以及進行科學運算的Mathematica和Wolfgram。在我們的教程中，最常用的就是其中的終端。右側的幾個按鈕中，從左到右依次是藍芽、Wifi、聲音控制、CPU使用監控、時間。你可以通過Wifi按鈕來連線無線網。最右端列出了所有的可插拔裝置，如USB儲存器。桌面上除了碩大的樹莓派標誌，就是一個回收箱Wastebasket。
樹莓派的圖形化桌面確實可以讓人探索一段時間。但這個桌面可以說有一些簡陋。“畫面精美”從來都不是Linux的長處。如果你真的想用這樣的桌面系統進行辦公的話，恐怕要更加失望。那樹莓派的瀏覽器開啟網站上的視訊，你很可能會遭遇緩慢的頁面載入的緩慢和卡頓的視訊播放。你要是想開多個視窗工作的話，桌面很容易就會崩潰。畢竟，樹莓派的配置很低端，而計算機圖形的呈現都相當消耗資源。幸好，Linux提供了更好的與樹莓派的方式：Shell。
開啟終端（Terminal），桌面上就會出現一個黑色背景的視窗。視窗上顯示著：
pi@raspberrypi:~ $
這裡的pi是你的使用者名稱，raspberrypi是計算機的名字。$是命令提示符。如果你敲擊鍵盤，會發現字元會顯示在$提示符的後面，形成一串文字形式的命令。所謂的Shell，就是執行在終端中的程式。它會分析你的文字輸入，然後把文字活動轉換成相應的計算機活動，不多也不少。
比如說輸入date命令：
date
敲擊Enter鍵Enter後，會顯示出系統當前的時間。
Shell看起來簡陋，但實際上比圖形化桌面強大得多。Linux作業系統繼承自Unix作業系統。無論是Linux，還是Unix作業系統，最初都只提供了Shell這一種使用者操作介面。後來發展起來的圖形化的桌面沒法提供Shell的所有功能。如果你習慣了這個文字操作介面，還會發現它不但比桌面強大，還比桌面好用得多。現在，我將介紹一些命令，一方面讓你更加了解樹莓派，另一方面也讓你體驗一下Shell。
瞭解你的樹莓派
1）Linux通用命令
Linux系統提供了各種各樣的命令。在Shell中輸入這些命令，就可以實現許多功能。我在這裡介紹一些命令，幫助你來了解自己的樹莓派。首先用lscpu的命令來查詢CPU的資訊：
lscpu
終端視窗中就列印出CPU的資訊：
Architecture: armv7l
Byte Order: Little Endian
CPU(s): 4
On-line CPU(s) list: 0-3
Thread(s) per core: 1
Core(s) per socket: 4
Socket(s): 1
Model name: ARMv7 Processor rev 4 (v7l)
CPU max MHz: 1200.0000
CPU min MHz: 600.0000
可以看到，我的樹莓派用的是4核的ARM處理器，最高頻率可以達到1200MHz。
然後，可以用free命令來了解記憶體使用狀況：
free -h
在使用上面的命令時，增加了-h的選項。這裡的字母h是human readable的意思，即把原本以位元組為單位的結果，轉換成更適合顯示的單位。結果如下：
total used free shared buffers cached
Mem: 862M 739M 122M 14M 44M 397M
-/+ buffers/cache: 298M 563M
Swap: 99M 0B 99M
可以看到，記憶體總量是862M，在接下來的列中，還可以看到已用和自由的記憶體空間。
然後，我們可以看看SD卡的儲存情況，用命令fdisk：
sudo fdisk -l
命令fdisk用於顯示磁碟資訊。選項-l表示列出所有磁碟。我們又看到命令前面增加了sudo。因為fdisk命令的執行需要超級管理員的許可權，sudo正是以超級管理員的身份來執行fdisk。結果的最後兩行如下：
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/mmcblk0p1 8192 131071 122880 60M c W95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2 131072 30318591 30187520 14.4G 83 Linux
整個SD卡被分成了兩個分割槽。一個分割槽有60M大小，專門用於樹莓派的開機啟動。另一個分割槽用於儲存其他的所有資料。
使用lsusb，可以找到所有的USB外設：
Bus 001 Device 005: ID 0e8f:2517 GreenAsia Inc.
Bus 001 Device 006: ID 045e:0750 Microsoft Corp. Wired Keyboard 600
Bus 001 Device 003: ID 0424:ec00 Standard Microsystems Corp. SMSC9512/9514 Fast Ethernet Adapter
Bus 001 Device 002: ID 0424:9514 Standard Microsystems Corp.
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
使用uname -a，可以完整地顯示出作業系統的資訊：
Linux raspberrypi 4.1.19-v7+ #858 SMP Tue Mar 15 15:56:00 GMT 2016 armv7l GNU/Linux
我的系統使用的核心是Linux4.1.19版本。還能從輸出結果中看到核心的釋出時間是2016年3月15號。
最後，你可以用ifconfig命令來檢視網路介面。命令執行結果如下：
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr b8:27:eb:d8:ed:f4
inet6 addr: fe80::9b8b:c0de:d083:6ddd/64 Scope:Link
UP BROADCAST MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 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)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1
RX packets:243 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:243 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:19020 (18.5 KiB) TX bytes:19020 (18.5 KiB)
wlan0 Link encap:Ethernet HWaddr b8:27:eb:8d:b8:a1
inet addr:192.168.0.108 Bcast:192.168.0.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::ba27:ebff:fe8d:b8a1/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:45926 errors:0 dropped:4268 overruns:0 frame:0
TX packets:10469 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:26867855 (25.6 MiB) TX bytes:1360267 (1.2 MiB)
其中eth0代表了乙太網介面，wlan0代表了Wifi介面。而lo是虛擬出來的本地介面，用來表示本機。在連線上網的介面中，我們可以看到該介面的IP地址等資訊。例如說wlan0的IP地址是192.168.0.108。由於我沒有插網線，所以eth0並沒有IP地址。
2）樹莓派專用命令
除了通用的Linux命令，樹莓派還提供了vcgencmd命令，用於和樹莓派硬體直接互動。比如在Shell中執行：
vcgencmd measure_temp
上面命令中，第二段的measure_temp稱為命令的引數。引數是選項之外另一種給命令提供額外資訊的方式。上面的命令將返回CPU的溫度：
temp=51.5'C
用下面命令測量樹莓派的核心電壓：
vcgencmd measure_volts core
返回電壓值：
volt=1.2000V
vcgencmd提供的功能還有很多。除了顯示硬體資訊，你還能用這個命令來控制硬體。它的用法不再一一列舉，具體可參考vcgencmd。
這一篇介紹了樹莓派的硬體和基本操作，並由此開啟樹莓派之旅。
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