1.1　树莓派简介

Raspberry Pi（中文名为“树莓派”，简写为RPi、RasPi或RPI）是尺寸仅有信用卡大小的微型计算机，如图1.1所示。可以将树莓派连接电视、显示器、键盘鼠标等设备使用。因其尺寸小、价格便宜且扩展性强，树莓派能替代日常桌面计算机的多种用途，包括文字处理、电子表格、媒体中心甚至游戏。此外，最新的树莓派4B还可以双屏输出4KB的高清视频。

图1.1　树莓派

1.1.1　起源

2006年Eben Upton（埃·厄普顿博士）在面试申请剑桥大学的高中生时，他注意到许多学生不知道计算机是什么，以及是如何工作的。他意识到学校并没有教给学生计算机的基础知识，而只是教会他们如何使用软件，把大量的时间浪费在了这种低价值技能上。培养学生应该把时间花在计算机基础教育上，如编程语言、计算机的工作原理等。

在学生们的眼中计算机专业看起来平淡无奇，甚至乏味并且学费有些昂贵。因此提供一个便宜、灵活的小型计算设备更能激起人们对计算机学科的兴趣。于是Eben Upton博士联络了志同道合的教师、学生和计算机爱好者，开发出了“Raspberry Pi”（中文译名“树莓派”），当A型树莓派在2012年发售时，几乎立刻售罄。升级后的B型，在当年夏末销售依然火爆。在研发出树莓派后，该开发团队成立了注册于英国的慈善基金会，即“Raspberry Pi基金会”。

基金会以提升学校计算机科学及相关学科的教育，以让计算机变得有趣为宗旨。基金会期望这一款计算机无论是在发展中国家还是在发达国家，会有更多的其他应用不断被开发出来，并应用到更多领域。

1.1.2　介绍

树莓派是一款开源的硬件，搭载着CPU、图形处理器、内存、USB控制器等，构成了一个片上系统。它虽然比笔记本电脑和台式计算机速度慢、性能低，但仍然是一个完整的Linux计算机，而且功耗极低。树莓派的很多项目都是开源的，有很全面的文档，使用者可以参与修改这些项目，或在其基础上创作自己的新项目。

目前，树莓派的最新版本是Raspberry Pi 4，如图1.2所示。树莓派4首次提供PC级性能，同时保持了经典树莓派产品的对接能力和可编程性，例如，使用1.5GHz ARM芯片、更高的自选内存，支持双HDMI 4K显示器、USB 3.0、蓝牙5.0，以及板载无线网络和千兆以太网等，本书将使用4B版本树莓派来演示具体的用法。新版本的树莓派通常向前兼容旧版本，所以旧版本的项目大多数移植到新版本上依旧可用。

树莓派有两种型号即A和B，型号B的可扩展性远胜于A，如内存、USB口的数量、网卡等。所以A型的价格相对更加优惠，且功耗更低。读者在购买前请根据自身需求购买适宜版本的树莓派，避免性能过剩，造成资源浪费。型号A+和型号B+分别是相对于型号A和型号B的升级版本。在树莓派的终端中，可以通过以下命令查看树莓派的型号：

图1.2　最新版本Raspberry Pi 4

 
     cat /proc/cpuinfo

在返回的结果中最后一行会出现Model栏，其对应的就是树莓派的版本信息，例如：“Model: Raspberry Pi 4 Model B Rev 1.1”代表的是树莓派4代B型，或者通过外观简单判断树莓派的型号，具体如下。

A型：1个USB口、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口、支持有线网络、功率3.5W、700mA、512MB RAM、26个GPIO。

B+型：4个USB口、支持有线网络、功耗1W、512MB RAM、40个GPIO。

1.1.3　系统

树莓派主要的操作系统为Linux操作系统，许多Linux发行版都为树莓派提供了优化的版本。两个最流行的版本是Raspberry Pi OS（也称为Raspbian）和Pidora，其中Raspberry Pi OS是基于Debian操作系统，Pidora是基于Fedora操作系统。对于初学者来说，两个系统都是可以选择的，但最好是选择一个和平时使用的桌面系统或服务器环境较为相似的系统。

如果想尝试不同的Linux发行版，但是不能确定使用哪个版本时，可以尝试最新生成软件（New out of Box Software，NOOBS）。当第一次从TF卡启动时，它会提供一个菜单让使用者选择，并列出多个Linux发行版，包括Raspberry Pi OS和Pidora。如果想尝试不同版本的系统，或是系统出现问题，只需要在启动时按住键盘上的Shift键，就会重新弹出该选择菜单。

当然还有很多其他的选择，OpenELEC和RaspBMC同样是基于Linux的发行版系统，它们主要用于作为媒体中心的树莓派。树莓派支持的系统非常多，例如：Raspberry Pi OS、Arch Linux ARM、Debian Squeeze、Firefox OS、Gentoo Linux Google Chrome OS、Raspberry Pi Fedora Remix、Slackware ARM QtonPi、Slackware ARM、WebOS、RISC OS、FreeBSD、NetBSD、Android 4.0（Ice Cream Sandwich）等。也有非Linux的系统，如运行在树莓派上的RISC系统和Windows 10 IoT。一些树莓派爱好者为了学习操作系统原理，甚至利用树莓派来设计自己的操作系统。

1.1.4　应用

树莓派相对于传统计算机价格低廉、功耗更低且拥有GPIO数模转换接口，通过它可以控制各种传感器、电动机等，这也就意味着树莓派的用途将更加广泛。例如，作为一个低能耗的Linux家用服务器，可以提供与网络相关、文件相关、音频以及视频相关的各种服务，具体如下：

连接硬件用来做数据采集、监控、分析、发布等。

作为小车、飞行器、机器人、智能家居等智能设备的控制中心。

轻量级的计算机，这也是树莓派设计的初衷。

用于青少年的编程学习。

用于搭建原型产品。 wwpx76HSzY1FAY+w/EOHNgELPfp7Uk055uGiaKdBpU3PUzXVramytT+IjWFB/TGB