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树莓派就是一款小型的计算机，就像常见的计算机一样，如图1.3所示。它也需要存储设备、电源、显示器、键盘和鼠标等。本节将介绍树莓派4B的一些必须外设以及如何搭建树莓派的环境，将树莓派组装成一台可以操作的计算机。
图1.3 Raspberry Pi 4裸机
不同版本的树莓派使用的电流输出差别较大，就树莓派4B而言，官方推荐的是Raspberry Pi USB-C电源，如图1.4所示。
图1.4 Raspberry Pi USB-C电源
官方推荐的电源相对来说更安全一些，如果经济条件有限，也可以使用其他电源，但必须严格满足5.0V/3.0A的直流输出条件。通常大多数的Type-C接口的手机充电器都能满足条件，或者使用满足条件的移动电源。
树莓派4有两个视频信号输出接口，如图1.3所示。靠近电源接口的一侧一般称为0号接口，另一侧称为1号接口，许多系统默认使用的是0号接口，如果使用的是1号接口则在烧录镜像时可能不会显示任何信息。通过这两个接口可以连接两台HDMI 4K显示器，需要注意树莓派4使用的是Micro HDMI母口，显示器一般配备的也是HDMI母口，需要一根Micro HDMI公接口转HDMI公接口的转接线，如图1.5所示。
近几年市面上带HDMI接口的显示器基本都可以与树莓派直接连接使用，但一些旧版本的显示器并未配备HDMI接口，使用的是DVI接口，这种接口如果要连接树莓派，需要先使用DVI-HDMI转换头再连接HDMI线缆即可，如图1.6所示；或者直接使用一端为DVI公接口，另一端为HDMI公接口的线缆，如图1.7所示。
对于更旧的一些显示器使用的是VGA接口，此时需要的是HDMI-VGA转换器而非转换头，它可以将数字视频转换为模拟视频，如图1.8所示。
图1.5 Micro HDMI转HDMI转接线
图1.6 DVI-HDMI转换头
图1.7 DVI-Micro HDMI转接线
图1.8 Micro HDMI-VGA转换器
树莓派没有内部存储设备，因此它没有预装的操作系统。TF卡（Micro SD卡）被用来在树莓派上存储信息并运行操作系统。对于一个新的树莓派4来说，需要一张至少8GB容量的TF卡。如果使用的TF卡超过了32GB，那么需要使用格式化软件格式化为FAT32的格式（MAC系统可以用自带的软件，Windows系统推荐DiskGenius软件）。当然，如果希望稳定性更好可以选择官方提供的TF卡，如图1.9所示，并且还可以预装操作系统。
图1.9 官方TF卡
注意
不必用高容量的TF卡来储存文件和程序，后续可以通过树莓派的USB3.0端口连接存储设备。
标准USB接口的键盘和鼠标都可以供树莓派直接使用，不需要安装额外的驱动。蓝牙无线键盘和鼠标也可以供树莓派使用，但是不一定能连接成功，主要取决于键盘和鼠标的型号。购买前，请仔细阅读说明书，确认是否与树莓派兼容。
同样，官方也提供了具有树莓派特色的鼠标和键盘，如图1.10所示。
图1.10 官方提供键盘和鼠标
除上面必需的设备外，还可以选择其他外设帮助我们更好地使用树莓派。
你买到的树莓派只是一个如图1.2所示的裸机，为了更好地保护树莓派远离灰尘以及剧烈碰撞，我们可以为其加装一个外壳。随着树莓派的使用越来越广泛，用户DIY的外壳也越来越多，其形状也各种各样，官方也推出了一款备受好评的外壳，如图1.11所示。但是比较遗憾的是不能安装散热风扇，然而树莓派4B的发热量很大，希望以后会得到改进。当然，大家也可以下载现有的图纸并用3D打印机DIY一个适合自己的外壳。
对于树莓派4而言，散热设备是必不可少的。树莓派4的发热非常严重，如果到了夏季或者加装了外壳，热量不能及时散发出去，将会对设备的使用寿命造成不可逆转的影响。具体的散热设备大家可到网上自行搜索购买即可，注意匹配树莓派的型号。
图1.11 官方外壳
树莓派的操作系统有以下两种安装方式：
（1）先把树莓派的安装引导程序NOOBS写入TF卡，然后启动树莓派进入NOOBS来安装操作系统。
（2）将操作系统镜像直接写入TF卡，树莓派启动后直接进入操作系统。
官方更推荐初学者使用第一种方式（即NOOBS方式）来安装操作系统，在本节我们也以此种方式来安装。
首先，准备好一张至少8GB的TF卡（建议先格式化，如果TF卡超过了32GB需提前格式化为FAT32格式），通过读卡器将其连接到计算机上。在官网https://www.raspberrypi.org/downloads/noobs/中使用迅雷下载NOOBS，单击如图1.12所示的线框部分。
图1.12 下载NOOBS
下载完成后解压，得到一个NOOBS文件夹，把这个文件夹里所有内容直接复制到TF卡中，而不是将这个文件夹复制过去。
注意
NOOBS和NOOBS Lite的区别为：NOOBS提前下载了Raspberry Pi OS系统且包含选择菜单中的系统，所以NOOBS的文件会更大；NOOBS Lite只包含系统选择菜单和安装器，用户选择后需要再次从网上下载相应的系统并安装，所以只有几十MB大小。
复制完成后，将内存卡从计算机中弹出，然后插在树莓派的底部TF卡槽中，并保证TF卡有芯片的一侧朝上。接入键盘、鼠标、网线（也可以用无线网）、显示器（需要一根Micro HDMI-HDMI线）、电源，插入TF卡，为树莓派通电，在显示器中就会看到一个五彩斑斓的页面。
第一次启动会Resize TF卡的分区（超过32GB的TF卡需要格式化为FAT32格式，未格式化会resize失败），这里不用任何操作，等待完成即可。随后进入安装操作系统界面，选择树莓派官方推荐基于Linux发行版的Raspberry Pi OS（Raspbian）操作系统（选择第一个，单击Install按钮），单击后会提示存储卡被全部覆盖，确定就会继续执行。在等待20min后会提示已经完成，完成后单击OK按钮，进入树莓派启动页面。
进入操作系统后，跟随引导（选择地区、语言、时区），选择键盘，一直下一步，设置系统的root密码，检测网络。连上网络后，自动检测系统更新，一般安装后都要更新系统，但在国内访问树莓派官网的延迟比较高，可换国内源完成后再进行更新。至此，树莓派已完成系统安装，运行后页面如图1.13所示。
图1.13 系统安装完成页面
注意
（1）如果下载速度过慢，可将树莓派的源切回国内源，具体方法参见4.1节。
（2）建议使用网线连接网络，即升级了的千兆网口。
（3）树莓派没有开关，接通电源即会开机。
如果身边没有使用于树莓派的显示器，或者连接线，也可以在树莓派的官网下载Raspberry Pi OS镜像，地址为https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/。这里选择带桌面和一些常用软件的镜像，即“Raspberry Pi OS (32-bit) with desktop and recommended software”，如图1.14所示。
图1.14 下载镜像
下载完成后得到一个ZIP格式的压缩包，树莓派的镜像在解压过程中非常容易损坏，所以最好不要将该压缩文件解压，直接使用Etcher软件将该压缩包写入FAT32格式内存卡中，如图1.15所示。先选择压缩包，再选择写入的内存卡，最后单击“Flash！”即可。
图1.15 写入镜像
如果必须解压，建议使用官方推荐的7-Zip软件进行解压。写入完成后，如果软件自动弹出了内存卡，还需要将其插回计算机中，并在内存卡的根目录下新建一个ssh空文件（特别注意，该文件没有任何后缀）来开启SSH功能。最后将内存卡插入树莓派底部的卡槽中，接入网线、键盘以及标准电源，开机等待即可。
然后登录路由器的管理后台，查看树莓派使用的IP地址，或者使用ipscanner端口扫描工具扫描所使用网段的IP地址端口信息，例如：“192.168.1.1-192.168.1.254”，树莓派连接网络时使用的用户名一般为RASPBERRY，该用户名对应的地址即为树莓派的IP地址。
如果上述两种方法都不能获取IP地址，也可以将树莓派的网线接口通过一根网线直接连接到计算机的网线接口上，此时如果配备无线网卡，可以使用无线网络连接WIFI继续上网，并在“网络连接”窗口内选择使用的WLAN，右击并选择“属性”，再选择“共享”选项卡，选中“允许其他网络用户通过此计算机的Internet连接来连接”复选框，并选择一个可用的家庭网络连接，如图1.16所示。
图1.16 设置共享网络
打开CMD窗口输入以下命令来查看所有的网络连接：
arp -a
通过对比使用网线接入树莓派前后该命令执行得到的结果，可获取树莓派的IP地址信息。在获取树莓派的IP地址后，通过Xshell等SSH软件输入IP地址和22号端口即可连接到树莓派上，树莓派默认的用户名为pi，密码为raspberry。