樹莓派學習之旅（1）— 安裝系統，開啓學習
一、樹莓派介紹
樹莓派是一個小型的單板計算機。通過將鍵盤，鼠標，顯示器等外圍設備連接到Raspberry Pi，它將作爲一臺迷你個人電腦。Raspberry Pi廣泛用於實時圖像/視頻處理，基於IoT的應用程序和機器人應用程序。樹莓派比筆記本電腦或臺式機慢，但仍然是一個電腦，可以提供所有預期的功能或能力，並且低功耗。樹莓派基金會正式提供基於Debian的Raspbian操作系統。此外，他們還爲Raspberry Pi提供NOOBS操作系統。我們可以安裝Ubuntu，Archlinux，RISC OS，Windows 10 IOT Core等幾個第三方版本的操作系統。Raspbian OS是可以免費使用的官方操作系統。這個操作系統是有效的優化與樹莓派使用。Raspbian有GUI，其中包括瀏覽，Python編程，辦公室，遊戲等工具。我們應該使用SD卡（建議至少8 GB）來存儲操作系統（操作系統）。樹莓派不僅僅是計算機，因爲它提供了訪問片上硬件，即用於開發應用程序的GPIO。通過訪問GPIO，我們可以連接LED，電機，傳感器等設備，也可以控制它們。
如下所示，這是我手上有的樹莓派3B的硬件資源：
- HDMI（高清晰度多媒體接口）：用於將未壓縮的視頻或數字音頻數據傳輸到計算機監視器，數字電視等。通常，此HDMI端口有助於將樹莓派連接到數字電視。
- CSI攝像頭接口： CSI（攝像頭串行接口）接口在Broadcom處理器和Pi攝像頭之間提供連接。該接口提供兩個設備之間的電連接。
- DSI顯示器接口： DSI（顯示器串行接口）顯示器接口用於使用15針帶狀電纜將LCD連接到樹莓派。DSI提供快速的高分辨率顯示接口，專門用於將視頻數據直接從GPU發送到LCD顯示器。
- 複合視頻和音頻輸出：複合視頻和音頻輸出端口將視頻和音頻信號傳輸到音頻/視頻系統。
- 電源指示燈：用於電源指示的紅色指示燈。電源連接到樹莓派時，該指示燈將點亮。它直接連接到5V，並且只要電源電壓降到4.63V以下就會開始閃爍。
- ACT PWR： ACT PWR是顯示SD卡活動的綠色LED。
二、下載系統鏡像
樹莓派官方系統鏡像下載鏈接。https://www.raspberrypi.org/downloads/
點擊下載官方系統
或者也可以使用第三方系統：
這裏什麼點擊選擇下載使用官方系統，可以看到，有三種系統供我們使用，選擇適合自己的系統即可，這裏我選擇最小系統。Raspbian提供兩種下載方式，下載ZIP可以直接下載的鏡像，但是由於樹莓派的服務器在國外，往往下載速度都比較慢。我們可以先下載Torrent文件，然後用迅雷打開，使用迅雷來實現快速下載。
下載完成後，將下載的zip壓縮包解壓後，可以獲得一個img鏡像文件。
三、燒錄系統
我們要下載Win32 Disk Imager軟件用來將鏡像燒錄到SD卡，下載地址：https://nchc.dl.sourceforge.net/project/win32diskimager/Archive/win32diskimager-1.0.0-install.exe
下載完成後將其安裝好即可，然後我們將其打開，把系統燒錄進去即可：
燒錄成功會顯示寫入成功，點擊OK，然後退出即可，
然後我們打開SD卡根目錄，在其根目錄下新建一個SSH文件夾，以打開其SSH功能，注意，不要有後綴
三、登錄樹莓派系統
1、可以使用網線連接到路由器
將TF卡插在樹莓派背後的卡槽上，用網線將樹莓派和路由器連接在一起並通電。Raspbian操作系統初次啓動時需要一點時間初始化。樹莓派的綠色指示燈不規律閃爍說明樹莓派上的系統正在運行。
在路由器後臺找到客戶端列表，其中名字爲raspber的設備就是樹莓派了，記下樹莓派IP地址。
如果沒辦法登陸路由器後臺的話，可以用Advanced IP Scanner工具來查找樹莓派的地址，設置好IP地址範圍後，點擊掃描即可，然後記下樹莓派的IP地址
接下來使用SSH遠程登錄到樹莓派，其賬戶名是：pi，密碼是：raspberry，例如這裏使用最簡單的方法，在開始界面右擊，選擇“PowerShell”，
然後使用命令（ssh pi@[ip地址]）登錄，輸入yes，然後輸入密碼：
ssh [email protected]
登錄成功後如下所示
2、不能使用網線連接到路由器
如果不能使用網線的話，那我們就只能使用wifi來連接到網絡了，我們在boot盤根目錄下新建一個名爲wpa_supplicant.conf的文件，
然後在其中加入以下格式的代碼:
country=GB
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
ssid="WiFi名字，不刪除引號,不能有中文"
psk="WiFi密碼，不刪除引號"
priority=將我替換成數字，數字越大代表優先級越高
}
例如，我要連接到我的WiFi，設置爲：
country=GB
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
ssid="WiFi-Wiliiam"
psk="pswdwilliam"
priority=1
}
參考自：樹莓派第一次開機自動連接WIFI（不用顯示屏方法）
將TF卡插在樹莓派背後的卡槽上後通電。等待樹莓派的綠色指示燈不規律閃爍，說明樹莓派上的系統正在運行。在路由器後臺找到客戶端列表，其中名字爲raspber的設備就是樹莓派了，記下樹莓派IP地址。
如果沒辦法登陸路由器後臺的話，可以用Advanced IP Scanner工具來查找樹莓派的地址，設置好IP地址範圍後，點擊掃描即可，然後記下樹莓派的IP地址
接下來使用SSH遠程登錄到樹莓派，其賬戶名是：pi，密碼是：raspberry，例如這裏使用最簡單的方法，在開始界面右擊，選擇“PowerShell”，
然後使用命令（ssh pi@[ip地址]）登錄，輸入yes，然後輸入密碼：
ssh [email protected]
登錄成功後如下所示
3、無法通過網絡連接
如果目前沒有網絡可供使用，我們就只能通過串口來連接了，首先，需要一個USB轉串口模塊，很便宜，某寶上很容易買到，例外，我使用的串口模塊
杜邦線接三根線GND，RXD 和TXD 到樹莓派對應的引腳。注意：串口模塊的 TXD 接樹莓派的 RXD ， 串口模塊的 RXD 接樹莓派的 TXD。否則，串口不會有輸出。
然後修改boot根目錄下的配置文件，首先修改“config.txt”文件，在最後添加如下兩行：
enable_uart=1
dtoverlay=pi3-miniuart-bt
然後打開“cmdline.txt”文件，看一下是否有如下代碼，如果有，不做修改，沒有則添加
console=serial0,115200
然後將TF卡插在樹莓派背後的卡槽上後通電。啓動一個串口調試助手，可以看到樹莓派的啓動過程，等待其進入登錄界面，然後使用賬號密碼登錄，
四、修改更新源
由於樹莓派軟件官方源在國外，所以連接不穩定，且速度慢，所以安裝初次進入系統後，一定要修改一下軟件源。後續過程中，樹莓派所有程序軟件都能從此源中下載。
首先，將其原來的更新源備份，防止以後要用到
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
我們要查看一些我們的樹莓派版本，使用lsb_release -c命令，可以看到：
版本爲buster，需要換成這個版本的源，不能使用其他版本的，使用vi打開即可：
sudo vi /etc/apt/sources.list
然後修改sources.list.bak文件爲阿里的源，
deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main non-free contrib
deb-src http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main non-free contrib
也可以使用其他的源，例如清華源
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
然後我們就可以更新軟件索引清單
sudo apt-get update
五、設置密碼
設置root用戶密碼，使用sudo passwd或者sudo passwd root命令即可，然後輸入密碼：
然後進入root用戶，使用passwd pi命令修改pi用戶密碼即可
六、開啓FTP方便傳輸文件
首先，使用命令執行命令來安裝FTP 服務：
sudo apt-get install vsftpd
安裝完成以後使用打開/etc/vsftpd.conf進行配置，命令如下：
sudo vi /etc/vsftpd.conf
打開以後vsftpd.conf 文件以後找到如下兩行：
local_enable=YES
write_enable=YES
確保上面兩行前面沒有“#”，有的話就取消掉，完成以後如圖所示：
修改完vsftpd.conf 以後保存退出，使用如下命令重啓FTP 服務：
sudo /etc/init.d/vsftpd restart
然後就可以在Windows 下使用FileZilla 軟件連接到樹莓派的文件系統了
FileZilla 軟件使用可以參考Ubuntu和 Windows使用FTP服務進行文件即可
七、切換WiFI連接
使用“sudo iwlist scan”掃描wifi，掃描到我們要連接的wifi信息如下：
修改wifi配置文件，添加要連接的wifi，ssid爲wifi名稱，psk爲密碼。
sudo vi /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
如果你不想使用WiFi時，使用打開/boot/config.txt文件，
sudo vim /boot/config.txt
在最後一行添加如下代碼即可
dtoverlay=pi3-disable-wifi
然後重啓系統，可以看到，只剩下有線網卡在使用了
八、第一個Hello world! 程序
1、C語言
首先我們輸入gcc -v命令查看一下gcc的版本
新建一個hello.c文件，輸入代碼，
編譯，運行，成功打印Hello world！
2、Python語言
查看python 版本，可以看到，python2和python3 都有
我們編寫一個python3的腳本
使用python3解釋器運行，成功打印Hello world!
或者將其權限修改爲可執行，直接運行，成功打印Hello world!
最後我們貼上一張樹莓派連線動圖，來自樹莓派實驗室
