Raspberry Pi 入门 - 第一部分

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引言

在本文中，我们将介绍什么是树莓派，有哪些不同类型的开发板，然后近距离了解树莓派开发板上的各种组件。

背景

树莓派——这款令人惊叹的小型计算机之所以广受欢迎，不仅仅是因为它的尺寸和价格（35美元），更是因为它强大的功能。它是一块令人惊叹的信用卡大小的开发板，能够运行完整的操作系统（OS），并且你可以连接电子设备对其进行编程。

入门

你好！树莓派

树莓派是一款微型计算机（尺寸如信用卡），由**英国**设计和开发。这款微型计算机让每个人（无论老少）都能学习物理计算，探索基础电子知识，并学习编程。开发树莓派的主要目的是教孩子们学习物理计算，让他们了解计算机的工作原理，并激发他们对编程的兴趣。

它是一台计算机——你可以用树莓派做几乎任何事情，就像用普通计算机一样。你可以听音乐、浏览互联网、运行应用程序、使用**Scratch、Python或C#**等语言编写程序。树莓派能够运行完整的操作系统。有不同的操作系统（**Windows、MAC、Linux版本**）可以在树莓派上安装和运行，推荐的操作系统是树莓派基金会（树莓派的开发者）提供的名为Raspbian的Linux版本。

如上所述，树莓派的尺寸如同信用卡，它是一个单板计算机，搭载ARM公司生产的Broadcom处理器（SOC——片上系统），与手机中的处理器类似。ARM处理器速度快且轻便。树莓派没有自己的硬盘、键盘、鼠标和显示器。

硬盘——树莓派没有自己的硬盘，你需要使用micro SD卡代替硬盘，操作系统将安装在这些micro SD卡上。（建议至少使用2GB的micro SD卡来安装操作系统并在树莓派上运行常规功能）。使用micro SD卡的优点是你可以轻松地将这台计算机（树莓派）与其他SD卡上的不同操作系统进行切换。在Pi开发板的底部有一个micro SD卡插槽。

显示器、键盘和鼠标——你可以通过HDMI端口将树莓派连接到显示器（连接到显示器可能需要**HDMI转VGA连接器**），并通过USB端口连接键盘和鼠标。树莓派通过micro USB连接和5伏输出的电源适配器（手机和平板电脑使用的适配器）供电。它还内置了以太网连接，可用于连接互联网。（注意：建议使用带电源的USB集线器为所有USB设备（如键盘和鼠标等）供电，因为直接为树莓派供电（连接）这些设备会使Pi供电不足，导致组件寿命缩短甚至无法正常工作。）

树莓派还有一堆**GPIO（通用输入输出）**引脚，这些引脚是开放的/暴露的，因此我们可以用它来构建带有传感器的电路。GPIO引脚易于配置和控制，你可以编写程序来读取来自GPIO引脚的传感器数据，并在处理后将数据发送回GPIO引脚。

目前市面上有六种不同的树莓派开发板，其中4种可在公开市场上购买。

你可以单独购买这些开发板，也可以购买**启动套件**（推荐给初学者）。**启动套件**包含树莓派开发板、预装操作系统的8GB SD卡、树莓派外壳、电源线、面包板、Wi-Fi适配器以及其他最 essential 的物品，如传感器（温度、颜色、光线等）、跳线、电容器、电阻器、LED灯（红色、蓝色和绿色）、按钮等。这些启动套件是开始制作流行IoT项目的最佳方式。

注意：我推荐Adafruit的入门套件Microsoft IoT套件。（https://www.adafruit.com/products/2733）

 

以下是四款树莓派开发板的参考。

 

1. 树莓派 Zero

   

   • 尺寸：65mm x 30mm x 5mm
   • 重量：9克
   • 价格：不到10美元

   Pi Zero 配备了 Broadcom BCM2835 1GHz ARM11 核心 CPU 和 512MB RAM，足以应对小型技术项目。它拥有大多数Pi应有的所有功能。与新版本开发板（Model A 和 Model B 设备）相比，Pi Zero 开发板要小得多。Pi Zero 开发板配备了 micro SD 卡插槽、用于视频的 mini HDMI 插座、用于数据和电源的 micro USB 插座以及一个未焊接的 40 引脚 GPIO 插头（与 Model A+/B+/2B 类似）。

2. 树莓派 1 Model A+

   

   • 尺寸：65mm x 56mm
   • 重量：23克
   • 价格：约20美元

   Raspberry Pi Model A+ 于2014年由Raspberry基金会发布。它配备了 Broadcom BCM2835 700MHz 核心 CPU 和 256MB RAM。Pi A+ 开发板配备了 micro SD 卡插槽、4 极立体声输出和复合视频端口、全尺寸 HDMI 插座、CSI 摄像头端口（Raspberry Pi 摄像头模块）、DSI 显示端口（Raspberry Pi 触摸屏显示器）、用于供电的 Micro USB 电源连接器、4 个安装孔和一个 40 引脚扩展 GPIO 插头。

3. 树莓派 2 Model B

   

   • 尺寸：85.60mm x 56.5mm
   • 重量：45克（1.6盎司）
   • 价格：35美元

   Raspberry Pi 2 Model B 于2015年由Raspberry Pi基金会发布，取代了2014年2月发布的Model B+。主要变化在于处理器和RAM。它配备了 Broadcom BCM2836 SOC——片上系统（CPU、GPU、DSP和SD RAM），900MHz 四核 ARM Cortex-A7 CPU 和 1GB RAM。Pi 2 Model B 开发板配备了 MicroSD 卡插槽、HDMI 1.3 和 1.4 音视频输出、HD 1080p 视频输出、复合视频输出（PAL/NTSC）、立体声音频输出、10/100 Base T RJ45 以太网端口、4 个 USB 2.0 端口、用于 Raspberry Pi 高清视频摄像头的 15 引脚 MPI CSI-2 连接器、15 引脚串行显示接口连接器、电源：+5V @ 2A 通过 micro USB 插孔、用于 GPIO 和串行总线的 40 引脚连接器。

4. . 树莓派 3 Model B

   

   • 尺寸：85.60mm x 56.5mm
   • 重量：45克（1.6盎司）
   • 价格：35美元 价格未变

   Raspberry Pi 3 Model B 是最新的树莓派开发板，于2016年3月由Raspberry Pi基金会发布。它具有改进的性能、连接性和电源管理，配备了 64 位 CPU 以及板载 Wi-Fi 和蓝牙。它的尺寸与 B+ 和 Pi 2 相似。Pi 3 Model B 开发板配备了 MicroSD 卡插槽。它配备了 1.2GHz 四核 Broadcom BCM2837 CPU（64 位 ARM Cortex A53）和 1GB RAM，内置 BCM43143 Wi-Fi（802.11n）、低功耗蓝牙（BLE）、用于 GPIO 的 40 引脚连接器、4 个 USB 2.0 端口、CSI 摄像头端口、DSI 显示端口、MicroSD 卡插槽、HDMI、4 极立体声和复合视频端口，升级的开关电源最高可达 2.4A。Pi 3 的性能比 Pi 2 大约快 50-60%，这意味着它比最初的 Pi 快十倍。

现在我们已经了解了什么是树莓派，并讨论了市场上可供购买的不同型号。接下来，让我们深入了解树莓派，讨论树莓派的解剖结构。下面是**Raspberry Pi 2 Model B**的图片。

树莓派的解剖结构

1. DSI：显示接口（DSI）——用于将显示器直接连接到树莓派开发板。
2. GPIO 引脚：这是 40 个 GPIO（通用输入输出）引脚，可以直接在树莓派上访问。这些引脚用于项目中将树莓派连接到电子电路、传感器并控制它们。根据树莓派运行时的需求，这些引脚可以开启或关闭。
3. ARM 处理器：它是树莓派的核心，Broadcom BCM2835 900MHz 四核 ARM Cortex-A7 CPU 搭配 1GB RAM。
4. USB 端口：USB（通用串行总线）端口用于连接键盘、鼠标、Wi-Fi 适配器等标准配件。它有 4 个 USB 端口。（建议使用带电源的 USB 集线器为所有 USB 设备（如键盘和鼠标等）供电，因为直接为树莓派供电（连接）这些设备会使 Pi 供电不足，导致组件寿命缩短甚至无法正常工作。）
5. 以太网连接：你可以使用以太网线通过此连接将 Pi 连接到网络或家庭调制解调器/路由器。Raspberry Pi 2 Model B 没有内置 Wi-Fi，但你可以将 USB Wi-Fi 适配器连接到 USB 端口。
6. 3.5 MM 音视频插孔：这个 3.5 毫米音频插孔通常用于连接耳机或扬声器。在 Raspberry Pi 2 上，它还通过兼容的电缆传输复合视频。
7. CSI（摄像头串行接口）：此接口用于通过 CSI 连接将 Raspberry Pi 摄像头模块直接连接到主板。
8. HDMI：HDMI 连接使你能够将树莓派连接到大多数现代显示器和数字电视。它同时传输视频和音频。（注意：如果你有旧显示器带 VGA 端口 - 你需要一个 HDMI 转 VGA 端口适配器才能将你的树莓派连接到旧显示器）
9. USB 电源：此端口用于为 Pi 供电。树莓派使用标准的 Micro USB 电源。你也可以使用 5V 2000mA Micro USB 电源和兼容的电缆来为 Pi 供电。
10. Mini SD 卡插槽：树莓派没有二次存储，你需要使用 mini SD 卡来存储数据和操作系统。在为 Pi 供电之前，需要将带有操作系统的 SD 卡插入 SD 卡插槽。

在下一篇文章中，我们将讨论每种树莓派型号的差异以及优缺点。

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