《Raspberry Pi用户指南》——1.3 树莓派入门

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《Raspberry Pi用户指南》——1.3 树莓派入门

异步社区 2017-05-02 16:19:00 浏览2419
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本节书摘来自异步社区《Raspberry Pi用户指南》一书中的第1章,第1.3节,作者【英】Eben Upton , 【美】Gareth Halfacree,译者 王伟 , 许金超 , 郭栋 , 梁黎颖,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

1.3 树莓派入门

现在你对树莓派和其他计算设备的不同之处有了一个基本的了解,算是入门了。如果你已经拥有了一个树莓派,在开始本章之前,请将它从保护薄膜中取出来,并放在一个绝缘的平台上。

1.3.1 连接显示器

在使用树莓派之前,你需要将它连接到一个显示器上。树莓派支持三种视频输出:复合视频、HDMI视频和DSI视频。终端用户可以直接使用复合视频和HDMI视频(本章接下来会讲到这些接口),而DSI视频还需要一些专门的硬件设备。

复合视频

复合视频就是我们所熟知的RCA端子,是通过树莓派主板上的一个黄色-银色端口提供的(如图1-2所示),通过它我们可以使用一些较老的显示设备。就如字面含义那样,该接口提供由红绿蓝组合而成的复合色彩信号,通过一根视频线传送到显示设备上,通常是一个CRT显示设备。

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HDMI视频

HDMI接口可以满足高质量图像传输的要求,是位于树莓派主板底部唯一的一个接口(如图1-3所示)。和复合视频端子不同,HDMI接口可以为计算机显示器或是高清电视提供一个高速的数字通信连接。通过HDMI接口,树莓派可以在大多数高清电视机上显示1920像素×1080像素的全高清方案。使用这种方案,可以提供更多的画面细节。

如果你希望让树莓派使用计算机显示器,你会发现你的显示器可能没有HDMI接口。不过这不是问题,HDMI信号可以方便地转换成计算机显示器需要的DVI信号。通过购买一个HDMI-DVI转换头,你可以轻松地将树莓派的HDMI接口连接到一个带有DVI-D接口的显示器上。

如果你的显示器有VGA接口(15针的D型接口,通常是银色或蓝色的),树莓派是不能与之直接连接的。同样,通过适配器可以将DVI信号转换成VGA信号,但通常这些转换设备又贵又重。最好的选择还是购买带有DVI或是HDMI输入的显示器。

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DSI视频

你可以在电路板的SD卡槽上面找到第三个视频输出接口,一个带塑料层保护的带状连接器。这就是我们所熟知的DSI视频标准接口,通常用在平板和智能手机上。带有DSI接口的显示器是很难单独购买的,这种接口是为系统工程师所保留的,用来设计和开发这些小巧的移动设备。DSI显示器能够通过对应的带状电缆同树莓派连接,但对于初学者来说,我们建议使用复合视频或是HDMI视频显示器就可以了。

1.3.2 连接声音设备

如果你使用的是 HDMI 接口,音频的使用就很简单了。通过正确的配置,HDMI接口可以同时传输视频信号和音频信号。这样你就能通过一根简单的连线连接到显示设备同时获得声音和图像了。

如果你要把树莓派连接到标准的HDMI显示器上,那么需要做的事就很少了。现在,你只要轻轻地连上HDMI线就可以了。

如果你是通过适配器连接树莓派和 DVI-D 显示器的话,音频是不包括在内的。HDMI和DVI最主要的区别是HDMI能够传输音频信号,但DVI却不能。

对于这种只带有DVI-D接口或复合视频接口的显示器,在树莓派的顶部边缘黄色音频连接器的旁边有一个3.5毫米的黑色接口可以用来输出模拟音频信号(如图1-2所示)。这种接口广泛用于用户的头戴式耳机或音频设备上的麦克风中。如果愿意,你可以将一副耳机直接连到这个接口上来获取声音。

小提示

虽然耳机能直接连接到树莓派上,但你可能会发现声音有点小。如果有可能,可以将一对有源音箱作为代替品。有源音箱内部的放大器有助于提高声音的信号水平。

如果你想长时间地使用树莓派,可以考虑使用带3.5毫米接口的标准PC音箱,并购买一些适配器电缆线。对于使用复合视频的用户,3.5毫米转RCA的音频线是很实用的。除了一个视频信号外,它提供红白两个RCA接口,每个可以连接到家庭电视所提供的独立立体声声道上。

对于那些把树莓派连接到一个扩音器或是立体声系统中的用户,要么使用3.5毫米到RCA的音频连接线,要么使用3.5毫米到3.5毫米的音频连接线,这取决于你系统上的接口。这两种音频线都可以很容易地在电子数码店中购买到,而且价格也很便宜,在一些网上零售商如亚马逊上,甚至可以买到更便宜的。

1.3.3 连接键盘和鼠标

现在你已经安装好了树莓派的输出设备,该考虑一个输入设备了。作为一个最简单系统,你还需要一个键盘,对于大多数用户而言,鼠标或轨迹球也是需要的。

首先,一个不太好的消息是如果你的键盘或鼠标是PS/2接口(有一组马蹄形的插针阵列的圆形插头)的,那么你需要买一个替代品。老式的PS/2键盘或鼠标已经被淘汰了,你应该使用一个USB接口的来连接到树莓派上。

根据你购买的是A型还是B型树莓派,你有一个或两个USB接口在树莓派的主板上(如图1-4所示)。如果你用的是B型树莓派,你可以直接将鼠标和键盘同时连接在USB接口上。如果你用的是A型树莓派,你需要购买一个USB集线器来同时连接两个USB设备。

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USB集线器对于任何树莓派用户来说都是一个很好的投资,即使你使用的是B型树莓派。鼠标和键盘将占用仅有的两个USB接口,你将没有空余的接口用来连接诸如光驱、存储设备或游戏摇杆等其他外设。请务必购买一个供电型USB集线器,虽然非供电型集线器更加便宜小巧,但是无法驱动诸如CD光驱、外置硬盘等需要足够电量的设备。

小提示

如果你想减少插座的使用数量,可以将树莓派的USB供电接口连接到你的主动供电型USB集线器上。在这种工作模式下,树莓派由集线器来供电驱动,而不需要专门的插座和电源适配器。这就需要集线器有能力为树莓派的USB接口提供700毫安的电流,这不包括其他外围设备所要求的电量。

无论是直接使用B型树莓派,还是通过USB集线器扩展使用A型树莓派,连接使用鼠标和键盘都是非常简单的,只需轻将将它们插入USB接口即可。

1.3.4 通过SD存储卡安装操作系统

你需要为树莓派准备一张空白的SD存储卡用来安装操作系统。尽管安装操作系统比复制文件到存储卡上要复杂不少,但仍然只需花费几分钟就可以完成系统的安装。

首先,你需要决定在你的树莓派上使用哪种发行版本的 Linux。每种版本都各有优缺点。你不需要担心以后想要尝试另外不同版本的 Linux,可以非常方便地在SD存储卡上重新安装新的操作系统。

最新的适合于树莓派的Linux操作系统可以从树莓派的官方网站上获得:http://www.raspberrypi.org/downloads

树莓派组织提供不同版本的BT链接(BT是一种下载软件)。在BT下载模式下,这些版本实际上是由一个个小文件构成,用户通过BT软件从其他用户处下载不同的小文件。通过这种方式可以避免树莓派组织服务器过载,并且对于大文件的共享更加有效快捷。

为了使用BT种子,你必须安装合适的BT客户端软件。如果你还没有安装BT客户端软件,在你下载树莓派Linux版本前下载并安装一个客户端即可。例如,μTorrent是一种适用于Windows、OS X和Linux操作系统的BT客户端软件,你可以从下面的链接得到:http://www.utorrent.com/downloads

你可以自己决定使用哪个版本的Linux。在本书的后面将以Debian为例,Debian对于初学者是比较好的选择。如果可能的话,我们也将给出其他版本的说明。

为了更快的下载,我们还提供了压缩过的树莓派Linux镜像文件。如果下载了某一Linux版本的压缩文件(相对于非压缩文件来说,压缩文件可以减少下载的时间),你需要在你的系统上解压。对于大多数操作系统而言,你只需要简单地双击鼠标就可以打开里面的内容。

当你完成解压后,你将得到两个分开的文件。以.shal结尾的文件是一个校验文件,可以通过它来判断下载的文件是否完整;以.img 结尾的文件就是安装树莓派操作系统所需要的Linux系统镜像文件了,此文件需要安装到SD卡上。

注意

下面的步骤里,你将用到一个叫做dd的软件工具。如果使用错误,它将把img文件写到你电脑的硬盘,并且删除你原来的操作系统和所有的存储数据。因此,请认真阅读每个章节的操作指示,并且牢记你的SD卡路径。请阅读两次再进行相关操作!

Linux环境下的安装

如果你的计算机使用的是Linux操作系统,你可以使用dd命令将img文件写到SD卡中。我们使用的是命令行的操作方式,即我们熟知的Linux终端。

以下是安装步骤:

  • 1.在系统应用程序菜单中打开终端界面。
  • 2.通过读卡器将SD卡连接到电脑上。
  • 3.通过命令 sudo fdisk – l 查看磁盘列表。根据容量大小找到SD卡,记住磁盘的地址(/dev/sdX,X是用来标识存储设备的盘符。一些带有内置读卡器的系统可能是使用形如/dev/mmcblkX的地址,如果是这样,在后面的操作中注意改变相应的目标地址)。
  • 4.通过cd命令进入img文件所在的文件夹。
  • 5.使用命令sudo dd if=imagefilename img of=/dev/sdX bs=2M 将文件 imagefilename img写到SD卡中。用你实际的镜像文件名代替上面的imagefilename.img。这个步骤需要一些时间,请耐心等待!在整个安装过程中,屏幕将不会有任何指示(如图1-5所示)。

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OS X环境下的安装

如果你使用的是运行OS X操作系统的Mac计算机,安装步骤和在Linux系统下一样简单。由于和Linux同源,OS X也有dd程序,通过它根据下面步骤你可以将系统img文件写入到SD卡中:

  • 1.在系统应用程序菜单中打开终端界面。
  • 2.通过读卡器将SD卡连接到电脑上。
  • 3.通过命令 diskutil list 查看磁盘列表。根据容量大小找到SD卡,记住磁盘的地址(/dev/disk X,X是用来标识存储设备的盘符)。
  • 4.如果 SD 卡已经自动装载并显示在桌面上,在进行下面操作前使用命令diskutil unmountdisk /dev/diskX卸载它。
  • 5.通过cd命令进入img文件所在的文件夹。
  • 6.使用命令dd if=imagefilename img of=/dev/diskX bs=2M 将文件 imagefilename img写到 SD 卡中。用你实际的镜像文件名代替上面的imagefilename.img。这个步骤需要一些时间,请耐心等待!

Windows 环境下的安装

如果你使用Windows系统,情况将稍微复杂一些。Windows没有自带的类似dd的工具,所以你需要使用第三方工具将img文件写到SD卡中去。虽然可以安装Windows版本的dd工具,但是你可以选择更加简单的工具Image Writer for Windows。它是专门设计用来将Linux发行版本的img格式文件写到USB或SD存储设备中的,并且提供图形化操作界面,可以方便地制作树莓派SD卡。

最新版本的Image Writer for Windows可以在这里得到:https://launchpad. net/win32-image-writer。

以下是操作步骤:

  • 1.下载并解压Image Writer for Windows安装文件。
  • 2.通过读卡器将SD卡连接到电脑上。
  • 3.双击打开Win32DiskImager.exe,单击对话框中的蓝色图标。
  • 4.浏览之前解压的img文件,单击打开按钮。
  • 5.从下拉栏中选择SD卡的盘符。如果不确定,打开“我的电脑”或是在资源管理器中进行确认。
  • 6.单击Write按钮,将img文件写入SD卡中。这个步骤需要一些时间,请耐心等待!

注意

无论你使用哪种操作系统,都必须确保img文件完全写入到SD卡里,否则树莓派将无法从SD卡启动。如果发生这种情况,请重新写入系统。

当完成SD卡写入后,将SD卡从电脑中卸载并插到树莓派电路板上的SD卡槽里。SD卡需要按照提示的方式插入以确保充分接触。

1.3.5 连接外部存储设备

当树莓派使用SD卡作为主存储设备(启动设备)时,你可能会发现存储空间很有限。尽管也有很多大容量的SD卡,如32GB、64GB等,但通常它们都很昂贵。

幸运的是,可以通过 USB 接口连接外置硬盘。比如大容量 USB 存储设备(UMS),可以是机械硬盘、固态硬盘,甚至是闪存(图1-6)。

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树莓派支持主流的USB存储设备,为了保证树莓派能够读取这些设备,这些设备需要装载到系统上(你将在第2章中学习到这些内容)。现在,可以简单认为这些设备已经连接到树莓派上了。

A型树莓派的网络连接

为了让A型树莓派和B型树莓派有一个相同的网络连接功能,你需要一个USB接口的以太网适配器,将树莓派的空闲USB接口与和以太网连接的HUB连接在一起,这和B型树莓派是一样的。

10/100 USB以太网适配器(其数字指的是其双速模式,10Mbit/s和100Mbit/s的)可以在网上很便宜地购买到。购买以太网适配器时,一定要检查该设备是否支持Linux操作系统。

不要试图去使用一个千兆级的适配器,该适配器被称为 10/100/1000 USB以太网适配器。树莓派上的标准USB端口还不能处理千兆以太网连接的速度。

1.3.6 网络连接

尽管对于A型和B型树莓派大多数安装操作是一样的,但网络是个例外。为了保持器件的数量,同时也为了控制成本,A型树莓派没有板载网络设备。但这不表示A型树莓派不能连接网络,你只需要增加一些额外的设备就可以了。

有线网络

为了使树莓派能够使用网络,你需要将RJ45接口连接到交换机、路由器或集线器上。如果没有路由器或集线器,你可以使用双绞线将树莓派直接连接到你的笔记本或台式机上。

通常直接相连需要特殊的线缆,即我们所熟知的交叉线。交叉线中发送和接收是成对的并且可以相互交换的。它们之间可以直接进行通信,而不像网络交换机或集线器那样,需要进行反复协商来完成通信。然而,树莓派非常聪明,它上面有一个RJ45的端口,如图1-7所示。你可以使用任何一种形式的RJ45线缆(交叉线或直通线)连接到网络,接口会自动调整配置。

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如果树莓派直接连接到台式机或笔记本上,在默认配置情况下是无法使用网络的。为了可以使用网络,你需要将你的计算机的无线连接配置成桥接模式。这不在本书讨论范围内,如果你不知道如何操作,可以试试使用系统帮助。

在电缆连接好的情况下,当它需要访问互联网时,通过动态主机配置协议(DHCP),树莓派将会自动收到详细信息,并加载到系统上。它可以分配给树莓派IP(Internet Protocol)地址和网关地址。

有些网络可能没有DHCP服务器,因此无法自动提供IP地址。当连接到这样的网络中时,树莓派需要进行手动配置。在第4章中,你将了解到更多的有关操作。
无线连接

当前的树莓派不配备任何形式的板载无线网络功能,但就像A型树莓派可以添加有线以太网一样,树莓派也支持USB的无线适配器(参见图1-8)。

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使用这样的适配器装置,树莓派可以连接到无线网络,包括最新的 802.11n标准。在购买USB无线适配器之前,请检查以下内容:

  • 确保该设备支持Linux操作系统。一些无线适配器仅适用于Windows和OS X,因此无法在树莓派上使用。树莓派可以使用的Wi-Fi适配器列表可以在下面的网站上找到:http://elinux.org/RPi_VerifiedPeripherals#USB_WiFi_Adapters
  • 确保你的Wi-Fi网络类型支持USB无线适配器。网络类型由数字后接一个字母组成。如果您的网络类型为802.11a,则802.11g无线适配器将无法正常工作。
  • 检查网卡支持的频率。一些无线网络标准,如802.11a,支持一个以上的频率。如果USB无线适配器被设计为工作在2.4GHz网络,它就不能连接到5GHz的网络上。
  • 检查你的无线网络中使用的加密类型。最新的USB无线适配器支持各种形式的加密,但如果你购买的是二手的或是老型号的适配器,你可能会发现它无法连接到你的网络中。常见加密类型包括传统的WEP类型以及更加先进的WPA和WPA2类型。

在Linux中,无线网络的配置是已经完成好的,你只需将适配器连接到树莓派上就可以了(最好是通过一个有源的USB集线器)。在第4章中,你将学习到如何配置这些连接。

1.3.7 连接电源

树莓派通过电路板左下侧的USB连接器供电。该连接器和很多智能手机或平板设备的电源连接器一样。

许多专门为智能手机设计的充电器同样适用于树莓派,但也不是全部。树莓派比大多数USB设备更耗电,运行时需要高达700mA的电流。一些充电器只能提供500mA的电流,可能在运行过程中导致间歇性间断的问题(参见第3章)。

可以将树莓派连接到台式机或笔记本电脑的USB端口上,但不推荐这样做。因为计算机上的这些小型的USB充电端口无法提供树莓派正常工作所需要的电力。

当你准备好开始使用树莓派时,请连接好micro-USB电源。由于该设备上是没有电源按钮的,因此只能通过直接插拔电源线来启动或关闭设备。

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