树莓派linux环境搭建

1、Outline認識認識Raspberry Raspberry PiPi嵌入式作業系統建置嵌入式作業系統建置Ubuntu MateUbuntu MateRaspbianRaspbianWindows10 Windows10 IOT IOT Core Core RpiRpiLinuxLinux基礎指令基礎指令設計樹莓派的初衷設計樹莓派的初衷談起為何要談起為何要開發開發Raspberry Raspberry PiPi，EbenEben Upton Upton表示以前表示以前在劍在劍橋大學負責招募業務時，有感於大學生想要主修資訊工程橋大學負責招募業務時，有感於大學生想要主修資訊工程的人數越來越少了，另

2、外招募來的學生技能也每下愈況。的人數越來越少了，另外招募來的學生技能也每下愈況。明明資訊科技越來越發達，怎麼很多人會的電腦技能只有明明資訊科技越來越發達，怎麼很多人會的電腦技能只有寫出簡單的寫出簡單的 HTML HTML 網頁網頁。EbenEben UptonUpton推測推測是聲光效果更好的遊戲器和個人電腦普及是聲光效果更好的遊戲器和個人電腦普及的關係的關係，隨著隨著8 8位元和位元和1616位元電腦被時間淘位元電腦被時間淘汱。現在個人汱。現在個人電腦不是那麼方便用來寫程式，很難理解電腦運作的原理。電腦不是那麼方便用來寫程式，很難理解電腦運作的原理。學校體系裡資訊教育著重在教應用軟體像是學校

3、體系裡資訊教育著重在教應用軟體像是 Word Word 以及以及 ExcelExcel，還有撰寫網頁，也導致人們離操縱電腦越來越遠。，還有撰寫網頁，也導致人們離操縱電腦越來越遠。2007 2007 年時年時UptonUpton想要想要開始開發新的設備，這種新的設備能開始開發新的設備，這種新的設備能方便人操作電腦。方便人操作電腦。樹莓派的設計理念樹莓派的設計理念EbenEben UptonUpton夢想夢想的新設備，需要有四項標準：的新設備，需要有四項標準：能夠支援程式設計，而且越多種語言越好能夠支援程式設計，而且越多種語言越好能引起小孩的興趣，能支援遊戲和影音播放能引起小孩的興趣，能支援遊戲和

4、影音播放夠精巧能讓小孩帶去學校夠精巧能讓小孩帶去學校價格便宜，因此定價價格便宜，因此定價 25 25 美元美元樹樹莓莓派命名的由來派命名的由來: :一來一來是為了向以蔬果命名的公司致敬是為了向以蔬果命名的公司致敬，如，如蘋果電腦等公司，蘋果電腦等公司，而而 Pi Pi 則來自程式則來自程式語言語言PythonPython。CPUCPU架構架構CPU:CPU:Broadcom Broadcom BCM2836BCM2836 4 4核心核心 900MHz900MHzCortex-A7Cortex-A7架構架構ARMv7ARMv7指令集指令集SDRAM:1Gb(SDRAM:1Gb(LPDDR2LPD

5、DR2) 450MHz) 450MHzGPU:GPU:Broadcom Broadcom VideoCoreVideoCore IVIV支援支援OpenGL OpenGL ES ES 2.02.0支援支援1080P1080P底板架構底板架構USB:4USB:4個個USB2.0USB2.0影像影像輸入輸入:15pin:15pin MIPI MIPI 相機相機 (CSI) (CSI) 介面介面影像影像輸出輸出:RCA:RCA端子端子(PAL (PAL & & NTSC)NTSC)、HDMIHDMI介面介面音源音源輸入輸入:IS:IS音源音源輸出輸出:3.5mm:3.5mm插插孔孔、

6、HDMIHDMI電子輸出或電子輸出或ISIS記憶記憶卡卡:MicroSD:MicroSD網路網路:10/100 RJ45:10/100 RJ45介面介面GPIO:14GPIO:14個個GPIOGPIO及及HATHAT規格鋪設規格鋪設主要目標主要目標1 1. .嵌入式系統軟體開發。嵌入式系統軟體開發。2.2.價格低廉價格低廉、體積小體積小、省電，省電，多種作業系統多種作業系統支援。支援。3.3.使用者不需要具備專業的硬體架構或程式語言知識，即使用者不需要具備專業的硬體架構或程式語言知識，即可著手進行開發。可著手進行開發。Raspberry PiRaspberry Pi作業系統介紹作業系統介紹St

7、ep1 Step1 選擇作業系統選擇作業系統1.1.至至 https/downloads://downloads/ / 選擇欲選擇欲安裝的作業系統並下載安裝的作業系統並下載Step2 Step2 安裝記憶卡燒錄軟體安裝記憶卡燒錄軟體1.1.至至httphttp:/ /下載並安裝下載並安裝Step3Step3 燒錄記憶卡燒錄記憶卡1.1.解壓縮於樹莓派官方網站所下載之作業系統壓縮檔，可解壓縮於樹莓派官方網站所下載之作業系統壓縮檔，可以得到一個副檔名為以得到一個副檔名為. .imgimg的映象檔的映象檔。2.

8、2.開啟開啟Win32DiskImagerWin32DiskImager選取該映象檔之路徑，插入記憶選取該映象檔之路徑，插入記憶卡使卡使Win32DiskImagerWin32DiskImager讀到記憶卡後，按下讀到記憶卡後，按下WriteWrite開始燒錄開始燒錄。1.按此選取映象檔存放位置2.確認是否以讀取記憶卡3.確認目前所選取的映象檔4.按此開始進行燒錄5.確定格式化該記憶卡Step4Step4 安裝作業系統安裝作業系統1.1.將將SDSD卡放入樹莓派主板中並開機。卡放入樹莓派主板中並開機。2.2.隨後即可看到隨後即可看到4 4棵樹莓在螢幕左上方。棵樹莓在螢幕左上方。3.3.安裝完成

9、後即可看到安裝完成後即可看到UbuntuMATEUbuntuMATE開機畫面開機畫面。Step5Step5 設定作業系統設定作業系統1.1.設定系統語言。設定系統語言。2.2.設定地區。設定地區。3.3.設定鍵盤形式。設定鍵盤形式。4.4.設定使用者設定使用者。Step6Step6 擴大磁區空間擴大磁區空間1.1.以以Ctrl + Alt + TCtrl + Alt + T開啟終端機。開啟終端機。2.2.使用使用sudosudo fdiskfdisk /dev/mmcblk0 /dev/mmcblk0 指令進入指令進入 fdiskfdisk。3.3.按按 d d 再按再按 2 2 刪除分割區。

10、刪除分割區。4.4.之後再之後再 n n 再按再按 p p 再再 enter enter 再再 enter enter 把磁區建把磁區建回來，回來，最後按最後按 w w 儲存。儲存。5.5.再使用再使用sudosudo resize2fs /dev/mmcblk0p2 resize2fs /dev/mmcblk0p2 指令把指令把SDSD卡的卡的分割分割磁區磁區填滿。填滿。1.進入 fdisk2.按d並選擇刪除第2磁區3.建立一個新的磁區3.都按Enter使用預設空間大小4.按w儲存5.把SD卡的分割磁區填滿Step7Step7 更新作業系統更新作業系統1.1.使用使用 sudosudo ap

11、t-get apt-get updateupdate 指令取得指令取得遠端更新伺服器遠端更新伺服器的套件檔案清單的套件檔案清單。2.2.使用使用 sudosudo apt-get -y apt-get -y distdist-upgrade-upgrade 指令更新指令更新套件套件。3.3.使用使用 sudosudo apt-get apt-get cleanclean 指令清除指令清除更新時所下載回來更新時所下載回來的更新的更新( (安裝安裝) )檔案。檔案。編譯編譯C C語言語言1.1.新增一個空白文件，附檔名為新增一個空白文件，附檔名為. .c c。2.2.編撰編撰C C語言程式碼語言程

12、式碼。3.3.使用使用sudosudo apt-get install apt-get install gccgcc 指令下載編譯器。指令下載編譯器。4.4.切換至該文件所存放之目錄下切換至該文件所存放之目錄下。5.5.使用使用gccgcc -g -Wall -g -Wall 檔名檔名.c .c -o -o 檔名檔名 指令編譯該文件。指令編譯該文件。6.6.使用使用././檔名檔名 指令執行該程式碼。指令執行該程式碼。1.安裝gcc編譯器2.編譯程式碼3.執行程式碼執行結果編譯編譯C+C+語言語言1.1.新增一個空白文件，附檔名為新增一個空白文件，附檔名為. .cppcpp。2.2.編撰編撰C

13、+C+語言語言程式碼程式碼。3.3.使用使用sudosudo apt-get install apt-get install g+g+ 指令下載編譯器。指令下載編譯器。4.4.切換至該文件所存放之目錄下切換至該文件所存放之目錄下。5.5.使用使用g+ g+ 檔名檔名. .cppcpp -o -o 檔名檔名 -Wall -Wall指令編譯該文件。指令編譯該文件。6.6.使用使用././檔名檔名 指令執行該程式碼。指令執行該程式碼。1.安裝g+編譯器2.編譯程式碼3.執行程式碼執行結果編譯編譯ARMARM組合語言組合語言1.1.撰寫撰寫ARMARM組合語言程式碼組合語言程式碼( (檔名檔名.s).

14、s)2.2.使用使用as -o as -o 檔名檔名.o .o 檔名檔名.s.s指令邊譯該程式碼指令邊譯該程式碼3.3.使用使用gccgcc -o -o 檔名檔名 檔名檔名.o.o指令製作程式的執行檔指令製作程式的執行檔4.4.使用使用././檔名檔名 ; echo ; echo $?$?指令執行該程式碼指令執行該程式碼Step1 Step1 選擇作業系統選擇作業系統1.1.至至 https/downloads://downloads/ / 選擇欲選擇欲安裝的作業系統並下載安裝的作業系統並下載按此下載St

15、ep2 Step2 安裝記憶卡燒錄軟體安裝記憶卡燒錄軟體1.1.至至httphttp:/ /下載並安裝下載並安裝Step3Step3 燒錄記憶卡燒錄記憶卡1.1.解壓縮於樹莓派官方網站所下載之作業系統壓縮檔，可解壓縮於樹莓派官方網站所下載之作業系統壓縮檔，可以得到一個副檔名為以得到一個副檔名為. .imgimg的映象檔的映象檔。2.2.開啟開啟Win32DiskImagerWin32DiskImager選取該映象檔之路徑，插入記憶選取該映象檔之路徑，插入記憶卡使卡使Win32DiskImagerWin32DiskImager讀到記憶卡後，按下讀到記憶卡後，按下WriteWrite開始燒錄開始燒

16、錄。1.按此選取映象檔存放位置2.確認是否以讀取記憶卡3.確認目前所選取的映象檔4.按此開始進行燒錄5.確定格式化該記憶卡燒錄中Step4Step4 安裝作業系統安裝作業系統1.1.將將SDSD卡放入樹莓派主板中並開機。卡放入樹莓派主板中並開機。2.2.隨後即可看到隨後即可看到4 4棵樹莓在螢幕左上方。棵樹莓在螢幕左上方。3.3.安裝完成後即可看到安裝完成後即可看到RaspbianRaspbian開機畫面。開機畫面。4.4.預設帳號預設帳號:pi :pi 預設密碼預設密碼:raspberry:raspberry。Step5Step5 擴大磁區空間擴大磁區空間1.1.開啟終端機開啟終端機。2.2

17、.使用使用sudosudo raspi-configraspi-config 指令進入指令進入RaspbianRaspbian核心管理程式。核心管理程式。3.3.選擇選擇Expand FilesystemExpand Filesystem。選擇Expand FilesystemStep6Step6 更新作業系統更新作業系統1.1.使用使用 sudosudo apt-get apt-get updateupdate 指令取得指令取得遠端更新伺服器遠端更新伺服器的套件檔案清單的套件檔案清單。2.2.使用使用 sudosudo apt-get -y apt-get -y distdist-upgra

18、de-upgrade 指令更新指令更新套件套件。3.3.使用使用 sudosudo apt-get apt-get cleanclean 指令清除指令清除更新時所下載回來更新時所下載回來的更新的更新( (安裝安裝) )檔案。檔案。MathematicaMathematica與與Wolfram LanguageWolfram LanguageMathematicaMathematica是由英國是由英國科學家科學家Stephen WolframStephen Wolfram開發開發的一款的一款廣泛使用的科學計算軟體廣泛使用的科學計算軟體。它。它擁有強大的數值計算和符號擁有強大的數值計算和符號運算能

19、力運算能力。 Wolfram LanguageWolfram Language是用於是用於MathematicaMathematica的的程式語言。這種程式語言。這種語言語言覆蓋範圍非常覆蓋範圍非常全面和廣泛，並且可以用於解決大量專全面和廣泛，並且可以用於解決大量專業領域的問題。例如，業領域的問題。例如，它的內置函數可用於它的內置函數可用於生成和運行圖生成和運行圖靈機、創建圖形和音頻、分析三維模型、求解靈機、創建圖形和音頻、分析三維模型、求解微分方程。微分方程。為了方便用戶使用，還提供了豐富的為了方便用戶使用，還提供了豐富的文件資料文件資料。關於關於PythonPythonPythonPyth

20、on是是一種物件導向、直譯式的電腦程式語言，具有近一種物件導向、直譯式的電腦程式語言，具有近二十年的發展歷史。它包含了一組功能完備的二十年的發展歷史。它包含了一組功能完備的標準函式庫標準函式庫，能夠輕鬆完成很多常見的任務。它的語法簡單，與其它大能夠輕鬆完成很多常見的任務。它的語法簡單，與其它大多數程式設計語言使用大括弧不一樣，它多數程式設計語言使用大括弧不一樣，它使用縮進使用縮進(Tab)(Tab)來來定義語句塊定義語句塊。PythonPython支援命令式程式設計、物件導向程式設計、函式程支援命令式程式設計、物件導向程式設計、函式程式設計式設計、觀點觀點導向導向程式設計、泛型程式設計、泛型程

21、式設計等多種程式設程式設計等多種程式設計。計。編譯編譯PythonPython1.1.新增一個空白文件，副檔名須為新增一個空白文件，副檔名須為. .pypy。2.2.在這個文件中編撰程式碼。在這個文件中編撰程式碼。3.3.開啟終端機，並切換至該文件所放置的開啟終端機，並切換至該文件所放置的目錄下目錄下。4.4.輸入輸入python python 檔名檔名. .pypy 指令即可編譯該程式碼。指令即可編譯該程式碼。開啟終端機Step1 Step1 選擇主板類型選擇主板類型1.1.至至 http:/http:/ms-iot.github.io/content/en-ms-iot.github.io

22、/content/en-US/GetStarted.htmUS/GetStarted.htm 選擇欲安裝作業系統選擇欲安裝作業系統的主的主板類型並下載板類型並下載點此連結點此進行下一步點此進入下載頁面點此開始下載Win10 IOT Core RPiStep2 Step2 安裝安裝Win10 IOT CoreWin10 IOT Core1.1.雙擊先前下載雙擊先前下載的的isoiso檔檔(Win10(Win10新設計，不須額外安裝其新設計，不須額外安裝其他工具即可開啟他工具即可開啟isoiso檔檔) )。2.2.雙擊裡面所含的執行檔雙擊裡面所含的執行檔，立即開始安裝，立即開始安裝。看到此畫面代表

23、您已完成完整的安裝程序Step3Step3 燒錄記憶卡燒錄記憶卡1.1.至至C:Program Files(x86)Microsoft C:Program Files(x86)Microsoft IoTIoT 開啟開啟IoTCoreImageHelperIoTCoreImageHelper記憶卡燒錄軟體。記憶卡燒錄軟體。2.2.插入記憶卡，並確認記憶卡燒錄軟體以讀取該記憶卡資插入記憶卡，並確認記憶卡燒錄軟體以讀取該記憶卡資訊，隨後在記憶卡燒錄軟體中點選欲進行燒錄之記憶卡。訊，隨後在記憶卡燒錄軟體中點選欲進行燒錄之記憶卡。3.3.選取欲燒錄檔案之路徑選取欲燒錄檔案之路徑( (C:Program

24、C:Program Files(x86)Microsoft Files(x86)Microsoft IoTIoTFFURaspberryPi2)FFURaspberryPi2)，並且開，並且開始進行燒錄。始進行燒錄。1.點選欲進行燒錄的記憶卡2.點此選取欲燒錄檔案之路徑開始進行燒錄燒錄中燒錄完成，即可看到此畫面Step4Step4 安裝作業系統安裝作業系統1.1.將將SDSD卡放入樹莓派主板中並開機。卡放入樹莓派主板中並開機。2 2. .安裝完成後即可看到安裝完成後即可看到Windows10 IOTWindows10 IOT開機畫面開機畫面。使用者使用者與群與群組組User(使用者):目前開啟

25、作業系統的人Group(群組):目前開啟作業系統的人所隸屬的群體Others(其他):非目前開啟作業系統的人或群體檔案檔案類型類型與權限與權限第一格： d d=目錄 - -=檔案 l l=連結檔(link file) b b=可供儲存的周邊設備(可隨機存取裝置)； c c=序列埠設備，例如鍵盤、滑鼠(一次性讀取裝置)。第一到九格(以三格為一組):組合方式均為 rwx。 r =可讀(read) w =可寫(write) x =可執行(execute)。 - =沒有權限。第一組為檔案擁有者可具備的權限第二組為加入此群組之帳號的權限第三組為非本人且沒有加入本群組之其他帳號的權限檔案檔案屬性屬性使用超

26、級使用者身分，並以ls al指令查看:第一欄:這個檔案的類型與權限(permission)第二欄:有多少檔名連結到此節點(i-node)第三欄:這個檔案(或目錄)的擁有者帳號第四欄:這個檔案的所屬群組第五欄:這個檔案的容量大小，預設單位為bytes第六欄:這個檔案的建檔日期或者是最近的修改日期第七欄:這個檔案的檔名目錄配置目錄配置根據Filesystem Hierarchy Standard(FHS)標準來制定：可可分享的分享的：可以分享給其他系統使用的目錄，所以包括執行檔與使用者的郵件等資料， 是能夠分享給網路上其他主機使用的目錄；不可分享的不可分享的：自己機器上面運作的裝置檔案或者是與程序

27、有關的檔案等， 由於僅與自身機器有關，所以當然就不適合分享給其他主機了。不變的不變的：有些資料是不會經常變動的。 例如函式庫、文件說明檔、系統管理員所管理的主機服務設定檔等等；可變動的可變動的：經常改變的資料，例如登錄檔、一般用戶可自行收受的新聞群組等。主要制定範圍:/ (root, 根目錄)：開機系統相關。/usr ：軟體安裝/執行相關。/var ：系統運作過程相關。根根目錄的子目錄目錄的子目錄FHS定義根目錄所需具備的子目錄:/bin：存放執行檔。例：ls、mv、rm、mkdir、rmdir。/boot：存放核心與開機檔。例:開機選單(grub) 。/dev：存放周邊設備與裝置。例:隨身碟

28、(usb)、記憶卡(SD Card)。/etc：存放系統主要的設定檔。例:帳號密碼、 服務啟始檔。/lib：存放開機時會用到的函式庫。/media：存放可移除的裝置。例:光碟機(CD-Rom)。/mnt：用途與media目錄相同，後用來執行media下所存放的裝置。/opt：存放第三方軟體。例:KDE(桌面管理系統) 。/run：存放開機後所產生的各項資訊。/sbin：存放開機、修復、還原所需的指令。例：fdisk(新增或刪除磁區)。/srv：存放網路服務所需的資料目錄。例: WWW、FTP(文件傳輸協議)。/tmp：提供正在執行中的程式暫時放置檔案的地方。/usr：存放可分享與不可變動的資料

29、，後續介紹。/var：存放變動性的資料，後續介紹。根目錄的根目錄的子目錄子目錄(cont.)(cont.)FHS建議根目錄可以存在的子目錄:/home：使用者的家目錄。例:/home/123(A使用者) 、/home/456(B使用者)。/root:系統管理員(root)的家目錄。其他存在根目錄中的子目錄:/lost+found：系統不正常產生錯誤時，會將一些遺失的片段放置於此目錄下。/proc：存放虛擬檔案系統(virtual filesystem)，該資料皆存在記憶體內。usrusr的子目錄的子目錄FHS定義usr所需具備的子目錄:/usr/bin：存放一般用戶能使用的指令。例：ls、mv

30、、rm、mkdir、rmdir。/usr/lib：存放開機時會用到的函式庫，與 根目錄/lib 功能相同，根目錄/lib 即連結到此目錄。/usr/local/：存放系統管理員在本機自行安裝下載的軟體(方便新版與舊版軟體同時存在)。/usr/sbin：存放開機、修復、還原所需的指令，與 根目錄/sbin 功能相同，根目錄/sbin 即連結到此目錄。例：fdisk(新增或刪除磁區)。/usr/share：存放不分硬體架構均可讀取的資料。例:文字檔。FHS建議usr可以存在的子目錄:/usr/games/ ：存放遊戲相關資料。/usr/include/：存放程式語言的標檔頭(header)與包含檔

31、(include)。/usr/libexec/ ：存放不被一般使用者慣用的執行檔。/usr/src/ ：建議存放原始碼。varvar的子目錄的子目錄FHS定義var所需具備的子目錄:/var/cache：存放應用程式運作過程會產生的暫存檔。/var/lib：存放程式執行過程中，需使用的資料檔案。例:Mysql(資料庫) 。/var/lock：存放已上鎖的程式。例:某些不能同時執行的程式。/var/log：存放登錄檔。例:/var/log/wtmp(記錄登入者的資訊) 。/var/mail：存放個人電子郵件信箱資訊。/var/spool：存放排隊等待其他程式使用的資料。例:尚未寄出的電子郵件。L

32、inuxLinux目錄樹狀結構示意圖目錄樹狀結構示意圖FHS規範的主要目錄(藍)主要目錄之子目錄(綠)相互連接之子目錄(白)子目錄的子目錄(灰)檔案檔案與目錄的檢視：與目錄的檢視： lsls在在LinuxLinux系統當中，系統當中， ls ls 指令可能是最常被執行的指令可能是最常被執行的。因為我們隨因為我們隨時時都要知道檔案或者是目錄的相關資訊都要知道檔案或者是目錄的相關資訊。不過不過，LinuxLinux的檔案所記錄的資訊實在是太多了，的檔案所記錄的資訊實在是太多了，ls ls 沒有需要沒有需要全部都列出全部都列出來來所以所以，當你只有下達，當你只有下達 ls ls 時，預設顯示的只有：

33、非隱藏檔的檔時，預設顯示的只有：非隱藏檔的檔名、名、 以檔名進行排序及檔名代表的顏色顯示如此而已。以檔名進行排序及檔名代表的顏色顯示如此而已。變更目前目錄：變更目前目錄： cdcd指令格式指令格式:cd :cd 目的地目的地例例1:1: cd cd 目的資料夾目的資料夾cd /homecd /home例例2:2: cd cd # #回到回到自己的家目錄自己的家目錄例例3:3: cdcd # #回到回到自己家自己家目錄目錄例例4:4: cd cd . # #回到回到目前的上層目前的上層目錄目錄複製檔案或目錄複製檔案或目錄： cpcp指令格式指令格式: :cpcp 來源來源檔檔(source) (source) 目標檔目標檔(destination(destination) )例例1:1: cpcp 檔名檔名 目標資料夾目標資料夾cpcp Test / Test /路徑路徑/User/User例例1:1: cpcp 檔名檔名 目標目標資料夾資料夾/ /新檔名新檔名cpcp Test Test / /路徑路徑/ Use