智能终端应用开发基础 全套课件 杜鹃 第1-14章 树莓派简介 -多机器人系统综合应用

第1章

树莓派简介Contents01.树莓派02.树莓派拓展板04.操作系统初始化03.操作系统的选择与安装01树莓派树莓派（RaspberryPi），一般可简写为RPi、RasPi或RPI，是为学习计算机编程教育而设计的，图标如图1-1所示。它是只有信用卡大小的卡片式电脑，其系统基于Linux。随着Windows10IoT的发布，我们也可以在树莓派上面运行Windows系统。别看其外表“娇小”，内“心”却很强大，拥有视频、音频等功能，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”。自树莓派问世以来，受众多计算机发烧友和创客的追捧，曾经一“派”难求。它和现在的平板电脑不一样的是，树莓派的底层是一个完整的Linux操作系统，而不是像Android的底层是一个精简过的Linux嵌入式版本。树莓派的简介树莓派是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个通用串行总线（UniversalSerialBus，USB）接口和一个10/100以太网接口（A型没有网口），可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和高清多媒体接口（HighDefinitionMultimediaInterface，HDMI）高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有个人计算机（PersonalComputer，PC）的基本功能只需接通电视机、键盘等，就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。RaspberryPiB款只提供电脑板，无内存、电源、键盘、机箱或连线。树莓派的简介树莓派是由注册于英国的慈善组织“RaspberryPi基金会”开发，埃本·厄普顿（EbenUpton）为项目带头人。2012年3月，英国剑桥大学的厄普顿正式发售世界上最小的台式机，又称卡片式电脑，外形只有信用卡大小，却具有电脑的所有基本功能，这就是RaspberryPi电脑板，中文译名“树莓派”。RaspberryPi基金会以提升学校计算机科学及相关学科的教育，让计算机变得有趣为宗旨。RaspberryPi基金会期望这一款电脑无论是在发展中国家还是在发达国家，会有更多的其他应用被不断的开发出来，并应用到更多领域。在2006年树莓派早期概念是基于Atmel的ATmega644单片机，首批上市的10000台树莓派的板子是由中国台湾和大陆厂家所制造。目前，仅有三家公司通过树莓派的生产许可，它们分别是Element14/PremierFarnell、RSComponents及Egoman。这三家公司都在网上出售树莓派。在国内也可以通过国内购物网站购买到自己所想要的树莓派。而且树莓派基金会还提供了基于ARM的Debian和ArchLinux的发行版供大众下载。还计划提供支持Python作为主要编程语言，支持Java、BASIC（BeginnersAll-PurposeSymbolicInstructionCode）、C和Perl（PracticalExtractionandReportLanguage）等编程语言。树莓派的家族树莓派到如今已经发布到第4代，性能也是越来越优，每一代都分为A、B型（2019年发布的4代暂时还没有A型），也有比较特殊的型号比如去掉大部分接口很小巧的树莓派Zero、去掉所有接口的树莓派计算型（ComputeModule，CM）、B型的增强型B+等。其中B型是最常用的，而A、B型区别也只在于尺寸和接口不同，SoC（SystemonChip）基本都是一致的。如图所示，中主(大)芯片为Broadcom的BCM2711BO，最高主频1.5GHz，4个CortexA72内核，支持64位。小芯片为MXL7704-P4芯片，控制以太网和USB3.0。树莓派4B主板正面图树莓派的家族最初，树莓派的研发初衷是为了制作一部BBCMicro的现代版本。BBCMicro是于1981年上市的微计算机，它启发了一代英国儿童投身到计算机科学事业当中。其实树莓派A型和B型的命名法则也是参考了英国教育性质的BBCMicro电脑。但是2012年2月29日正式发布的树莓派和BBCMicro看起来并不相像。在那个USB键盘/鼠标相对普及的年代，它可能并不需要任何内置外设。而最早的ModelB机型就是一部未封装的单板计算机。以下是树莓派发展历史。2012年2月树莓派B（RaspberryPiModelB）版本；2013年2月红色中国版树莓派B版本；2013年3月树莓派A（RaspberryPiModelA）版本；2014年7月树莓派B＋（RaspberryPiModelB＋）版本；2014年11月树莓派A＋（RaspberryPiModelA＋）版本；2015年2月树莓派2B（RaspberryPi2ModelB）版本；2015年11月树莓派Zero（RaspberryPiZero）版本；2016年2月树莓派3B（RaspberryPi3ModelB）版本；树莓派的家族2017年11月树莓派ZeroW（RaspberryPiZeroW）版本；2018年3月树莓派3B＋RaspberryPi3ModelB+）版本；2018年11月树莓派3A＋（RaspberryPi3ModelA+）版本；2019年6月树莓派4B版本。第一代的树莓派包括A、A＋、B、B＋等多个版本，国内常见的是B版本。树莓派首先发行的是B版本，A版本是B版本的简化版。1-树莓派B版本树莓派B版本型内置512MB内存（在2012年10月15日前发售的B版本内存为256MB），提供两个USB端口和100M有线网接口。树莓派B版本的具体构造如图1-3所示，具体配置如下。CPU采用博通（Broadcom）BCM2835ARM1176JZF-S核心（ARM11），工作频率为700MHz。内存大小为512Mb。具有双核多媒体协处理器（采用VideoCoreIV技术）。树莓派的家族提供的接口包括1个SD/MMC/SDIO接口、1个0/100以太网接口、2个USBhost接口、1个3.5mm音频插孔，1个HDMI视频接口、1个RCA视频接口，1个26pin扩展口（支持SPI.I2C、UART）。树莓派B版本树莓派的家族2013年2月国内厂商深圳韵动电子取得了该产品在国内的生产及销售权限，为了便于区分市场，树莓派基金会规定韵动电子在中国大陆销售的树莓派一律采用红色的印制电路板（PrintedCircuitBoard，PCB），并去掉美国联邦通信委员会（FederalCommunicationsCommission，FCC）及CE（ConformiteEuropeenne）标示，从此，红板树莓派便来到了国内广大的树莓派爱好者身边。红板树莓派的具体构造如图1-4所示。2-树莓派A版树莓派A版本基本上可以认为是树莓派B版本的廉价版本，没有网络接口，内存容量也进一步缩小。树莓派A版本（未发售）内置256MB内存，带一个USB端口，不带有线网接口。中国韵动电子生产的红版树莓派树莓派的家族3-树莓派B+版本树莓派B+版本依然采用BroadcomBCM2835处理器以及和上一代树莓派相同的系统软件，具体构造如图1-5所示。树莓派B+版本的内存依然是512MB，但是在以下几处关键部件做了改进。提供多达40针的GPIO针脚，老版本是26针。提供了4个USB接口，比老版本多2个，并且对热插拔和过流保护做了改良。用MicroSD储存卡插口替换了老的SD插口。更低的功耗，功耗降低了0.5～1W。音频优化，音频电路采用了专用的低噪音电源。更简洁的外形，B+版本将USB接口和电路板边沿对齐了、移除AV接口，并在主板上做了4个固定孔，方便固定。树莓派的家族从配置看树莓派B+版本使用了和树莓派B版本相同的BroadcomBCM2835芯片和512MB内存，但和前代产品相比较，B+版本的功耗更低，接口也更丰富。B+版本将通用输入输出引脚增加到了40个，USB接口也从B版本的2个增加到4个，除此之外，B+版本的功耗降到了0.5~1W，旧款的SD卡插槽被换成了更美观的推入式microSD卡槽，音频部分则采用了低噪供电。从外形上来看，USB接口被移到了主板的一边，复合视频移到了3.5mm音频口的位置，此外还增加了4个独立的安装孔。4-树莓派A+版本树莓派A+版本是树莓派的低规格和成本的版本。这个版本只有一个USB端口，功耗较低，没有以太网端口，内存为512MB（老版本的内存为256MB）。该款型号支持同树莓派B版一样的MicroSD卡读卡器和40-pin的GPIO（GeneralPurposeInput/OutputPort）连接端口，其他的功能包括BroadcomBCM2385ARM11处理器、512/256MB的内存和HDMI输出端口,更小的主板尺寸和完全兼容HAT、4通道立体声输出和复合视频端口等。树莓派A+版本的具体构造如图所示。树莓派B+版本树莓派的家族树莓派2B版本采用BroadcomBCM2836900MHz的四核SoC，1GB内存，是新一代开拓者，兼容树莓派B+版本。但相比之下，树莓派22B版的性能提升6倍，内存翻了一番。树莓派2B版不仅能跑全系列ARMGNU/Linux发行版，而且支持SnappyUbuntuCore及Windows10。树莓派2B版本和树莓派B+版本曾是最受欢迎的版本之一，不过现在已经被更强大的树莓派3B版本和树莓派4B版本所取代。树莓派A+版本树莓派的家族2015年11月，树莓派基金会发布了一款新的代号为树莓派Zero的版本，这是树莓派基金会推出的超小型超低价卡片式电脑主板。树莓派Zero版本是目前所有树莓派中最小、最便宜的一款。现在最新版是V1.3，相对于最初的版本多了一个CSI（CameraSerialInterface）摄像头接口。树莓派Zero版本采用的是ARM11内核的BCM2835处理器，经济适用，众多树莓派爱好者爱不释手。树莓派Zero版本总共有3个版本RaspberryPiZero、RaspberryPiW、RaspberryPiZeroWH。树莓派Zero版本系列是针对于要求极致体积并且对性能要求不高的场景。比如无人机、探空气球之类的，又或者是单纯的对于计算能力要求不高的的场景，比如3D打印机、自动化农场、掌机之类的玩法。树莓派ZeroW版树莓派的家族2018年1月，树莓派基金会发布了一款新的代号为树莓派ZeroWH（RaspberryPiZeroWH）的版本，相当于配备了已经焊接的GPIO口（预先焊好了40针的排针）的ZeroW，其具体构造如图1-10所示。图1-10树莓派ZeroWH版7-树莓派3B版本2016年2月，树莓派基金会宣布树莓派3B版本发布，这个版本提供了一些额外的功能，让树莓派的使用变得更加简单。树莓派3B版本的具体构造如图所示，具体配置如下。树莓派树莓派3B版本采用的64位处理器是基于Cortex-A53的BroadcomBCM2837。BCM2837为四核处理器，主频也由树莓派2B版本的900MHz提高到了1.2GHz。根据官方提供的数据，这将使树莓3B版本的处理速度较2B版本提高50%。如果和B版本的700MHz单核相比，提升大约在3~4倍。更高的CPU速度使得树莓派可以胜任更大负荷的运算工作：如科学计算，机器人路径规划等。树莓派3B版本的具体构造树莓派的家族内置Wi-Fi，兼容2.4GHz、802.11b/g/n（无线网络协议，在这里指的是802.11b、802.11g、802.11n），支持蓝牙4.1规范提供的接口包括4个USB2.0端口、10/100以太网接口、HDMI端口、microSD（MicroSDCard）插槽以及GPIO插槽等。视频和3D性能进步明显，提供3.5mm音频口和视频输出、CSI和DSI（(DisplaySerialInterface，DSI）摄像机和显示连接器。树莓派3B版本使用了集成蓝牙4.0和Wi-Fi的设计。集成通信的设计的意义是多方面的。首先，使用者无须再购买额外的USB设备，从一定程度上来说，鼓励了用户在自己的设计中使用这些通信功能；其次，集成的通信模块可以进行更好的功耗管理，同时I/O吞吐的性能也会得到提高；最后，可以更进一步的优化内核，只针对板载的芯片专门进行优化。避免可能出现的兼容性或者未优化的驱动导致通信性能下降问题。树莓派ZeroW版树莓派的家族8-树莓派3B＋版本2018年3月，树莓派基金会宣布树莓派3B＋版本发布。树莓派3B+版本是在树莓派3B版本的基础上进行了强力的升级，具体如下。处理器采用了BroadcomBCM2837B0，是树莓派3B版本处理器的升级版本，更新的版本进行了性能和散热器优化，拥有更好时钟频率和更精准的芯片温度.双频无线网卡和蓝牙采用CypressCYW43455单芯片combo解决方案，使其在2.4GHz和5GHz的频带会有更加优异的表现，除了峰值CPU时钟频率提高200MHz外，有线和无线网络吞吐量大约是树莓派3B版本的三倍，并且能够在更长的时间内保持高性能。树莓派3B＋版本的具体构造如图所示。树莓派3B+版树莓派的家族9-树莓派3A＋版本2018年11月，树莓派基金会宣布树莓派3A＋版本发布。新版本的芯片组与树莓派3B＋版本保持相同，但是RAM缩减到512MB，USB口缩减至1个，取消以太网接口。树莓派3A＋版本的尺寸同样采用了标准的树莓派A＋尺寸，继承了树莓派3B版本的64位四核1.4GHz处理器、双频2.4GHz和5GHzWi-Fi网络、蓝牙4.2/BLE以及经过改进的散热管理。其具体构造如图所示。树莓派3A+版本树莓派的家族10-树莓派4B版本2019年6月，树莓派基金会宣布树莓派4B版本发布。与树莓派34B版本相比，树莓派44B版本在板型方面没有变化，部分接口有所改动。如果之前未接触过树莓派3B版本，可能第一时间无法区别二者，它还增加了许多新的功能，相对于树莓派3B版本属于革命性的改进，主要改进如下所述。在处理器上进行了全方位的升级，从64位A53升级到64位A72，主频从1.2GHz升级到1.5GHz。GPU核心未做改变，但是主频从400MHz（MHz：国际单位制中频率的单位，兆赫兹）提升到500MHz。Wi-Fi升级为5.0，且支持BLE，使对智能产品的开发更加方便。供电电路升级到5，增加了扩展更多模块的可能性。树莓派4B版本的具体构造如图所示。树莓派4B版本树莓派的家族11-其他版本2014年树莓派基金会推出第一代计算模块（ComputeModule1，CM1），推出的计算模块主要目的是工业用途，2017年推出全新一代计算模块（ComputeModule3，CM3），与树莓派3采用的是同款处理器。虽然这是第二代计算模块，但是它却被命名为ComputeModule3，主要是为了跟最新一代的树莓派相匹配。在CM3中能够运行WindowsIoT，并支持Linux。树莓派的家族树莓派官方在公告中写道：“新款模块能够驾驭处理器引脚、高速内存接口、核心电源供应等复杂场景应用，而且能通过简单的负载主板来提供消费者所需要的外部接口和尺寸形态。”树莓派CM3版本的全新升级包括1GBRAM及1.2GHz的BroadcomBCM2837处理器。CM3版本的CPU性能提高了10倍，具体构造如图1-15所示。相比前一代，CM3版本还有更灵活的存储选项，CM1版本只有固定的4GBeMMC（EmbeddedMultimediaCard）闪存，而最新一代的CM3则有两个版本可供选择：标准版搭载的仍然是4GBeMMC闪存；而Lite版（具体构造见如图1-16所示）的4GBeMMC闪存则被SD扩展接口所替代。2020年10月树莓派基金会发布了树莓派第四代计算模块（RaspberryPiComputeModule4）。树莓派CM4（Lite）版本树莓派CM3版本树莓派的家族02树莓派拓展板树莓派扩展板（HardwareAttachedonTop，HAT）是为了支持各类外围模块的接入，丰富树莓派主板功能的外扩版。扩展板由第三方提供。这里主要介绍用于音频处理的HiFiDAC扩展板和树莓派瑞士军刀（SAKSforRPi）多功能扩展板。树莓派主板的集成电路内置音频总线（Inter-ICSound，IIS）音频接口存在一个主要的问题，来自CPU的时钟只能完美地输出一个频率的时钟，导致音频文件在44kHz以及更高频率的情况下采样时，IIS会发生非常剧烈的抖动。在连接HiFiDAC扩展板之后，就进入IIS的主模式，不让树莓派在IIS上输出时钟，而是利HiFiDAC扩展板的输出时钟，树莓派仅发送待播放的音频文件。因为这个时候同时使用两个时钟，所以解决了抖动问题。HiFiDAC扩展板的具体构造如图所示。HiFiDAC扩展板HiFiDAC扩展板HiFiDAC扩展板设计比较独特。3个频道的电源被分离并且过滤：第一个用于数字端；第二个用于模拟端；最后一个用于时钟本身。此外，HiFiDAC扩展板使用了两个抖动非常低的振荡器作为时钟单元。使用扩展板上的PCM5122音频解码芯E片代替树莓派主板的芯片作为，IIS的主时钟（masterclock），再加上双低抖动的振荡器以支更准确的采样频率时钟，可以使用户得到一个高级的音乐播放器。HiFiDAC扩展板完美适配树莓派，并且支持Volumio、MoodeAudio和OSMC等功能强大的播放软件，能快速搭建树莓配HiFi系统。它能兼容树莓派A+、B+、2B、3B、3B+、4B、树莓派Zero、ZeroW等版本，以及后续对该标准兼容的树莓派系列硬件，为了确保可用性，建议在带有无线网卡的树莓派上使用。HiFiDAC扩展板HiFiDAC扩展板树莓派瑞士军刀扩展板是由一系列常用电器元件精心构建而成的多功能扩展板，适用于40针GPIO口的树莓派系列产品。可以基于树莓派主机和本产品看发出丰富的软件，软硬件结合，研发出功能丰富的应用。树莓派瑞士军刀扩展板由NEXZ公司设计，具体构造如图1-19所示。在尺寸上与树莓派A+、B+、2B、3B、3B+、4B等版本兼容由常用功能器件的高度合理集成，整合了较多的功能单元配备了专用传感器接口和功能扩展接口集成时钟模块可防止由于树莓派掉电而导致的时间重置拥有专用芯片驱动数码管（TM1637）、LED（74HC585），从而效率、效果兼备。在使用扩展板之前，需要先了解树莓派GPIO方面的基础知识，该部分将在后面的章节中说明。在树莓派瑞士军刀扩展版上，LED、数码管和蜂鸣器等器件均为低电平触发。表1-1中说明了该扩展板详细的GPIO排布。树莓派瑞士军刀扩展板在工业应用中通常使用RS485作为通信标准，而树莓派并没有对这一标准进行实现，当树莓派用于工业中时就需要搭载对应的扩展板。如图1-21所示，是由Waveshare公司设计的树莓派RS485CAN扩展板，该扩展板具备控制器局域网总线（ControllerAreaNetwork，CAN），使用串行外设接口（SerialPeripheralInterface，SPI）CAN控制器MCP2515，搭配收发器SN65HVD230；具备RS485功能，使用异步收发传输器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，UART）控制，支持自动切换收发状态无须程序控制，收发器为SP3485；板载瞬态电压抑制管（TransientVoltageSuppressor，TVS），RS485通信可有效抑制电路中的浪涌电压和瞬态尖峰电压且防雷防静电。树莓派RS485CAN扩展板树莓派ArduinoOLED扩展板其他扩展板03操作系统的选择与安装RaspberryPiOS是树莓派官方的操作系统，RaspberryPiOS是基于Debian操作系统的，它是专门为ARM卡片式计算机树莓派定制的版本。有很多的人使用Debian操作系统，它符合POSIX标准，文件系统规范，而且在国内的更新源很多，软件资料丰富，系统安全稳定。而且RaspberryPiOS它集成了很多工具，用于教育、编程以及其他广泛的用途。具体来说，它包含了Python、Scratch、SonicPi、Java和其他一些重要的包。所以当我们安装RaspberryPiOS后可能就不需要特意安装基本工具了，因为我们会发现大部分工具已经被提前安装好了。RaspberryPiOS目前也是在被积极地维护着的，它也是当前最流行的树莓派操作系统之一，因为其他的第三方树莓派操作系统(OS)各有各的侧重方面，甚至可以把RaspberryPiOS认为是当前比较平衡的版本，并且在后续系统烧录中所用到的系统也是RaspberryPiOS，建议把RaspberryPiOS当作为入门所选用的操作系统，等RaspberryPiOS使用熟练了，需要其他方面支持的时候再换其他的版本。RaspberryPiOSNOOBS是树莓派官方发布的工具，是一种新颖的设置程序，如图所示。它可以多系统引导（包含RaspberryPiOS、Arch、OpenELEC、RaspBMC…），是一个非常好用的多系统引导管理器。它的出现让第一次接触树莓派和Linux的玩家能更轻松地运行树莓派。通过NOOBS，可以抛开各种复杂的网络和镜像安装软件，它本身含有操作系统的全部文件，可以完全不依赖网络直接安装系统，只要记得安装完成后更新系统就行（注意：NOOBSLite'中不含操作系统文件，纯粹是个引导器，需要联网下载）。甚至还可以抛开电脑就能安装上我们所想要安装的系统，在这里只需要准备一张复制NOOBS文件、容量大于4GB的SD卡就可以实现，推荐使用更大容量Class10级别的SD卡，这样可以确保有更多可用空间和更高的读写速度。NOOBSA安装系统界面NOOBSUbuntuMate是基于Mate桌面环境的一个Ubuntu的社区发行版本。Mate桌面是GNOME2(TheGNUNetworkObjectModelEnvironment)的一个延续版本，如果之前我们有用过其他的Linux版本，那么应该对GNOME桌面不会感到很陌生。它界面美观、易用，即使初次接触使用的人也很容易上手使用。如图1-25所示，UbuntuMate是由“Ubuntu发行版+MateDesktop桌面”组成的操作系统，Mate是基于GNOME2作为桌面环境它可以做的更加轻量化和快速，因此对于树莓派这样硬件资源有限的ARM嵌入式卡片电脑，可以占用更少的内存资源，提供更可靠的桌面服务支持。可视化桌面需要提供的支持，最基本的当然是文件文本图片、文件夹资源管理器，自定义可视化界面等。UbuntuMate系统界面UbuntuMATESnappyUbuntuCore是Ubuntu的一个版本，是面向智能设备的最新平台，可以运行存储在本地或依赖于云端的相同软件，它最大的好处就是可以避免使用者频繁地定期更新。Snappy代表了两种意思，第一种：它是一种用来替代Deb的新的打包格式；第二种：它是一个用来更新系统的前端，SnappyUbuntuCore从CoreOS、红帽和其他系统借鉴了原子更新这个想法。自从树莓派2B版本投入市场后，Canonical很快就发布了适用于树莓派的SnappyCore版本。而第一代树莓派因为ARM镜像是基于ARMv6，而Ubuntu的ARM镜像是基于ARMv7，所以才无法在第一代树莓派上面运行Ubuntu。不过这种状况在SnappyUbuntuCore出现以后就发生了改变。Canonical通过发布SnappyCore的RPI2镜像，向所有见证者证明了SnappyUbuntu是一个崭新的，具有事务性更新的为云及设备而建立的操作系统。它分为：SnappyUbuntuCore为云（cloud）及物联网（InternetofThings，IoT）；SnappyUbuntuPersona为手机电脑SnappyUbuntuCore随着树莓派的逐步发展，官方的Raspbian系统在被一步步完善和开发，软件和资源也是越来越多，这样往往也意味着在慢慢地变臃肿。而DietPi就是在这样的背景下被开发出来，DietPi是一款轻量级的Debian操作系统，它还宣称比RaspbianLite操作系统更轻量。如图所示，在DietPi系统中，默认只有一些必要的软件，其他的任何不需要的软件在初始化的DietPi上面都是不存在的。在干净和简洁的同时，在DietPi上安装需要的软件也比其他软件方便和简单。虽然它被视作一款轻量级的树莓派操作系统，但它也提供了很多的功能，可以在多个使用场景中派上用场。从简单的软件安装包到备份解决方案，当然还有很多功能值得我们去探索、去发现。DietPi系统界面DietPiRISCOS诞生于1987年，最初由英格兰的剑桥的AcornComputers开发设计。该系统主要针对ARM平台，并且命名也取自于所支持的精简指令集RISC架构。RISCOS并非Linux也不是基于Windows，而是拥有独特设计架构的桌面系统，如图所示。其特点是快速、紧凑、高效。主要适合运行在例如树莓派、beaglebone之类的单板电脑上。至诞生之初到2018年，RISCOS一直是商业闭源的操作系统。在2018年后，将该操作系统在gitLab上完全开源出来，供更多的开发者去使用和维护。所以其可靠性和稳定性还是比较有保障的。RISCOS是为诸如树莓派的现代基于ARM的单板计算机定制的。它的用户界面很简单，更专注于性能。RISC系统界面RISCOSWindows10IoT是微软生态下的物联网操作系统，如图1-28所示，从最早发布时就是支持树莓派的。与以往的Windows版本不同，Windows10lotCore主要是应用于智能设备和使用物联网的设备，例如工业电脑、智能网关等。硬件也不仅仅限于x86架构，同时可以在ARM架构上运行。图1-28Windows10IOT系统界面Windows10IOT1-下载RaspberryPiOS可以到树莓派官方网站下载RaspberryPiOS，在如图所示的RaspberryPiOS下载主页，滑动鼠标往下拉可以看到Manuallyinstallanoperatingsystemimage。如图1-30所示，单击Seealldownloadoptions按钮可以查看RaspberryPiOS的所有版本。RaspberryPiOS下载界面首页系统的安装打开上述网址后，可以看到有3个版本的RaspberryPiOS可供选择，3个版本都兼容所有的Raspberrypi硬件，第一个版本是带图形化桌面系统加常用软件的版本，体积最大有2.8GB；第二个版本是带图形化桌面系统但不带常用软件的；第三个版本是不带图形化桌面系统的Lite版本，如果安装了这个版本，就意味着只能运行命令行模式。现在的SD卡都至少有16GB，所以不用担心空间不够充足，可以选择第一个版本或者第二个版本。下载时可以直接单击Download按钮直接下载（如图所示），还可以选择Downloadtorrent链接，先下载种子文件，再通过P2P下载软件（比如迅雷）下载RaspberryPiOS。最后按浏览器的提示将工具下载并保存到Windows电脑上。RaspberryPiOS下载界面系统的安装使用RaspberryPiImager烧录RaspberryPiImager这个软件是运行在Windows电脑上，用来把RaspberryPiOS安装(烧录)到SD卡上的工具。打开树莓派官方下载网址后，点击DownloadforWindows按钮，下载RaspberryPiImager烧录工具的Windows版本，按浏览器的提示将工具下载并保存到Windows电脑上。通过RaspberryPiImager用户可以选择想要写入的镜像和想要装载的产品。另外RaspberryPiImager工具还提供了包罗Raspbian的可用镜像、其他基于Raspbian的镜像和LibreElec。我们还可使用该工具内供给的其他各类适用工具和擦除产品的选项。RaspberryPiImager下载页通过之前的学习，我们了解到树莓派的操作系统是安装在SD卡上的，所以要安装操作系统，必须事先准备好一张SD卡，通过读卡器正确连接到电脑上，并且确保电脑已经识别到所要用到的这张SD卡。具体操作如下：首先在我们的Windows电脑上找到之前下载的RaspberryPiImager和RaspberryPiOS，如图所示。下载的RaspberryPiImager和RaspberryPiOS系统的安装双击imager_1.6.2.exe，打开安装RaspberryPiImager启动页，将RaspberryPiImager工具安装到Windows电脑上，如图所示。安装过程非常简单，只要一路单击Next按钮完成安装则可，不需要任何配置，最终安装成功。系统的安装单击CHOOSEOS按钮选择要安装的操作系统，直接下拉到最后，选择Usecustom，如图所示。系统的安装选择Usecustom后，从计算机中选择刚才第一步里已经下载的RaspberryPiOS，然后再单击Open按钮，如图所示，选择烧录系统界面系统的安装在确保SD卡已经通过读卡器连接到计算机，并且已经识别出此SD卡后，单击CHOOSESTORAGE按钮，如图所示。此时弹出界面，其中显示了所插入的SD卡，选择CHOOSESTORAGE，选择SD卡界面，选择SD卡后会回到启动页。系统的安装一直等Writing进度条从0%变成100%，并自动跳转到Verifying，等Verifying进度条也从0%变成100%，会跳出Writesuccessful的对话框，如左图所示。然后，单击CONTINUE按钮，最后退出RaspberryPiImager，经过上面一系列操作就完成了树莓派系统的安装。把SD卡从计算机上取下，插入树莓派SD卡槽内就可以开始下一步系统的启动和初始化了。注意：在系统烧写成功后千万不要按照系统提示进行格式化SD卡的盘，以后插入SD卡也不要按照提示格式化SD卡的盘，如右图所示。系统的安装2）使用Win32DiskImager烧录Win32DiskImager是一款功能强大免费的Windows程序，用于保存和恢复可移动驱动器中的系统镜像(如USB驱动器、SD存储卡等)。不管选用的是新的卡还是旧的卡，最好都先进行一次格式化操作，这个时候就会用到的软件SDFormatter。如果选用的SD卡在之前已经烧录过系统了，SD卡插入电脑是显示两个盘的，一个是SD卡的boot分区的盘，一个无法识别内容的盘。如果用系统自带的格式化工具对这一个或两个盘进行格式化，SD卡是不能完全被格式化的，但是如果使用SDFormatter就可以很方便的对SD卡进行整卡的格式化。使用SDFormatter前，首先需要计算机读取到SD卡的盘，然后单击“更新”按钮，选取SD卡插入后新增的第一个盘的盘符字母，然后单击“格式化”按钮，最后再单击“确定”按钮，如上图所示。格式化完成后，等待片刻，重新插上SD卡，即可看到SD卡原空间大小，如下图所示。格式化SD卡过程系统的安装前面的格式化SD卡工作做好以后，就可以开始进行系统烧录了。首先需要先安装烧写系统的工具Win32DiskImager。在安装Win32DiskImager时要注意安装的路径中尽量不要出现中文，以免产生不必要的麻烦。在安装进行到第五步，在Selectadditionaltasks中要勾“CreateaDesktopicon(创建桌面图标)”，否则可能无法找到该软件。如果不慎没有勾选也没有太大的影响，还可以使用Windows开始菜单的“查找”。Win32DiskImager的安装很简单，如果没有路径更换的需求，一直单击Next按钮就可以了。首先我们需要将格式化好的SD卡(TF卡)插入到计算机中，打开Win32DiskImager软件，如上图所示。第一步先选择解压后的系统镜像文件。第二步选择SD卡对应的盘符（根据自己SD卡情况选择）。第三步单击Write按钮进行镜像的烧录，如图所示。Win32DiskImager烧录过程系统的安装使用Win32DiskImager烧录成功后，如果页面弹出烧录成功的提示，就说明安装就已经完成了，如果不成功，请关闭防火墙一类的软件，重新插入SD卡进行安装烧录。如果在安装完发现SD卡剩余内存没多少了，这其实是正常的现象，因为烧录好树莓派RaspberryPiOS系统的SD卡被分成两个分区：一个FAT32的Boot分区和一个(或数个)Ext4的Linux主分区。这也是Linux系统的典型需求。因为Windows只能识别Fat32分区，所以才会出现上面的情况。如果Windows提示是否要格式化SD卡,不要格式化，如图所示，否则可能导致安装在隐藏分区中的系统被擦除而导致系统安装失败。格式化SD卡的弹框系统的安装04操作系统初始化上述配置文件是由前期启动的硬件读取的，所以它的文件内容格式非常简单。内容中的配置格式为简单的“属性=值”的方式位于每一行，其中“值”可以为整数或者字符串。配置文件支持注释功能，我们也可以将其中的配置给注释掉以令配置失效，只需要在所需要注释的那一行之前加一个‘#’字符即可。比如一个配置文件中有以下两行配置：hdmi_drive=2那么第二行将不会生效。值得一提的是，每一行中最后被读取的字符长度为80，当文件中一行中的字符数超过该限制，之后的字符将会被忽略。通过配置文件我们可以修改一系列的参数，比如内存、视频与显示、声音、启动、GPIO和相机等。显示设置2-HDMI相关参数（1）hdmi_safe：设置该命令为1表示尝试使用HDMI最大兼容性启动。如果对HDMI设置不了解，我可以在配置文件中添加该配置即可。该配置与下面的配置组合有着同样的效果：hdmi_force_hotplug=1config_hdmi_boost=4hdmi_group=2hdmi_mode=4显示设置当启动树莓派后，树莓派会如图所示显示欢迎界面并提示去进行设置，单击Next按后首先需要设置操作系统的区域。默认的区域为英国，操作系统语言为英语，时区为伦敦，当设置完区域（Country选项）为中国之后，语言以及时区都会发生改变，语言会为中文，时区也会成为上海。当系统重启后，操作系统语言将会成为中文，但是不要急着重启。更改区域树莓派欢迎界面树莓派操作系统有一个默认的用户，用户名称为pi，它拥有默认的密码：raspberry。当修改完区域之后操作系统会提示我们修改密码，输入新的密码并验证，然后单击Next按钮以启用改密码。如图1-53所示。

修改密码修改密码在修改完密码之后，考虑到显示器屏幕边缘会有黑边，即图像未完全覆盖屏幕，树莓派会提示进行屏幕显示的设置，如图所示。如果存在黑边，可以勾选选择框，然后单击Next按钮，当系统重启之后该选项将会生效；否则可以直接单击Next按钮。单击Next按钮后，树莓派会提示选择连接Wi-Fi网络，如果此时已经按照第1章的方法以写配置文件的方式，让树莓派第一次启动时连接了Wi-Fi，则可以直接跳过这一步；否则在连接到一个新的Wi-Fi前，将会与远程桌面断开。其他工作设置屏幕显示接下来是决定是否更新系统和应用，如图1-55所示。如果单击Next按钮，那么树莓派将会先检查是否需要更新，若需要则进行更新。也可以单击Skip按钮直接跳过此环节。树莓派升级需要连接互联网，并且升级过程会用掉几分钟的时间，这由使用的操作系统以及里面软件的版本和网络状况所决定。完成升级后系统会要求进行重启，如图所示。可以单击Restart按钮以进行重启，或者如果有其他任务需要进行，可以单击Later按钮后重启。是否更新对话框是否重启对话框其他工作可以使用单击左上角的树莓派图标的方式将树莓派关机或者重启，然后单击Shutdown按钮，会出现关机选项卡。如图所示，Shutdow有三个选项，分别是Shutdown（关机）、Reboot（重启）和Exittocommandline（退出到命令行）。如果单击Exittocommandline按钮，树莓派并不会关机。也可以以输入命令的方式进行关机，可以输入命令：sudoshutdown树莓派将在一分钟之后关机，也可以使用now参数命令树莓派立刻关机：sudoshutdownnow关机选项卡关闭树莓派感谢您的观看与聆听第2章

树莓派网络操作与基础配置指南Contents01.树莓派网络连接02.树莓派基本操作01树莓派网络连接有线网络配置树莓派直连PC机：树莓派有线网卡与PC直连后，PC会被分配静态IP，树莓派获有线网卡AR，建议保留此IP，避免DHCP冲突。树莓派有线连路由器：树莓派启动后，用网线将树莓派与路由器连接起来，然后在浏览器输入路由器后台网址，在路由器后台查看查看树莓派的IP。通过图形化界面：通过图形化操作界面配置无线网络连接步骤较为简单，点击桌面左上角网络图标，开启Wi-Fi，选择可用SSID并输入密码，点击确定连接。通过修改配置文件：需在boot分区创建或编辑wpa_supplicant.conf文件，加入SSID、密码等配置，保存后树莓派启动时将自动连接Wi-Fi。无线网络配置树莓派静态IP配置修改网络接口文件：无HDMI/VNC时，可通过SSH连接树莓派，编辑/etc/dhcpcd.conf文件设置静态IP，确保DHCP不自动分配IP，重启后生效。图形界面设置静态IP：通过HDMI或VNC连接树莓派图形界面，选择Wireless&WiredNetworkSetting设置eth0或wlan0静态IP，需与路由器同网段。SSH简介01SSH是远程管理协议，通过加密技术保证通信安全，支持用户名与密码认证及SSHkeys认证，连接后进入字符界面Shell会话，可执行命令并传输数据。SSH认证02SSH使用用户名与密码认证较为方便但不够安全，推荐使用SSHkeys认证。通过RSA等算法生成公私钥对，实现安全验证，绑定客户端与服务器。无显示屏启用SSH03在SD卡根目录创建空ssh文件，在Windows中删除.txt扩展名并重命名，然后安全弹出SD卡并插入树莓派，启动后即开启SSH服务。利用SSH远程控制树莓派使用图形化界面开启SSH连接显示器后，点击树莓派图标选择“首选项”再点“RaspberryPiConfiguration”，在Interfaces选项卡中勾选SSH并保存。键入raspi-config启动树莓派配置界面，设置SSH启动。或使用systemctl命令启用SSH服务。下载Putty软件，可进行密码或SSHkeys认证。打开Putty，填入树莓派IP、选择SSH及端口22。保存会话信息，点击Open连接。输入用户名pi，回车后系统会要求输入密码。在PuTTYgen中生成SSHkeys，将公钥拷贝到树莓派~/.ssh/authorized_keys，保存私钥。在Putty中加载密钥，保存会话信息。使用终端启用SSHPutty通过密码建立SSH连接Putty通过SSHkeys建立SSH连接利用SSH远程控制树莓派0102VNC简介VNC是虚拟网络控制台软件，用于屏幕画面分享及远程操作。由AT&T开发，支持多种操作系统。RealVNC是活跃的主流VNC版本之一。安装VNC新版树莓派官方系统自带RealVNCVNCServer，我们需在Windows上下载RealVNCViewer并安装，支持多平台。选择对应版本下载并安装。开启VNC树莓派官方系统自带VNCServer，需在系统设置内开启。有三种方法开启VNC，包括SSH命令、图形界面配置和raspi-config。确保VNC已启用并重启树莓派。使用VNC远程登录树莓派启动树莓派并确保VNC开启和联网。打开VNCViewer，输入树莓派IP地址和用户名pi，密码raspberry登录后即可控制树莓派图形化界面。无法显示桌面问题VNC远程连接树莓派后黑屏，可修改分辨率解决。通过SSH登录后，进入raspi-config配置界面，调整DisplayOptions中的分辨率设置，重启树莓派生效。030405利用VNC远程控制树莓派02树莓派基本操作系统目录树莓派目录结构：树莓派操作系统采用树形目录结构，以“/”为根，包含如bin、boot等关键文件夹，每个文件夹如同独立的小树，共同构成完整的操作系统目录体系。根目录与子目录：根目录下包含了多个子目录，如bin、boot等，每个子目录都承载着操作系统的重要组成部分，如可执行文件、配置信息等，共同协作使系统正常运行。主要目录介绍：bin存放二进制可执行文件，boot包含启动Linux所需的核心文件，dev记录外部设备信息，etc存储系统管理配置，home为用户提供个性化主目录。重要目录详解：lib集成了共享库文件，支持系统及应用程序运行；media和mnt分别用于挂载自动识别的设备和临时文件系统，opt可作为可选软件安装的根目录。虚拟与临时目录：proc通过虚拟文件系统提供系统实时信息，run作为临时文件系统存储系统启动后的状态信息，而sbin和srv则分别存放系统管理程序和服务数据。系统资源与数据：sys作为操作系统的基础架构之一，承载了关键的操作系统的文件；而tmp用于存放临时文件，usr集成了共享资源，var则用于存储可变数据。快捷键提升效率01Linux终端快捷键在命令行操作中不可或缺，它们简化复杂命令，减少鼠标使用，显著提升工作效率，是提高生产力和操作速度的关键工具。Tab键补全功能02在命令行下，按两次Tab键可列出以输入字符开头的所有命令，按一次则直接补全唯一匹配的命令或路径，提高命令输入的便捷性和准确性。Ctrl+C的作用03Ctrl+C组合键在终端中用于中断当前运行的命令或进程，立即终止程序。它通过发送SIGINT信号来终止前台进程组中的所有进程。常用Linux终端快捷键Ctrl+Z组合键将前台进程挂起至后台，并不终止它们；用户可随后使用fg或bg命令将进程恢复到前台或继续在后台执行。Ctrl+Z的作用Ctrl+D快捷键用于退出当前终端会话，其行为等同于在终端中执行exit命令。在SSH连接中，按Ctrl+D将关闭连接并退出远程会话。Ctrl+D的作用在Linux终端中，Ctrl+L快捷键用于清除当前屏幕的内容，等同于执行cls命令的效果（尽管cls在Linux中通常不可用）。Ctrl+L的作用常用Linux终端快捷键光标移动快捷键Ctrl+A将光标移动到行首，提高命令行操作效率；而Ctrl+E则将光标移至行尾，两者均无需使用鼠标，确保操作的便捷性。文本编辑快捷键Ctrl+U和Ctrl+K分别用于删除从光标位置到行首以及到行尾的所有内容，而Ctrl+W则用于删除光标位置前的单词，提高文本编辑速度。文本恢复与搜索Ctrl+Y用于恢复之前使用Ctrl+U、Ctrl+K或Ctrl+W删除的文本内容；而Ctrl+R则实现反向搜索历史命令的功能，提高命令行操作效率。常用Linux终端快捷键常用Linux终端快捷键增强搜索效率：对于查找较久远的命令，效率较低；而Ctrl+R提供了高效的反向搜索功能，允许用户通过输入关键字快速找到所需的历史命令。浏览历史命令:Ctrl+P和Ctrl+N快捷键允许用户方便地查看历史命令；Ctrl+P查看上一条命令，而Ctrl+N则显示下一条命令，提高命令行操作的速度。磁盘管理概述在基于Linux内核的操作系统中，磁盘管理对于系统性能至关重要；Linux提供了多个磁盘管理工具和命令行工具，以便用户有效地管理和优化磁盘使用。fdisk命令用于管理磁盘分区；它支持创建、删除和修改分区等操作；然而，fdisk命令不支持大于2TB的分区；对于大容量硬盘的管理，需要使用parted命令。du命令统计目录或文件的磁盘空间占用情况；与df命令不同，du命令专注于文件和目录级别的空间使用分析；用户可以使用du命令来识别占用磁盘空间过多的文件。df命令用于显示文件系统的磁盘使用情况，包括总空间、已用空间、可用空间以及挂载点等信息；通过df命令，用户可以轻松地了解磁盘空间的占用情况。磁盘管理SSH远程连接01通过Xshell或Putty等SSH客户端软件，用户可以远程连接树莓派并进行文件管理操作；ls、cp等基本命令用于列出、复制和移动文件及目录。VNC远程连接02VNC提供了一种图形化的远程桌面连接方式；通过VNC，用户可以在远程电脑上直接进行文件管理操作，就像操作本地电脑一样。文件管理器操作03打开文件管理器后，可以浏览和操作文件系统中的文件和目录；新建文件夹、重命名文件、删除文件或目录等操作都可以通过图形界面完成。文件管理NFS简介NFS是SUN公司开发的协议，允许服务器通过网络共享文件或文件夹给多个客户端；这些共享资源可以通过NFS客户端挂载到本地文件系统中进行访问。NFS工作原理NFS通过服务器/客户端架构实现文件共享；服务器端启动RPC和NFS服务，并向RPF注册端口信息；客户端通过RPC服务请求NFS端口信息并与服务器建立连接。安装NFS服务器组件通过运行apt-getupdate命令更新软件包列表，并安装nfs-common和nfs-server软件包来安装NFS服务器；创建共享文件夹并通过修改权限来配置共享。启动NFS服务使用sudoupdate-rc.drpcbindenable和sudoservicerpcbindrestart启动RPC服务；然后通过sudosystemctlstartnfs-server启动NFS服务，并设置为开机自启。配置NFS服务端配置NFS服务端从服务端挂载共享文件：在客户端主机上创建一个文件夹作为挂载点；使用sudomkdir/mnt/nfs创建该文件夹（您可以根据需要为其命名），并确保该文件夹的权限设置正确。安装NFS客户端组件：客户端需要安装NFS相关的软件包才能实现网络文件的共享访问；通过运行sudoapt-getinstallnfs-common-y命令，可以快速安装NFS客户端组件。感谢您的观看与聆听第3章

树莓派基本操作Contents01.系统目录02.常用Linux终端快捷键03.磁盘管理04.文件管理05.配置NFS服务端01系统目录树莓派操作系统目录结构树莓派目录导航：树莓派中，/表示根目录。用户登录时默认在/home/pi下，可输入cd/进入根目录，ls-a查看内容。或在图形界面使用资源管理器导航到根目录，如图3-2。树莓派目录结构：树莓派操作系统采用树形目录结构，根目录‘/’为树根部，含多文件夹，各文件夹独立成树，非单独文件夹，如图3-1所示，省略号表示根目录下其他文件夹。根目录内容根目录内容概览：根目录下含多个关键文件夹，如bin存放可执行文件，boot含启动文件，dev含设备信息，etc含配置文件，home存用户主目录，lib含共享库，这些共同构成系统基础。根目录内容概览：根目录下含多个关键文件夹，如bin存放可执行文件，boot含启动文件，dev含设备信息，etc含配置文件，home存用户主目录，lib含共享库，这些共同构成系统基础。主要目录介绍bin：是Binaries（二进制文件）的缩写，bin目录中存放着一些可执行文件，包括运行图形界面所需和经常使用的命令所需的可执行文件。boot：boot目录中放置着启动Linux时所需要的核心文件，包括Linux内核和其他用来启动树莓派的软件包，对于系统启动至关重要。dev：dev是Devices（设备）的缩写，dev目录下存放的是Linux的外部设备信息，包括虚拟和物理设备，是系统识别和管理外部设备的核心位置。etc：etc是Etcetera（附加物）的缩写，用来存放所有的系统管理所需要的配置文件和子目录，涉及系统配置、管理工具和应用程序设置。home：home目录是树莓派系统中所有用户的主目录容器，它保存着以用户名称命名的个人专属文件夹，用于存储用户数据、配置文件等。lib：lib是Library（库）的缩写，目录中存放着系统最基本的动态链接共享库，几乎所有的应用程序都需要用到这些共享库。02常用Linux终端快捷键快捷键提升效率：在使用命令行时，借助Linux快捷键可以提升工作效率，不论使用什么工具，快捷键都有助于提高生产力和效率。Ctrl+A与Ctrl+E：Ctrl+A快速跳转命令行首，Ctrl+E迅速跳转至行尾，光标定位高效快捷，提升命令行操作效率，节省时间。Ctrl+U与Ctrl+K：输入错误命令时，Ctrl+U可快速清除当前行首至光标前内容，Ctrl+K则清除光标至行尾内容，简化纠错流程。Ctrl+W与Ctrl+Y：Ctrl+W删除光标前单词，Ctrl+Y恢复误删文本，两者协同作用，提升命令行编辑效率，减少重复输入。历史命令导航：Ctrl+P浏览上一条命令，Ctrl+N跳转下一条，循环操作，高效导航历史命令列表，快速定位并复用常用指令。反向搜索历史：Ctrl+R启动反向搜索，输入字符匹配最近含该字符的命令，高效查找久远命令，提升命令行操作效率。Linux终端快捷键概述常用Linux终端快捷键Tab键补全功能：输入命令或文件名时，按Tab键可触发自动补全功能，减少输入错误，提高工作效率。Ctrl+C中断进程：在执行命令或运行程序时，若需立即停止，可使用Ctrl+C组合键中断当前进程。Ctrl+Z挂起任务：按下Ctrl+Z组合键可将当前任务挂起并放入后台，同时保持任务活性，便于后续继续操作。Ctrl+D退出终端：在终端中按下Ctrl+D组合键可退出当前会话，等同于执行exit命令，关闭SSH连接时尤为常用。Ctrl+L清屏操作：当屏幕显示混乱或需清除屏幕内容时，可按下Ctrl+L组合键，效果等同于DOS/Windows的cls命令。文本编辑快捷键：编辑文件时，Ctrl+A移动光标至行首，Ctrl+E至行尾，Ctrl+U清除当前行首至光标前内容。03磁盘管理df命令支持多种参数，如-a显示所有文件系统、-h以易读格式显示、-m以MBytes显示等，满足不同的磁盘使用情况查看需求。通过df-h命令查看磁盘使用情况，以易读格式输出；使用df-i命令查看inode使用情况，了解磁盘空间的另一种占用情况。使用df命令查看磁盘分区使用情况，包括文件系统名称、1K-blocks总数、已用空间、可用空间、使用百分比及挂载点信息。df（diskfree）命令用于显示目前文件系统磁盘使用情况统计。可以利用df命令来获取硬盘被占用了多少空间，目前还剩下多少空间等信息。df命令实例df命令输出df命令参数df命令介绍df命令fdisk选择参数fdisk的选择参数包括-s<分区编号>，用于指定分区；-v，显示版本信息。通过这些参数，用户可以指定操作对象或获取工具版本信息。fdisk命令概述fdisk命令在交互式的操作环境中管理磁盘分区。在Linux中有专门的分区命令fdisk和parted；fdisk命令较为常用，但不支持大于2TB的分区。fdisk命令局限性如果需要支持大于2TB的分区，则需要使用parted命令，当然parted命令也能分配较小的分区。根据需求选择合适的分区工具。fdisk必要参数fdisk命令的必要参数包括-l，用于列出所有分区表；-u，与-l搭配使用，显示分区数目。这些参数帮助用户查看和管理磁盘分区。fdisk命令du与df区别du（diskusage）命令统计目录(或文件)所占磁盘空间的大小，它也是查看使用空间的，但是与df命令不同的是du命令是对文件和目录磁盘使用的空间的查看。du命令格式du命令的基本格式为du[-ahskm][文件或目录名称]，其中-a表示列出所有文件与目录容量，-h以易读格式显示，-s仅显示总量，-S排除子目录总计等。du命令实例通过du-a命令列出所有文件与目录的容量，使用du-h以易读格式（如G/M）显示容量信息；通过du-s列出目录的总容量，而不深入子目录。du命令特点du命令与df命令有一些区别，du命令用于查看特定目录或文件的磁盘使用情况，而df命令则显示整个文件系统的磁盘使用情况，包括未使用的空间。du命令04文件管理cp命令ls命令ls（listfiles）命令用于显示指定工作目录下之内容（列出目前工作目录所含之文件及子目录)，是Linux系统中最常用的命令之一。用于删除文件或目录，默认不删除目录。使用-r或-R参数可递归删除目录及其内容，谨慎操作，确保不误删重要文件。用于创建新目录，默认不覆盖已存在目录。支持同时创建多个目录，通过指定多个目录名实现。常用于组织文件结构。复制文件或目录至指定位置，覆盖已存在文件。支持多源复制至单目标，及目录复制（需-r/-R）。目标目录需预先存在，cp不创建目录。mkdir命令SSH远程连接cp命令rm命令VNC远程连接跨平台资源共享：VNC实现远程桌面控制，简化图形界面操作。利用NFS等协议，实现服务器与客户端间文件共享，提升资源访问效率与便利性。VNC图形界面操作：通过VNC远程连接，在图形化界面下使用文件管理器进行文件管理。打开文件管理器，进入pi目录，进行文件存储与子文件夹创建。05配置NFS服务端0102NFS协议概述NFS（NetworkFileSystem）由SUN公司开发，是一种基于服务器/客户端架构的网络文件系统协议。它允许服务器上的文件或文件夹被多个客户端通过网络共享。客户端访问机制NFS服务器端的共享文件夹或文件通常建立在文件服务器上，用户可以向特定文件夹中添加文件，拥有权限的用户就可以远程来使用这些文件。NFS运行原理NFS以服务器/客户端的架构实现，我们需要在将要进行文件分享的主机中安装并配置NFS服务程序，NFS客户端一般是应用服务器，比如Web。依赖RPC服务NFS在文件传送的过程中依赖于远程过程调用（RemoteProcedureCall，RPC）协议，NFS本身是没有提供信息传送的协议和功能的，但是能够通过网络进行资源分享。启动RPC服务只要用到NFS的地方都需要启动RPC服务，不论是NFS的客户端还是服务器。启动RPC服务为NFS提供必要的网络通信支持，确保文件共享和访问的顺利进行。030405NFS简介如果请求成功，那么服务端的RPF服务将NFS端口信息反馈给客户端，之后客户端就可以利用获得端口信息来建立与服务端的NFS连接。NFS连接建立后，客户端和服务端通过TCP/IP协议栈进行数据传输。数据传输过程中，RPC服务负责提供必要的网络通信支持。客户端启动RPC服务（在不同的系统中RPC服务的实现可能不一样），然后向服务器的RPC服务请求服务端的NFS端口。在服务器端启动RPC服务，该服务所绑定的端口号为111，然后服务器端启动NFS服务，并向RPF注册端口信息。数据传输客户端请求端口连接方式启动RPC服务NFS工作原理更新软件包列表我们可以使用apt-get命令来安装我们所需要的软件包，在使用树莓派或者Linux做开发的过程中该命令将会被经常的用到。运行sudoapt-getupdate更新软件包列表，然后使用sudoapt-getinstallnfs-commonnfs-server-y安装NFS服务器程序。在安装结束之后我们需要创建一个NFS共享文件夹，也可以使用一个现有的文件夹。使用下面的命令新建一个文件夹。适当的修改该文件夹的访问权限，在这里使用的权限为所有用户都可读写，但需要注意的是，该文件内的其他文件夹可以有不同的权限。被用作共享的文件夹将会是NFS服务中一个共享的根目录。接下来需要在NFS的配置文件中添加一条指令以共享该文件夹。安装NFS服务器程序修改文件夹权限共享文件夹创建共享文件夹安装NFS服务器组件

启动RPC服务首先使用sudoupdate-rc.drpcbindenable和sudoservicerpcbindrestart命令来启动RPC服务，并确保其为开机启动。启动NFS服务使用sudosystemctlstartnfs-server命令来启动NFS服务。这将确保NFS服务能够正常运行，并处理客户端的文件共享请求。NFS开机启动设置使用sudosystemctlenablenfs-server命令将NFS服务设置为开机启动。这确保了系统每次启动时都自动启动NFS服务。启动NFS服务感谢您的观看与聆听第4章

树莓派编程环境Contents01.Python概述02.编写Python程序03.运行Python程序01Python概述Python语言Python特点Python简洁、易读、可扩展，是面向对象的高级程序设计语言，支持多种操作系统，有广泛的应用。Python应用Python从1991年公开发行版至今，广泛应用于系统管理任务处理和Web编程，成为主流开发语言。Python名字由来Python得名于英国电视喜剧《蒙提.派森干的飞行马戏团》，该剧于20世纪70年代首播。Python发明Python由GuidovanRossum于1989年发明，作为ABC语言的继承，旨在打造一种新的脚本解释程序。Python语言特点Python基础特点：Python是交互式、面向对象、初学者的语言，语法清晰，易于学习，支持多种编程风格。Python语言结构：Python是交互式语言，支持面向对象编程，对初级程序员友好，适用于多种应用开发。Python优点：Python语法简洁清晰，代码定义规范，维护方便，拥有广泛的标准库，支持多平台操作。Python功能：Python支持互动模式、可移植、可扩展，提供数据库接口和GUI编程支持，可嵌入C/C++程序。Python功能多：Python支持功能、结构化编程及OOP，可编译为字节码，拥有高级动态数据类型和自动垃圾收集机制。Python排名：Python在多个领域均占据领先地位，包括大学教学、统计、人工智能、脚本编写、系统测试等。02编写Python程序if语句01if语句是Python中的基本流程控制结构，用于根据条件执行不同的代码块。当指定的条件为真（True）时，将执行if语句块中的代码；否则，将跳过这些代码。while语句02while语句是Python中的循环控制结构，用于在条件为真（True）时重复执行一段代码。直到条件变为假（False），循环才会停止，并继续执行后续代码。try语句03try语句用于处理在程序执行过程中可能出现的异常情况。通过捕获异常，try语句允许程序在发生错误时继续运行，而不是直接崩溃，从而增强了程序的健壮性。部分控制语句迭代器和生成器迭代器迭代器是Python中用于遍历集合元素的工具，它记住了遍历的位置，并且只能向前遍历而不能后退。迭代器通过实现iter()和next()方法，支持便捷的迭代操作。匿名函数与递归：Python支持匿名函数，通过Lambda关键字定义，用于快速创建小型函数。同时，Python的函数支持递归调用、默认参数值以及可变参数，但不支持函数重载。算术与逻辑运算符：Python中的表达式写法与C/C++相似，主要算术运算符包括加法、减法、乘法、除法等，逻辑运算符则包括and、or、not等，用于执行逻辑判断与组合。表达式对象方法的调用：调用对象方法时，可以使用点（.）操作符连接实例名称和方法名称。这等价于通过类名直接调用方法，并将实例作为第一个参数传递。这种方式实现了方法与对象的绑定。对象方法的定义：对象的方法是绑定到对象上的函数，用于实现特定的功能。在Python中，定义对象方法时需要显式地定义第一个参数，通常命名为self，用于访问对象的内部数据。对象的方法03运行Python程序树莓派PythonIDE传输与运行：用户既可在树莓派上直接使用Thonny编写并运行Python代码，也可在本地电脑编写后，将工程文件传输至树莓派中执行，灵活适应不同编程需求与场景。树莓派PythonIDE：树莓派系统内置ThonnyPythonIDE，无需额外安装，便捷高效，直接支持Python代码编写与运行，为编程爱好者与学习者提供强大支持。Thonny界面概览01Thonny界面清晰，分为代码编辑与shell窗口两大区域。代码区供编写代码，而shell窗口则负责直观展示运行交互与结果，助力用户高效编程与学习。独特的Debug模式02Thonny的debug模式独具特色，无需设置断点，用户可逐行执行代码，并实时查看所有对象或变量的状态变化，从而更轻松地实现程序的调试与优化。灵活的窗口管理03通过View菜单，用户可以轻松显示或隐藏如Files、Outline、Variables等窗口组件，这些组件提供了文件浏览、代码结构查看、变量监控等功能。Thonny界面功能作为树莓派系统自带的编辑器，Thonny无需额外配置Python环境。若需调整设置，如将界面语言设为简体中文，可通过Tools→Options完成。Thonny配置在Tools→Options菜单中，用户可访问General、Interpreter、Editor等多个配置选项，涵盖常规设置、解释器配置、编辑体验及主题字体选择等。配置选项解读Thonny支持通过GUI界面管理Python软件包，简化了包安装流程。用户可轻松搜索并安装所需软件包，无需手动操作PIP工具，提升了编程效率与体验。扩展与包管理Thonny配置与扩展编写Python程序在Thonny中编写Python程序的过程是直观的。用户可在代码编辑区输入代码，利用Thonny的语法高亮、代码补全等功能，提升编写效率与准确性。运行与调试编写完成后，用户可通过Thonny的“运行”按钮执行代码，并在Shell窗口中查看输出。利用Thonny的Debug模式，用户可以逐行执行代码，便于排查错误。管理与扩展通过Thonny的“管理包”功能，用户可以方便地搜索、安装和更新Python软件包，从而扩展Thonny的功能，满足更复杂的编程需求。Thonny开发Python程序感谢您的观看与聆听第5章

WinSCP使用教程Contents01.引言02.WinSCP安装步骤04.树莓派内导出文件03.导入文件到树莓派01引言0102WinSCP下载从WinSCP官网/eng/download.php）下载最新版的WinSCP安装包