树莓派新手入门教程

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树莓派（Raspberry Pi）是学习计算机知识、架设服务器的好工具，价格低廉，可玩性高。
                                                                                                               

本文根据我的亲身经验，介绍如何从零开始，搭建一个树莓派服务器，控制 LED 灯。你会看到，树莓派玩起来实在很容易。
我要感谢 100offer 对我提供赞助。100offer 是国内第一流的人力资源服务网站，本文结尾有他们的简介，最近想换工作的朋友可以看一下。
一、型号

树莓派是一个迷你电脑，集成在一块电路板。目前，最新的型号有两个。
（1）Raspberry Pi 3代 B 型

（2）Raspberry Pi zero （含 zero w）

虽然后者便宜，但是少了许多接口（比如只有一个 USB 口），CPU 和内存都比较低，配件也少，因此推荐购买第3代的 B 型。以下都针对这个型号，但大部分内容对 zero 也适用。
二、配件

树莓派本身只是一个主机。要运行起来，必须有配件。
（1）电源
Micro USB 接口的手机充电器，就可以充当电源，但输出必须是 5V 电压、至少 2A 电流。充电宝当电源也没问题。

（2）Micro SD 卡
树莓派不带硬盘，Micro SD 卡就是硬盘。最小容量8G，推荐使用16G和32G的卡。

（3）显示器
树莓派有 HDMI 输出，显示器必须有该接口。如果有 HDMI 转 VGA 的转接线，那么 VGA 显示器也可以。我用的是一个 7 寸的液晶监视器。

不过，显示器只在安装系统时需要，后面可以 SSH 登录，就不需要了。
（4）无线键鼠
树莓派内置蓝牙，USB 或蓝牙的无线键鼠都可以用。

就像显示器一样，如果树莓派已经装好系统，而且只当作服务器，无线键鼠也可以不配。
三、电子元件

除了配件，下面的实验还需要一些电子元件。
（1）面包板（一块）

（2）连接线（若干）
注意，连接线必须一端是公头，一端是母头。

另外，最好也备一些两端都是公头的连接线。

（3）LED 二极管（若干）

（4）270欧姆的电阻（若干）

四、安装系统

如果商家已经装好系统，可以跳过这一步，否则需要自己安装操作系统。
官方提供的操作系统是 Raspbian，这是 Debian 系统的定制版。

官方还提供一个安装器 NOOBS，建议通过它来安装 Raspbian，相对简单一点。

  

• 下载 NOOBS。
  
• 格式化 Micro SD 卡为 FAT 格式（操作指导）。
  
• 解压NOOBS.zip到 Micro SD 卡根目录。
  
• 插入 Micro SD 卡到树莓派底部的卡槽，接通电源，启动系统。
  

正常情况下，按照屏幕上的提示，一路回车，就能装好系统。

五、SSH 登录

安装系统后，树莓派就可以上网了（Wifi 或者网线）。这时，你要看一下它的局域网 IP 地址，可以使用下面的命令。

$ sudo ifconfig

然后，更改系统设置，打开 SSH 登录（默认是禁止的）。

接着，从另一台电脑 SSH 登录树莓派。下面的命令是在局域网的另一台电脑上执行的。

$ ssh pi@192.168.1.5

上面代码中，192.168.1.5是我的树莓派的地址，你要换成你的地址。树莓派的默认用户是pi。
树莓派会提示你输入密码。pi的默认密码是raspberry。正常情况下，这样就可以登录树莓派了。接着，就可以进行各种服务器操作了，比如修改密码。

$ passwd

后面的实验需要将用户加入gpio用户组。

$ sudo adduser pi gpio

上面的代码表示将用户pi加入gpio用户组。
六、安装 Node

为了运行 Node 脚本，树莓派必须安装 Node，可以参考这篇文章。

$ curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_8.x | sudo -E bash -$ sudo apt install nodejs

正常情况下，Node 8.x 版就已经安装成功了。

$ node -vv8.1.0

七、点亮 LED

树莓派提供了一组对外的 IO 接口，称为 GPIO（ 通用 IO 接口，General-purpose input/output）。

它的 40 个脚的定义如下图。

注意，左上角的第1针（3.3V）是一个方块，其他针脚都是圆的。将树莓派翻过来，背后可以看到 GPIO 有一个角是方的，通过这种方法就可以确认哪一个针眼是3.3V。

通过 GPIO ，树莓派可以与其他电子元件连接。下面根据 Jonathan Perkin 的文章，使用树莓派连接 LED 二极管。
这里需要用到面包板。本质上，面包板就是几根导线，上面开了许多可以连到导线的孔。

+极和-极是两根垂直的导线，标着1、5、10这些数字的行，每一行都是一根水平的导线。导线与导线之间互不连接，另外，面包板的左右两半也是互不连接的。
然后，按照下面的图，将树莓派、面包板、LED 灯、电阻连起来。

上图中，红色导线表示电流的正极，从 GPIO 的第1针（3.3V）连到面包板。黑色导线表示电流的负极，从 GPIO 第三排的第6针（ground）连到面包板。它们连到面包板的哪个眼并不重要，但必须保证能组成一个完整的电路（上图的箭头流向）。注意，LED 二极管也有正负极，长脚表示正极，短脚表示负极。电阻没有正负极。
连接完成后，打开树莓派的电源，LED 应该就会亮起来了。
八、LED 控制脚本

下面，我们使用 Node 脚本控制 LED。
首先，将正极的导线从1号针脚（3.3V）拔出，插到第6排的11号针脚（上图的 GPIO 17）。这个针脚的电流是脚本可以控制的。
然后，在树莓派上新建一个实验目录，并安装控制 GPIO 的 Node 模块rpio。。

$ mkdir led-demo && cd led-demo$ npm init -y$ npm install -S rpio

接着，新建一个脚本led-on.js。

// led-on.jsvar rpio = require('rpio');// 打开 11 号针脚（GPIO17) 作为输出rpio.open(11, rpio.OUTPUT);// 指定 11 号针脚输出电流（HIGH）rpio.write(11, rpio.HIGH);

运行这个脚本，应该就会看到 LED 灯泡变亮了。

$ node led-on.js

再新建一个led-off.js脚本，只要改一行（完整代码看这里）。

// led-off.js//...// 指定 11 号针脚停止输出电流（LOW）rpio.write(11, rpio.LOW);

运行这个脚本，LED 灯泡应该就会熄灭了。

$ node led-off.js

有了这两个脚本，让 LED 闪烁就轻而易举了。新建一个led-blink.js脚本。

// led-blink.jsvar rpio = require('rpio');rpio.open(11, rpio.OUTPUT);function blink() {  rpio.write(11, rpio.HIGH);  setTimeout(function ledoff() {    rpio.write(11, rpio.LOW);  }, 50);}setInterval(blink, 100);

上面的脚本让 LED 每秒闪烁10次。

$ node led-blink.js

九、HTTP 服务器

通过控制 LED 可以做很多事，比如架设一个 HTTP 服务器，每当有人访问，LED 就闪烁一下。
首先，在刚才的目录里面装一个服务器模块。

$ npm install -S server

然后，新建一个脚本server.js（完整代码看这里）。

// server.jsvar server = require('server');var { get } = server.router;// ...server({ port: 8080 }, [  get('/' ,  ctx => {    console.log('a request is coming...');    blink();  }),]);console.log('server starts on 8080 port');

运行这个脚本。

$ node server.js

然后，再打开一个命令行终端，访问8080端口，LED 就会闪一下。

$ curl http://localhost:8080

好了，今天的教程就到这里。接下来，你可以自己探索，做更多的尝试，比如写一个测试用例脚本，只要测试失败 LED 就会长亮，或者组装一个8位的加法器。
（正文完）
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