通过 Raspberry Pi 学习计算机知识

Chris Anderson 把创客运动称为新的工业革命。运用互联网和最新的工业技术，再加上你的创意，每一个人都可以像过去庞大的生产工厂一样创造出新玩意儿。你可以在网上买到你想要的零件，或用 3D 打印机打印自己设计的部件，按照分享在互联网的开放知识，做出自己的平板电脑、机器人，甚至钢铁侠铠甲和小型核反应堆。当然，现在来看创客运动还是小部分人的运动，你不仅需要丰富的知识，还要有空闲的时间和较多的资金，才能做出一件可以在视频网站上炫耀的玩意儿。可如果你像一个真正的极客一样，对创客们的革命事业怀着无比坚定的信念，渴望有一天也能打造出自己的科技酷玩，廉价低成本的单板机 Raspberry Pi（树莓派）可以作为一个好的开始。

创客引发新工业革命

选择 Raspberry Pi 作为 DIY 入门不仅因为价格简单，更主要的在于 Raspberry Pi 就是一台运行 ARM 处理器的主机，你只需插入写有操作系统的 SD 卡，将它连上电源、键盘和显示器，就算大功告成了，上手极易。听起来似乎很简单，但树莓派毕竟不是面向终端消费者的消费品。如果你之前对计算机知识没有多少了解，正好可以通过对树莓派的各种折腾来学习。树莓派的最初设计也是用于计算机教学，所以它要始终维持在较低的价格，方便人们可以低成本的在上面学习和做实验，而不是去拼性能、赛参数。这一点也决定了它不是你的日常电脑的替代品。低性能也保证你可以专注于学习，而不会一边学习一边刷微博、听音乐。所以真正能发挥树莓派价值的玩家，除了乐于创新的技术大牛，就是刚入门学习计算机知识的菜鸟。

树莓派上手准备

选购树莓派

要使用树莓派肯定要先买树莓派。树莓派是由 Raspberry Pi Foundation 开发。作为一慈善机构，树莓派基金会自己是不生产和销售树莓派的，而是将树莓派的生产和销售授权给 Element 14/Premier Farnell 和 RS Components 两家公司。这两个公司在中国都有网络销售代理商，分别为 e 络盟和 RS 中国。当然淘宝上也有大量货源，且购买流程方便，发货快。在这里还需说明，最新的 B 型号是 512MB 内存的（本文以此为例），有英国制造和中国制造两种，蓝色的音频输出接口是英国制造，黑色的是中国制造。由于你购买的只是单板机，为保护电路，你还需要购买一个外壳。当然，你也可以 3D 打印一个外壳或者用乐高积木拼装一个。

树莓派的运行系统需要装在一张至少 4GB Class 4 的 SD 卡上（注意是 SD 卡，不是现在智能手机用的 microSD，你也可以把 microSD 装在 SD 适配器里），USB 接口的鼠标和键盘（一款带触摸板的迷你无线键盘会非常适合），一根连接高清显示器的 HDMI 线，如果显示器没有 HDMI 接口，需要 HDMI-DVI-D 适配器（警告：不要使用没有电源的HDMI→VGA视频转换器）。附上一份支持树莓派的附件清单，请务必对照采购。树莓派的电源接口是 microUSB，所以一般智能手机的充电电源也可以用于树莓派，只要它是 700mA 5V。下图是一份购买配件的参照清单。

刻录树莓派系统

树莓派运行的官方系统是基于 Debian 的衍生版 Raspbian，你也可以安装其它移植到树莓派上的 Linux 发行版。可以从 Raspberrypi.org 上下载最新版 Raspbian “wheezy” 后刻录到 SD 卡中。将下载后的压缩包解压，得到 img 格式镜像。在 Windows 下，可以使用 Win32DiskImager 向 SD 卡写入系统镜像。Mac OS X 和 Linux 的用户可以通过命令行写入镜像文件。下面以 Ubuntu 为例，其它 Linux 发行版和 Mac OS X 相同：

解压的镜像文件放在 Home 文件夹下（也就是 /home/（你的用户名）），
先不插入 SD 卡，终端中输入 df -h，之后再插入 SD 卡，
再次运行 df -h，找到新出现的设备，记下设备名，如 "/dev/mmcblk0p1" 或 "/dev/sdd1"（最后的“p1”和“1”代表分区编号）。
卸载 SD 卡，umount /dev/（设备名），
sudo dd bs=4M if=~/2012-12-16-wheezy-raspbian.img of=/dev/mmcblk0（注意，因为你要拷贝的是整个 SD 卡，所以去掉分区编号“p1”）。接下来取决于你的 SD 读写速度。
拷贝完成后，会出现写入数据大小和所用时间的列表。之后卸载 SD ，可以将其插入http://www.raspberrypi.org/downloads了。

第一次开机

将写好系统的 SD 卡插入树莓派，接上 USB 键盘和鼠标，连上显示器，最后接上电源。想让树莓派上网，只需插入连接路由器的以太网线即可。如果一切顺利，你会看见一个写满各种设备初始化信息的启动 log。这信息也可以在登录后，输入 dmesg 查看。首次运行http://www.raspberrypi.org/downloads后，出现的是一个配置工具。介于我们是带着学习的目的玩树莓派，你完全可以对这些设置进行各种折腾，不过这里还是对个别设置做个简单说明。

树莓派配置界面

expand_rootfs : 只有选择了这一项，你才能使用整张 SD 卡。
overscan : 如果显示的内容无法填满整个显示器，启动这一项。
configure_keyboard : 树莓派默认的键盘设置是英式，而我们使用的是美式键盘，所以需要选择 English（US）
change_pass : 默认密码是 raspberry，改一个更安全的吧。
change_locale : 由于没有中文字体，此时不要选择中文。今后可以安装中文字体，安装方法和 Ubuntu 一样。
change_timezone : 更改时区。
memory_split : 分配 CPU 和 GPU 的内存的。
ssh : 激活 Secure Shell 服务，使你可以远程登陆http://www.raspberrypi.org/downloads。
boot_behaviour : 设置启动时是否启动图形界面。如果你想使用树莓派好好学习 Linux 系统，那就选 no。

设置好后重启。命令行登录界面需输入用户名和密码，默认用户名 pi，密码 raspberry。登录后，输入 startx，也可进入桌面环境。树莓派没有电源开关，在命令行下输入 sudo shutdown -h now 关机，sudo reboot 重启。

熟悉 Linux 学习环境

如果你不太习惯命令行操作，进入图形界面也没关系。Raspbian 使用 LXDE（Lightweight X11 Desktop Environment）桌面环境，和其它桌面环境使用起来没多大不同。需要说明的是默认的网页浏览器 Midori 没有 Flash，不支持 HTML 5 视频。媒体播放器 omxplayer 是命令行操作，建议不要放过任何熟悉命令行操作的机会。况且，Linux 下著名的 VLC 和 MPlayer 也没有相应的移植版。另外需要注意的是，MPEG-2 格式的视频需要单独购买硬件许可。

通过 Raspbian 的终端工具 LXTerminal 可以进入 shell，和其它 Linux 发行版没区别。使用树莓派学习 Linux 的好处在于你不用在虚拟机中运行缓慢的系统，也不用担心一不小心对日常用的电脑造成不可挽回的损失。如果你是用前面介绍的方法在 Linux 下拷贝镜像文件到 SD 卡，Linux 环境对你来说就不是问题。如果你之前没接触过类 Unix 系统（包括 Linux发行版和 Mac OS）的命令行方式，可以根据这个命令行在线学习教程来学习。

Linux 的一大好处在于丰富的软件包都可以通过网络安装，比什么 App 商店都要方便。sudo apt-get install （软件名）即可。除了学习 Linux，Raspbian 还内置了两个非常适合初学者的编程语言，Python（2和 3）和 Scratch。两种语言都有丰富的在线教学资料。Python 可以在 Codecademy 和 Learn Python The Hard Way 学习；Scratch 是简单的可视化编程语言，除了官网有丰富的资源外，还可以跟随 edX 上哈佛大学的开放课 CS50x 学习。

树莓派的学习环境

漫长的学习之路

树莓派目前正在被大力推广到计算机教学中，连 Google 都向一些学校赠送树莓派用于计算机学习。树莓派的 GPIO 接口还可以和各种传感设备连接，配合 Arduino 打造出各种炫酷的科技产品。想象一下用树莓派制作自己的穿戴计算设备，将身边的各种数据信息放在视频眼镜上显示，那会有多酷？在网上可以找到很多 Raspberry Pi 项目，官方论坛和 RPi Hub 都有很好的参考。为了有一天可以制作出自己的定制电脑来，现在就开始学习 Raspberry Pi 吧。