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树莓派从选购到入门一条龙

树莓派是什么?

树莓派(英文:Raspberry Pi)是基于 Linux 的单片机电脑,你可以简单的理解为 树莓派 就是一个小型电脑,基本上电脑有的东西,它都有。还有一般电脑没有的接口,GPIO 接口,这是一套通用的 IO 接口,树莓派通过这些 GPIO 引脚可以跟很多传感器进行通信,也就是读取和控制。还可以安装很多 ARM 架构的操作系统,这一切都极大的提高了树莓派的可玩性。

但是其实树莓派一开始的设计只是为了降低学校编程教育的成本,后面开放社区很活跃,树莓派也逐渐变成了很多开发者的 工具 或者 ”玩具“。而且现在门槛越来越低,很多人也开始入手树莓派做一些日常生活 有用 或者 有意思 的工具。

树莓派能做什么?

由于树莓派的可玩性比较高,我大致分为几个方向吧。

服务器方向

由于树莓派的 CPU 是 ARM 架构的比一般 x86 架构的 CPU 要比较省电。虽然 树莓派 4B CPU 使用新的博通BCM2711 SoC采用了四核心Cortex-A72,功耗有些提高,树莓派基金会 给出的数据是 静置的情况下功耗为 3.4 W,运行CPU 密集型基准功耗为 7.6W,相对于一般台式机300W 左右的功耗来说,已经是很低了(笔记本的功耗一般是 50W-70W),所以即使一直开着的耗电也比较低,所以用来当服务器也是可以接受。

把树莓派当服务器一般有下面几种用途:

个人博客

其实这个用途还是比较常见的,很多开发者喜欢用树莓派来搭自己的博客,因为一般如果访问量不大,如果租用一个 VPS 一年下来也要好几百,而且开发者一般都比较喜欢自己搞一些硬件的东西,树莓派刚好可以用来练手,可谓一举两得。现在个人博客开源的框架很多了,自己选择一个喜欢的就可以了。

临时中转站

如果平时需要传一些东西,比如一个文档或者一个文件,需要在不同的设备之间传输,就不需要找数据线或者依靠其他的工具,直接上传到自己的树莓派服务器上,然后再下载下来就好了。这个主要还是看你家的带宽。推荐 NextCloud

爬虫脚本

爬虫这种,光 CPU 厉害,速度也没那没快,需要控制抓取的间隔,防止被封,这个时候树莓派就派上用场了。你可以一直挂着刷,而且还省电。或者,你比较关注某个信息,你也可以自己写个脚本,比如每隔一分钟抓一下数据,看看数据的变化,甚至记录下来,就可以知道某个数据的变化状况了。

提供Web服务

如果自己做一些小项目,不想买 VPS 也可以使用树莓派来跑 Web 服务,主流的高级语言和开源组件大部分都支持 ARM 平台,而且树莓派的性能跑一个小项目,性能上不会有什么瓶颈。

多媒体方向

家庭音影中心

虽然现在版权控制很严格,但是一些电影还是有很多值得重复观看或者收藏的,平时放在硬盘里面,如果想要看,可能要开电脑来看,想要投到电视上,还需要拷到U盘,再插上电视。使用树莓派,可以直接连上硬盘,再接上电视,就可以当电视机顶盒使用了,而且还没有广告。你可以试一下 OpenELEC/Kodi系统

家庭监控

树莓派接上摄像头,然后再跑一个推流的服务,就可以远程监控家里的情况了。

智能设备

智能家庭控制中心

现在的智能家居分为几个派别,都各自为战,苹果的生态,小米的生态,华为的生态,作为用户来说,当然想要能所有的家居都能控制啦。那怎么办,自己搞一个把这些都整合起来,真正做到 “控制中心” 。Home Assistant 是一个开源的智能家居项目,功能强大,想尝试的可以试试。

高阶 DIY 设备

这个部分就属于比较高级的 DIY ,比如你可以自己做一个小车,上面安装两个摄像头,驱动小车向前开动,然后把画面传输到 VR 眼镜上,体验自己开 “小车” 的感觉。

又或者,自己做一个泡茶机器人,自己控制烧水,泡茶。

这部分就是大佬玩的了,可以完全发挥想象力。

为什么要玩树莓派?

其实上面说了这么多树莓派的用途,但是其实很多应用的场景都有相应的产品了,比如服务器方向的应用,你也完全可以买个 VPS ,安全又可靠。多媒体方向,也有成熟的 NAS 产品可以提供,家庭监控设备市面上也已经很多了。智能家居方面,越来越多的智能家居都支持两种,甚至多种生态,我们只要选择这些智能家居就可以了。

那为什么还要玩树莓派?

因为,诶,就是玩,就是要折腾。

每天规规矩矩上班,都快烦死了,下班了还不折腾折腾吗?

什么?你说下班 刷剧?打游戏?

那有什么意思,刷剧和打游戏,这种事谁都能做,而且没有什么难度,关键的一点是,一点都不 “酷” 好吧。

其实不玩树莓派也没关系,但是感觉人活着还是要多折腾,循规蹈矩没什么意思,折腾才有刺激感,才有新鲜感,而且做成之后还很有成就感,这才有意思,这才“酷”。

怎么选树莓派?

我们先看一下官网都有什么产品:

从上面两个图,可以看出树莓派的产品线主要分为下面几个系列:

树莓派 400

这个系列是去年才推出的新系列,这个其实比较主打的是生产力,树莓派400 外观看上去就是一个键盘,确实这也是一个键盘,但是内部集成了跟 树莓派4B 一样的 Broadcom BCM2711 四核 Cortex-A72 处理器,内存版本只有 4G 的版本。

但是能不能作为日常办公使用呢?这个其实是要打一个问号?

第一个还是性能的问题,CPU 由于是 ARM 架构,性能上跟我们日常使用的 X86 架构 CPU ,如 英特尔 和 AMD 的 CPU ,在性能上还是有很大的差异的,平时用来跑一些程序是没什么问题,但是如果要当做生产力来用,对不起,还是差了一些。而且为了控制成本,树莓派 400 的操作系统是安装在 SD 卡上面的,所以在应用打开速度,和读取一些文件上面反应还是要慢一些,我觉得,如果要生产力还是买一个笔记本来说比较实用一些。

第二个是便利性,树莓派 400 相对笔记本来说,确实更加便携,但是它没有屏幕啊!如果你要出差,树莓派 400 不会是一个好选择。

最后一个是价格方面,单独一个 树莓派 400 就要 500块 出头,一个相同 4G 内存的 树莓派4B 只要 400块出头,接口方面还少了一个USB口。性价比不高,而且体积更大,更占地方。

说实话,有点鸡肋,不建议购买。

树莓派 数字系列

这个就是常规系列了,有点像手机的数字旗舰机型,是销量的主力,基本上一两年就会更新一代产品,而且社区最为活跃。人们常说的树莓派,指的就是树莓派的数字系列。数字系列发展到现在已经是第四代了,性能和接口各方面的都有了较大的升级。数字系列中又分为 A 和 B 两种版本。

B版本

B版本 就像 树莓派4B 这种命名,B 版本是标准的版本,一般数字系列发布也是从B系列开始,然后再发布 A 版本,可以说 B 版本就是一个基准的版本。

A版本

A版本 相对 B版本 来说体积更加小一些,相应的接口和性能也差一些,可以简单的理解为 A版本 是 B版本的丐版。我们看一下 树莓派3B+ 和 树莓派3A+ 的对比图。上面的是 树莓派3B+ 下面的是 树莓派3A+ 。

从主板上来看,可以明显看出,树莓派3A+ 的主板稍微小一些,看起来有点像正方形。右边的接口少了一个网线口还有一个排的 USB 接口。

从配置对比上看会更加明显一些,树莓派3B+ 的内存比 树莓派3A+ 大了一倍,多了3个 USB接口,还有一个以太网端口。

当然作为丐版,价格上还是有优势的,现在 树莓派3B+ 单板的价格差不多是 250 ,树莓派3A+ 单板的价格差不多是180,差了 70 ,便宜了差不多 30% ,还是挺有性价比的,毕竟网线口和多出来的3个 USB 口在有些场景下也不会用到。

树莓派 Zero

如果说 树莓派A版本 是 B版本的丐版,那树莓派 Zero 就是丐中丐的版本了。

这个丐中丐的版本,居然连无线网卡和蓝牙都没有,要联网只能通过 Micro USB OTG 端口做转化,对小白来说还是比较麻烦的,更甚的是,居然连一个USB口都没有,对新手及其不友好,不建议购买,真的。

在这个版本的基础上,还推出了 树莓派 Zero W,w 是什么知道吧,也就是加了钱的版本,升级了无线网卡和蓝牙,其他的基本一样,就不细说了。

树莓派 Pico

树莓派 Pico 其实已经像是一个单片机,已经不是我们之前说的 一个微型电脑的概念了。有兴趣的同学自己研究一下,这里也不说了。

新手入门挑哪个?

如果只是单纯想要折腾一下,或者有想要后面真正用起来,比如自己打一个博客,或者跑一个什么脚本程序的。我这边只推荐 树莓派4B 的版本。

先从产品系列来说。

树莓派400 价格相对来说比较高,而且跟键盘绑定在一起,便携性和性价比都降低了,如果真的有办公的需求,还是买一个笔记本会更实用一些。

树莓派 Zero 是丐中丐的版本,而且没有 USB 口,确实不太方便,对新手不友好,也不推荐购买。

剩下的只剩 树莓派 的数字系列了,19年的时候发布了第4代,树莓派4B 。性能和接口上都有很大的提升,建议购买新的树莓派4B版本。

我们简单对比一下 树莓派4B 2G内存版本 和 树莓派3B+

参数树莓派4B 2G内存版本树莓派3B+
CPUBroadcom BCM2711 四核 Cortex-A72 @1.5GHz (28纳米)Broadcom BCM2837B0 四核 Cortex-A53 @1.4GHz(40纳米)
内存2GB LPDDR41GB LPDDR2
USB接口2 * USB3.0 + 2* USB2.04 * USB2.0
视频接口2 × micro-HDMI 端口全尺寸 HDMI
视频输出4K 60 Hz +1080P 或 2*4K 30Hz2560x1600(最高)
网络接口千兆以太网接口300 Mbps 以太网接口
电源接口Type-C 5V/3Amicro-USB 5V/2.5A
无线连接2.4 GHz 和 5.0 GHz IEEE 802.11ac 无线、蓝牙 5.02.4GHz 和 5GHz IEEE 802.11.b/g/n/ac 无线局域网、蓝牙 4.2
价格
(淘宝代理商价格)
370 RMB250 RMB

CPU 的升级主要还是在 架构 和 制程上的升级,架构上从 A53 升级到了 A72 ,制程上从 40 纳米提升到了 28 纳米。制程的提升,使得 CPU 无论是性能和功耗上表现都会更好,但是架构上升级到了 A72 ,功耗也会有所提升。

内存的提升首先是容量翻倍,从 LPDDR2 提升到了 LPDDR4,规格上提升了两代,相当于的相隔了3年的笔记本的内存差距。

网络接口上,从 300 Mbps 提升到了 千兆口,如果平时是用来做挂机下载资源的用途,这点提升还是很关键的。

USB接口把两个 2.0 替换成了 3.0 ,速度更快了,还有一点就是充电口换成了 Type-C 的接口,这两年 Type-C 接口的普及,很多手机的充电口也都换成了 Type-C ,如果刚好有旧的充电器也是 5V/3A 的,就可以直接用上了。

这些参数的升级,光这样说体现不出差异,还是看跑分吧。现在都是不服跑个分。

从 Linpack 的跑分情况来看,树莓派4B 的 CPU 性能几乎是 树莓派3B+ 的三倍,提升很明显。

Speedometer 2.0是一款浏览器速度测试工具,这项测试不仅取决于 CPU 性能,还和内存速度和容量有关,从测试结果来看,树莓派4B 比树莓派3B+ 多出了一倍的跑分。

功耗差不多提升了 18% 。

总的来说,树莓派4B 在性能上比 树莓派 3B+ 提升了接近两倍,但是功耗只增加了 18% ,还是挺划算的。

再加上接口的性能提升,树莓派4B 整体的提升还是很大的。

价格方面,涨了 50% ,用 50% 的价格,换来 200% ~300% 提升,我觉得还是挺划算的。你觉得呢?

到哪买?

到哪买?

其实官网上面购买的话,是有几家淘宝代理商,我也把链接给拉下来了:

树莓派淘宝代理商一

树莓派淘宝代理商二

如果不想在淘宝买,京东上面也有,京东的购物体验会好一些,毕竟第二天就到。

京东

里面还是有挺多不同的套装的,感兴趣的可以自己点进去看一下,如果只是新手小白想要折腾一下,我还是推荐买基础版本就够了。

配件怎么买?

其实我是比较推荐购买那种基础套装的。

基础套装一般包括:

  • 外壳 + 风扇
  • TF 卡
  • 散热片
  • micro HDMI 线
  • 读卡器
  • 带开关的充电线以及充电头

因为这些东西都是比较小件,我们一般可能会有退休了的 TF 卡,但是读卡器一般的没有的,也许有 5V/3A 的充电线,但是一般没有 micro HDMI 线,如果单独购买可能会比较贵,而且比较麻烦,有时候光邮费就不划算了。

然后再基础套装的基础上,根据个人的需求和方向选择不同的套件,比如 传感器套装 、智能小车套装 等等。

如果不想买整个的套装,就自己跟店家商量一下看能不能拆开卖给你。

至于 显示器 和 键盘 都不要买,没必要,而且一般配的都是比较次的,用自己的就好。

如何开始?

1、下载系统

树莓派支持的系统很多,建议新手还是到官网下载 Raspberry Pi OS 作为入门的树莓派操作系统用来练练手,后面有需求在换其他操作系统吧。

为了方便,我把官网的 Raspberry Pi OS 下载地址拉了出来,放下面了。

www.raspberrypi.org/software/op…

  • 带有桌面和推荐软件的树莓派操作系统

    这个版本带有桌面,还有推荐软件,比如 VNC ,还有一些编程的环境,像 Java 、Python 的环境都配好了,基本上就是开箱即用,推荐安装。

    下载链接:downloads.raspberrypi.org/raspios_ful…

    更新时间: 2021 年 5月 7号

  • 带桌面的树莓派操作系统

    这个版本带有桌面,但是软件要自己安装。如果你已经熟悉了 树莓派操作系统的操作,可以尝试一下。

    下载链接:downloads.raspberrypi.org/raspios_arm…

    更新时间: 2021 年 5月 7号

  • 树莓派操作系统精简版

    这个版本没有安装桌面,习惯了用终端的大佬可以用这个。

    下载链接:downloads.raspberrypi.org/raspios_lit…

    更新时间: 2021 年 5月 7号

2、烧录系统

系统下载完之后,就要把系统烧录到 TF 卡里面,我之前使用的是 BlenaEtcher 这款软件,操作简单。

官网下载地址:www.balena.io/etcher/

把格式化好的 TF卡 插到读卡器上,然后再把读卡器插到电脑上,打开 BlenaEtcher ,点第一个选择刚才下载好的 zip 文件,然后第二步选择 TF卡(千万别选错了,自己对比一下容量大小和品牌一般就不会错了),最后点 Flash ,等它烧录完就可以了。

我这里也提供一下百度云的地址:

链接:pan.baidu.com/s/1klZpn8-u… 提取码:9g5u

3、安装系统

把 TF卡 拿出来,插到 树莓派 上,接上显示器、鼠标、键盘。接上电源后就会自动进入安装系统的程序,中间可能需要你填一下用户名和密码什么的。装完系统的界面大概长这个样子:

到这里,其实就已经可以把树莓派当成一个小电脑来用了。

其他配置

局域网内远程登录

在树莓派的终端输入 ifconfig 可以看到树莓派在局域网内的 IP ,然后在想要远程的电脑上的终端输入 ssh ${你的树莓派用户名}@${树莓派的局域网IP} (例如:ssh pi@192.168.0.201)然后会要求你输入密码,通过之后,就可以在局域网内远程连上你的树莓派了。

VNC 局域网远程桌面

如果安装的系统是我推荐的那个带有推荐软件的系统,默认就会安装好 VNC 服务端,我们只要打开 VNC 服务就好了。然后在自己电脑上安装 VNC 的客户端,后面我们只需要通过 IP 和 账号密码就可以远程登录树莓派的桌面了。上面那个图就是通过 VNC 连上之后,截的图。

具体可以参考这篇文章:zhuanlan.zhihu.com/p/98080664

固定局域网内 IP

树莓派在局域网内的 IP 地址是有可能变化的,下次重新启动树莓派可能就不是刚才的那个 IP 地址了。我们刚才的 远程登录 和 远程桌面 都是依靠在 局域网 IP 的基础上的,你可以在树莓派里面写死 IP 地址,但是这样不太好,要是万一 IP 有冲突,树莓派就连不上网了,最好的方法还是在路由器里面把 mac 地址 和 IP 绑定,这样树莓派每次进来都能确定在局域网内的地址。

具体的设置,每个品牌的路由器操作也都不太一样,自己找一下配置的地址吧。

VNC 黑屏?

如果你在树莓派启动的时候没有连上显示器,然后通过 VNC 远程桌面的时候,你会发现一片黑,只看到一行英文 Cannot currently show the desktop

其实这个问题是因为,没有配置默认的分辨率,导致 VNC 进入远程桌面的时候,不知道用哪个分辨率。只要稍微配置一下就好了。

ssh 远程登录 树莓派 之后,输入命令 sudo raspi-config ,就能看到这个界面:

选择 Advanced Options

再选择 Resolution ,然后选择一个合适的分辨率,保存之后,重新使用 VNC 远程桌面就可以看到桌面了。

如果在公网远程登录树莓派?

这个问题留给大家讨论一下。下次有时间再讲。