树莓派学习之旅（1）— 安装系统，第一个Hello world! 程序
树莓派学习之旅（1）— 安装系统，开启学习
一、树莓派介绍
树莓派是一个小型的单板计算机。通过将键盘，鼠标，显示器等外围设备连接到Raspberry Pi，它将作为一台迷你个人电脑。Raspberry Pi广泛用于实时图像/视频处理，基于IoT的应用程序和机器人应用程序。树莓派比笔记本电脑或台式机慢，但仍然是一个电脑，可以提供所有预期的功能或能力，并且低功耗。树莓派基金会正式提供基于Debian的Raspbian操作系统。此外，他们还为Raspberry Pi提供NOOBS操作系统。我们可以安装Ubuntu，Archlinux，RISC OS，Windows 10 IOT Core等几个第三方版本的操作系统。Raspbian OS是可以免费使用的官方操作系统。这个操作系统是有效的优化与树莓派使用。Raspbian有GUI，其中包括浏览，Python编程，办公室，游戏等工具。我们应该使用SD卡（建议至少8 GB）来存储操作系统（操作系统）。树莓派不仅仅是计算机，因为它提供了访问片上硬件，即用于开发应用程序的GPIO。通过访问GPIO，我们可以连接LED，电机，传感器等设备，也可以控制它们。
如下所示，这是我手上有的树莓派3B的硬件资源：
- HDMI（高清晰度多媒体接口）：用于将未压缩的视频或数字音频数据传输到计算机监视器，数字电视等。通常，此HDMI端口有助于将树莓派连接到数字电视。
- CSI摄像头接口： CSI（摄像头串行接口）接口在Broadcom处理器和Pi摄像头之间提供连接。该接口提供两个设备之间的电连接。
- DSI显示器接口： DSI（显示器串行接口）显示器接口用于使用15针带状电缆将LCD连接到树莓派。DSI提供快速的高分辨率显示接口，专门用于将视频数据直接从GPU发送到LCD显示器。
- 复合视频和音频输出：复合视频和音频输出端口将视频和音频信号传输到音频/视频系统。
- 电源指示灯：用于电源指示的红色指示灯。电源连接到树莓派时，该指示灯将点亮。它直接连接到5V，并且只要电源电压降到4.63V以下就会开始闪烁。
- ACT PWR： ACT PWR是显示SD卡活动的绿色LED。
二、下载系统镜像
树莓派官方系统镜像下载链接。https://www.raspberrypi.org/downloads/
点击下载官方系统
或者也可以使用第三方系统：
这里什么点击选择下载使用官方系统，可以看到，有三种系统供我们使用，选择适合自己的系统即可，这里我选择最小系统。Raspbian提供两种下载方式，下载ZIP可以直接下载的镜像，但是由于树莓派的服务器在国外，往往下载速度都比较慢。我们可以先下载Torrent文件，然后用迅雷打开，使用迅雷来实现快速下载。
下载完成后，将下载的zip压缩包解压后，可以获得一个img镜像文件。
三、烧录系统
我们要下载Win32 Disk Imager软件用来将镜像烧录到SD卡，下载地址：https://nchc.dl.sourceforge.net/project/win32diskimager/Archive/win32diskimager-1.0.0-install.exe
下载完成后将其安装好即可，然后我们将其打开，把系统烧录进去即可：
烧录成功会显示写入成功，点击OK，然后退出即可，
然后我们打开SD卡根目录，在其根目录下新建一个SSH文件夹，以打开其SSH功能，注意，不要有后缀
三、登录树莓派系统
1、可以使用网线连接到路由器
将TF卡插在树莓派背后的卡槽上，用网线将树莓派和路由器连接在一起并通电。Raspbian操作系统初次启动时需要一点时间初始化。树莓派的绿色指示灯不规律闪烁说明树莓派上的系统正在运行。
在路由器后台找到客户端列表，其中名字为raspber的设备就是树莓派了，记下树莓派IP地址。
如果没办法登陆路由器后台的话，可以用Advanced IP Scanner工具来查找树莓派的地址，设置好IP地址范围后，点击扫描即可，然后记下树莓派的IP地址
接下来使用SSH远程登录到树莓派，其账户名是：pi，密码是：raspberry，例如这里使用最简单的方法，在开始界面右击，选择“PowerShell”，
然后使用命令（ssh pi@[ip地址]）登录，输入yes，然后输入密码：
ssh [email protected]
登录成功后如下所示
2、不能使用网线连接到路由器
如果不能使用网线的话，那我们就只能使用wifi来连接到网络了，我们在boot盘根目录下新建一个名为wpa_supplicant.conf的文件，
然后在其中加入以下格式的代码:
country=GB
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
ssid="WiFi名字，不删除引号,不能有中文"
psk="WiFi密码，不删除引号"
priority=将我替换成数字，数字越大代表优先级越高
}
例如，我要连接到我的WiFi，设置为：
country=GB
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
ssid="WiFi-Wiliiam"
psk="pswdwilliam"
priority=1
}
参考自：树莓派第一次开机自动连接WIFI（不用显示屏方法）
将TF卡插在树莓派背后的卡槽上后通电。等待树莓派的绿色指示灯不规律闪烁，说明树莓派上的系统正在运行。在路由器后台找到客户端列表，其中名字为raspber的设备就是树莓派了，记下树莓派IP地址。
如果没办法登陆路由器后台的话，可以用Advanced IP Scanner工具来查找树莓派的地址，设置好IP地址范围后，点击扫描即可，然后记下树莓派的IP地址
接下来使用SSH远程登录到树莓派，其账户名是：pi，密码是：raspberry，例如这里使用最简单的方法，在开始界面右击，选择“PowerShell”，
然后使用命令（ssh pi@[ip地址]）登录，输入yes，然后输入密码：
ssh [email protected]
登录成功后如下所示
3、无法通过网络连接
如果目前没有网络可供使用，我们就只能通过串口来连接了，首先，需要一个USB转串口模块，很便宜，某宝上很容易买到，例外，我使用的串口模块
杜邦线接三根线GND，RXD 和TXD 到树莓派对应的引脚。注意：串口模块的 TXD 接树莓派的 RXD ， 串口模块的 RXD 接树莓派的 TXD。否则，串口不会有输出。
然后修改boot根目录下的配置文件，首先修改“config.txt”文件，在最后添加如下两行：
enable_uart=1
dtoverlay=pi3-miniuart-bt
然后打开“cmdline.txt”文件，看一下是否有如下代码，如果有，不做修改，没有则添加
console=serial0,115200
然后将TF卡插在树莓派背后的卡槽上后通电。启动一个串口调试助手，可以看到树莓派的启动过程，等待其进入登录界面，然后使用账号密码登录，
四、修改更新源
由于树莓派软件官方源在国外，所以连接不稳定，且速度慢，所以安装初次进入系统后，一定要修改一下软件源。后续过程中，树莓派所有程序软件都能从此源中下载。
1、软件更新源
首先，将其原来的更新源备份，防止以后要用到
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
我们要查看一些我们的树莓派版本，使用lsb_release -c命令，可以看到：
版本为buster，需要换成这个版本的源，不能使用其他版本的，使用vi打开即可：
sudo vi /etc/apt/sources.list
然后修改sources.list.bak文件为阿里的源，
deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
# Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
#deb-src http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
也可以使用其他的源，例如清华源：
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
# Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
#deb-src http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
中科大的源：
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
# Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
#deb-src http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
2、系统更新源
首先备份
sudo cp /etc/apt/sources.list.d/raspi.list /etc/apt/sources.list.d/raspi.list.bak
使用vi打开即可：
sudo vi /etc/apt/sources.list.d/raspi.list
然后更新为阿里源
deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main
# Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
#deb-src http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster main
或者清华源
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main
# Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
#deb-src http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster main
或者中科大源
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main
# Uncomment line below then 'apt-get update' to enable 'apt-get source'
#deb-src http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster
接下来我们就可以更新软件索引清单
sudo apt-get update
五、设置密码
设置root用户密码，使用sudo passwd或者sudo passwd root命令即可，然后输入密码：
然后进入root用户，使用passwd pi命令修改pi用户密码即可
六、开启FTP方便传输文件
首先，使用命令执行命令来安装FTP 服务：
sudo apt-get install vsftpd
安装完成以后使用打开/etc/vsftpd.conf进行配置，命令如下：
sudo vi /etc/vsftpd.conf
打开以后vsftpd.conf 文件以后找到如下两行：
local_enable=YES
write_enable=YES
确保上面两行前面没有“#”，有的话就取消掉，完成以后如图所示：
修改完vsftpd.conf 以后保存退出，使用如下命令重启FTP 服务：
sudo /etc/init.d/vsftpd restart
然后就可以在Windows 下使用FileZilla 软件连接到树莓派的文件系统了
FileZilla 软件使用可以参考Ubuntu和 Windows使用FTP服务进行文件即可
七、切换WiFI连接
使用“sudo iwlist scan”扫描wifi，扫描到我们要连接的wifi信息如下：
修改wifi配置文件，添加要连接的wifi，ssid为wifi名称，psk为密码。
sudo vi /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
如果你不想使用WiFi时，使用打开/boot/config.txt文件，
sudo vim /boot/config.txt
在最后一行添加如下代码即可
dtoverlay=pi3-disable-wifi
然后重启系统，可以看到，只剩下有线网卡在使用了
八、第一个Hello world! 程序
1、C语言
首先我们输入gcc -v命令查看一下gcc的版本
新建一个hello.c文件，输入代码，
编译，运行，成功打印Hello world！
2、Python语言
查看python 版本，可以看到，python2和python3 都有
我们编写一个python3的脚本
使用python3解释器运行，成功打印Hello world!
或者将其权限修改为可执行，直接运行，成功打印Hello world!
最后我们贴上一张树莓派连线动图，来自树莓派实验室
