基于树莓派的Scratch儿童编程环境定制

背景

再三考虑后决定给刚过完两岁生日的女儿开通电子产品权限，允许其使用电子产品进行scratch编程。为保证学习目的，准备定制一款只能用于登录scratch的专用平台。

想到五六年前德国留学的时候买过一款树莓派，从箱底翻出来，打开看了下还是命令界面，输入指令看了下硬件，是 Pi 2 Model B，还是UK版本的，算是古董收藏版。（剧透：在安装阶段此货挂了，文章的后部分升级到了4B 4G内存版本）

去官网看了下，准备重新装一下系统，开始搞。

作者还拥有个人公众号，会写一些感悟文章，知圈，二维码如下，欢迎扫描关注：

装系统

下载Raspbian。下载的推荐的最新的raspbian 界面预装软件版。
下载Windows下的Imager。

安装并运行Imager，打开后只有三个操作：

• 1.选系统。可选在线下载，由于我已经下载了，直接选择下载的包。
• 2 选择内存卡。
• 3 点击写入。
  
  
  
  由于micro SD卡也是五六年前的古董，巨慢，漫长的等待后终于写完了：
  
  点击continue后关掉就可以了。内存卡拔出来插到raspberry里面，通电就正常启动了。

装VNC

由于个人的平台是Windows，所以安装一个在Windows端远程控制的软件。经Raspberry的官网推荐，选择装VNC。由于我系统装的时候选择的是预装了很多常用软件的版本，看了下，该app已经在raspbian上安装好了，配置下就可以。如果未安装，点击此处查看raspberry官网教程。
点击raspbian左上角的树莓图标进入菜单：Menu > Preferences > Raspberry Pi Configuration > Interfaces.将VNC项设置为 enable 使能。

将raspberry与Windows放在同一个路由下。由于我这边简陋，直接用网线连接了Windows和raspberry。

在命令框输入ifconfig获取raspberry的IP：

根据官网推荐下载Windows端的VNC viewer。我的Windows是64位的，直接选择的64位。默认是32/64位一起的。

是免安装版的，第一次双击会弹出条款，同意了就可以了。下次直接双击运行。

打开Windows的网络连接选项，将IP设置到与raspberry同一个网段，如下：

在Windows端的VNC Viewer上的地址栏输入raspberry的地址，回车确定，连接上后会要求输入raspbian的用户名和密码。由于我没有改过密码，直接用装完系统后默认的用户名和密码登录，并且选择记住密码，如下：

点击ok后就登陆上了：

内存卡崩溃了，文件会毁坏直接影响系统运行，网上新买了朗科天猫联名款32G A1内存卡，换个新的，也希望速度也能再快一点。按照上面的步骤重新做了一遍，唯一的不同是这一次直接插到了路由器上，方便远程连接，IP地址跟上一次不一样。

打开scratch以后发现窗口太大，显示不全，进入raspbian后点击：Menu > Preferences > Raspberry Pi Configuration > Display 将分辨率设置的高一点，如果要scratch全部显示至少要1280*720的分辨率。

设置完后重启，重启后再次打开scratch，完美显示：

关闭任务栏taskbar并设置scratch开机启动

上面有个taskbar，小孩子瞎点会点出很多东西，隐藏掉，通过更改如下配置文件：

sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart

将里面的 @lxpanel --profile LXDE-pi 这一句用#注释掉，如下：

#@lxpanel --profile LXDE-pi

保存退出并重启raspberry。重启之后任务栏就没了，从此之后进入terminal命令窗用快捷键：Ctrl+Alt+T
任务栏消失后：

再次进入到：

sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart 

在最后加上：

@scratch3

保存退出，重启就会发现scratch3自动运行了。

如果重启后没自动运行，可以用 @lxterminal 代替上面的 @scratch3 来测试，正常的话开机后会弹出命令窗。关于此节自启动的内容参见raspberry官网。

界面定制（更换开机背景、桌面背景、清除桌面）

垃圾桶实在是太丑了，删掉，直接右击：

从桌面移除后好看多了：

界面也换掉，桌面右击进入菜单：

换上了我在德国留学时在图书馆的墙上看到的一幅图，图像上的对话大体意思是：“这个不算‘猎物’”，“为什么不算？”。换完之后的界面如下：

把开机画面也换了，我先把图像放到桌面有剪切替换的。

sudo mv /home/pi/Desktop/Being-toward-death.png /usr/share/plymouth/themes//pix/splash.png 

开机时还会出现四个小树莓，这个可以去除，但是我计划留着。

界面显示方案

投影仪方案

从网上买了个巨便宜的山寨投影仪，500块钱，单LCD技术的，除了便宜，不好用，当天退货。

晚上用电脑打开scratch的在线版跟闺女试了下，编程很喜欢，但是鼠标根本控不住。决定上触摸屏。

触摸屏方案

网上四百多买了创乐博的13.3寸IPS触摸屏，发现很好用。但是不会弹出触摸键盘，无法完成更改数字等操作。

安装屏幕软件

先安装了raspbian的matchbox-keyboard，不好用，卸载了，又试了下onboard，感觉这个比那个好，但是自动弹出功能始终没解决，用悬浮按钮解决输入问题。
安装onboard，安装后发现系统少一个依赖软件，安如下顺序装：

sudo apt install at-spi2-core
sudo apt install onboard

安完之后发现scratch竟然报错了，试了几次，折腾了很久，最后根据提示更新了nodejs和node，然后就好了。

sudo apt install node
sudo apt install nodejs

默认触摸键盘是没有悬浮图标的，用如下命令打开设置：

sudo onboard-settings

弹出配置框后至少选中如下floating的选项：

然后隐藏onboard后会有一个如下的悬浮窗，方便弹出：

弹出后键盘如下：

然而键盘并没有自动弹出，再次进入到：

sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart 

在最后加上：

@onboard

最后装起来测试了下，临时用放屏幕的盒子做了支架。附上第一版的启动视频：

纸盒版试运行

机壳加工

用solidworks 2017画了机壳，然后选用亚克力3MM板材进行了加工，加工安装完后产品图如下：


也能看出来，由于尺寸测量失误，屏幕安装孔挖大了。。。好在不影响使用，只是难看些。

更换raspberry 4B 4G版本

安装完后上电，竟然没启动。。。经反复测试，确定raspberry烧坏了。。。

去官网看了下，最后选了4B 4G版本替换了老版本，速度也快了很多。

到货后把内存卡拔下来，直接放到新的里面，就可以了。

更改最大化启动

新版本启动后发现，启动后scratch并没有最大化，惯例，在进行动作之前，先检查升级：

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -y

经过漫长的升级后，终于完成。然而目前并没有找到完美的方法，目前暂时用更改分辨率的方法使其填充。

更改字体、图标等等的大小

小孩子手指头太小，点不准，把图标搞大些。搞之前如下：

然而并没有找到好的解决方案。

静态IP

发现WiFi分配的IP总是变动，改为固定IP：

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

打开后添加如下代码：

interface wlan0

static ip_address=192.168.0.110/24
static routers=192.168.0.1
static domain_name_servers=192.168.0.1

声音

发现没有声音。打开rasp-config命令。进入advanced，然后audio：

选择headphones

还是没有声音，把 ALSA装上再说。

sudo apt-get update
sudo apt-get install alsa-utils
sudo apt-get install mpg321

无果，将隐藏的任务栏显示出来。（参见前面隐藏方法）。出来后右击声音，看下是否选择的是Analog，不是的话选择Analog，声音就出来了。

声音出来后可以再次将任务栏隐藏。

至此，所有内容配置完成。