【香橙派-OpenCV-Torch-dlib】TF损坏变成RAW格式解决方案及python环境配置

前言

本文将介绍在香橙派（Orange Pi）开发板上进行软件配置和环境搭建的详细步骤，以便运行Python应用程序。这涵盖了以下主要内容：

1. 获取所需软件：提供了香橙派操作系统和balenaEtcher工具的下载链接，以确保正确的操作系统安装。

2. TF卡清空与分区重建：在Windows操作系统下，通过命令行工具（Command Prompt）清空和可选择性地分区与格式化TF卡的详细步骤，使其适用于不同需求，如重新烧录镜像或定制存储设备。

3. 常用磁盘管理与修复方法：介绍了使用Diskpart和chkdsk工具来管理磁盘分区、格式化和修复文件系统的常见操作，以保持磁盘的健康状态。

4. Python环境配置：包括在香橙派上安装Python 3.8、更新pip、更换pip源以及安装常用的Python库，以准备开发环境。

香橙派相关软件下载连接

香橙派
balenaEtcher

TF 卡清空与分区重建

本部分将介绍如何在 Windows 操作系统下，使用命令行工具（Command Prompt）通过插入 TF 卡并执行一系列命令来清空其内容，并可选择性地进行分区和格式化，以使其像普通存储设备一样工作。这个过程非常有用，无论是为了重新烧录镜像还是为了定制存储设备。

步骤 1：插入 TF 卡和读卡器

首先，确保将 TF 卡插入到读卡器中，然后将读卡器连接到计算机上。TF 卡是一种常见的存储介质，通常用于嵌入式设备、相机、智能手机等。

步骤 2：打开命令行工具并进入 diskpart

打开 Windows 命令行工具，你可以在开始菜单中搜索 “cmd” 或按下 Windows + R 键，然后输入 “cmd” 并按 Enter 打开。命令行工具是一个强大的工具，用于执行各种系统级任务。

在命令行中输入以下命令，以进入 diskpart 工具：

diskpart.exe

Diskpart 是一个 Windows 命令行实用程序，可用于管理磁盘分区、格式化等磁盘操作。

步骤 3：列出可用的驱动器

在 diskpart 中，使用以下命令列出计算机上的所有磁盘驱动器及其编号：

list disk

每个磁盘驱动器都会有一个唯一的编号，通常以数字表示。在这一步，你需要找到与 TF 卡相关的磁盘驱动器编号（通常是可识别出其容量大小的那一个）。

步骤 4：选择 TF 卡驱动器并清空内容

使用以下命令选择 TF 卡所在的磁盘驱动器（将 x1 替换为 TF 卡所在驱动器的编号）：

select disk x1

选中了 TF 卡驱动器后，使用以下命令来擦除任何现有文件系统，以彻底清空 TF 卡内容：

clean

此时，TF 卡已经彻底清空，可以重新烧录镜像或进行分区和格式化，具体取决于你的需求。

步骤 5：创建分区并格式化 TF 卡（可选）

如果你希望将 TF 卡分区并格式化，使其像普通存储设备一样工作，可以按照以下顺序输入命令：

create partition primary
select partition 1
format quick

这将创建一个主分区并快速格式化它，使 TF 卡准备好存储数据。

以上就是在 Windows 操作系统下使用命令行工具清空 TF 卡并进行分区和格式化的步骤。这个过程在嵌入式系统开发、数据备份和存储设备维护中非常常见。

注意： 在执行任何磁盘操作之前，请务必小心谨慎，确保你选择了正确的磁盘驱动器，以免意外删除重要数据。根据你的需求，你可以选择仅清空 TF 卡或同时创建分区和格式化 TF 卡。

步骤 6：修复并格式化TF卡文件系统类型为NTFS（可选）

上述步骤操作后，你应该可能可以正常访问TF卡了，但是你可能还是无法正常烧录系统

PhysicalDrive2: Checksum does not match for range[0,72351743]: "13908ca859e2ff5c" != "240694foa08e4cb8"

• 如果你成功了，就可以跳过这里，后面我还记录了Diskpart和chkdsk常用方法
• 否则你需要再次重复步骤1-5，然后格式化TF卡文件系统类型为NTFS

• 你可能无法转换，我也碰到了这个问题，可能我买到的卡是扩容卡导致的
• 后续步骤是我重新买的新卡烧录系统时遇到问题的解决方案
• 你也可以尝试使用以下两种格式转换TF卡文件系统

方法一

步骤 1. 同时按住「Windows+R」进入 Diskpart 程序

diskpart.exe

步骤 2. 输入下方指令:

list volume

select volume X ("X" 为 RAW 磁盘区代号)

format fs=ntfs quick

exit

你也可以

format fs=fat32 quick

方法二

(“x” 为 RAW 磁盘区代号)

convert x: /fs:ntfs

步骤 7：使用chkdsk修复磁盘

同时按下“Win+R”键，打开运行窗口。然后，在其中输入

chkdsk H:/F

H是指TF卡在本机中的盘符、F是修复参数，并按下“Enter”键确认，等待修复即可。

步骤 8：使用Etcher再次烧录

Diskpart常用方法

当使用 Diskpart 进行磁盘管理时，可以执行各种操作以管理计算机上的磁盘和分区。以下是一些详细的示例和说明：

1. 列出磁盘和分区信息：

   • 列出所有磁盘信息：

     list disk
     

   • 列出所有分区和卷信息：

     list volume
     

2. 选择磁盘或分区：

   • 选择磁盘（假设磁盘编号为 N）：

     select disk N
     

   • 选择分区（假设分区编号为 N）：

     select volume N
     

3. 清除磁盘或分区：

   • 清除磁盘上的所有分区和卷，擦除数据：

     clean
     

   • 清除特定分区或卷上的数据：

     clean all
     

4. 创建分区：

   • 创建主分区：

     create partition primary
     

   • 创建逻辑分区：

     create partition logical
     

5. 格式化分区：

   • 快速格式化分区：

     format quick
     

   • 完全格式化分区：

     format fs=ntfs  # 或者其他文件系统类型
     

6. 扩展分区：

   • 扩展一个已存在的分区以利用未分配的空间：

     extend
     

7. 设备签名：

   • 设置磁盘的设备签名，以便更容易区分不同磁盘：

     uniqueid disk ID=NewID
     

8. 离线和在线磁盘：

   • 将磁盘设置为离线状态：

     offline disk
     

   • 将磁盘设置为在线状态：

     online disk
     

9. 查看磁盘和分区属性：

   • 查看分区或卷的属性：

     attributes volume
     

10. 脚本操作：

    • 创建一个包含 Diskpart 命令的文本文件，例如 commands.txt，然后执行脚本：

      Diskpart /s commands.txt
      

这些示例演示了如何使用 Diskpart 进行磁盘管理操作。请谨慎操作，确保你了解每个命令的影响，特别是在删除或格式化分区时。磁盘操作可能会导致数据丢失，因此在进行任何重要操作之前，请备份重要数据。

chkdsk常用方法

chkdsk（磁盘检查）是Windows操作系统中的一个命令行工具，用于检查和修复硬盘驱动器上的文件系统错误和硬盘问题。以下是一些常用的chkdsk方法介绍：

1. 运行基本的chkdsk：

   chkdsk [驱动器名称]: 
   

   这将启动chkdsk来扫描指定驱动器上的文件系统，并报告任何发现的错误。通常，你需要以管理员权限运行此命令。

2. 修复文件系统错误：

   chkdsk [驱动器名称]: /f
   

   使用/f参数运行chkdsk可以修复检测到的文件系统错误。它会在扫描过程中尝试修复发现的问题。

3. 扫描并修复坏扇区：

   chkdsk [驱动器名称]: /r
   

   添加/r参数会扫描并尝试修复任何硬盘上的坏扇区。这个过程可能需要一些时间，特别是对于大容量硬盘。

4. 强制卸载驱动器：

   chkdsk [驱动器名称]: /x
   

   使用/x参数可以强制卸载指定驱动器，然后运行chkdsk。这通常用于系统驱动器，需要重新启动计算机以完成扫描和修复过程。

5. 显示扫描进度：

   chkdsk [驱动器名称]: /i
   

   添加/i参数可以显示chkdsk的扫描进度。这对于了解扫描的进展情况很有帮助。

6. 将扫描结果保存到文件：

   chkdsk [驱动器名称] > 文件路径.txt
   

   你可以将chkdsk的结果保存到一个文本文件中，以便稍后查看扫描报告。

7. 检查系统驱动器：

   chkdsk C: /f /r
   

   如果你要检查系统驱动器（通常是C:驱动器），可以使用/f和/r参数一起运行chkdsk来修复文件系统错误和坏扇区。

请注意，运行chkdsk可能需要一些时间，特别是在大容量硬盘上或者在修复大量错误时。确保在运行chkdsk之前备份重要数据，以防意外数据丢失。同时，建议在执行磁盘维护操作之前关闭所有正在运行的应用程序。

python环境配置

系统版本

本次环境配置使用的香橙派系统为

Orangepi3-lts_3.0.8_ubuntu_jammy_desktop_xfce_linux5.16.17.7z

香橙派提供的ubantu系统常常分为两个版本desktop_xfce版本是带桌面版本，带桌面版本可以关闭桌面，得到和server版本大致相同的Linux命令行服务器版本

sudo orangepi-config

开始配置

这是一组关于在Linux系统上安装Python 3.8以及更改pip源的步骤。以下是每个步骤的解释：

1) 安装编译 Python 需要的依赖包
首先，您需要更新系统软件包列表，并安装编译Python所需的依赖包。这些包包括构建工具和Python的各种库，用于支持Python的不同功能和模块。

sudo apt-get update
sudo apt install -y build-essential zlib1g-dev \
libncurses5-dev libgdbm-dev libnss3-dev libssl-dev libsqlite3-dev \
libreadline-dev libffi-dev curl libbz2-dev

以上是文档中的配置方法，我在配置Torch库时出现了

ModuleNotFoundError: No module named '_lzma'

我们需要在sudo apt-get update后先安装lzma依赖再编译python

apt-get install liblzma-dev -y

# centos系统执行
yum install xz-devel -y
yum install python-backports-lzma -y

# ubuntu系统执行
apt-get install liblzma-dev -y

2) 下载最新版本的Python 3.8源码并解压
使用wget下载Python 3.8的源代码压缩文件，并使用tar命令解压缩它。

wget https://www.python.org/ftp/python/3.8.0/Python-3.8.0.tgz
tar xvf Python-3.8.0.tgz

3) 运行配置命令
进入解压后的Python源代码目录并运行configure命令，以准备编译Python。–enable-optimizations标志用于启用编译时的优化。

cd Python-3.8.0
./configure --enable-optimizations

4) 编译安装Python 3.8
使用make命令编译Python。这可能需要一段时间，大约半个小时左右，具体时间取决于您的系统性能。

make -j4  # 使用-j标志以并行编译，数字4表示同时使用4个CPU核心
sudo make altinstall  # 使用altinstall以防止覆盖系统默认的Python版本

5) 检查Python版本
安装完成后，您可以使用以下命令来验证Python版本：

python3.8 --version

6) 更新pip
使用新安装的Python 3.8的pip来更新pip本身：

/usr/local/bin/python3.8 -m pip install --upgrade pip

7) 更换pip源的方法
在中国大陆等地区，访问Python官方源可能会较慢，因此更换pip源以提高下载速度是一个好主意。

永久更换pip源的方法：
a. 创建~/.pip目录并在其中创建pip.conf配置文件，并将源设置为清华源。

mkdir -p ~/.pip
cat <<EOF > ~/.pip/pip.conf
[global]
timeout = 6000
index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
trusted-host = pypi.tuna.tsinghua.edu.cn
EOF

b. 现在，使用pip3安装Python库时，将从清华源下载，速度会更快。

临时更换pip源的方法：
如果您只想为特定包更改pip源，可以使用以下命令，将替换为您要安装的包名。

pip3 install <packagename> -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --trusted-host pypi.tuna.tsinghua.edu.cn

这将在临时情况下使用清华源来安装特定包。

运行包配置

打包方式基于
半自动化使用.bat手动打包迁移python项目

• Python 3.8
• OpenCV
• Pytorch
• dlib
• gradio

这里我们同样通过创建虚拟环境实现一个干净的新环境进行测试

python3.8 -m venv venv 
source venv/bin/activate
python3.8 -m pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ --upgrade pip setuptools
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ scipy==1.7.1
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ numpy==1.24.4
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ matplotlib==3.4.3
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ tqdm==4.62.2
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ Pillow==10.0.2
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ h5py==3.9.0
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ gradio
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ opencv-python==4.5.3.56
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ scikit-learn

torch

pip install torch==2.1.0 torchvision==0.16.0 torchaudio==0.9.0  -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html

解决过程

香橙派里存在可下载的torch1.7.1，但是我没找到适配的torch1.7.1+cu110
同时也下载不到torchvision0.8.2+cu110和 torchaudio0.7.2

pip install torch==1.7.1+cu110 torchvision==0.8.2+cu110 torchaudio==0.7.2 -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html

我尝试提升torch版本为torch==1.9.0，然后逐个适配torchvision和torchaudio此时版本匹配，但是运行是提示：

pip install torch==1.9.0 torchvision==0.10.0 torchaudio==0.9.0 -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html

Illegal instruction

原因： CPU 架构不匹配：程序被编译为针对一个不匹配的 CPU 架构而运行。
编译器问题：程序被使用了不兼容的编译器编译，或编译器安装有问题。 使用了不支持的指令：程序正在尝试执行一条不支持的 CPU 指令。
解决办法： 检查 CPU 架构：在运行程序之前，可以通过执行uname -a命令来查看 CPU 架构信息。如果程序是针对一个不兼容的 CPU
架构而编译的，应该使用与该架构兼容的目标平台重新编译程序。

这是常规官方解释，但我不懂CPU 架构版本匹配规则，即使使用：

uname -a

我也大概率无法解决问题

所以此时我让pip更新torch,它自动找到了适配版本

python3.8 -m pip install --upgrade torch

最终torch版本如下

pip install torch==2.1.0 torchvision==0.16.0 torchaudio==0.9.0 

dlib

方法一

安装 face_recognition 前首先需要安装下 dlib 这个库，由于 dlib 这个库在开发板上编译安装比较慢，我们使用在 gitee 上编译好的 dlib whl 文件，下载后直接安装就可以了。dlib whl 文件下载地址如下所示：
python_whl
你可以直接clone到桌面

git clone --depth=1 https://gitee.com/leeboby/python_whl

在 python_whl 文件夹中可以看到有多个版本的 dlib 安装包，dlib 不同版本
对应的 Linux 系统如下所示：
Ubuntu18.04 dlib-19.24.0-cp36-cp36m-linux_aarch64.whl
Ubuntu20.04 dlib-19.24.0-cp38-cp38-linux_aarch64.whl
Ubuntu22.04 dlib-19.24.0-cp310-cp310-linux_aarch64.whl
Debian10 dlib-19.24.0-cp37-cp37m-linux_aarch64.whl
Debian11 dlib-19.24.0-cp39-cp39-linux_aarch64.whl

我们使用

pip install dlib-19.24.0-cp38-cp38-linux_aarch64.whl

方法二

理论上你可以选择在
dlib官网源
直接下载得到例如dlib-19.19.0.tar.gz或其他版本的dlib然后

pip install dlib-19.19.0.tar.gz

你也可以

pip download dlib==19.19.0
pip install dlib-19.19.0.tar.gz

更新

python3.8 -m pip install --upgrade dlib

即可安装成功，但是板子性能不足，确实需要编译很久，建议使用方法一
该方法基于
全面横扫：dlib Python API在Linux和Windows的配置方案

运行你的代码

GUI.py可替换为任何你需要编译运行的.py文件

python3.8 GUI.py

你可以将完整文件传到Windows，然后这样打包你的代码
半自动化使用.bat手动打包迁移python项目

以上环境配置是我回忆的过程，若出现报红，请安装提示中的版本，过段时间我会格式化再配置一次。
当你无法解决问题时，
我建议优先使用最简单pip install自动匹配版本，
其次使用
python3.8 -m pip install --upgrade
来更新包到最新版，
最后使用pip安装可安装到的最旧的版本，配合pip uninstall和python3.8 -m pip install --upgrade
自动匹配版本逐个版本进行升级进行尝试

完整过程

sudo apt-get update
sudo apt-get install liblzma-dev -y
sudo apt install -y build-essential zlib1g-dev \
libncurses5-dev libgdbm-dev libnss3-dev libssl-dev libsqlite3-dev \
libreadline-dev libffi-dev curl libbz2-dev
wget https://www.python.org/ftp/python/3.8.0/Python-3.8.0.tgz
tar xvf Python-3.8.0.tgz
cd Python-3.8.0
./configure --enable-optimizations
make -j4  # 使用-j标志以并行编译，数字4表示同时使用4个CPU核心
sudo make altinstall  # 使用altinstall以防止覆盖系统默认的Python版本
python3.8 --version
/usr/local/bin/python3.8 -m pip install --upgrade pip
mkdir -p ~/.pip
cat <<EOF > ~/.pip/pip.conf
[global]
timeout = 6000
index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
trusted-host = pypi.tuna.tsinghua.edu.cn
EOF
python3.8 -m venv venv 
source venv/bin/activate
python3.8 -m pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ --upgrade pip setuptools
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ scipy==1.7.1
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ numpy==1.24.4
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ matplotlib==3.4.3
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ tqdm==4.62.2
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ Pillow==10.0.2
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ h5py==3.9.0
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ gradio
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ opencv-python==4.5.3.56
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ scikit-learn
pip install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ imutils
pip install torch==2.1.0 torchvision==0.16.0 torchaudio==0.9.0 -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html
git clone --depth=1 https://gitee.com/leeboby/python_whl
pip install python_whl/dlib-19.24.0-cp38-cp38-linux_aarch64.whl
python3.8 GUI.py

总结

在香橙派上进行软件配置和环境搭建是为了使其能够运行Python应用程序。首先，我们介绍了下载相关软件的连接，包括操作系统和烧录工具。然后，我们详细说明了清空和分区重建TF卡的步骤，以便为开发板创建一个干净的存储设备。

此外，我们还提供了磁盘管理和修复文件系统问题的常用方法，使用了Diskpart和chkdsk工具。最后，我们介绍了Python环境配置的步骤，包括安装Python 3.8、更新pip、更换pip源以及安装各种Python库，以便在香橙派上运行Python应用程序。这些步骤将帮助用户准备好一个功能强大的开发环境，以便进行软件开发和项目实施。