树莓派，不玩不知道（一）

奇技指南

本文作者：刘观宇，360 奇舞团高级前端工程师、技术经理，曾参加 360 导航、360 影视、360 金融、360 游戏等多个大型前端项目。关注 W3C 标准、IOT、人工智能与机器学习的最新进展，W3C CSS 工作组成员。

本文转载自奇舞周刊。

何处望神州？满眼风光北固楼。千古兴亡多少事？悠悠。不尽长江滚滚流。年少万兜鍪，坐断东南战未休。天下英雄谁敌手？曹刘。生子当如孙仲谋。

——宋·辛弃疾《南乡子·登京口北固亭有怀》

源起

2016 年前后，在技术论坛里面看到 Raspberry Pi（树莓派）的广告的时候，这种小巧、廉价、便携的设备，深深打动了笔者。积习慢慢侵袭，二话不说果断地入手一台。在短暂的折腾了一阵之后，就放在了一边。近期，WoT 大潮正以迅雷不及掩耳之势席卷而来，笔者想到这个躲在角落吃灰的玩意儿，立马翻出来，吹一吹上面的灰尘......

半个小时后，当尘烟渐渐散去，一个干净如新的 Raspberry Pi 2 跃然眼前，虽然型号已经有一些过时，但是，鉴于硬件架构是类似的，这个“中年”还是可以充分发挥余热的。是的，正如网上流行的观点，“不要大声责骂年轻人，他们会立刻辞职的，但是你可以往死里骂那些中年人”。那吾辈在此，不妨往死里糙磨这个“中年”树莓派。

但是，这番折腾，还是需要一些目标的。这样，我们就可以不断地从目标的达成中，获得正反馈，进而给坚持不断探索以坚实的理由——在用拖把擦拭地板时候，我这样想。

创意总是丰富的，搜索知乎上可以找到不少相关的问题，比如这个：有哪些对树莓派的有趣改造和扩展应用¹。笔者从这里找到很多好玩的创意，非常希望能将这些创意在树莓派上实现。为此，开设这个系列，希望能够记录一些小创意的动手实现过程，并且给读者今后做这些应用一些借鉴。

认识树莓派

树莓派，最早由英国剑桥某实验室由物理学家埃本·阿普顿花费六年时间研制，于 2012 年 3 月开始正式发售。树莓派外形仅有一张信用卡大小，却具有电脑的所有基本功能。

大多数的树莓派都支持多个 USB 接口，以及以太网接口。树莓派的 CPU 架构为 ARM，与传统意义上的个人电脑的 x86 架构不同。这篇文章²详述了两种架构的区别。体积小、低功耗、低成本的 ARM 架构 CPU 在移动设备、单片机等设备上已经得到了广泛使用。ARM 架构的这些优点也正是和树莓派的研发目的高度契合的。

树莓派最新的版本是 3B+，有着更强劲的处理器，更快的网络支持，同时直接整合了蓝牙适配器，支持蓝牙 4.2 协议。目前很多物联网的研究也基于树莓派实现。

作为一个单板计算机，树莓派有很多操作系统可供使用。这里推荐树莓派官方的 Raspbian，这个系统基于 Linux 的发行版 Debian 进行了深度定制。安装上这个系统，你的树莓派可以获得 Linux 的系统能力、基础设备的驱动，以及浩如烟海的高质量软件包。

树莓派包含有 40 组 GPIO 输入输出引脚，通过高低电平的变化感知，可以与传感器配合做出一系列非常有意思的应用。很多高级语言（环境）如 C/C++、Python 和 NodeJS 都支持对 GPIO 操控的封装。这也是树莓派的一个非常吸引人的特色。

除了树莓派，还有很多类似的单板计算机产品，如香蕉派、Arduino 等，有兴趣的读者可以延伸阅读相关资料。

需要购置的最少设备

让我们开始我们的树莓派之旅。

不同于其他的软件实践，第一个拦路虎就是需要购置一定的设备。还是之前的原则，新手上路，可以循序渐进。先让树莓派“跑起来”，然后在不断的正向反馈中，慢慢入坑。

为了确定最少的设备投入，需要先来确认这一次要做什么，达成哪些目标。

经过一番审慎的计划，笔者把这次的目标定为：使用树莓派，搭建一个内网可以访问的 NodeJS 网站开发环境。

首先，我们需要一个树莓派主机，即一块单板，最新版的是 3B+。笔者这边是之前的树莓派 2。

其次，为了保证主机可以免受周围环境的影响，同时也保证取用放置方便，所以我们需要给主机一个外壳。

再有，为了散热方便，你可以购置一些散热片或散热风扇。考虑散热效果和操作便利性，建议购买散热风扇。

另外，树莓派的系统一般烧录在 SD 卡上。卡的读取速度，会影响整个树莓派的运行效率，因此建议使用高速卡。卡的大小最好大于 4GB（话说现在已经很少见到这个容量以下的卡了，也很少见到低速卡了），同时还需要一个读卡器。如果笔记本电脑已经配备了读卡器，则这项开支时可以剩下的。

为了第一次将树莓派连上网，请准备一条网线。

同时，如果有无线路由器，为了操作方便，建议再购置一个无线网卡。

最后，如果你不想每次关机就大把抓拔电源，可以买一个带开关的电源。

OK 了，上述东西已经足够完成这次的目标了。

读者可以从某宝某东上搜索相关的产品进行购买，或者从官网的购买³链接点击到对应购买页面，原则上这些东西 200-400 大洋就能搞定。

来吧，上面这些东西来个开箱照片。

将它们攒起来，还是很妥帖的。

当然，后面我们的系列文章中会出现传感器、跳线等小元件。笔者感觉周期性的购置那些，才是最烧钱的环节:-)

安装系统

你的树莓派和你的小宇宙都准备好爆发了么？在爆发之前，先把操作系统安好。

如前文所说，建议先安装官方推荐的 Raspbian。读者可以去这里⁴下载安装包。目前有两个版本，一个是包含桌面版的，安装包比较大，如果你配置好了相关的显示器和键盘鼠标可以考虑这一版。如果暂时不需要桌面支持（需要时候可以再安装），可以考虑下载 Lite 版。

这里，我们以 Lite 版为例。

下载回来的是一个 Zip 包，借助压缩包查看工具看到，压缩包里面包含一个.img 文件，我们将把它烧录到 SD 卡上面。

完成这项工作，需要借助一些工具。这里，官方推荐的是 Etcher。这个软件是一个图形化的写卡工具，有 Mac、Linux 以及 Windows 的对应版本。读者遵循下列步骤即可完成烧录。

从这里⁵下载符合你的系统的 Etcher，并安装之。
连接读卡器，插入待写入的 SD 卡
运行 Etcher，选择刚刚下载的 Zip 文件或解压过的.img 文件。
选择待写入的 SD 卡。
点击“Flash”，然后去泡一杯茶或者咖啡，等待烧录完成。

初始化系统

确认 IP

装好了系统之后，我们将其通过网线接入路由器。此时，树莓派会自动连接上网络。因为没有购买显示屏和键盘鼠标，可以通过 SSH 远程连接到树莓派进行操作。现在的问题在于如何确认树莓派的 IP。

有几种方案，这里介绍一种最简便的方案：用手机或 PC（如果没有......，那还是给树莓派配上显示器和键盘鼠标吧）打开路由器的管理界面（不了解这个界面的，可以咨询路由器厂商。如果没有特殊设置过，一般是 http://192.168.0.1/admin ），并转到设备管理页面，此时会发现名为 raspberry 设备，此时可以记下它的 IP (如 192.168.0.10)

用户设置

现在可以用 SSH 客户端连接树莓派，如果读者使用的是 Mac 或者 Linux ，系统会自带 SSH 连接终端，如果是 windows，请读者下载安装 Putty 等 SSH 连接软件。

如果树莓派的 SSH 服务没有打开，在烧录好镜像之后，在boot分区中新建一个名为 ssh的文件夹，正常开机，通过 SSH 即可连接到树莓派。

默认地，树莓派分配了一个用户 pi，默认密码是：raspberry。因为是默认的，为了安全第一步应该把登录上去把它的密码修改掉。

ssh pi@192.168.0.10

在提示符下我们可以输入 raspberry 完成登录。立即修改密码。

passwd

此时，根据弹出的提示，修改掉默认的密码。这样可以在一定程度上，提高树莓派的安全性。

另外，建议新建一个用户作为常用账户，如：

sudo adduser leon
sudo passwd leon

这样就建立了一个名为 leon 的新用户，同时可以为 leon 设置账号密码。

为了能够进行系统级的操作，可以将 leon 加入 sudoer。

sudo visudoer

在编辑界面下，将 leon 加入列表并保存。以后，SSH 登录树莓派就可以使用 leon 作为用户名了。

配置工具

树莓派本身也提供一个配置工具界面。在命令行下键入命令sudo raspi-config。显示如下图。

更换源

在中国大陆的同学，建议更换国内的源，以保证更快的下载速度。这里使用阿里的源，如果读者有更好的源，可以类似地更换。

因为我们安装的系统是以 Debian 发行版作为基础。所以 Debian 的软件包管理工具在这里是可用的。同理可知，换源的方法也是类似的。

# 先备份，后悔药先备上
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
# 打开软件源列表文件
sudo vim /etc/apt/sources.list

下面，注释掉原来的源，添加以下两行

deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ wheezy main non-free contrib
deb-src http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ wheezy main non-free contrib

这里需要注意的是，不同的 Raspbian 系统版本， wheezy这一列可能会变成 Jessies。造成这种变化的原因是，基于不同的 Debian 系统，系统的名称不同。稳妥的办法是参照原来的源的写法，仅仅修改掉域名即可。

修改完毕后，可以运行sudo apt-get upgrade完成软件包资源索引的更新。成功更新后，就可以高速下载对应的软件了。

关于中文乱码

解决的办法是安装中文字库和输入法，同时修改系统的默认字符集。

sudo apt-get install ttf-wqy-zenhei
sudo apt-get install scim-pinyin

在上面所说的配置工具中，选择第 5 项，根据提示进行配置。接下来的屏幕，选择 Change Locale

在接下来的屏幕中，去掉 en_GB.UTF-8 UTF-8，选中“en_US.UTF-8 UTF-8”、“zh_CN.UTF-8 UTF-8”和“zh_CN.GBK GBK”。并在下一屏幕默认语言选 zh_CN.UTF-8。

重启树莓派，使得结果生效。

更换时区

默认地，树莓派的时区是 UTC0，对于时间相关的应用会造成问题。中国大陆位于东八区，我们可以通过sudo raspi-config来设置。

选择亚洲 > ShangHai 切回主页面后按 Finish 保存退出。即可完成设置。

无线网卡配置

如果你没有移动树莓派的需求，那么插着网线就能解决网络的问题了，如果是这种情况，读者可以跳过这一节。不过，如果今后有想法做需要移动的应用，或者不喜欢插网线，还是推荐装好无线网卡。

首先，你需要确认你的无线网卡已经被正确驱动。可以通过连接树莓派，输入ifconfig命令查看所有树莓派的网络设备。不能找到网卡的情况很少见，如果不幸遇到，请先确认网卡可用，并寻找对应的驱动程序安装。

下面，准备好相应的 WIFI 信息。编辑wpa_supplicant.conf文件。 sudo vim /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf，在此文件结尾增加，如下代码：

network={
  ssid="WIFI名称"
  key_mgmt=WPA-PSK
  psk="WIFI密码"
}

这里注意：

ssid 名称不推荐中文
最好不要带有.等特殊符号

此时即可重启网络 /etc/init.d/networking restart

可以再次使用ifconfig查看网络。同时可以打开上面提到的路由器管理页面，查看是否有新设备加入。如果你的无线网卡被发现了，你就可以：

放心的拔掉网线
连接 IP，使用无线网卡的 IP。

安装 Web 服务器软件

上面我们已经把系统的主要功能做了配置。下面我们开始进行 Web 服务器软件的配置。这里我们使用 Nginx 作为服务器软件。

因为系统是基于 Debian 的，并且已经配置了较快的软件源，所以下面的操作是比较愉快的。

sudo apt-get install nginx -y

此时，Nginx 的默认 www 根目录在/usr/share/nginx/www，你可以修改 /etc/nginx/sites-available/default 来配置网站的目录、端口、代理等等。

配置 NodeJS 开发环境

理论上，可以通过sudo apt-get install nodejs来安装。但是，这种方法安装的 NodeJS 版本可能会比较旧。如果从源码安装，鉴于树莓派的处理能力比较弱，故而不推荐。

这里推荐一种比较省力和完善的方法。

使用uname -a 查询系统版本，找到 arm***字样。
打开 https://nodejs.org/dist/latest/ 找到符合这个“arm”的软件包，下载之。
解压缩。
将解压过的 node 文件夹，如“node-v10.10.0-linux-armv7l”移动到/usr/local/目录下，将其重命名为 node。
运行echo PATH=$PATH:/usr/local/node/bin >> ~/.bashrc; source ~/.bashrc

如此即可完成 NodeJS 的安装。

安装完成后，我们就可以自由发挥创造力来构建基于 NodeJS 的网站。这里推荐一下奇舞团出品的 NodeJS 框架 ThinkJS，最新的版本是 3.2.8。官网是：https://www.thinkjs.org/ 。我们基于这个框架可以快速的搭建网站。

看，下面就是 ThinkJS 的表演时间，美滋滋 :-)

小结

本篇文章中，笔者带大家简单了解了树莓派，并详述了系统安装和一些系统初始化配置，安装了网站服务器环境和 NodeJS 开发环境，建立了一个 NodeJS 网站开发环境。借此完成了树莓派的新手上路。有关传感器等更加有趣的内容，将在今后的系列文字中不断出现。笔者也会加紧时间，给大家呈现更有意思的树莓派。

致谢

感谢何文力为本文提出的修改建议。设计师王旋mm，为本文设计的精美题图，在此一并表示诚挚的谢意。

文内链接

https://www.zhihu.com/question/20697024/answer/15888489
http://m.elecfans.com/article/678193.html
https://www.raspberrypi.org/products/#buy-now-modal
https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
https://etcher.io/

界世的你当不

只作你的肩膀

无

360官方技术公众号

技术干货|一手资讯|精彩活动

空·