本书是高效学习树莓派(Raspberry Pi)的入门级实践指南，将帮助你快速地掌握树莓派的各项内容，指导你开展各种项目实践。树莓派是只有一张信用卡大小的卡片式计算机，具有功能强大、性能出色和价格便宜等特点，受到了计算机硬件爱好者以及青少年STEAM教育界的欢迎，风靡一时。

本书覆盖了树莓派的许多主题，包括设置和运行图形用户界面(GUI)、驾驭命令行、操作Linux系统、编辑文件、设置网络服务器、摄像与信息服务、搭建媒体中心等有趣的实践项目等内容。

本书适合创客、单片机学习者、电子爱好者、STEAM教育工作者、计算机软硬件爱好者及对树莓派感兴趣的读者阅读，也适合作为STEAM相关实践课程的基础教程。

作者简介

Peter Membrey是一位IT人员，有近20年使用Linux和开源解决方案解决实际问题的经验。在17岁成为红帽认证工程师（RHCE）后，之后还很荣幸为Red Hat公司工作，创作过多本涵盖开源解决方案的书。他拥有利物浦大学的IT（信息安全）硕士学位。他的研究兴趣包括云计算、大数据科学。

David Hows获得了澳大利亚伍伦贡大学的荣誉学士学位（优等生学位）。他在开始接触计算机时就试图在低成本情况下从家用PC中发掘更大性能。这使他走上了IT领域的职业道路，他曾担任系统管理员、性能工程师、软件开发人员、解决方案架构师和数据库工程师。

原书前言

■ 第1章　你的“第一口”树莓派 ………………………………………… 1

你“新鲜烘烤”的树莓派送达 …………………………………………………………1

“成分”列表 ……………………………………………………………………………2

Linux ……………………………………………………………………………………7

把NOOBS放到你的SD卡上 …………………………………………………………9

第一次启动 …………………………………………………………………………… 12

配置你的树莓派 ……………………………………………………………………… 16

总结 …………………………………………………………………………………… 26

■ 第2章　纵览树莓派 …………………………………………………………… 27

欢迎来到LXDE ……………………………………………………………………… 27

附件 …………………………………………………………………………………… 30

游戏 …………………………………………………………………………………… 35

互联网 ………………………………………………………………………………… 36

编程 …………………………………………………………………………………… 38

首选项 ………………………………………………………………………………… 40

帮助 …………………………………………………………………………………… 40

总结 …………………………………………………………………………………… 40

■ 第3章　熟练使用 ……………………………………………………………… 41

你好，计算机 ………………………………………………………………………… 41

为什么我们仍然关心这些事情 ……………………………………………………… 43

三种终端 ……………………………………………………………………………… 44

欢迎来到命令行 ……………………………………………………………………… 51

不同的Shell…………………………………………………………………………… 52

总结 …………………………………………………………………………………… 53

■ 第4章 文件路径 ………………………………………………………………… 54

什么是文件系统 ……………………………………………………………………… 54

一切皆文件 …………………………………………………………………………… 57

文件系统布局 ………………………………………………………………………… 58

让它工作 ……………………………………………………………………………… 61

用户和组 ……………………………………………………………………………… 65

文件权限 ……………………………………………………………………………… 66

快捷方式和链接 ……………………………………………………………………… 69

总结 …………………………………………………………………………………… 70

■ 第5章　Linux常用命令…………………………………………………………… 71

拥有超级管理权限 …………………………………………………………………… 71

RTFM ………………………………………………………………………………… 72

系统资源监控 ………………………………………………………………………… 73

文件命令 ……………………………………………………………………………… 80

总结 …………………………………………………………………………………… 86

■ 第6章　在命令行界面编辑文件 ………………………………………………… 87

什么是文本文件 ……………………………………………………………………… 87

各种各样的文本编辑器 ……………………………………………………………… 88

从Nano开始学习 …………………………………………………………………… 89

Vim入门 ……………………………………………………………………………… 94

可视化模式 ……………………………………………………………………………100

总结 …………………………………………………………………………………102

■ 第7章　树莓派的管理 ………………………………………………………… 103

远程访问树莓派 ………………………………………………………………………103

BASH：基本编码 ……………………………………………………………………104

实用的BASH：一个init脚本 ………………………………………………………113

安全和用户管理 ………………………………………………………………………118

总结 ……………………………………………………………………………………120

■ 第8章　你的LAMP …………………………………………………………… 121

第一步 …………………………………………………………………………………121

L表示Linux ……………………………………………………………………………122

A表示Apache …………………………………………………………………………122

M表示MySQL ………………………………………………………………………127

P表示PHP ……………………………………………………………………………135

简单的Web应用程序 …………………………………………………………………137

总结 ……………………………………………………………………………………147

■ 第9章　WiPi：无线计算 ……………………………………………………… 148

准备WiPi ………………………………………………………………………………148

简单的强制拔除 ………………………………………………………………………149

真正的WiPi与WiFi …………………………………………………………………152

……………………………………………………………………………………159

■ 第10章　树莓派 ………………………………………………………………… 160

所需材料 ………………………………………………………………………………160

预先设置 ………………………………………………………………………………160

入门 ……………………………………………………………………………………161

动作捕捉 ………………………………………………………………………………164

提醒自己 ………………………………………………………………………………168

全部放一起 ……………………………………………………………………………172

下一步 …………………………………………………………………………………178

总结 ……………………………………………………………………………………179

■ 第11章　树莓派媒体中心 …………………………………………………… 180

XBMC视频 ……………………………………………………………………………180

启动并使用XBMC ……………………………………………………………………188

用Airplay 播放音乐 …………………………………………………………………191

总结 ……………………………………………………………………………………196

■ 第12章　安装Windows10 ……………………………………………………… 197

你以为Windows无法在树莓派上运行 ………………………………………………197

现在的互联网 …………………………………………………………………………198

但是为什么是Windows ………………………………………………………………198

开始 ……………………………………………………………………………………198

下载工具 ………………………………………………………………………………200

将固件写入SD卡 ……………………………………………………………………201

启动树莓派 ……………………………………………………………………………203

配置时间 ………………………………………………………………………………203

总结 ……………………………………………………………………………………205

■ 附录　手动操作—写入SD卡镜像 ……………………………………………… 206

原书前言

尽管“树莓派”听起来像是祖母在周日下午烤出来的甜点，但是它实际上是一台计算机。你可能已经知道了很多（尽管名称和logo并没有提供太多信息），但实际上，树莓派能做的远不止这些。

所有这一切之所以成为可能，是因为人们真正理解所有部件是如何组合在一起的。人们知道如何充分利用这台机器，是因为人们对这台机器的工作原理很有研究。但现在真正精通计算机的人越来越难找了，我们是“一个濒临灭绝的物种”，这就是树莓派基金会拼命想要扭转的局面。

这个问题已经遍及学校。教授编程是一个相对有挑战性的任务，它需要一种对很多人来说很难把握的思维方式。传统上，大学会开设计算机科学课程，教授逻辑门、内存如何工作以及如何为CPU 编程。只有了解了硬件的功能后，学生才开始尝试学习C 语言，因为尽管C 语言是一种高级语言，但它反映了其所运行的硬件。理解硬件会使理解C 语言变得容易得多。

但是随着班级人数的增加、教学时间的限制以及学生对计算机基础知识的了解越来越少，大学逐步不再教授所有这些与硬件相关的知识，而是教授Java和Python。因为这些语言在你处理所有烦琐的数据时不用用户干预。从生产力的角度来看，这简直是太棒了；但是当你想将这些语言的效率提升到一个新的水平时（也许你正在处理数据，而你的脚本太慢了），你不知道该做些什么。更糟糕的是，当有人告诉你提高性能的技术时，你根本不知道他们在说什么。

当然，并不是所有大学都走了这条路。有些学校的计算机架构课程非常丰富，涵盖了很多领域。不用说，这些课程中的每个人都有很多知识要学。尽管如此，我们需要的远不止这些。当人们已经开始研究生阶段的学习时，再想要抓住他们的兴趣就已经太晚了。而我教7 岁的孩子如何编程时，他们很喜欢，他们用头脑创造了一个虚拟世界，最终的力量掌握在他们手中，他们有创造新事物的欲望。

这就是Eben Upton 和树莓派基金会想要带给世界的东西。他们想要重燃那些丢失的艺术，让计算机再次变得又酷又有趣。为了做到这一点，他们创造了一台计算机，即使以今天的标准来看，它也毫不逊色。

为什么要“吃”树莓派？

因为树莓派与普通个人计算机非常相似（即使架构有点不同），所以你可以用它来做个人计算机类似的事情。事实上，这是本书向你展示的第一件事。当你按本书内容操作完，你将能够做所有这些事情或是更多!

只需35美元

让所有人都垂涎欲滴的不是树莓派价格便宜，而是它是一台可以运行Linux的完整计算机，这意味着服务器、家庭自动化、视频流和几乎所有你能想象到的事物。

更多树莓派！

如果一个是好的，那么两个肯定更好，对吧？70美元可以买到两个树莓派，虽然价格翻倍了，但乐趣也翻倍了。现在，你可以尝试联网，让树莓派互相交流。

安全实验

我的计算机即使在很短的一段时间内出现故障也是很不方便的。如果你拥有树莓派，即使用坏了它，最坏的情况就是浪费了35 美元，这比折腾你的计算机要好得多。

独立性

很多人说可以使用虚拟机，但是对于家庭Web服务器来说，虚拟机不是一个很好的选择。而且，如果你重新启动了计算机，虚拟机也会随之关闭。通过拥有一个真正的硬件，你可以将你的试验与可能正在做的任何其他事情完全分开。

低功率

树莓派的功耗非常小。实际上树莓派A型仅需要300mA，这意味着你可以通过USB 端口为整个设备供电。树莓派A型最大功率为1.4W，B型最大功率为3.5W。如果你在树莓派中添加大量耗电设备，这些数字将相应增加。

树莓派的原料

赞扬了树莓派的所有优点之后，尽管功能强大，但是它可能永远不会直接取代你的计算机。这并不是因为某一件事限制了树莓派，而是设计决策的组合要平衡功能和成本决定的。

ARM CPU

ARM有什么优势吗？第一个优点是ARM CPU的功耗要小得多。ARM来自于嵌入式硬件行业，在这个行业中，电力的使用和热量的产生是非常重要的。事实上，你会在几乎每一款现代手机中发现某种形式的ARM；它们是世界上使用最广泛的处理器之一，可以在播放器、家

用电器甚至汽车等各种设备中被找到。

ARM CPU产生较少热量。如果你观察树莓派，会注意到CPU没有散热器。

最后一个优点是成本与绩效比。对于绝大多数情况，真正的瓶颈不是CPU的能力，而是数据能够以多快的速度提供给它。CPU的运行速度一直以来都比硬盘快得多，甚至连接所有计算机组件的总线的速度都赶不上CPU的速度。

1GB RAM

请记住，树莓派是一个试验平台，而不是一个普通的个人计算机替代品，Linux（尤其是没有GUI的情况下）运行时将有足够的内存供你的所有程序使用。

GPU

GPU（图形处理单元）实际上是CPU的一种特殊形式。GPU可以很好地完成某类事，它是专门为处理渲染复杂显示所需的大量数学计算而设计的。其主要开始于3D图形渲染，但近来在日常计算（例如人工智能）中得到了关注。

GPU在树莓派中如此重要的主要原因是，即使是一个普通的GPU，也可以处理高质量的显示和解码高质量的视频流。这使得树莓派作为一种媒体设备非常有用。同时它还支持完整的图形显示，即使在处理器速度较慢的情况下，仍然可以轻松显示图形。

以太网端口（只有B型）

对我来说，连接有线网络的能力是必不可少的。Wi-Fi经常会出现问题，有时甚至无法使用。总的来说，我的建议是购买B型，因为你获得了网卡。

USB

所有型号都支持USB 2.0，虽然A型只有一个端口，B型有两个，B+型和树莓派2有4个。

GPIO端口

GPIO（通用输入/ 输出）端口是树莓派的一个非常有趣和关键的补充。它们提供了一种将硬件连接到树莓派的简单方法，如果你想添加一个温度计或光传感器，你可以构建一个通过GPIO端口连接到树莓派的设备。

如果你想要将树莓派与各种硬件集成，那么GPIO 端口将为你提供一种简单的方法。

完美“烘烤”

树莓派所提供的足以使其成为一个功能齐全的计算机实验室，更不用说成为一个非常好的服务器平台了。

快速浏览

那么，在本书中，我们为你准备了什么？本书分为3个核心部分。

第1部分，我将向你展示如何启动和运行GUI。如果你从未听说过GUI，那么你一定要从这里开始。别担心，我们会帮你快速启动并运行，你很快就可以去探索了。

第2部分将带你回到命令行，并教会你如何操作。许多人（包括我自己）将大多数时间花在命令行上。它快速、强大且总是可靠的，但是它与大多数人习惯使用的GUI 略有不同。不要害怕，我们都必须从某个地方开始，在这部分中，我们将确保你在命令行上感到舒适和熟悉。

第3部分，我们实际上开始做更有趣的事情了。在这一阶段，你对命令行已经熟悉了（这使你领先于大多数人），现在你想再深入一点，让树莓派真正为你工作。我们用这部分讲解一些很棒的案例，为你奠定一个坚实的基础。

你的“第一口”树莓派

我们来看看什么是Linux，以及为什么它会出现在树莓派上，然后我们让你的图形界面运行起来。

纵览树莓派

我们看一下树莓派上预装的种类繁多的软件，并向你展示它们可以做的一些事情。

熟练使用

首先从命令行开始，你将以非常精确和强大的能力与Linux进行交互。我们会慢慢开始，让你慢慢适应一个可能非常陌生的环境。我们将讨论命令解释程序（Shell），它来自哪里，为什么它很重要。

文件路径

我们将首先介绍Linux文件系统，并解释“一切都是文件”的理念，这是每个基于UNIX的操作系统的核心。不用害怕，我们不会讲得太深入，但是有了它，你就可以轻松地获取新的命令并充分利用这些命令。

常用命令

我们将实际向你展示如何让Linux执行操作，如何成为根用户，以及如何安装新的应用程序和工具，还将简要介绍一些有用的命令行技巧。你很快就会发现，在命令行上做事情比单击鼠标要快得多。

在命令行界面编辑文件

我们将向你展示我选择的两个编辑器。Nano简单、易用，非常适合一般使用。我经常用它来对配置文件做些小的修改。对于更繁重的工作，我更喜欢Vim。

管理你的树莓派

现在你将能够应用你的新知识启动和停止各种服务。网络服务是所有服务器的基础。不过大多数人都是从用户的角度来使用它们的，现在是时候从另一端来体验它们了。我们将讨论一些常见的问题，比如OpenSSH和Apache网络服务器及安全问题。

你的LAMP ：树莓派Web 服务器

从一个经典的项目开始，获取完整的LAMP（即Linux、Apache、MySQL和PHP），并在你的树莓派上运行。树莓派是一个理想的小型Web服务器，它不仅为开发动态网站提供了理想的环境，而且还是出色的便携式网站演示工具!

WiPi：无线计算

还有什么比小型网络服务器更有趣的呢？我们将向你展示如何使用树莓派与世界通信。

树莓派：安全摄像头和短信服务

想知道谁偷偷溜进你的房间（或办公室）？我们将向你展示如何利用网络摄像头拍下房间里任何运动的快照。不仅如此，它还能立即给你发送一份入侵者的实时文件！

树莓派媒体中心

最后，我们告诉你如何把树莓派变成你的个人媒体中心。我们向你展示如何将视频流式传输到电视上，以及如何在家里共享音乐。