從幾年前起，“IoT”、“深度學(xué)習(xí)”等詞匯就已經(jīng)開始出現(xiàn)在電視新聞中，與之相關(guān)的技術(shù)不再僅僅局限在工程師領(lǐng)域，也逐漸被普通大眾所認(rèn)識(shí)和了解。我想可能有些人對(duì)這些新聞報(bào)道中提到的話題“Raspberry Pi（樹莓派）”感興趣。

本文將圍繞“Raspberry Pi”這個(gè)主題，介紹以下內(nèi)容：

什么是Raspberry Pi（樹莓派）

Raspberry Pi與Arduino有什么區(qū)別

Raspberry Pi的種類有很多，在選擇時(shí)應(yīng)該注意什么

目錄

什么是Raspberry Pi（樹莓派）？

Raspberry Pi的歷史和名稱由來(lái)

Raspberry Pi和Arduino，使用哪個(gè)比較好？

Arduino與Raspberry Pi的區(qū)別

如何掌握Raspberry Pi的使用方法？

Raspberry Pi的典型產(chǎn)品列表以及每種產(chǎn)品的使用方法

Raspberry Pi還能這樣用！

Raspberry Pi可以做的事

DEVICE PLUS過(guò)往文章參考

自制IoT和AI設(shè)備！

1. 什么是Raspberry Pi（樹莓派）？

新版Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry Pi（樹莓派）是由英國(guó)Raspberry Pi Foundation（樹莓派基金會(huì)）發(fā)布的一種被稱為“單板計(jì)算機(jī)”的微型電腦，是為教育目的而開發(fā)生產(chǎn)的。典型的產(chǎn)品外觀如上圖所示，上面配備了電子元器件和引腳。

安裝有這類電子器件的板通常被稱為“電路板”或“board”，特別是樹莓派等被稱為“單板計(jì)算機(jī)”的板，是為了實(shí)現(xiàn)微型電腦的作用而凝聚了必要的元器件，并以“小尺寸”、“低價(jià)格”和“低功耗”為目標(biāo)設(shè)計(jì)而成的。

使用Raspberry Pi制作的電子作品示例

2. Raspberry Pi的歷史和名稱由來(lái)

Raspberry Pi當(dāng)初是作為教育用的計(jì)算機(jī)開發(fā)而成的。近年來(lái)，隨著智能手機(jī)和電腦等電子終端的普及，很多年輕人不用在學(xué)校聽課也可以學(xué)會(huì)熟練使用這些設(shè)備。然而，很少有人了解這些設(shè)備的工作機(jī)制，也很少有人擁有自己編程來(lái)制作軟件的經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為原因之一是電子設(shè)備的功能越來(lái)越高級(jí)、現(xiàn)成可用的產(chǎn)品越來(lái)越多，因而需要自己分解設(shè)備、自己制作硬件和軟件的機(jī)會(huì)減少了。

在這種背景下，樹莓派基金會(huì)的創(chuàng)始人Eban Upton（埃本·阿普頓）先生想到了即便是小孩子也能輕松編程（損壞風(fēng)險(xiǎn)很小）的廉價(jià)計(jì)算機(jī)，于是開始開發(fā)原型，這就是Raspberry Pi（樹莓派）的開始。如今，Raspberry Pi不僅用于教育，很多用戶還將其用于電子創(chuàng)作和機(jī)器人等業(yè)余愛好應(yīng)用。

“Raspberry Pi”這個(gè)名稱來(lái)源于水果做成的“Raspberry pie（樹莓派）”。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)領(lǐng)域有一種習(xí)慣于以“Apple（蘋果）”和“apricot（杏）”等水果名給公司和產(chǎn)品命名的文化。另外，“Pi”的命名還與編程語(yǔ)言“Python”相關(guān)?！癛aspberry Pi”通常被簡(jiǎn)稱為“RPi”、“RasPi”或“RPI”。

3. Raspberry Pi和Arduino，使用哪個(gè)比較好？

Arduino開發(fā)板示例（圖片為Arduino UNO）

如今，電子創(chuàng)作的新手通常是一邊參考諸如“用Raspberry Pi實(shí)現(xiàn)……”、“用Arduino制作……”等標(biāo)題的文章和書籍，一邊進(jìn)行基礎(chǔ)練習(xí)。但是，這里面也有一些人會(huì)有這樣的疑問:“那么，我應(yīng)該買哪個(gè)呢？Raspberry Pi還是Arduino？……”不知道該選擇哪一個(gè)才好。在這里，我首先簡(jiǎn)單介紹一下Raspberry Pi和Arduino的區(qū)別。

Raspberry Pi屬于“單板計(jì)算機(jī)”，而 Arduino屬于“微控制器開發(fā)板”。前面已經(jīng)介紹過(guò)單板計(jì)算機(jī)。微控制器開發(fā)板不像Raspberry Pi那樣可以作為微型電腦運(yùn)行，但如果解釋為“用來(lái)檢測(cè)傳感器的狀態(tài)、打開/關(guān)閉LED和電機(jī)的簡(jiǎn)單控制裝置”就很容易理解了?；谶@樣的視點(diǎn)，讓我們從幾個(gè)角度來(lái)探討應(yīng)該使用Raspberry Pi還是Arduino。

4. Arduino與Raspberry Pi的區(qū)別

可能有人認(rèn)為，“如果只是微控制器和計(jì)算機(jī)之別的話，那么計(jì)算機(jī)不是可以向上兼容嗎……？”但是，實(shí)際上還涉及到它們各自適用的用途，以及它們?cè)诓煌瑧?yīng)用中的易用性。

① 有無(wú)操作系統(tǒng)（OS）

例如，從內(nèi)部軟件的運(yùn)行來(lái)看，存在Raspberry Pi有OS、Arduino沒有OS的特點(diǎn)區(qū)別。

這并不是可以簡(jiǎn)單地說(shuō)“有操作系統(tǒng)（OS）更好”，如果您希望執(zhí)行在Linux上運(yùn)行的程序時(shí)，應(yīng)該選擇Raspberry Pi，但有時(shí)候，在操作系統(tǒng)中運(yùn)行的其他應(yīng)用程序也可能會(huì)影響到希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)工作，在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，時(shí)常會(huì)發(fā)生死機(jī)等問題，這些都是需要考慮的因素。

② 作用不同

事實(shí)上，微控制器有微控制器應(yīng)該做的工作，計(jì)算機(jī)有計(jì)算機(jī)應(yīng)該做的工作。Raspberry Pi可以結(jié)合LED和開關(guān)等的輸入和輸出實(shí)現(xiàn)很多事情，因此很難通過(guò)能做什么或不能做什么來(lái)考量，但如果按照各自發(fā)揮的不同作用來(lái)考慮，就可以看清什么情況下該使用Raspberry Pi，什么情況下該使用Arduino。

例如，Arduino可以發(fā)揮以下作用：

LED和電機(jī)的控制

開關(guān)和傳感器的狀態(tài)檢測(cè)

如果您需要處理此類（LED和傳感器等）電氣信號(hào)（更接近硬件），選擇Arduino比較好。

此外，Raspberry Pi可以發(fā)揮以下作用：

網(wǎng)絡(luò)通信（有線/無(wú)線局域網(wǎng)）

將影像輸出到顯示器或投影儀等

使用相機(jī)或攝像頭（圖像處理等）

如果您需要完成這類由計(jì)算機(jī)處理的工作（更接近軟件），應(yīng)該選擇Raspberry Pi。

使用Raspberry Pi制作的電子作品示例

5. 如何掌握Raspberry Pi的使用方法？

如果您的身邊有人能教您如何使用Arduino，能夠邊問邊學(xué)是比較好的，但是通常不好意思請(qǐng)人多次一對(duì)一地教自己，而且并不是每個(gè)人的身邊都有這種專業(yè)人士，所以如果可以的話，能找到自學(xué)的方法就更好了。

筆者推薦以下兩種方法：

① 買書，按照書中的內(nèi)容學(xué)習(xí)
② 參考網(wǎng)上的文章，按照相關(guān)介紹學(xué)習(xí)

① 通過(guò)書籍學(xué)習(xí)時(shí)

如果通過(guò)看書（技術(shù)書和入門書）來(lái)學(xué)習(xí)，就需要在書店或網(wǎng)店購(gòu)買相應(yīng)的書籍，雖然買書需要花錢，但大多數(shù)書都是面向從零開始的初學(xué)者的，內(nèi)容非常細(xì)致易懂。而且，還有一個(gè)好處是“只要按這本書學(xué)習(xí)，基本可以學(xué)會(huì)”，而如果自己在網(wǎng)上搜索各種資源自學(xué)的話，容易遇到一些瓶頸。書籍的好處在于，您可以通過(guò)閱讀它們獲取新知識(shí)，而無(wú)需自己在網(wǎng)上搜索。

下面我列舉一些講解Raspberry Pi使用方法的書，您可以參考用戶評(píng)價(jià)和相關(guān)書籍來(lái)選用。

這本書足夠！Raspberry Pi超簡(jiǎn)單入門教程 修訂版第6版

使用Raspberry Pi學(xué)習(xí)電子制作

② 通過(guò)網(wǎng)上資源學(xué)習(xí)時(shí)

如果您通過(guò)網(wǎng)上搜到的資源學(xué)習(xí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多免費(fèi)的資源可用，因此比通過(guò)書籍學(xué)習(xí)的成本更低。如果能找到精心編寫的文章，就可以獲得豐富的信息來(lái)提升技能，所以如果您習(xí)慣于在網(wǎng)上查找資料，就可以搜索所需的信息，并從不同角度了解相關(guān)信息的講解。

下面我列舉一些關(guān)于Raspberry Pi入門的文章，建議以閱讀這些文章為主，當(dāng)遇到感興趣的關(guān)鍵詞時(shí)，可以隨時(shí)搜索以進(jìn)一步了解。

使用傳感器輕松制作有趣的項(xiàng)目
制作一款獨(dú)特的控制器，用稱為“反射式光電傳感器”的光傳感器和玻璃球通過(guò)Scratch來(lái)控制角色運(yùn)動(dòng)。還挑戰(zhàn)使用萬(wàn)用電路板進(jìn)行布線。
使用傳感器輕松制作有趣的項(xiàng)目

用Raspberry Pi自制一款智能揚(yáng)聲器吧！
用Raspberry Pi自制一款智能揚(yáng)聲器，使用SDK（為了使用Google的智能揚(yáng)聲器功能），通過(guò)與“OK, Google”說(shuō)話來(lái)使揚(yáng)聲器工作。如果您能制作這個(gè)項(xiàng)目，那么制作音控機(jī)器人也不是夢(mèng)了。
用Raspberry Pi自制一款智能揚(yáng)聲器吧！第1篇： 用Google AIY輕松制作支持日語(yǔ)的智能揚(yáng)聲器

用Raspberry Pi自制一款A(yù)I相機(jī)吧！
通過(guò)在Raspberry Pi上安裝攝像頭并應(yīng)用AI功能，制作一款能夠進(jìn)行圖像分析和語(yǔ)音識(shí)別并拍攝的AI相機(jī)。如果您可以使用所有這些功能，那么您已經(jīng)可以創(chuàng)建更高級(jí)的作品了。
第1篇 用Raspberry Pi自制一款A(yù)I相機(jī)吧！ 第一步，在Raspberry Pi上添加眼睛、耳朵和嘴巴

6. Raspberry Pi的典型產(chǎn)品列表以及每種產(chǎn)品的使用方法

Raspberry Pi板有多種，在這里介紹一下在選擇時(shí)需要考慮的一些要點(diǎn)。多年來(lái)，Raspberry Pi不斷推出新系列產(chǎn)品，不同的產(chǎn)品類型，其價(jià)格和功能也有所不同。在這里我根據(jù)常見的需求來(lái)介紹三種Raspberry Pi板。

① 只是想試用一下Raspberry Pi

首先，對(duì)于想要正確熟練使用Raspberry Pi但不知道如何選擇的人來(lái)說(shuō)，我推薦“Raspberry Pi 4 Model B”。

Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry Pi 4 Model B是2019年底在日本發(fā)售的最新款產(chǎn)品（截至2020年7月）。它擁有所有Raspberry Pi中最高的性能，而且如果是瀏覽互聯(lián)網(wǎng)等普通用法，可以放心地使用。Raspberry Pi 4 Model B內(nèi)置四核CPU，內(nèi)存8GB、4GB、2GB可選。有兩個(gè)用于音視頻輸出的HDMI接口，還可以使用USB3.0引腳。

由于音視頻輸出采用的是Micro HDMI接口，因此在與普通的顯示器連接時(shí)，需要使用將Micro HDMI轉(zhuǎn)換為全尺寸HDMI引腳的適配器或轉(zhuǎn)接線。當(dāng)您購(gòu)買主機(jī)時(shí)，建議一并購(gòu)買。

② 想制作小型設(shè)備

如果需要尺寸比Raspberry Pi 4 Model B更小的產(chǎn)品，我推薦“Raspberry Pi 3 Model A +”。

Raspberry Pi 3 Model A+

Raspberry Pi 3 Model A+是Raspberry Pi 4 Model B（第4代）之前的第3代開發(fā)板。由于省略了有線LAN端口（安裝了無(wú)線 LAN），并且只有一個(gè)USB端口，因此開發(fā)板的尺寸更小。內(nèi)存為1GB，規(guī)格上不如Raspberry Pi 4 Model B，但如果并不想進(jìn)行繁重的處理，而是希望優(yōu)先考慮減小尺寸和降低成本的話，Raspberry Pi 3 Model A+也許是不錯(cuò)的選擇。

由于只有一個(gè)USB端口，因此在連接鼠標(biāo)和鍵盤時(shí)，需要使用USB集線器來(lái)增加端口數(shù)量，在這種情況下，建議您使用自供電USB 集線器（一種通過(guò)AC適配器供電的集線器），這樣可以降低Raspberry Pi本身的功耗。

③ 希望用電池驅(qū)動(dòng)

如果您希望不使用AC適配器而使用電池等制作成隨身攜帶的作品，建議使用“Raspberry Pi Zero W（或 WH）”。

Raspberry Pi Zero WH

Raspberry Pi Zero W與WH的區(qū)別在于：W的GPIO端口上沒有安裝排針，而WH則自帶排針。如果您想在與傳感器等進(jìn)行布線時(shí)省略焊接，那么最好選擇WH而不是W。

Raspberry Pi Zero WH是Raspberry Pi開發(fā)板中最小的型號(hào)，價(jià)格也很低，僅為5美元。此外，它的功耗也比其他型號(hào)要少，因此適合電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。由于HDMI接口為Mini HDMI接口，USB接口為micro USB接口，因此與普通顯示器、鍵盤或鼠標(biāo)連接時(shí)需要轉(zhuǎn)接線。

“Raspberry Pi Zero W/WH”配備了無(wú)線LAN和藍(lán)牙功能，售價(jià)約10美元?！癛aspberry Pi Zero”沒有無(wú)線LAN和藍(lán)牙功能，因此更便宜，僅為5美元。

7. Raspberry Pi還能這樣用！

Raspberry Pi不僅在教育用的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，還在其他很多應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手。特別是在使用攝像頭進(jìn)行圖像處理和運(yùn)用人工智能的系統(tǒng)開發(fā)中，多會(huì)用到Raspberry Pi，在這里我介紹三個(gè)實(shí)例。

利用AI（人工智能）技術(shù)分揀黃瓜

開發(fā)了一種通過(guò)深度學(xué)習(xí)來(lái)進(jìn)行圖像識(shí)別、并執(zhí)行分揀工作的系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，可以深度學(xué)習(xí)并復(fù)現(xiàn)母親的分揀技能，對(duì)農(nóng)民收獲的黃瓜進(jìn)行不同等級(jí)的分揀工作。在該實(shí)例中，使用了Raspberry Pi 3來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別和向服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)。

AIで創(chuàng)る未來(lái) – 農(nóng)業(yè)を次世代につなげるために。ある農(nóng)家の挑戦。
※此鏈接為Youtube視頻

使用自動(dòng)駕駛AI技術(shù)行駛的驢車（Donkey Car）

現(xiàn)在很多地方都在舉辦名為“AI汽車”、通過(guò)AI技術(shù)讓模型車自動(dòng)行駛的活動(dòng)和研討會(huì)，而這種驢車（Donkey Car）正是被很多人用作AI汽車的車輛之一。驢車是一種開源套件，通過(guò)在無(wú)線遙控車上安裝Raspberry Pi、速度控制器、伺服電機(jī)等來(lái)實(shí)現(xiàn)駕駛控制。

Maker Faire Tokyo 2019 AIカー10臺(tái)走行 DonkeyCar driven by AI @Maker Faire Tokyo 2019
※此鏈接為Youtube視頻

魔方機(jī)器人

由3D打印部件組成的全自動(dòng)魔方機(jī)器人。這種機(jī)器人的數(shù)據(jù)是開源的，如果是非商業(yè)目的，誰(shuí)都可以購(gòu)買相同的零部件進(jìn)行組裝。其所有硬件的組裝方法和軟件的準(zhǔn)備方法已經(jīng)作為學(xué)習(xí)用的內(nèi)容公開發(fā)布了，可以在網(wǎng)上查看。

Fully 3D-Printed Rubik’s Cube Solving Robot
※此鏈接為Youtube視頻

8. Raspberry Pi可以做的事

【用Raspberry Pi和傳感器制作“可自動(dòng)營(yíng)造舒適空間的裝置”】

該裝置使用Raspberry Pi通過(guò)傳感器測(cè)量家中的環(huán)境（溫度、濕度等）、獲取天氣預(yù)報(bào)信息并在顯示器上顯示，還可以發(fā)出警報(bào)以防止主人忘記收衣服。自制作品的真正樂趣在于可以自由靈活地定制市場(chǎng)上買不到的產(chǎn)品！

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【用Raspberry Pi制作LED警示燈解決方案】

使用插入Raspberry Pi即可使用的擴(kuò)展模塊“Crystal Signal Pi”也可以制作屬于自己的警示燈。外觀充滿藝術(shù)氣息，作為內(nèi)飾也很時(shí)尚。

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【用伺服電機(jī)制作指針式溫度計(jì)】

這是一個(gè)通過(guò)測(cè)量溫度并用伺服電機(jī)指示出所測(cè)溫度、可以像模擬溫度計(jì)一樣顯示的系統(tǒng)。參考這個(gè)實(shí)例，如果能夠?qū)W會(huì)使用傳感器的輸入和伺服電機(jī)的輸出，就可以通過(guò)改變傳感器的種類自由靈活地創(chuàng)建可以在眾多場(chǎng)景下使用的系統(tǒng)。

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9. DEVICE PLUS過(guò)往文章參考

Introduction to Raspberry Pi 4: Let’s Start Using the New “Raspberry Pi 4!”
從零開始介紹使用Raspberry Pi 4時(shí)的Raspberry Pi安裝方法、所需元器件、電子制作方法等內(nèi)容。

用Raspberry Pi 4開始電子制作的入門教程！第2篇：安裝Raspberry Pi4！
了解最新的Raspberry Pi OS和Raspbian Buster，以及使用NOOBS輕松安裝Raspbian OS。

Introduction to Raspberry Pi 4: Mastering the Use of the Raspberry Pi 4 in Headless Mode!
了解未來(lái)常用的在沒有顯示器（無(wú)頭）情況下遠(yuǎn)程連接時(shí)的安裝方法。通過(guò)這篇文章，您將能學(xué)會(huì)在任何地方使用Raspberry Pi，并學(xué)會(huì)Raspberry Pi的基本命令。

Introduction to Raspberry Pi 4: Tackling the Basic Electronic Kits With the Raspberry Pi 4!
希望用GPIO（數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳）連接傳感器等，挑戰(zhàn)電子制作項(xiàng)目實(shí)際操作！

10. 自制IoT和AI設(shè)備！

本文中介紹了Raspberry Pi（樹莓派）的特點(diǎn)、選擇方法以及實(shí)際應(yīng)用實(shí)例。在新聞中您可能經(jīng)常會(huì)聽到“IoT”和“AI”這樣的名詞，但它們具體是什么可能并不一定每個(gè)人都懂。不過(guò)，如果您會(huì)使用Raspberry Pi，那么您將能夠自己DIY這類系統(tǒng)！如果您有類似“我想用傳感器檢測(cè)到它并把檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到我的智能手機(jī)”或“我想用相機(jī)和AI技術(shù)把它自動(dòng)化”這樣的想法，歡迎使用Raspberry Pi讓創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)！

審核編輯黃宇