第1章 配置与管理 1

1.0引言1

1.1选择树莓派型号1

1.2封装树莓派3

1.3选择电源4

1.4选择操作系统发行包6

1.5通过NOOBS刷写microSD卡7

1.6装配系统9

1.7连接DVI或VGA显示器10

1.8使用复合视频显示器/TV10

1.9调整显示器中的图像尺寸12

1.10优化性能13

1.11修改密码15

1.12让树莓派开机后直接进入窗口系统16

1.13关闭树莓派17

1.14安装树莓派摄像头模块18

1.15使用蓝牙设备21

第2章网络连接23

2.0引言23

2.1连接有线网络23

2.2查看自己的IP地址25

2.3配置静态IP地址26

2.4为树莓派配置网络名称28

2.5配置无线网络连接29

2.6使用控制台线联网31

2.7利用SSH远程控制树莓派33

2.8利用VNC远程控制树莓派35

2.9利用RDP远程控制树莓派36

2.10在Mac网络中实现文件共享38

2.11在Mac上共享树莓派的屏幕39

2.12将树莓派用作网络存储服务器41

2.13网络打印44

第3章操作系统47

3.0引言47

3.1通过图形界面移动文件47

3.2启动一个终端会话49

3.3利用终端浏览文件系统50

3.4复制文件或文件夹52

3.5重命名文件和文件夹53

3.6编辑文件54

3.7查看文件内容56

3.8不借助编辑器的情况下创建文件57

3.9创建目录57

3.10删除文件或目录58

3.11以超级用户权限执行任务59

3.12理解文件权限60

3.13修改文件的权限61

3.14修改文件的属主62

3.15屏幕截图63

3.16利用apt-get安装软件64

3.17删除利用apt-get安装的软件65

3.18利用Pip安装Python软件包65

3.19通过命令行获取文件66

3.20利用Git获取源代码67

3.21在系统启动时自动运行程序或脚本67

3.22让程序或脚本作为服务自动运行68

3.23定期自动运行程序或脚本70

3.24搜索功能71

3.25使用命令行历史记录功能72

3.26监视处理器活动73

3.27文件压缩75

3.28列出已连接的USB设备76

3.29将输出从命令行重定向到文件76

3.30连接文件77

3.31使用管道78

3.32将输出隐藏到终端78

3.33在后台运行程序79

3.34创建命令别名80

3.35设置日期和时间80

3.36查看SD卡剩余存储空间81

第4章软件83

4.0引言83

4.1搭建媒体中心83

4.2安装Oice软件84

4.3安装其他浏览器86

4.4使用树莓派商店87

4.5打造网络摄像头服务器88

4.6运行老式游戏控制台模拟器90

4.7运行树莓派版Minecraft92

4.8运行Minecraft服务器93

4.9运行Open Arena95

4.10树莓派无线电发射器96

4.11运行GIMP98

4.12互联网广播99

第5章Python入门101

5.0引言101

5.1在Python 2和Python 3之间做出选择101

5.2使用IDLE编辑Python程序102

5.3使用Python控制台104

5.4利用终端运行Python程序105

5.5变量106

5.6显示输出结果107

5.7读取用户输入107

5.8算术运算108

5.9创建字符串109

5.10连接(合并)字符串110

5.11将数字转换为字符串111

5.12将字符串转换为数字111

5.13确定字符串的长度112

5.14确定某字符串在另一个字符串中的位置113

5.15截取部分字符串113

5.16使用字符串替换另一个字符串中的内容114

5.17字符串的大小写转换115

5.18根据条件运行命令116

5.19值的比较117

5.20逻辑运算符118

5.21将指令重复执行特定次数119

5.22重复执行指令直到特定条件改变为止120

5.23跳出循环语句120

5.24定义Python函数121

第6章Python语言中的列表与字典123

6.0引言123

6.1创建列表123

6.2访问列表元素124

6.3确定列表长度125

6.4为列表添加元素125

6.5删除列表元素126

6.6通过解析字符串创建列表127

6.7遍历列表127

6.8枚举列表128

6.9列表排序129

6.10分割列表130

6.11将函数应用于列表131

6.12创建字典131

6.13访问字典133

6.14删除字典元素134

6.15遍历字典134

第7章Python高级特性137

7.0引言137

7.1格式化数字137

7.2格式化时间和日期138

7.3返回多个值139

7.4定义类140

7.5定义方法141

7.6继承142

7.7向文件中写入内容143

7.8读文件144

7.9序列化(Pickling)145

7.10异常处理146

7.11使用模块147

7.12随机数148

7.13利用Python发送Web请求149

7.14Python的命令行参数150

7.15从Python运行Linux命令151

7.16从Python发送电子邮件152

7.17利用Python编写简单Web服务器153

7.18同时进行多件事情154

7.19让Python无所事事156

7.20将Python应用于树莓派版Minecraft156

第8章机器视觉159

8.0引言159

8.1安装SimpleCV159

8.2为机器视觉配置USB摄像头160

8.3将树莓派的摄像头模块用于机器视觉162

8.4数硬币163

8.5人脸检测166

8.6运动检测168

8.7光学字符识别170

第9章硬件基础173

9.0引言173

9.1GPIO连接器使用说明173

9.2使用GPIO接口时树莓派的安全保护176

9.3配置I2C176

9.4使用I2C工具178

9.5配置SPI179

9.6安装PySerial以便从Python访问串口180

9.7安装Minicom以检测串口181

9.8使用带有跳线的面包板182

9.9使用树莓派的排线连接面包板183

9.10使用树莓派Squid184

9.11使用Raspberry Squid按钮186

9.12利用两个电阻将5V信号转换为3.3V187

9.13利用电平转换模块将5V信号转换为3.3V189

9.14利用电池为树莓派供电190

9.15利用锂电池为树莓派供电192

9.16Sense HAT入门指南193

9.17Explorer HAT Pro入门指南194

9.18RaspiRobot Board入门指南196

9.19使用Pi Plate原型板198

9.20制作树莓派扩展板(Hardware At Top，HAT)201

9.21树莓派的计算模块204

9.22Pi Zero205

第10章控制硬件207

10.0引言207

10.1连接LED207

10.2让GPIO引脚进入安全状态209

10.3控制LED的亮度210

10.4制造蜂鸣声213

10.5利用晶体管开关大功率直流设备214

10.6使用继电器控制大功率设备的开关216

10.7控制高压交流设备219

10.8编写用于控制开关的用户界面220

10.9编写控制LED和电机的PWM功率的用户界面221

10.10改变RGB LED的颜色223

10.11使用大量LED(Charlieplexing方式)225

10.12将模拟仪表用作显示器228

10.13中断编程230

第11章电机233

11.0引言233

11.1控制伺服电机233

11.2控制伺服电机237

11.3控制多台伺服电机239

11.4控制直流电动机的速度242

11.5控制直流电机的方向244

11.6使用单极步进电机248

11.7使用双极步进电机252

11.8利用步进电机HAT驱动双极步进电机253

11.9使用RaspiRobot板驱动双极步进电机256

11.10打造一款简单的机器人小车257

第12章数字输入261

12.0引言261

12.1连接按钮开关261

12.2通过按钮开关切换开关状态264

12.3使用双位拨动开关或滑动开关265

12.4使用三位拨动开关或滑动开关266

12.5按钮去抖269

12.6使用外部上拉电阻271

12.7使用旋转(正交)编码器272

12.8使用数字键盘275

12.9检测移动278

12.10为树莓派添加GPS280

12.11拦截按键283

12.12拦截鼠标移动285

12.13使用实时时钟模块286

第13章传感器291

13.0引言291

13.1使用电阻式传感器291

13.2测量亮度296

13.3利用热敏电阻测量温度298

13.4检测甲烷301

13.5测量电压304

13.6为测量而降低电压306

13.7使用电阻式传感器与ADC309

13.8使用ADC测量温度310

13.9测量树莓派的CPU温度312

13.10利用Sense HAT测量温度、湿度和气压313

13.11利用数字传感器测量温度315

13.12利用MCP3008模块测量加速度318

13.13使用Sense HAT的惯性管理单元(IMU)321

13.14利用Sense HAT寻找磁北323

13.15利用簧片开关检测磁铁323

13.16利用Sense HAT感应磁场325

13.17测量距离325

13.18电容式触摸传感技术328

13.19显示传感器的值331

13.20利用USB闪存驱动器记录日志332

第14章显示设备335

14.0引言335

14.1使用四位LED显示设备335

14.2在I2C LED矩阵上面显示消息337

14.3使用Sense HAT LED矩形显示器339

14.4在Alphanumeric LCD HAT上显示消息341

14.5在Alphanumeric LCD模块上显示消息343

14.6使用OLED图形显示器347

14.7使用可寻址的RGB LED灯条349

第15章物联网355

15.0引言355

15.1使用Web接口控制GPIO输出355

15.2在网页上面显示传感器读数360

15.3使用IFTTT发送电子邮件及其他通知363

15.4利用ThingSpeak发送Tweets367

15.5CheerLights369

15.6向ThingSpeak发送传感器数据370

15.7使用Dweet和IFTTT响应Tweet373

第16章Arduino与树莓派377

16.0引言377

16.1通过树莓派对Arduino进行编程378

16.2利用Serial Monitor与Arduino进行通信380

16.3配置PyFirmata以便通过树莓派来控制Arduino382

16.4通过树莓派对Arduino的数字输出进行写操作384

16.5使用PyFirmata与TTL串口386

16.6使用PyFirmata读取Arduino的数字输入388

16.7利用PyFirmata读取Arduino的模拟输入390

16.8模拟输出(PWM)与PyFirmata391

16.9利用PyFirmata控制伺服电机393

16.10定制基于TTL Serial的Arduino通信395

16.11通过I2C自定义与Arduino之间的通信399

16.12在树莓派上使用小型Arduino402

16.13aLaMode板与树莓派入门403

16.14在树莓派和aLaMode板上使用Arduino Shield406

附录A配件与供应商409

附录B树莓派引脚415