1-Raspberry Pi 4入门

Raspberry Pi是一款功能齐全的计算机，包装小巧，价格实惠--虽然价格因计算能力而异，但基本的 Pi 4起价为35美元。

无论您是想要一个可以用来执行日常计算任务的设备，如创建令人惊叹的程序、电路或控制其他物理设备，Raspberry Pi都能满足需求。

Raspberry Pi 品牌是由树莓基金会开发和维护的全系列单板微型计算机。自2012 年首次开发以来，Raspberry Pi的功能逐年大幅提升。如今，它已拥有卓越的功能和外设。
自第一代首次发布以来，树莓基金会不断推出更新的型号，更新型号支持新的特性和功能。
树莓基金会指出，如今他们和第三方已在全球售出超过2500万套树莓派套件，其中许多套件已被用于教室、办公室、工厂、数据中心和家庭。铁杆极客们用它们来做各种各样的事情。

Raspberry Pi是一种单板计算机。这意味着它类似于台式机、笔记本电脑或智能手机，但只有一块电路板。与大多数单板计算机一样，Raspberry Pi简单而小巧，通常只有信用卡大小。然而，设备体积小并不意味着它的功能不如其他台式电脑强大。在某些使用场景中，Raspberry Pi能比大型台式电脑更好地完成任务。

尽管每个新机型都在逐年改进，但所有Raspberry Pi都向后兼容。你甚至可以在第一代Raspberry Pi上运行较新版本的 Raspbian 操作系统。虽然运行速度会很慢，但仍然可以运行。

1.1 Raspberry Pi硬件

与隐藏所有内部硬件组件的大型台式电脑不同，Raspberry Pi的每个组件都暴露在用户面前，便于修改和故障排除。这种"裸露"还能让你了解核心硬件组件及其工作原理。它还允许您管理连接到外围设备。

虽然Raspberry Pi看起来在一块电路板上安装了很多部件，但这些部件非常简单易懂。与大多数计算机一样，Raspberry Pi也有一些特定的组件，它们发挥着特定的作用，帮助 Raspberry Pi发挥功能。

我们首先来看看Raspberry Pi中最重要的部分，它位于电路板中央，被金属盖所覆盖：片上系统或 SoC(System on Chip)。

• CPU

尽管Raspberry Pi所有型号都采用了带有ARM兼容CPU的Broadcom片上系统(SoC)。Raspberry Pi 4的时钟频率范围为700MHz至1.5GHz。

Raspberry Pi 4 采用四核 ARM Cortex-A72 处理器，是时钟速度为1.4GHz的Raspberry Pi 3 B+处理器四核Broadcom BCM2837BO的后续产品。

在基于Raspbian Linux的发行版上，Raspberry Pi处理器支持在启动时超频，只需在启动过程中运行sudo raspi-config命令即可。这些处理器大多可超频至 800MHz、1000MHz 和 1500MHz。

• 内存

Raspberry Pi基金会在改进设备内存方面做了大量工作。该设备的旧型号有128MB分配给 GPU，另外128MB分配给CPU。Raspberry Pi的图形处理器是 Broadcom Video-core VI。Raspberry Pi 4 有 1GB、2GB、4GB和8GB四种容量。

• 网络

旧型号的Raspberry Pi 没有以太网连接，连接互联网的唯一方法是使用外置USB以太网或USB无线适配器。
Raspberry Pi B和 B+等较新的型号支持千兆以太网，并将其作为主要连接接口。
Raspberry的后期型号，如 Raspberry Pi 4，还具有802.11ac无线接口和BLE 5.0蓝牙支持。Pi 4还拥有千兆以太网。

• 存储
  Raspberry Pi的默认存储设备是一张微型SD卡。该SD卡将用于安装操作系统，并作为默认存储磁盘，不过，Raspberry Pi 4支持通过USB端口外接存储设备。

1.2 组件说明

Raspberry Pi的设置非常简单，但对于完全的初学者来说，可能会显得很困难。在本书中，我们将介绍 Raspberry Pi的整个设置过程。

• 40针通用输入/输出（GPIO）接头

GPIO接头将项目与电气设备连接起来。您可以直接在 Raspberry Pi 上访问它们，您可以打开或关闭某些引脚。

• PoE 接口

以太网供电（PoE）允许设备在联网后在特定时间自动开启/关闭。
Raspberry Pi 4采用4-PIN针座，支持上一代 Raspberry Pi 3B+型号上发布的 PoE HAT。

• 千兆以太网

Raspberry Pi 4内置的千兆以太网带宽速度超过350Mbps。虽然这可能不如普通台式机功能强大，但与 Pi 3B+的300Mbps USB 2.0千兆以太网相比，它是一项重大改进。

• USB
  Raspberry Pi 4有4个USB端口。2个USB 2.0端口和 2个USB3.0端口由蓝色连接器表示。由于 Raspberry Pi 4具有内置无线和蓝牙功能，因此需要更多端口的可能性微乎其微，因为所需的外围设备是键盘、鼠标和网络摄像头（如果您选择添加的话）。

• 4芯立体声音频/视频插孔

Raspberry Pi 4有一个4极立体声音频和复合视频端口，用于连接耳机或外置扬声器。

• 2路MIPI CSI摄像头端口

移动工业处理器接口（MIPI Mobile Industry Processor Interface）相机串行接口使您能够将正式的 Raspberry Pi 相机模块直接连接到主板上。

• 2个微型 HDMI 端口
  Raspberry Pi 4还有两个微型HDMI端口，可以将Raspberry Pi连接到现代显示器。这些端口支持音频和视频，支持4Kp60或4K分辨率。这两个微型 HDMI 端口取代了前几代Raspberry Pi中的全尺寸HDMI端口。

• USB-C 电源端口 5V/3A

Pi 4有一个用于为 Raspberry Pi 供电的标准USB电源。树莓基金会建议使用树莓派的官方电源，以避免可能损坏设备的电压和电源问题。与大多数单板计算机一样，Raspberry Pi支持5V/3A电源输入。Raspberry Pi 4 的电源从以前型号的 Micro USB 插孔改为 USB-C。

• 2路MIDI DSI显示端口

通过MIDI显示接口端口，您可以将显示器直接连接到 Raspberry Pi 4。

• 微型 SD 插槽

可充当电路板的硬盘驱动器。

• 2.4/5GHz 无线和蓝牙5.0

Raspberry Pi 4具有双频2.4和5.0 GHz IEEE 802.1/*无线连接以及蓝牙 5.0和LE。无线连接更新使 Pi 4 在连接性方面优于旧型号。

2 设置 Raspberry Pi 4

2.1 材料准备

除了Raspberry Pi 4B开发板，还需要

• USB电源

要为Raspberry Pi 4供电，您需要额定电流为5V/3A的微型USB-C电源连接器的电源。

• MicroSD 卡

最好使用 16GB 或更大容量的存储卡，以留出扩展空间。

• 键盘和鼠标

可以使用任何有线或无线键盘和鼠标。不过，无线设备并不理想，因为它们可能会干扰 Raspberry Pi 的联网功能。

• 微HDMI线

如果打算将 Raspberry Pi 4 连接到使用复合视频或 SCART 插座的老式电视机，请使用 3.5 毫米尖头环形套管（TRRS）音频/视频线。

• 网线

如果您打算将 Raspberry Pi 连接到有