树莓派Raspberry Pi 系统搭建和智能机器人小车的组装调试

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本文的出发点：无意接触到树莓派这款优秀的芯片，比较适合青少年编程，激发孩子的编程思维的培养，最好的学习就是实战，借助于淘宝上现成零件式的智能小车硬件和树莓派实现智能机器人小车的实现，给孩子带来低成本高性能的玩具，重要的是通过个人的行动带动孩子的兴趣达到启蒙作用。

主要分树莓派系统搭建和智能小车组装调试两大部分，内容偏实战，理论知识网络上遍地都是会附带而过，尽量做到步骤简洁易懂，细节力求完整，为您零基础学习树莓派提供捷径，如有不足请指正。

1. 树莓派系统搭建

1.1 什么是树莓派

Raspberry Pi(中文名为“树莓派”,简写为RPi，(或者RasPi / RPI) [1]  是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux，由注册于英国的慈善组织“Raspberry Pi 基金会”开发，推广给全世界的青少年电脑爱好者，用于培养计算机程序设计的兴趣和能力。

您可以将树莓派连接电视、显示器、键盘鼠标等设备使用。你可以通过树莓派来DIY以下一些场景应用：

• 打造一款属于自己的手持式游戏机，虽然没手机方便，但也会很酷....
• 借助于一些传感器和执行机构实现智能家居的远程监控，上班也能瞧瞧美丽的小家和可爱的娃 : )
• 扔掉带有各种广告和限制的机顶盒，实现自己的家庭多媒体中心，重温下硬盘里的经典影片，创建专属的家庭相册和视频集，打打儿时的经典游戏，，，
• 打造一款智能小车，可以根据你的指令跑到厨房里问妈妈：今天有红烧肉吃吗？再跑回来告诉你结果  
• 设计平面自动作画系统或者简易3D打印机，在家也能体验艺术魅力

树莓派裁剪了桌面计算机的强大应用，简化复杂的硬件构建和编程，更注重于作品的创意和设计，培养青少年的编程思维。

树莓派参数信息不作具体详细介绍，直接上Raspberry Pi 3B有个直观印象。

1.2 树莓派系统镜像下载、烧写和备份

树莓派支持多种系统类型，如 Raspbian、Arch Linux ARM、Debian Squeeze、Firefox OS、Gentoo Linux、Google Chrome OS、Raspberry Pi Fedora Remix、Slackware ARM、QtonPi、Slackware ARM、WebOS、RISC OS、FreeBSD、NetBSD、Android 4.0(Ice Cream Sandwich)等。

树莓派官网下载地址：http://www.raspberrypi/downloads，可在官网上下载最新Raspbian系统。

树莓派实际使用micro SD 卡装载系统，系统烧写及时写SD卡的过程

• 电脑插入SD卡（推荐4G以上的Class4以上卡），使用Win32DiskImager（Win32DiskImager-0.9.5-install.exe）烧写Raspbian操作系统镜像文件2017-03-02-raspbian-jessie.img，一顿猛操作：最好关闭系统防火墙；选择加载img镜像系统；点击write；确认yes；喝完茶之后看到write successful界面说明系统安装成功了！细心点你会发现磁盘空间有点奇怪，最大也就几十MB，莫慌！这是正常现象，linux下的磁盘分区在Windows下是看不到的。

1.3 树莓派硬件连接

电源：树莓派正常采用5V, 2A 的Micro USB供电，就是常见的安卓手机接口，但考虑到众多外设、显示屏等诸多负载产生的压降，特地购置了原装树莓派专用官方电源（5.1V, 2.5A）。网上获知因电源不稳定造成的诸多后果太多了：键盘动不了；显示器不显示或者花屏闪屏；系统重启等等。总之而言，电源是无论放在什么场合都是重中之重，必须足够重视，否则很容易陷入各种不可预期的麻烦，让你怀疑人生。

1.4 树莓派连接显示屏

树莓派可以通过各种工具如SSH, TightVnc，Putty，Winscp等等实现文件交互甚至系统画面访问，不过初学者还是强烈建议买块显示屏进行初始的一些配置，所谓眼见为实，这样便于入门。这里我配置了一块微雪的7寸高清电容屏和微型无线键盘鼠标。

7寸显示器HDMI接树莓派的HDMI; 显示器Mico USB供电口接入树莓派的USB供电；无线键盘的的接收器同样插到树莓派USB口上；最后上电启动树莓派系统。

初次启动即发现屏幕显示花屏，无法全屏显示

咨询了微雪显示屏客户得到了解决方案：用于树莓派的Raspbian/ Ubuntn mate系统时，需要手动修改系统根目录下config.txt配置文件，文件末尾添加以下配置行并确保等号左右没有空格即可，亲自有效！

max_usb_current=1
hdmi_group=2
hdmi_mode=87
hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0
hdmi_drive=1

成功启动画面如图所示：

• pi账户和root账户

pi账户是树莓派自动分配的用户账户，默认密码为raspberry,建议用户用以下命令自行修改密码。

pi@raspberry:password pi

不过一般的文件系统操作，pi账户没有足够的权限，这时候就需要获取系统的root权限。在pi账户登录情况下，可以临时通过sudo临时获取root权限如下命令：

pi@raspberry:sudo raspi-config

pi@raspberry:sudo passwd root

执行此命令后系统会提示输入两遍的root密码，输入你想设的密码即可，然后再执行：

sudo passwd --unlock root

这样root用户解锁成功，如果不想每次输入命令都使用sudo获取临时root权限的话，可以在pi账户下输入su命令并输入root密码即可获取长期root权限。

1.4 登录方式配置

通过显示屏进入系统，发现画面右上角已经显示出当前可连接的wifi路由器，直接点击输入WiFi密码连接。使用默认浏览器看是否能上网。接着打开系统左上角的命令行终端，输入ifconfig命令查看当前系统ip地址为（172.20.1.5），这样电脑端连接同样的Wifi路由，只要能访问到该IP地址就可以使用多种远程工具进行访问树莓派系统，进行文件传送，远程桌面访问等操作了。

pi@raspberry:ifconfigifconfig

• SSH和SSH文件传输

使用SSH，必须先手动开启树莓派的SHH远程服务，操作如下：

a.命令打开raspi配置窗口

pi#sudo raspi-config

然后选择"Interfacing options" 进入二级菜单，选择"P2 SSH" 回车确认Enable即可。

b. 这样我们就可以通过SSH工具软件远程访问树莓派系统了。

默认使用pi账户及默认密码raspberry登录，成功登录后显示如下信息。

c. 点击SSH工具栏上的“New file transfer window”图标可以打开文件系统操作窗口如下，左侧为本地电脑目录系统，右侧即为树莓派可访问的linux目录系统，借助于root权限可以相互移动和修改文件。

注意1：如果出现server responded “algorithm negotiation failed”的操作错误，这时我们需要登录pi之后修改ssh的配置文件/etc/ssh/sshd_config

sudo vi /etc/ssh/sshd_config

并在打开的文件中添加如下代码

Ciphers aes128-cbc,aes192-cbc,aes256-cbc,aes128-ctr,aes192-ctr,aes256-ctr,3des-cbc,arcfour128,arcfour256,arcfour,blowfish-cbc,cast128-cbc

MACs hmac-md5,hmac-sha1,umac-64@openssh,hmac-ripemd160,hmac-sha1-96,hmac-md5-96

KexAlgorithms diffie-hellman-group1-sha1,diffie-hellman-group14-sha1,diffie-hellman-group-exchange-sha1,diffie-hellman-group-exchange-sha256,ecdh-sha2-nistp256,ecdh-sha2-nistp384,ecdh-sha2-nistp521,diffie-hellman-group1-sha1,curve25519-sha256@libssh

重启sshd服务后，即可正常登录

sudo service ssh restart

或者

sudo /etc/init.d/ssh restart

• 远程桌面登录（xdrp）

如果你觉得SSH访问工具不够直观的话，还可以通过远程桌面访问的方式，顾名思义就是可以访问到树莓派系统的主画面，相当于直接操作树莓派的linux系统，这样无论从文件操作，程序运行以及命令执行上都显得比较明了，方便初学者使用。

首先需要获取root权限并安装xdrp

pi@raspberry:sudo apt-get install xrdp

或者

pi@raspberry:su
root@raspberry:apt-get install xrdp

安装过程如下图：

安装完成后，可以通过Windows命令框输入mstsc或者remote打开远程桌面访问客户端，并输入树莓派的IP地址访问连接。

pi和root账户皆可登录到树莓派系统中，如下就可以看到正在的树莓派Raspbian操作系统了。

不过如果远程桌面的登录过程中出现如下错误（IP地址，用户名，密码正确的情况下）

解决的办法就需要再树莓派系统中安装tightvnc server服务

• Tight Vnc

root@raspberry: apt-get install tightvncserver

安装完成后，reboot重启后再次远程桌面连接即可成功！

1.5 Vim编辑器配置

Linux自带的编辑器有nano和vi，但vi编辑器使用起来很不方便，通常我们可以使用Vim编辑器。vim 是vi的升级版本，它不仅兼容vi的所有指令，而且还有一些新的特性在里面。vim的这些优势主要体现在以下几个方面：1、多级撤消我们知道在vi里，按 u只能撤消上次命令，而在vim里可以无限制的撤消。2、易用性vi只能运行于unix中，而vim不仅可以运行于unix,windows ,mac等多操作平台。3、语法加亮vim可以用不同的颜色来加亮你的代码。4、可视化操作就是说vim不仅可以在终端运行，也可以运行于x window、 mac os、 windows。5、对vi的完全兼容某些情况下，你可以把vim当成vi来使用。

安装之前，首先需要更新索引源：

sudo apt-get update 

安装vim编辑器:

sudo apt-get install vim

注意：有的系统默认自带安装了Vim文本编辑器，但是树莓派的源是国外版的，默认编辑器并不好用，还无法显示中文，所以最好先卸载一次，再重新安装：

sudo apt-get remove vim-common
sudo apt-get install vim

也可以使用SSH Secure File Transfer工具将windows下的文件与树莓派的文件实现文件跨系统传输，将下载好的vimconfig.tar.gz文件安装包传输到树莓派系统的目录中，如/home/pi/workdir。然后在命令行中输入解压缩命令：

进入vimconfig目录中运行config.sh脚本

会出现如下错误，不用急

我们只需要在/root/目录下新建.vim和.vimrc文件，还需要apt-get install ctags即可 ,确保在root(加sudo)，否则没有权限。

配置好的vim编辑器：

具体Vim编辑器的使用方法和相关命令，请自行百度查询。

本文标签： 小车 机器人 智能 系统 树莓派