本文主要是介绍RasberryPi 3B树莓派基本配置,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
RaspberryPi 3B树莓派基本配置
文章目录
- RaspberryPi 3B树莓派基本配置
- 一、准备工作
- 1.1 硬件准备:
- 1.1.1 树莓派和电源适配器:
- 1.1.2 USB转TTL模块:
- 1.1.3 读卡器和TF卡:
- 1.2 软件准备:
- 1.2.1 下载 Raspberry Pi OS:
- 1.2.2 SD Card Formatter:
- 1.2.3 下载系统镜像刻录软件:
- 1.2.4 MobaXterm远程终端软件:
- 1.2.5 下载串口驱动CH340:
- 二、树莓派系统安装与配置
- 2.1 系统安装:
- 2.1.1 格式化TF卡:
- 2.1.2 烧录树莓配系统镜像:
- 2.2 系统配置:
- 三、串口访问树莓派
- 3.1 串口接线:
- 3.1.1 树莓派串口引脚:
- 3.1.2 USB转TTL模块引脚:
- 3.1.3 USB转TTL模块与树莓派的连接:
- 3.2 串口登录:
- 四、修改登录密码和配置网络
- 4.1 修改登录密码和重启:
- 4.2 配置网络:
- 4.2.1 WiFi 连接:
- 五、SSH访问树莓派
- 5.1 打开树莓派的SSH连接:
- 5.2 设置SSH登录树莓派:
- 六、更新国内镜像源
- 6.1 编辑sources.list:
- 6.2 编辑raspi.list:
- 七、根分区扩展
- 八、安装和配置Vim
- 九、使用图形的方式登录树莓派
- 十、修改和校正树莓派时间
- 十一、还原蓝牙与串口的连接
- 十二、系统备份
一、准备工作
1.1 硬件准备:
1.1.1 树莓派和电源适配器:
很多新手玩树莓派时,给树莓派提供的电源都是来自电脑的 USB,通常情况下 USB 2.0 接口课提供5V 500mA的输出功率,USB 3.0 接口课提供5V 900mA的输出功率,在不使用其他外设的情况下,电脑的 USB 3.0 接口能为树莓派 3B+ 提供稳定的电源。但是考虑到后期会使用各种外设,最好给树莓派配个适配器。适配器可以选择树莓派官方使用的适配器。
1.1.2 USB转TTL模块:
市面的 USB 转 TTL 模块很多,USB 转 TTL 模块的常见芯片有 CH340 和 CP2102,这两种芯片都支持多种操作系统,如Windows、Mac和Linux,使用简单易懂,应用范围广泛。该模块主要用于树莓派的终端访问和串口输出的测试,前期树莓派还未配置 SSH 访问,只能通过串口(或者直接接上 HDMI ,用显示器访问)访问终端。
1.1.3 读卡器和TF卡:
读卡器市面也非常多,不过也都是很成熟的产品,放心购买使用。TF 卡(Micro SD 卡),最小选择 8 GB 容量以上的、class 10 级以上的高速闪迪卡,使用其他品牌的 TF 卡(非闪迪的 TF 卡),系统启动过程中会出现问题(有很多朋友都在反馈这个问题),比如系统启动到一半卡住不动,或者 reboot 命令无法正常使用,最后都是换了闪迪牌的 TF 卡后才解决的。
1.2 软件准备:
1.2.1 下载 Raspberry Pi OS:
这里我准备好了我们的树莓派镜像:
1.2.2 SD Card Formatter:
不同的操作系统对都有对应的文件系统,而 TF 卡出厂未经格式化(即未确定文件系统格式)或者当前的文件系统格式与树莓派不兼容,会导致树莓派无法识别,树莓派系统无法正常刻录。因此需要格式化,指定存储的文件系统,以使树莓派能够识别和使用。
内存卡格式工具也非常多,这里推荐一款免费的软件—— SD Card Formatter:
1.2.3 下载系统镜像刻录软件:
系统镜像刻录到 TF 卡需要用到系统镜像刻录软件,可以选择 Win32 Disk Imager 或者使用树莓派官方提供的 Raspberry Pi Imager。不过建议使用 Win32 Disk Imager,因为 Raspberry Pi Imager 只能用来刻录树莓派的系统,而我们不可能只局限于树莓派,之后还会接触到其他 Linux ARM 开发板。
1.2.4 MobaXterm远程终端软件:
远程终端软件是用于用户与树莓派之间进行交互的软件,市面上的远程终端软件也是非常多,我个人使用较多的是 MobaXterm,功能非常强大,唯一的缺点就是对英语不好的小伙伴不友好,软件目前没有汉化版本。
1.2.5 下载串口驱动CH340:
一般玩过单片机的小伙伴这一步可以跳过,基本上学过串口相关知识和编程的,都会下载和安装串口驱动,用于下载单片机程序和串口相关的测试。如果之前没有接触过单片机或者串口的小伙伴就需要安装这个驱动,下载链接:
[CH341SER.EXE - 南京沁恒微电子股份有限公司 (wch.cn)](https://www.wch.cn/download/CH341SER_EXE.html)
CH340 和 CH341 是兼容的,虽然作用不同、通信方式不同、接口不同,但是都可以使用相同的驱动。
这个驱动即使没玩过单片机也可能已经安装了这个驱动,如果不确定自己的电脑是否已经安装了该驱动,可以先将 USB 转 TTL 模块插入电脑,听听是否有提示音,如果不确定有没有提示音,可以打开设备管理器查看。
如下图,在插入 USB 转 TTL 模块后,在“端口”的分叉树种有出现USB-SERIAL CH340的字样,就说明已经安装了驱动,这一步可以跳过。
二、树莓派系统安装与配置
2.1 系统安装:
2.1.1 格式化TF卡:
先把 TF 卡装进读卡器,然后插到电脑的 USB 接口,再打开 SD Card Formatter 软件。软件会自动识别 TF 卡,选择Quick format
,再单击下方的Format
按钮开始格式化。
随后的弹窗直接单击是
,等跑完进度条就完成了格式化。
2.1.2 烧录树莓配系统镜像:
首先选择我们要烧录的树莓派镜像:
然后注意要写入的磁盘是我们的TF卡盘,千万不要选错:
系统开始刻录进 TF 卡,刻录时间根据电脑性能决定。
刻录成功,单击弹窗的OK
,再退出软件即可。
2.2 系统配置:
系统刻录好之后,先别着急装进树莓派,有些配置没设置好,树莓派没办法正常使用。先找到 TF 卡对应的盘符,因为刷入了系统,卷标被命名为boot
,双击打开这个盘符,如下图所示,当前就是树莓派系统的根目录。
找到文本文件config.txt
,双击打开,把下面的代码输入在文本的最后一行,这行代码可以停止蓝牙对串口 1 的占用,之后使用 SSH 登录访问树莓派时,在回头把这行代码删除。
dtoverlay=pi3-miniuart-bt
接着找到文本文件cmdline.txt
,复制一个到本地保存备用,然后打开 TF 卡里的文本文件,删除里面全部内容,替换成下面的代码,目的是为了让串口 1 作为远程终端的接口,并且设置了波特率为 115200 bps。
dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 console=serial0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait
然后在根目录下新建一个文件,命名为userconf.txt
,在userconf.txt
输入如下内容:
pi:$6$/4.VdYgDm7RJ0qM1$FwXCeQgDKkqrOU3RIRuDSKpauAbBvP11msq9X58c8Que2l1Dwq3vdJMgiZlQSbEXGaY5esVHGBNbCxKLVNqZW1
加上这个文件的目的是为了能正常登录树莓派,2022 年 4 月之前的版本都是自带userconf.txt这个文本文件的,可以正常用默认账户和密码登录树莓派。但是在2022 年 4 月之后的版本,官方把这个文件移除(据说是为了安全),如果不加这个文件,只能通过外接 HDMI 的显示器来创建账户来登录树莓派,或者使用树莓派官方的镜像烧录工具,也就是 Raspberry Pi Imager,在烧录镜像前先设置好账户和密码,以及配置好 WiFi 和 SSH 服务器,当系统烧录之后,直接用 SSH 访问树莓派,用设置好的账户和密码登录也能正常使用。
上面那段代码,其实就设置 username 为 pi,password 为 raspberry,那一长串 hash 就是 raspberry。
系统配置好后,就可以取出 TF 卡,插到我们的树莓派上了:
三、串口访问树莓派
3.1 串口接线:
3.1.1 树莓派串口引脚:
3.1.2 USB转TTL模块引脚:
市面上的 USB 转 TTL 模块众多,但是接线和使用方法都是一致的,同样是找到 TX 和 RX,或者标为 TXD 和 RXD。以单排引脚的 USB 转 TTL 模块为例,那就是所见即所得。
3.1.3 USB转TTL模块与树莓派的连接:
接线是新手最容易犯错的地方,很多小白以为把引脚一一对应起来就可以了,也就是把树莓派的 TX 和 USB 转 TTL 的 TX 接一起,树莓派的 RX 和 USB 转 TTL 的 RX 接一起就可以了。其实要实现串口通信,TX 和 RX 要交叉接线,而且为保证信号的稳定性,还需要把 GND 接起来,用于来平两设备之间的电势,如下图所示:
把串口接好后,把 USB 转 TTL 模块插入电脑的 USB 口了,在电脑的设备管理器的“端口”分叉树上有出现USB-SERIAL CH340
的字样,就可以开始访问树莓派了。
在这里我给大家推荐一个神奇!可以考虑购买一个 GPIO Extension Board,也就是树莓派的扩展板,让接线更方便。
3.2 串口登录:
USB 转 TTL 模块插入电脑后,别着急给树莓派上电开机,先在设备管理器上找到对应的 COM 口。要注意一点,每台电脑的每个USB都是不一样的 COM 编号,所以插入后最好在设备管理器上确认一下,我这里的设备管理器显示的是 COM3。
打开终端软件(以 MobaXterm 为例,其他终端软件大同小异),单击左上的图标Session
:
在随后弹窗中,单击Serial
按钮:
接着会切换到串口设置界面,在Serial port
右边的下拉窗口在,找到并选择COM3
,这个就是刚刚插入电脑 USB 的 USB 转 TTL 模块的 COM 口:
然后选择波特率,单击Speed (bps)
的 下拉按钮,选择 115200 的波特率,这与前面在根目录下,设置“cmdline.txt”时,所设置的 115200 波特率对应上,然后单击OK
按钮,完成串口通信设置。
接下来给树莓派上电,就可以看到树莓派系统启动的整个过程了:
账户:pi
密码:raspberry
输入用户名后回车再输入密码,注意,输入用户名会在终端显示,但是输入密码不会在终端显示,且不显示已经输入了多少位,所以新手输入密码时,最好是慢慢地、一个一个字母地敲,输入密码后再按回车键,就完成登录了。
四、修改登录密码和配置网络
4.1 修改登录密码和重启:
由于默认的密码较长,且在输入时不显示,所以很难避免输入错误又要重新输入的尴尬情况,我们可以使用下面的命令来修改登录时的密码:
sudo passwd pi
这里使用了 sudo 指令,sudo 是 Linux 系统管理指令,是允许系统管理员让普通用户执行一些或者全部的 root 命令的一个工具。只要带有 sudo 的命令,都需要输入一次登录密码,和登录时一样,输入密码时不显示,如果前面已经输入过一次密码。第二次执行带有 sudo 的命令就不需要再输入密码了。
我这里把密码改成 1,输入后回车,再一次输入密码 1 ,按下回车键就完成了密码的更改。
我们可以重启树莓派来试一下新密码,输入下面的命令就可以重启树莓派。
sudo reboot
重启树莓派后,账户还是 pi, 密码只需要输入 1 后回车,即可登录。
4.2 配置网络:
目前树莓派还没有连接网络,暂时没办法进行软件更新和下载新软件,也无法通过网络的方式访问树莓派,我们可以通过下面的命令来查看当前树莓派的网络连接情况。
ifconfig
该命令是Linux中用于显示或配置网络设备(网络接口卡)的命令,英文全称是 network interfaces configuring。输入该命令后,树莓派显示了 eth0 和 lo 的连接情况,当前并未连接网络。
4.2.1 WiFi 连接:
绝大多数小伙伴可能没有多余的网线,所以无线局域网连接才是大多数人的选择。
由于树莓派系统并没有 vim 编辑器,所以只能用 nano 编辑器来配置网络,之后有网络后再安装 vim 编辑器。
在终端输入下面的命令:
sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
按方向键把光标移到空白行,输入下列内容:
country=CNnetwork={ssid="your_wifi_name"psk="your_wifi_password"
}
"country=CN"的作用是把无线网连接区域设置为中国地区。
把 ssid 后面双引号的内容改成路由器的名称,也就是 WiFi 名,要注意的是**,WiFi 名只能是 ASCII 码**,也就是说 WiFi 名只能用英文和阿拉伯数字,还有一些英文符号组成,不能有中文。如果家里的 WiFi 名带有中文或者其他语言的字符,可能无法输入或者输入后无法连接,建议先修改路由器名称,再执行此操作。
psk 这是 WiFi 的密码,把 psk 后面双引号的内容改成 WiFi 密码即可。
下图是我的树莓派的修改:
输入完毕后,按组合键 CTRL + o 之后,会提示是否保存文件,可以不管直接按回车,再按组合键 CTRL + x 退出 nano 编辑器。
然后输入 sudo reboot 重启树莓派,树莓派重启登录后,再次输入 ifconfig 就可以看到成功连上 WiFi,并获得 IP 地址了。
可以看到多出了一个 wlan0,这个就是连接上 WiFi 才有的无线局域网接口,当前的无线局域网的 IP 地址是 192.168.31.173。
顺带提一嘴夹在 eth0 和 wlan0 中间的 lo,这是本地回环接口(Local Loopback),一般用于本机内部通信,并不真实地从外界接收和发送数据包。
我们成功将我们的树莓派连接到了我们的WiFi网络,但是有一个问题:在操作系统每一次启动运行的时候我们的IP地址可能会发生变化,这样在我们后面对树莓派进行SSH服务连接的时候会造成麻烦,于是我们需要将我们树莓派的IP地址固定下来,用到下面指令:
sudo nano /etc/rc.local //用nano打开这个文件ifconfig wlan0 192.168.31.123 //在结束之前加入这句话,就可以把我我们的IP地址固定下来
接着我们使用sudo reboot重启树莓派,然后使用ifconfig查看我们的IP地址:
五、SSH访问树莓派
使用串口的方法登录访问树莓派,每次都要输入用户名和密码,而且还占用端口,让树莓派的蓝牙成了摆设,所以在树莓派已经连上局域网并获得 IP 地址后,就可以设置树莓派打开 SSH 连接,用 SSH 登录的方式访问树莓派了。
5.1 打开树莓派的SSH连接:
输入以下命令,进入树莓派系统设置:
sudo raspi-config
然后利用我们键盘上的方向键选择:Interface Options,然后按下回车进入第二界面:
然后我们选择第二项:SSH,然后按下回车
接着会提示是否开启 SSH 服务器,按方向键选择Yes
回车。
SSH 已经开启,再次按回车回到系统设置界面
5.2 设置SSH登录树莓派:
同样以 MobaXterm 为例,单击左上的图标Session
。
在弹窗中单击SSH选项,然后在SSH的设置界面的Remote host中输入树莓派的 IP 地址,我这里输入的是 wlan0 的 IP 地址,然后在Specify username前的复选框打上勾,并在后面输入账户名,也就是 pi。然后单击下面的OK按钮,完成设置。
MobaXterm 会跳转到新建的选项卡窗口,如下图所示,输入登录的密码,再按回车。
成功通过 SSH 服务器登录树莓派。
六、更新国内镜像源
首先是为什么要使用国内镜像源?
主要就是树莓派官方 Raspbian 系统默认设置软件源为 http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ 和 http://archive.raspberrypi.org/debian/,这两个网站在国内通常连接缓慢,及其影响用户使用体验。
那么如何更换国内源?
-
Raspbian系统的apt软件源由
/etc/apt/sources.list
和/etc/apt/sources.list.d/raspi.list
两个文件设定,只需更改两个文件内的记录即可。 -
为避免误更换为无效的源,先对配置文件在同目录进行备份,在命令终端输入下面的命令:
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.save
sudo cp /etc/apt/sources.list.d/raspi.list /etc/apt/sources.list.d/raspi.list.save
- 如果后期发现某些源文件用不了,想要复原,可以直接输入下面的命令:
sudo cp /etc/apt/sources.list.save /etc/apt/sources.list
sudo cp /etc/apt/sources.list.d/raspi.list.save /etc/apt/sources.list.d/raspi.list
6.1 编辑sources.list:
在树莓派的终端输入下面指令:
sudo nano /etc/apt/sources.list
用#注释或直接删除原有的内容,新增清华源,然后保存退出:
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi
6.2 编辑raspi.list:
在树莓派的终端输入下面指令:
sudo nano /etc/apt/sources.list.d/raspi.list
用#注释或直接删除原有的内容,新增清华源,然后保存退出:
deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui
deb-src http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui
修改完毕之后,使用 apt 进行软件包升级,输入下面命令:
sudo apt-get update
七、根分区扩展
在终端命令行输入命令:
df -ah
此时可以看到当前树莓派磁盘分区的参数,Filesystem 是文件系统,Size 表示分区大小,User 表示已使用的空间,Avail 表示可用空间。如此看来,根目录大小为 3.1 GB,已使用了 2.6GB,剩余 325 MB。但是我们使用的 TF 卡可是有 32 GB的空间啊,这些空间到哪去了呢?
主要原因就是树莓派系统刻录结束后,并没有把整个存储空间拓展到整张 TF 卡中,需要可以通过系统设置剩下的存储空间拓展到整张卡上,我们输入以下命令进入树莓派系统设置:
sudo raspi-config
我们进入树莓派系统设置之后,按方向键选择第六项Advanced Options,回车进入。
然后直接回车,也是直接选第一个选项Expand Filesystem,扩展文件系统:
接着就提醒我们根分区已经调整大小了,会在下一次重启后生效,直接回车。
我们退出之后会提示是否重启树莓派,我们选择:Yes
重新连上后,输入df -h
命令,就可以看到根目录已经扩展到整张 TF 卡了。
八、安装和配置Vim
nano 编辑器对大部分新手朋友并不友好,很多新手都是先在虚拟机上学习了 Linux 系统编程之后,再玩的树莓派,很多人都已经适应了 Linux 系统的 vim 编辑器了。所以在树莓派上安装 vim 编辑器可以让我们更方便地进行代码编写。
输入下面的命令即可安装 vim:
sudo apt-get update
sudo apt-get install vim -y
安装完成后,可以根据自己的需求喜好配置 vim,下面是我常用的配置,有些可以尝试配置一下。在命令行输入指令:
sudo vim /etc/vim/vimrc
如果需要启用对应的功能,只需按i
键进入编辑器模式,把前面的双引号去掉即可,如图所示:
也可以增加一些这里没有提到的功能,下面列举一些我常用的功能:
set number #在每一行的前面显示行号
set cursorline #在屏幕上显示光标所在的行
set tabstop=4 #设置制表符的宽度为4个空格
set laststatus=2 #在状态行的右侧显示最后一个状态
set ruler #在屏幕的右下角显示光标的位置
set cindent #开启 C 语言的缩进模式:
配置好了之后,输入下面的命令:
source /etc/vim/vimrc
如果出现下图这种情况,可以直接忽视:
九、使用图形的方式登录树莓派
在上节已经学习了如何使用串口和SSH来登录树莓派,本节学习如何使用图形的方式来登录树莓派:
使用下面命令在树莓派上面安装xrdp界面:
sudo apt-get -y install xrdp
然后在windows上打开:远程桌面连接,输入树莓派的IP地址,然后开始连接
然后输入树莓派的账号和密码:
点击OK之后就可以进入桌面了
十、修改和校正树莓派时间
输入命令date
查看当前树莓派的时间,如下图所示,与电脑的时间不符合:
电脑显示的时间是同步了 NTP 服务的时间,而树莓派上除了日期是对的,时间并不对。主要是树莓派显示的时区不是中国的时区,BST 是英国夏时制,可以通过输入下面的命令来设置时区:
sudo dpkg-reconfigure tzdata
进入时区设置界面,按方向键选择Asia,也就是亚洲,然后回车:
然后是选择时区,不过选项都是一些城市的名字,找到shanghai,按回车选中:
设置成功后,自动退出并打印出当前时区的时间,此时时间已经对上了,但是实际上这个时区还是错的,CST 是美国中部标准时间,正确的应该显示 CCT,也就是中国沿海时间(北京时间)。不过时间显示正确,这种小 bug 我们就不纠结了。
十一、还原蓝牙与串口的连接
使用 SSH 可以登录访问树莓派之后,就基本不需要串口登录访问树莓派这种方式了,为了能使蓝牙能正常使用,我们要恢复原先蓝牙和串口之间的绑定。
输入命令:sudo raspi-config回车,进入树莓派系统设置。选择第三个选项Interface Options,回车。
选择第六个选项**Serial **,回车。
接下来的两个提问,全部选NO
设置好后,按 TAB 键选择Finish
回车,选择Yes
重启树莓派。
重启之后输入:
sudo vim /boot/config.txt
在最后一行,将enable_uart=0
改为enable_uart=1
,也就是重新启用 ttyS0
。
保存退出后,蓝牙和串口就恢复好了。
十二、系统备份
新手玩树莓派时,把系统玩崩了也是常有的事,一旦系统崩了,只能重新刷系统,重新把上面的工作再做一遍,很影响学习体验。所以做到这一步,建议把现在的系统保存备份到电脑,万一操作失误导或者偶然出现宕机的情况,重刷一遍备份的操作系统,就不需要浪费太多时间去进行各种配置。备份的方法也很简单,前面下载安装了 Win32 Disk Imager,用这个软件就可以做系统备份文件。
先把 TF 卡从树莓派上取下来,装在读卡器上插入电脑。电脑运行 Win32 Disk Imager,当电脑识别到 TF 卡时,单击下图中的“小文件”按钮。
随后在出现的弹窗中的文件名输入栏,输入备份文件名,扩展名为.img
。
点击“读取”开始备份,耐心等待备份完成即可。
正常整个 img 备份下来的大小和实际 TF 卡的大小一样,下次如果TF卡无法正常启动,可利用 Win32 Disk Imager 将备份好的 img 再次写入即可。
这篇关于RasberryPi 3B树莓派基本配置的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!