作者：（美） Richard Blum 勃鲁姆, Christine Bresnahan 布莱斯纳罕
出版社：人民邮电出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
树莓派Python编程入门与实战(第2版)试读：
前言
2012年2月一经官方首发，树莓派就在全球引起了一阵旋风，10000套设备瞬间售罄。它是一个廉价的、只有信用卡大小的裸露电路板，同时，它是一个运行开源Linux操作系统的完全可编程的PC系统。树莓派可以连接到互联网上，可以插到电视上，并且其最新的第2版采用一个很快的ARM处理器，其性能可以与很多平板设备匹敌，而这一切仅需35美元。
树莓派最初只是为了激发学龄儿童对计算机的兴趣，但是它在世界范围内引起了极客、企业家和教育家的广泛关注。截至2015年6月，销售了600万台左右。
树莓派的官方编程语言是Python。Python是一种灵活的编程语言，可以运行在任何平台上。因此，可以在Windows PC或者Mac上编写程序并在树莓派上运行，反之亦然。Python是一种优雅、可靠、功能强大而且非常流行的编程语言。使用Python作为树莓派的官方编程语言，这是一个非常正确的决定。用Python编程
本书的目标是帮助并引导学生和爱好者在树莓派上使用Python编程语言。不需要任何的编程经验就能从本书中获益，我们会完成所有必要的步骤，教授创建Python程序并且让它运行起来。
第一部分将会详细介绍树莓派核心系统以及如何使用已经安装好的Python环境。第1章展示了如何配置树莓派系统，然后在第2章中，我们会详细介绍专门为树莓派设计的Linux发行版Raspbian。第3章将会详细讲解使用不同的方法在树莓派上运行Python程序，并且会提供一些构建程序的小技巧。
第二部分主要关注Python 3编程语言。Python 3是Python的最新版，并且得到了树莓派的完全支持。第4～7章将带你学习Python编程的基础知识，从简单的赋值语句（第4章）、算术（第5章）和结构化命令（第6章），到复杂的结构化命令（第7章）。
第8章和第9章揭开了第三部分的序幕，展示了如何使用Python所支持的一些奇特的数据结构，如元组、字典以及集合。我们将会在Python程序中大量使用这些数据结构，掌握它们会很有帮助。
在第10章中，我们将花一点额外的时间来看一下Python是如何处理文本字符串的。字符串处理是Python的一大特点，因此需要搞明白所有的这些是如何工作的。
完成了这些入门内容后，我们将了解Python中一些更复杂的概念：使用文件（第11章），创建自己的函数（第12章）、创建自己的模块（第13章）、面向对象的Python编程（第14章）、继承（第15章）、正则表达式（第16章）以及处理异常（第17章）。
第四部分介绍如何用Python创建一个真实世界的应用。第18章讨论了如何用GUI编程创建自己的视窗程序。最后，第19章介绍Python游戏编程的世界。
在第五部分中，我们会介绍如何创建一些面向业务的程序。第20章将会介绍如何把一些网络功能，如邮件或者从网页上获取数据的功能，集成到Python程序中。第21章介绍了如何跟一些流行的 Linux 数据库服务器交互。第 22 章介绍了如何编写一个能通过网络访问的Python程序。
第六部分将详细讲解一些针对树莓派的特性的Python项目。第23章展示了如何使用树莓派的视频和声音功能创建一个多媒体项目。第24章介绍了如何通过通用输入/输出（General Purpose Input/Output，GPIO）接口将树莓派和电子电路连接起来。谁应该阅读本书
本书主要面向那些希望通过编写自己的Python程序来让树莓派发挥最大作用的读者，可以细分为3个群体。● 希望通过一种低成本的方法学习Python编程的学生。● 想发挥树莓派最大功能的业余爱好者。● 希望寻找一个用来开发应用的低成本Linux平台的企业家。
如果你正在阅读本书，那么你可能不是一个编程新手，但是不熟悉如何使用Python编程，或者至少不熟悉树莓派环境中的Python编程。本书将会是快速掌握能够在各种程序中使用的Python功能和模块的很好的资料。本书体例
本书包含了各种功能和体例，以帮助读者最大限度地用好本书和学好树莓派。
步骤 在本书中，我们将很多代码分解成容易理解的一步一步的程序段。
文件名、文件夹名称以及代码 这些内容都会以monospace字体呈现。
命令 命令和它们的语法都使用粗体。
菜单命令 所有程序菜单命令都采用如下的格式：菜单，命令。这里的菜单指的是打开的下拉菜单，命令是所选择的命令。这里有一个例子：文件，打开。这表示打开文件菜单并选择打开命令。
同时，在书中会使用以下几种版块来提醒一些重要的或者有意思的信息。TIP 提示：提示会出现在当前主题的旁边来提供额外的信息。这部分内容会提供一些额外的见解，帮助更好地理解任务。
NOTE 技巧：这个版块提醒读者注意一些文档通常不会介绍的建议、解决方案或快捷方式，或者只是一些额外的有用信息。
CAUTION 警告：警告会提醒那些会导致数据丢失或其他严重后果的动作或者错误。第一部分树莓派编程环境第1章 配置树莓派
本章主要内容包括：● 树莓派是什么● 如何获得一个树莓派● 你的树莓派可能需要的一些外围设备● 如何让树莓派工作● 如何排除树莓派的故障
本章主要介绍树莓派：它是什么，它的历史，以及为什么需要学习用Python在树莓派上编程。最后，你将了解到一些树莓派的外围设备以及将这些外围设备与树莓派组装好并运行起来的方法。1.1 获取树莓派
树莓派是一个非常便宜的、只有手掌大小的完全可编程的计算机（如图1.1所示）。虽然树莓派的体积小，但是它的潜力无限。你可以像使用常规台式计算机一样在树莓派上创建一个非常酷的项目。例如，可以用树莓派搭建自己的家用云存储服务器。图1.1 树莓派2 B型，注意它与曲别针的大小对比1.1.1 了解树莓派的历史
树莓派仍然是一个相当新的设备。它是由Eben Upton和几个同事在英国发明的。它的第一个商业版本（A）型在2012年年初以25美元的低价正式发售。TIP 提示：树莓派的不同简称人们经常使用不同的名称指代树莓派。你会看到它称为RPi或者直接叫作Pi。
Upton发明树莓派是为了解决他和其他同仁所发现的一个问题，即进入计算机科学领域的年轻人太少。因此，提供一个便宜、灵活的小型计算设备，也许能更多地激起人们对计算机科学的兴趣。
Upton成立了树莓派基金会，期望树莓派的销量能达到10000台。当A型树莓派在2012年发售时，几乎是立即售罄。升级后的B型，在2012年夏末开售，销售依然火爆。
从那以后，更多的树莓派型号不断被发明出来，例如图1.1所示的树莓派2 B型。此外，现在有各种插件模块可供使用，例如，通过一个树莓派来拍摄高清晰度照片或视频的Camera模块。虽然树莓派最初是为了激起年轻人对计算机的兴趣而发明的，但是它也吸引了全球的业余爱好者、企业家和教育家的注意力。在短短一年中，树莓派基金会已售出约100万台树莓派。从树莓派诞生的时候计算，已经销售了超过600万台树莓派了。TIP 提示：支持树莓派基金会树莓派基金会是一个慈善组织。它需要你的帮助来支持它激发年轻人对计算机的兴趣。通过购买树莓派支持它吧（raspberrypi.org）！
树莓派的拥有者将他们的设备用在很多有创造性的项目中。世界各地的人们都在用树莓派来创建有趣的项目，如语音控制的车库门、气象站、弹球机、汽车仪表盘上的触摸界面，以及动作感应照相机（如图1.2所示）。图1.2 使用树莓派1 A+型的一个动作感应照相机1.1.2 为什么要学习用Python在树莓派上进行编程
树莓派项目的一个核心思想是使用Python编程语言。Python使得树莓派的拥有者能够将项目的领域扩展到令人难以置信的那么广泛。
Python是一种解释型的面向对象的、跨平台的编程语言。良好的可靠性、清晰的语法和易用性，使它成为最流行的编程语言之一。Python是一种优雅的、功能强大的语言。
树莓派为Python编程提供了一个便宜到令人难以置信的开发平台。尽管Python因为很容易学习而被认为是一种“教学”语言，但这绝不表示Python功能软弱。
有了树莓派和Python，你的项目就插上了创新的翅膀。可以用Python编写游戏并让其在树莓派控制的游戏机上运行。可以编写程序来控制连接到树莓派上的机器人。有些树莓派爱好者甚至将树莓派计算机发送到高空中，拍摄高清晰度的地球照片。有了树莓派和Python，没有什么能够限制你的创新能力。TIP 提示：树莓派已经可以正常运行？如果你已经有自己的树莓派并且它已经可以正常运行，可以跳过本章剩下的部分。1.2 获取树莓派
购买树莓派之前，你需要了解一些事情。● 购买一个树莓派时你将得到什么？● 可用的、不同型号的树莓派。● 在哪里购买树莓派？● 你需要哪些外围设备？
当购买了一个树莓派的时候，你会得到一个手掌大小的、暴露的电路板，它装备了片上系统（SoC，System on Chip）、内存和多种接口。图1.3显示了一个B型树莓派2的样子。它不带有内部存储设备、键盘或任何外围设备，因此你需要一些其他的外围设备才能让树莓派运行起来。图1.3 树莓派2B型TIP 提示：什么是片上系统片上系统（SoC, System on Chip）是一个整合了系统中所需的所有组件的单一芯片或集成电路（IC，Integrated Circuit）。片上系统常用于手机和嵌入式设备。对于树莓派，其片上系统中包含了一个ARM处理器、一个用于视频处理的图形处理单元（GPU，Graphics Processing Unit），以及一个USB控制器等。
现在的树莓派有3种主要的型号。本书的附录B较为深入地比较了这些型号。尽管这些型号具有相似性，你可能还是要看看它们的不同功能，以帮助你选取最适合自己的型号。本书主要关注树莓派2的B型。然而，当前或之前的任何型号的树莓派，都能够很好地使用于学习Python编程语言。
为什么只选一种呢？
如果不能在两种型号之间做出选择，为什么不两个都买呢？这将使得项目具有额外的灵活性，大多数外围设备都能用于当前的各种型号，并且你的购买行为对树莓派基金会也是一种支持。
在哪里可以买到树莓派？当树莓派最开始发售的时候，只有少数几个地方能购买树莓派。而现在，下面列出的只是出售树莓派的众多商家中的几个。● Farnell element14——www.farnell.com● RS Components——uk.rs-online.com● Allied Electronics, Inc.——www.alliedelec.com● Amazon——www.amazon.com1.3 哪些树莓派外围设备是必须的
在这一点上，你必须要做出决定。你可以购买一个包含了树莓派和所有必要外围设备的预包装套件，也可以分别购买树莓派和它的必要外围设备。预包装套件将节省你的时间，但是会花费更多的钱。单独购买所有的东西会比较省钱，但是会花费一些时间。所以，购买之前要综合考虑。CAUTION 警告：关于购买外围设备在你购买树莓派和外围设备之前，请确保阅读了本章剩下的内容。你需要知道一些重要的事情，以避免浪费时间和金钱。
以下各节介绍启动和运行树莓派所需要的基本外围设备。● microSD卡。● 电源。● 有HDMI接口的电视或者计算机显示器。● USB键盘和鼠标。● 网络外围设备（在某些情况下可能是可选的）。
接下来的几节将会介绍这些必要外围设备的详细信息。在本章的最后，你还将了解一些不错的额外的外部设备。1.3.1 microSD卡
树莓派没有内部存储设备，因此它不带预装的操作系统。microSD卡用以存储在树莓派上运行的操作系统。必须使用一个microSD卡来启动树莓派。
如果用一个二手的树莓派，要注意有些旧式的树莓派型号使用了一个SD卡，而不是一个microSD卡。SD卡和microSD卡之间的物理大小不同，如图1.4所示。图1.4 树莓派2 B型带有一个SD卡（左边）和一个microSD卡（右边）
大部分预包装的树莓派套件都附带了一个预装了操作系统的microSD卡。如果不购买预包装套件，你有两个选择。● 买一个树莓派支持的microSD卡并自行加载必要的软件（你将会
在本章的最后学到这些内容）。● 买一个已经预装了必要软件的microSD卡。在elinux.org/
RPi_Easy_SD_Card_Setup，可以找到出售这些microSD卡的公
司的列表。CAUTION 警告：使用正确的microSD卡花一些时间来确保为树莓派购买了正确的microSD卡，这会在下面讨论。合适的microSD卡能让你的树莓派表现得更好。不合适的microSD卡会带来很多麻烦。
如果你决定自己购买microSD卡并自行安装软件，那就不能随便买一个旧的microSD卡。你必须买一个适用于树莓派的microSD卡。那么，如何找出该买哪种microSD卡呢？好在，嵌入式Linux的维基百科页面的贡献者都是热心人。在他们的树莓派 SD 卡页面（elinux.org/ RPi_SD_cards）中，列出了哪种microSD可以使用而哪一种没用。一般来说，你需要一个至少6GB空间（8GB更好）的SDHC卡。TIP 提示：microSD卡容量树莓派基金会已经在正式测试32GB大小的存储卡了。然而，不必非得只是使用microSD卡的空间来存储文件和程序。也可以通过树莓派的USB端口连接存储设备。但仍然需要microSD卡来启动树莓派。1.3.2 电源
树莓派并没有附带可以直接插到墙上插座的电源线。它使用一个B型Micro USB母口作为电源接口。下面是树莓派对电源的基本要求。● 5V。● 700～1200mA（1.2A）。
5V是固定的，但是电流可以超过1200mA。事实上，最好是能提供略大一点儿的电流，因为添加的外围设备（如USB鼠标）越多，系统需要的电流就越大。这里你有多种选择。下文会介绍更多信息。1．便宜的电源选项
如果你有一个带有B型Micro USB公连接器的手机充电器，那么你很幸运。看一下输出端，检查一下上面标识的输出电压和电流。如果你的手机充电器提供5V 1200mA的输出，那么可以用它来为树莓派供电。有些人发现，使用一些其他的充电器，如电子阅读器的充电器，树莓派同样能正常工作。注意，便宜的电源方案可能导致树莓派不稳定，这会根据特定的树莓派项目而有所不同。TIP 提示：更长的电源线记住当你为树莓派搭配电源线时，线越长，你的灵活度也就越大。如果用一根短的电源线连接树莓派，那么树莓派的移动和放置都会受到很大的限制。一般来说，更长的线缆等于更大的灵活度。
如果你所居住的公寓或家里，墙上的插座有A型USB接口，那么可以用这些接口给树莓派供电。你需要买一根一端是A型USB公连接器、一端是B型Micro USB公连接器的线。如果没有这种墙壁插座，可以找个电工把传统的墙壁插座替换为带有A型USB接口的插座，当然也可以使用传统适配器。2．较贵的电源选项
如果你不想让树莓派和手机或者电子书阅读器共享充电器，可以为树莓派购买单独的电源外围设备。这种情况下，需要有一个USB电源插头，以便能插入带A型USB接口的墙面插座。同时还需要一根一端是A型USB公连接器、一端是B型Micro USB公连接器的USB线。
这电源插头允许你插入任何墙壁插座上获取电力。而且可以使用这个USB电源插头来为其他USB兼容设备供电。如果你打算将树莓派放到背包里，或者旅行时带上，应该考虑选一个可以将线缆收纳起来的USB电源插头。它可以将电源插头变成一个漂亮的小立方体，不占地方而且便于携带。
电源线一端带有一个AC电话插头，而另一端带有一个B型Micro USB公连接器的话，那就更好了。你通常会发现，这种的高频率的电源线，可以为树莓派项目的供电更加稳定。图1.5展示了这种电源线的一个例子。图1.5 带有AC电话插头的树莓派电源线1.3.3 显示输出
对于像树莓派这样小的设备，它仍然具有令人难以置信的图像显示能力。它带有一个HDMI接口用于输出，支持蓝光品质的播放内容。树莓派同时也提供复合输出，增加了在使用旧设备作为显示输出时的灵活性。还是需要根据树莓派的功能来做出选择。1．使用较旧的显示设备
如果有一个旧的模拟信号电视，也可以使用它显示树莓派的输出。所需要的是一条音频/视频（A/V）复合线缆，一端是带有一个3.5mm的连接口，另一端是3个RCA连接器。3个RCA连接器通常的颜色组合是，黄色（用于视频）、白色和红色（用于立体音频）。
在树莓派2的B型号上，A/V复合输出端口位于照相机串行接口（Camera Serial Interface，CSI）和网络端口之间。一台模拟电视通常有3个RCA A/V端口。它们通常的颜色是黄色、白色和红色，分别对应复合线缆的3色RCA连接器。CAUTION 警告：不支持VGA树莓派没有提供对VGA的支持。你可以使用HDMI输入转VGA输出的转换器。在购买之前，确保你阅读了任何其他购买者对这一转换器的评论，很多转换器并不能和树莓派一起工作。此外，你可能必须做一些配置文件修改，以便让这样一个转换器能够和你的树莓派的HDMI输出配合使用。
可以通过DVI端口连接到电脑显示器上。在这种情况下，需要一个适配器将HDMI转换到DVI输出。同样，就像复合视频线一样，DVI也不带音频信号。因此，如果你需要音频，可能还需要一个转换器，将HDMI的视频和音频信号输出分隔开，并且使得你能够接入一根单独的音频线到扬声器。2．使用最新的显示设备
使用最新的设备是获取树莓派视频和音频输出的最简单的方法。要使用这种方法，需要购买HDMI公对公电缆。将HDMI的一端插入到树莓派的HDMI端口，另一端插入计算机显示器或者电视上。当然，应该确保所购买的HDMI电缆的长度能满足需求。1.3.4 键盘和鼠标
使用什么样的键盘和鼠标，是最容易决定的树莓派外围设备。为了输入Python程序，尝试各种Python命令，以及单击树莓派的图形化用户界面图标，你需要键盘和鼠标。
树莓派2的B型有4个USB A端口，可以使用其中的两个连接任何USB键盘和鼠标。注意，大部分预包装树莓派套件并不包括USB键盘和鼠标，但是你手边可能已经有闲置的键盘和鼠标了。TIP USB键盘和鼠标的耗电量根据其电力需求的不同，USB 键盘和鼠标可能需要用掉树莓派 100～1000mA的电量。查看其供电范围，并确定你所选择的电源是否能带动它们。1.3.5 使用网线或者Wi-Fi适配器
让你的树莓派连接到互联网或者局域网会带来很大的便利，尽管这不一定是必须的。树莓派配备了一个RJ45接口用于连接有线以太网。根据局域网配置方式的不同，连接到网络可能就是将网线插到树莓派上并把另一端插到路由器后面这么简单。这种情况下，需要做的就是购买一根以太网网线外加两个RJ45接头。TIP 从有线网络连接开始可能的话，最好是在设置树莓派的时候就开始连接到一个有限的以太网。通过有线的连接，你可增加网络传输的速度，并且通常很少会有网络连接问题。
同样你也可以将树莓派连接到一个无线网络。这种情况下，你需要一个USB无线网络适配器。你可以买一个便宜的、小一点的。这种方法的缺点是需要占用树莓派的一个USB接口。此外，配置无线网络并不简单。但是一旦无线网络配置好，树莓派将会有更大的灵活性。1.4 其他不错的外围设备
现在你知道到了哪些外围设备是运行树莓派所必须的，同时你可能在想有哪些额外的外围设备能让你更好地使用树莓派。如下这些外围设备会很有帮助。● 树莓派外壳。● 移动电源。● 自供电的USB集线器。1.4.1 挑选一个外壳
你收到的树莓派将会是一个装在防静电的袋子里的、裸露的电路板。当然你不一定必须要有一个外壳来保护你的树莓派，但是有一个外壳总是不错的主意。树莓派的外壳有各种各样的形状、大小和颜色。图1.6显示了一个有趣的、黑色的塑料外壳，其顶部镂空雕刻出了一个树莓的形状。这个外壳在旁边有开口，使得可以访问各种接口。TIP 官方的树莓派外壳也有一个官方的树莓派外壳可供使用。请访问raspberrypi.org/raspberry-pi-official-case/了解这个外壳的详细信息。
很多树莓派的爱好者喜欢使用透明的外壳，在保护树莓派的同时还可以尽情地展示它。另一些树莓派的拥有者想要让自己的树莓派有一个更加光鲜的外表。图1.7展示了一个看起来非常专业的树莓派1的B型的外壳，所有接口在上面都有标注。图1.6 树莓派2的B型的一个黑色塑料外壳图1.7 树莓派1的B型的一个专业外壳
需要确定哪种外壳能满足你的需求。当然如果之后改变主意的话，也可以很方便地换一个不同的外壳。CAUTION 警告：静电电路板不能接触静电！手上的一个小火花就能永久地损坏树莓派。这是把树莓派装到外壳里的一个重要理由。1.4.2 移动电源
移动电源是相当不错的选择，基本上它能在任何地方给你的树莓派供电。移动电源包含一个锂离子电池组，可以通过家中墙上的插座或用USB电缆连接到电脑上进行充电。你可以把移动电源充好电并随身携带，当其他电源无法使用的时候，就可以用它给树莓派供电。为了能给树莓派供电，移动电源至少应能提供5V 700～1200mA的电流（根据你的电力需求的不同）。更昂贵的移动电源可以提供更多种方式充电，如汽车上的12V电源接口以及墙上插座。
你仍然需要购买一根一端是A型USB公连接器、一端是B型Micro USB公连接器的USB线，来将树莓派连接到移动电源上。这样做的好处是，可以在给移动电源充电的同时给树莓派供电。只是不要忘记，当添加或移除树莓派外围设备的时候，要拔掉你的移动电源充电器。1.4.3 自供电USB集线器
如果你要连接一个USB键盘、一个USB鼠标、一个Wi-Fi网络适配器、一个USB外部存储设备以及其他的USB外围设备，USB端口可就都用完了！不用担心，只需要购买一个自供电的USB集线器就可以了，它通过插到电源插座上的独立适配器获取电力。CAUTION 警告：总线供电的USB集线器确定你使用的不是一个总线供电的USB集线器。总线供电的USB集线器会从它所连接的计算机的USB接口获取电力。因此，它会消耗树莓派的电力。
通常情况下，自供电USB集线器可为每个连接的设备提供高达500mA的电流。它有一个USB A型连接线，可以通过USB接口连接到树莓派上。由此，可以将一个USB接口变成多个！1.5 决定如何购买外围设备
现在你已经知道树莓派需要哪些外围设备了，你可以决定哪些是最适合的外围设备。可以购买树莓派和必备配件的预包装套件，或者分别购买树莓派和必要的外围设备。
如果决定买一个预包装套件，请记住以下几点。● 这种选择会比分别购买树莓派和外围设备花更多的钱。● 套件的种类很多，一定要确定所购买的套件包含想要的外围设
备，或者做好单独买套件中没有的外围设备的打算。● 很多套件有预装操作系统的microSD卡。如果购买了这样的套件，
可以跳过下载软件和将其部署到microSD卡上的步骤，同样也可
以跳过本章中的这一部分。1.6 让你的树莓派正常工作
一旦你决定要购买树莓派，并拿到树莓派和必要的外围设备后，你就可以开始享受乐趣了。当树莓派第一次启动后，你就会知道这是一个多么强大的小机器，你真的会为此感到惊讶的。下面的小节将会介绍你需要为开机启动所做的准备。1.6.1 自己研究一下
就像生活中许多其他的东西，如果你未雨绸缪并且研究一下，启动树莓派并让它运行起来的过程就会平稳而迅速。提前花费一些时间和精力是非常值得的。有许多优秀的资源可以提供帮助。例如，Eben Upton和Gareth Halfacree编著的《树莓派用户指南（第3版）》[1]一书将真正帮助你获得愉快的树莓派体验。很多像本书一样的书籍，也可以帮助你让树莓派运行并排除故障。
另外，互联网上还有许多资源可以帮助你进行树莓派的研究。其中最好的网站来自于树莓派基金会。这个网站（www.raspberrypi.org）充满了精彩的内容，包括常见问题的解答、帮助论坛和其他各种资源。这个网站提供了软件下载，以及关于树莓派和基金会的最新新闻。这是你入门树莓派的第一步。1.6.2 安装软件
在完成了最初的研究之后，下一步就是下载并安装软件了。树莓派基金会的网站raspberrypi.org提供了最新开箱即用的软件（New Out Of Box Software，NOOBS），它能够：● 初始启动树莓派；● 设置microSD卡；● 允许选择一个操作系统；● 安装所选的操作系统。
NOOBS是树莓派新手的最佳选择，并且它对老手来说也很好用。因此，本书只是介绍如何使用NOOBS。NOTE 技巧：预装操作系统的SD卡假如你买的是一个预包装套件，它可能已经包含了一个装有NOOBS的microSD卡了。如果是这样的话，就可以跳到第2章。1.6.3 下载操作系统
在下载操作系统的机器上，需要有SD卡或microSD卡的读卡器。如果你有不同的计算机可供使用（如Windows机器和Linux机器），选最顺手的那一个。TIP 提示：需要更多细节？如果你需要下载并把NOOBS移入到一个microSD卡，参见本书附录A。该附录将会带你一步一步地经过该过程，并提供了比这里更深入的介绍。
选好机器后，从raspberrypi.org/downloads网站下载NOOBS。在站点上，有两种NOOBS可供选择：离线的和网络安装的，或只支持网络安装的。只支持网络安装的选项通常比下载更快，因为它并不包含任何预先选择的操作系统；然而，必须让树莓派连接到互联网以保证安装过程能够正常进行。两个版本都允许选择要在microSD卡上安装哪一种操作系统。NOTE 技巧：网络和NOOBS唯一不需要树莓派连接到互联网的情况是，如果下载了离线和网络安装NOOBS并且随后安装了Raspbian。否则的话，树莓派必须要联网。
在下载完成之后，检查一下下载的NOOBS.Zip文件的SHA-1校验和，以确保它和最初的文件的校验和一致。这将会验证在文件下载的过程中没有发生文件损坏。
树莓派基金会在他们的下载页面上，靠近NOOBS软件下载选项的地方，提供了正确的SHA-1校验和。Windows、OS X和Linux的每一次安装都会产生一个不同的校验和。如果需要进一步了解如何验证校验和，请查阅附录A。TIP 提示：什么是校验和校验和是使用一种特殊的数学算法计算出来的数字和字母的一个字符串。例如，一个SHA-1校验和是通过一种叫做SHA-1的标准算法产生的。通过一个校验和算法来运行一个文件的数据，会产生唯一的校验和。如果任何的文件数据改变了，校验和也会发生变化。因此，校验和能够确保文件的数据没有改变过或者文件没有损坏。这为检查下载的文件提供了方便。
如果下载的NOOBS文件的校验和与Web站点上的最初的文件的校验和不一致，那么，请重新下载文件。当校验和不一致，通常意味着文件在下载的过程中损坏了。
如果校验文件一致，从NOOBS文件解压缩文件和目录，该文件是以.zip后缀结尾的。再一次，Windows、OS X和Linux对于每一次解压缩的处理都是不同的。附录A详细介绍了这一点。1.6.4 移动NOOBS
在把NOOBS文件和目录放入到microSD卡之前，需要把闪存卡全面格式化为出厂状态。SD协会sdcard.org提供了一个可以在Windows和OS X上使用的免费的SD卡格式化程序。对于Linux，你可以使用GNOME分区编辑工具gparted。如果需要了解详细情况，请参阅附录A。
如果你的机器只有一个SD卡读卡器而没有一个microSD读卡器，需要在加载microSD卡之前将microSD卡插入到一个SD卡适配器。如果根本没有SD卡读卡器，可以使用一个用于SD卡的USB闪存卡适配器，在这里也管用。NOTE 技巧：正确地准备一张microSD卡不能只是从microSD卡删除文件，或者使用快速格式化。如果这么做的话，NOOBS软件可能无法正确地工作，由此，树莓派也无法驱动，或者会引发其他的问题。确保使用SD卡格式化程序软件将microSD卡完全格式化为出厂状态。
下一步就是将NOOBS目录和文件放入到microSD卡中。和移动操作系统不同，你只能够将文件复制到microSD卡中，不需要使用镜像写入程序或工具。TIP 提示：需要帮助？如果对于下载NOOBS并将其放入到一个microSD卡的过程不熟悉，别忘了购买一个预装系统的SD卡。可以参考中elinux.org/RPi_Easy_SD_Card_Setup页面的“Safe/Easy Way”部分下所列出的销售这种卡的公司。1.6.5 连接外围设备
现在，你的树莓派、所有必要的外部设备，以及装有Raspbian操作系统的microSD卡都准备好了，是时候收获所有准备工作的成果了。完成下面步骤，以确保一切工作正常。
1．把microSD卡放入到树莓派的读卡器端口中。
2．插入树莓派的电源线。先不要把电源线接到电源上。TIP 提示：没有打开/关闭开关树莓派没有一个打开/关闭开关。因此，当将其插入电源的时候，它就自动启动了。
3．把USB键盘插入到树莓派的USB端口中。
4．把USB鼠标出入到树莓派的USB端口中。
5．将网线插入到树莓派的网络端口中（推荐的），或者将Wi-Fi USB适配器插入到树莓派USB端口中。
6．如果你使用HDMI，将HDMI线插到树莓派的HDMI口上。在显示器或电视关闭的情况下，将线的另一端插上。然后再打开显示器或者电视。如果使用的是电视，你可能需要调整它使用的HDMI端口，现在就这样做。
如果你使用HDMI以外的其他显示输出接口，如A/V复合视频或DVI等，你需要使用跟上述类似的方式连接你的树莓派和显示器或电视。TIP 提示：将输出和NOOBS组合NOOBS不会默认地把输出显示到一个复合A/V，即便没有连接到HDMI显示。当树莓派启动的时候，你必须在键盘上按下数字键3或者4来获取输出。参见本章后面的1.7节了解详细信息。
7．现在，已经准备好进行最初的测试硬盘了（是不是很兴奋？）。坐在显示器或TV前面，把树莓派的电源线插入到电源中。
如果什么也没有发生，参见本章后面的1.7节了解详细信息。
通常，你应该会在显示屏上看到一个彩色的方块，然后是NOOBS软件显示的一条消息，告诉你它在对硬盘（microSD卡）重新分区。
在硬盘重新分区好了以后，会出现一个NOOBS初始化对话框。在该对话框中，有一个菜单，其第一个条目高亮显示，如下所示：Raspbian - [RECOMMENDED]A Debian Wheezy port optimized for the Raspberry Pi
下面的步骤将带领你完成操作系统的安装。
1．按下键盘上的回车键，或者使用鼠标选择（将X放在该选项后的方框中）Raspbian。TIP 提示：Raspbian操作系统在该菜单上，你可以从Raspbian以外的其他操作系统中选一个来进行安装。然而，本教程只使用Raspbian操作系统，因此，选择该系统并继续阅读。
2．按下键盘上的I键，或者用鼠标单击Install图标，以开始Raspbian Linux发布的安装过程。
3．会出现一个确认界面，带有如下所示的消息：Warning: this will install the selected Operating System(s). All existing dataon SD card will be overwritten, including any OSes that are already installed.
按下键盘上的回车键，或者用鼠标单击Yes以继续安装。
此时，安装开始了，并且显示了一个包含帮助信息的幻灯片播放。此外，有一个完成进度条显示了安装进度。安装过程需要花几分钟才能完成。
当安装完成后，你会看到屏幕显示如下内容：OS(es) Installation Successfully
4．按下键盘上的回车键，或者使用鼠标单击OK，就完成了安装。如果很多文字在屏幕上飞过，并且你能看到如图1.8所示的一个菜单，那么恭喜你，树莓派已经启动了Raspbian操作系统。图1.8 raspi-config菜单
5．一直按Tab键直到跳到
命令行出现了，如下所示：pi@raspberrypi~$
所有的努力得到了回报，树莓派启动并运行起来了。
在命令行上输入sudopoweroff并回车就可以关闭树莓派了。TIP 提示：菜单去哪了？再次启动时，如果你没有看见菜单，也不用担心。它被设置为只在第一次启动时显示。在第2章中，我们将学习如何把菜单调出来。不管树莓派是否启动，确保阅读下一小节，然后就可以安全地继续学习第2章了。1.7 排除树莓派的故障
以下各节讨论了当遇到树莓派启动问题时，最常见的需要检查的一些地方。1.7.1 检查外设连接线
树莓派的某个插头可能没有完全插入到端口中。“完全插入到端口”意味着连接器全部插入到接口中。连接器没有完全就位会导致外设只工作一段时间或完全不工作。你可以通过下面的步骤来检查外设连接线。
1．拔掉树莓派电源线。
2．关闭显示器或电视。
3．将连接到树莓派上的每个连接器都先拔掉再插上，并确保连接器的接口完全插入到端口了。
4．将每一个从树莓派连接到其他的设备的连接器从该设备上拔下再插回去，并确保连接器完全插入到端口了。
5．打开显示器或者电视。
6．将电源线插回到树莓派上。1.7.2 检查microSD卡
如果你的树莓派开不了机，有可能是microSD卡没有正常工作。为确保使用的是一个有效的microSD卡，可以去elinux.org/RPi_SD_Cards页面检查树莓派是否可以兼容你的SD卡的。NOTE 技巧：使用LED灯排除故障树莓派没有BIOS。因此，当它通电时，它只能通过microSD引导。树莓派上的LED灯，可以帮助你诊断启动问题。如果你看到红色的LED（PWR）灯亮，而绿色（ACT）的不亮，并且屏幕上什么也没显示，那么可能是你的microSD卡损坏了或者microSD卡上的操作系统损坏。如果想了解更多的使用LED排除故障的技巧，可以参阅elinux.org/RPi_Troubleshooting#Normal_LED_status。1.7.3 检查NOOBS的副本
如果你使用的是经过验证的microSD卡，但是树莓派仍然无法启动，那么可能是microSD卡上的NOOBS的副本损坏了。软件可能是在下载过程中破坏的，仔细检查ZIP文件的SHA-1校验和。1.7.4 检查显示器
有些显示器不能正常地和NOOBS一起工作。如果LED等显示树莓派启动了，但是，HDMI显示上却没有输出（或者你使用了复合A/V输出），那么，根据显示器的情况，你需要按下如下键盘数字之一：
1—优先HDMI模式；
2—HDMI安全模式；
3—复合PAL模式；
4—复合NTSC模式。
你可能需要按下选择的数字键多次。TIP 提示：PAL和NTSC美国国家电视系统委员会（National Television Systems Committee，NTSC）和电视广播制式（Phase Alternating Line，PAL）是两种不同类型的彩色编码，它们主要是帮助确定一个模拟电视的可视化质量。大多数电视机都接受这两种编码类型，但是，美国较早的电视只识别NTSC。1.7.5 检查你的外设
如果你已经检查了上面列出的所有内容，那么你需要验证一下所有外设和树莓派是否兼容。你可以在elinux.org/RPi_VerifiedPeripherals找到这些信息。TIP 提示：还是有问题如果还是遇到Raspberry Pi无法启动或无法正常工作，也不要放弃。打开你喜欢的Web浏览器和搜素引擎，输入Raspberry Pi Common Pitfalls forBeginners。树莓派基金会有一个很不错的论坛，其中有很多有用的信息和提示可以帮助你。1.8 小结
在本章中，你学到了树莓派是什么，为什么发明它，如何购买树莓派以及你需要哪些外围设备来让树莓派启动并运行。你知道了树莓派可用的NOOBS安装软件，并且知道如何获取其副本。你还学会了如何让树莓派启动并运行，这样就可以学习Python编程了。本章最后总结了一些排除树莓派启动故障的技巧。
在第2章中，你将会学习Raspbian操作系统，以及如何通过它提供操作树莓派的界面。1.9 Q&A
Q．这本书只有这一章是关于配置树莓派的。我该从哪里获取更多的帮助？
A．你可以从下面这些地方获取额外的帮助。● 树莓派基金会和它的论坛，raspberrypi.org。● 树莓派的维基百科页面elinux.org/RPi_Hub。● Eben Upton和Gareth Halfacree编著的《树莓派用户指南（第3
版）》一书。
Q．本书使用的Python是那个版本？
A．Python 3。第3章会详细介绍这一主题。
Q．本书是否包含做树莓派的食谱？
A．不，这里没有足够的地方放所有的食谱。但是，你可以打开你最喜欢的浏览器，并在搜索引擎中键入“树莓派食谱”，你就可以得到一大堆食谱的链接了。1.10 练习1.10.1 问题
1．Python简单易学，但是能力不够，所以不能用于复杂的程序。上面这种说法是对是错？
2．树莓派可以使用不同的操作系统。对于树莓派的新用户，推荐使用哪一个系统？
3．树莓派的开关不容易在电路板上看到，它靠近如下位置。
a．SoC
b．RJ45端口
c．电源接口
d．CSI
4．树莓派带有一个电源插头和一个USB键盘和鼠标。这种说法对吗？
5．树莓派新手应该使用哪一种安装软件来安装操作系统？
6．在移动NOOBS文件和目录之前，可以只是从microSD卡中删除文件吗？
7．电源供应需要提供 V才能让树莓派正常地工作。
8．树莓派基金会已经测试过，microSD卡最大可以达到 GB可供树莓派使用。
9．可以通过PWR LED灯显示如下哪种颜色，来判断树莓派已经通电了？
a．绿色
b．红色
c．橙色
d．黄色
10．默认情况下，NOOBS使用 显示输出？1.10.2 答案
1．这种说法是错的。Python是一门非常强大的编程语言。
2．刚开始使用树莓派时推荐使用Raspbian操作系统。
3．这是一个有趣的问题，树莓派没有开关。要启动树莓派，你需要接通电源。要关闭树莓派，必须要拔下电源。
4．这种说法是错误的。树莓派不带有外围设备。要获取外围设备，必须购买它们，或者购买树莓派预包装套件。
5．为那些树莓派新手定制的安装软件叫作NOOBS。
6．这种说法是错误的。在复制NOOBS文件和目录之前，要正确地或完全格式化microSD卡，并且将其恢复至出厂状态。否则的话，树莓派可能不会启动，或者会导致其他的问题。
7．树莓派电源需要提供5V的电压才能让树莓派正常地工作。
8．树莓派基金会已经测试过，microSD卡最大可以达到32GB可供树莓派使用。
9．b。当PWR LED灯显示红色，可以判断树莓派已经通电了。
10．默认情况下，NOOBS使用HDMI显示输出，即便没有连接HDMI显示。[1] 编者著：《树莓派用户指南（第3版）》已由人民邮电出版社出版（ISBN 978-7-115-40500-5）。第2章 认识Raspbian Linux发行版
本章主要内容包括：● 什么是Linux● 如何使用Raspbian命令行● Raspbian图形用户界面
在本章中将学习Raspbian，它是运行在树莓派上的操作系统，并且它支持Python编程环境。通过本章的学习，你应该知道如何使用Raspbian的图形用户界面，熟悉系统的预装组件以及一些基本的shell命令。2.1 了解Linux
Linux是流行的桌面操作系统，流行度仅次于微软Windows和苹果OS X。因此，一般公众往往不知道Linux操作系统。但是，Linux是一种令人难以置信的强大和灵活的操作系统，可以运行在大到超级计算机小到嵌入式设备上。NOTE 技巧：使用Linux的设备如果你知道Kindle电子书阅读器也运行Linux，你可能会惊讶不已。2011年出现在电视游戏节目Jeopardy！中的IBM Watson超级计算机也是运行Linux的。
树莓派的操作系统Raspbian是Linux的一个分支。要理解Linux发行版，可以用汽车来打比方。汽车有很多不同的特征，如外形、颜色、自动或手动车窗、电加热或者普通座椅等，不同的车有不同的特点。然而，每辆汽车都有一台发动机。树莓派操作系统的“发动机”就是Linux。而各种特定的功能都属于Raspbian发行版的一部分。
Raspbian发行版是基于一个叫作Debian的Linux发行版的。Debian始于1993年，是一个有广大用户群的稳定的版本。它是许多其他流行的Linux发行版的基础，如Ubuntu。TIP 提示：Raspbian软件包你可以在树莓派上安装和使用超过35000种软件包，其中许多都是免费的！你可以在树莓派商店store.raspberrypi.com找到一个软件包的列表。
Raspbian是基于Debian的，因此，它具有与Debian一样的稳定性和其他优点。这意味着你的树莓派使用的是一个非常强大的操作系统。Raspbian和树莓派基金会提供了很多应用程序，如文字处理、强大的基于Python的3D游戏程序等。
你可以从www.raspbian.org找到Raspbian Linux发行版的文档和帮助信息。另外，由于Raspbian是基于Debian的，还有许多其他的Debian文档可供参考。大部分的Debian相关文档也适用于Raspbian。以下是Debian的一些优秀参考文档。●《 The Debian Administrator’s Handbook》，可以从debian-
handbook.info找到相关信息。●《 The Debian User Guide》，你可以很容易地从Raspbian图形界
面访问它。● Debian项目网站，www.debian.org/doc/，它提供了很多文档以及
一个用户论坛。2.2 使用Raspbian命令行
树莓派第一次启动的时候，你不必提供用户名和密码。然而，在初始化启动之后的所有后续启动中，都会看到Raspbian的登录屏幕。清单2.1显示了如何登录树莓派。默认情况下，输入用户名pi和密码raspberry就可以了。注意当你输入密码的时候，屏幕上不会显示任何东西，这是正常的。
清单2.1 登录树莓派Raspbian GNU/Linux 7 raspberrypi tty1raspberrypi login: piPassword:Linux raspberrypi 3.18.11-v7+ #781 SMP PREEMPT Tue Apr 21 18:07:59BST 2015 armv7lThe programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;the exact distribution terms for each program are described in theindividual files in /usr/share/doc/*/copyright.Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extentpermitted by applicable law.Last login: Tue Jun 16 18:39:35 2015pi@raspberrypi ~ $
成功登录后，可以看到清单2.1所显示的信息。Raspbian的提示符看起来就像这样：pi@raspberrypi ~ $
这也称为Linux命令行。通过使用命令行，你可以输入命令以完成不同的任务。要让命令生效，其大小写要正确，并按回车键提交。NOTE 技巧：Linux shell是什么？ 当你在命令行输入命令时，你就在使用一种叫作Linux shell的特殊的工具。Linux shell是一个交互式的工具，可以让你运行程序、管理文件、控制进程等。有若干种不同的Linux shell，Raspbian默认使用dash shell。
清单2.2显示了输入whoami命令后的结果。whoami命令会显示键入了命令的用户是谁。在这个例子中，你可以看到是用户pi输入了命令。
清单2.2 在命令行输入一条命令pi@raspberrypi ~ $ whoamipipi@raspberrypi ~ $
可以用Linux命令行做很多事情。表2.1列出的一些命令可以帮助你开始学习Python编程。表2.1 一些基本的命令行命令命 令描 述cd改变当前的位置到提供的路径cat显示一个文件的内容mkdir使用提供的文件夹路径创建一个新的文件夹ls显示当前位置的文件和文件夹pwd显示你所在位置的路径（当前的工作路径）
在接下来的“实践练习”中，你可以开始使用这些命令以便更好地理解它们。
实践练习登录并使用一些命令行命令
在本节，你将会在Raspbian命令行中尝试使用一些命令。正如在下面的操作步骤中所看到的，使用命令行一点也不难。
1．给树莓派通上电。你会看到很多启动消息滚过屏幕。这些消息提供了很多信息，最好养成看这些消息的习惯。可能你不知道它们是什么意思，但是不用担心。随着时间的推移，你将会了解。
2．在raspberrypi login:提示符后，键入pi并且按回车键；然后会看到Password:提示符。
3．在Password:提示符之后，输入raspberry并且按回车键。如果成功，你将会看到pi@raspberrypi~ $提示符；如果没有成功，你会看到消息“Login incorrect”（登录错误）并且会再次看到raspberrypi login:提示符。TIP 提示：空密码如果你从来没有使用过Linux命令行登录，你可能会感到奇怪，当你输入密码的时候什么都不显示。通常情况下，在图形用户界面中，当你输入密码时，每一个字符都会被显示成点或者星号；而在Linux命令行中，输入密码时则什么都不显示。
4．在pi@raspberrypi ~ $提示符之后，输入whoami并且按回车键。你应该看到单词pi显示了出来，然后在下一行，又一个pi@raspberrypi ~ $提示符会显示出来。
5．现在，在提示符后输入命令calendar并且按下回车。可以看到关于今天以及接下来几天的一些有意思的事情。TIP 提示：探索文件和文件夹在接下来的几个步骤中，我们将探索文件和文件夹。这些东西非常重要，在学会这些后，
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]