RaspberryPi B+评测——入门版

3万 · 2015-10-20 20:20

本帖最后由 dirtwillfly 于 2015-11-14 10:25 编辑

（正式版发布在：http://www.21ic.com/evaluation/MCU/201511/647379.htm）

树莓派由注册于英国的慈善组织“Raspberry Pi 基金会”开发，是一台只有信用*大小的卡片电脑。这一基金会以提升学校计算机科学及相关学科的教育，让计算机变得有趣为宗旨。但树莓派强大的可扩展性和易用性，使得一经推出，不止在计算机教育领域得到推广，也受到开源硬件爱好者、极客和其他开发者的喜爱和追捧。

树莓派早期有A和B两个型号，主要区别：A型：1个USB、无有线网络接口、功率2.5W,500mA、256MB RAM；B型：2个USB、支持有线网络、功率3.5W，700mA、512MB RAM。

2014年7月和11月树莓派分别推出B+和A+两个型号。 Model A+没有网络接口，将4个USB端口缩小到1个，并具备了更小的尺寸设计。model B+使用了和model B相同的BCM2835芯片和512MB内存，但B+版本的功耗更低，接口也更丰富。model B+将通用输入输出引脚增加到了40个，USB接口也从B版本的2个增加到了4个，B版的SD卡插槽被换成了更小巧美观的microSD卡槽，全部的USB接口和RJ45网络接口放在了主板的一端。笔者拿到的就是这一款树莓派。2015年2月2号树莓派基金会推出了Raspberry Pi 2 model B，它采用了900MHz的四核的BCM2836处理器和1GB的内存，甚至可以运行微软的Windows 10系统，其性能有了明显的提升。但售价25美元（税前）的树莓派model B+仍然拥有非常优秀的性价比。

包装盒正面：

包装盒上有很显眼的名称：Raspberry Pi ，型号：Model B+。并有小字“Made in United Kingdom”和条形码。这个树莓派板子是从欧时买的，包装盒下部有它的RS标识和销售网址。

包装盒背面：

包装盒背面有板子通过的各类认证，比如CE、FC等等。还有欧时的树莓派技术支持社区www.designspark.com/raspberrypi。经过暴力快递运输过程，包装盒上有一些褶皱和折痕，不过幸好板子质量比较好，没有损伤。

收到快递的时候也没拍全家福。树莓派自带也没什么配件和数据线，除了上面的包装盒，就还有一张Class10的TF存储卡，我直接就插到树莓派上了。

不过我提前买了树莓派的亚克力盒子，在这里晒晒：

组装好之后：

树莓派B+穿上外衣更漂亮了，而且外衣很便宜，很赞。嘿嘿。。。

3万 · 2015-10-20 20:20

本帖最后由 dirtwillfly 于 2015-10-21 09:38 编辑

先来个正面照片，看起来就很养眼。

背面：

背面分布着很多测试点，焊点圆润细腻有光泽，很漂亮。

找个国产同类的板子做对比：

可以看出，树莓派B+比国产的某派板子集成度更高。树莓派B+外观更简洁大方，PCB走线也更清晰，尺寸也略小，更显小巧精致。另外，笔者还注意到一个细节，那就是两个板子使用的USB接口器件，树莓派B+使用的USB接口器件外壳是一体的，而另一个板子使用的是卡扣结合的外壳，树莓派B+的USB接口器件更美观，似乎质量也更好一些。

两个板子的侧面对比，可以看出树莓派B+的PCB更厚，质量更好。

下面是树莓派B+各部分的特写：

这是树莓派B+心脏了。虽然上面只有SAMSUNG的标识，但里面是包含Broadcom的BCM2835 700MHz处理器和512MByte的内存。BCM2835具有一个700MHz的ARM1176JZF-S内核（ARM11系列），还有一个Broadcom VideoCore IV的四核GPU，支持OpenGL ES 2.0、OpenVG加速、1080P30和h.264/MPEG-4 AVG高清解码。GPU 带宽 1Gpixel/s, 1.5Gtexel/s or 24GFLOPs DMA 纹理解析。

树莓派B+上除了CPU和内存集成ic，最明显的就是一颗SMSC公司的LAN9514。

这颗ic集成了10/100以太网控制器的高性能高速USB 2.0集线器,包括了USB 2.0集线器,四个下游USB 2.0 PHY,一个上游USB 2.0 PHY,一个10/100以太网PHY,一个10/100以太网控制器,一个TAP控制器和一个EEPROM控制器。树莓派B+的四个USB 2.0接口和RJ45接口都是通过这个ic从BCM2835接出来的。

给这兄弟俩来个合影：

下面咱们来看看树莓派B+的各处接口，下面是总体示意图：

各部分特写：

这一侧是Micro USB接口、HMDI高清晰度多媒体接口和4极3.5mm音频输出口。Micro USB接口是用来给树莓派提供5V电源的，这里需要提一下的是树莓派B+的额定功率是3.0W，所以建议使用能提供1A或者更高电流的电源适配器供电。HMDI支持HDMI 1.3和1.4，支持PAL 和NTSC制式，能够输出的分辨率为640 x 350 至 1920 x 1200 。

另外，位于HDMI和3.5mm音频输出口之间的CSI摄像头连接器也靠近这一侧。

这是树莓派B+的4个USB 2.0接口和10/100M自适应网卡的RJ45网络接口。USB接口够多，一般情况下不用外接USB hub了。

这个照片里的白色丝印就是树莓派B+的名称、型号和版本信息了，我用的这个树莓派B+是V1.2版本的。边上这些排针就是树莓派B+的GPIO引脚了。下面是资料上给出的排针序号和GPIO的功能：

说到这里，因为树莓派B+并没有把排针的序号用丝印标出，所以不得不说一下如何识别引脚序号。那么，哪一个是1号排针呢？在树莓派的背面，我们可以看到这40焊盘中有一个是方形的，这个就是1号排针了。这个方形焊盘可不是一般mcu电路里的GND，这里特别要注意。

也可以看树莓派B+的正面，引脚的白色丝印边框有一个缺角的就是1号排针。

把树莓派B+的主要特性整理汇总一下：

· 1）Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS配备FPU处理器，4核GPU处理器

· 2）GPU 支持Open GL ES 2.0，OpenVG硬件加速，1080p30/H.264高清解码

· 3）GPU 带宽1Gpixel/s，1.5Gtexel/s or 24GFLOPs DMA 纹理解析

· 4）512 MB内存

· 5）Micro SD卡插槽

· 6）10/100M自适应网卡

· 7）HDMI接口

· 8）USB 2.0接口x 4

· 9）microUSB接口供电

· 10）3.5 mm音频输出接口

· 11）40PIN接口

· 12）CSI摄像头接口

· 13）DSI LCD接口

· 14）尺寸：85 x 56 x 17 mm

3万 · 2015-10-20 20:20

本帖最后由 dirtwillfly 于 2015-10-20 20:08 编辑

一、烧写linux镜像

好了，接下来咱们准备好好使用树莓派B+。不过使用之前，有一项重要工作要做，那就是准备一张带linux操作系统的TF卡。

需要的工具：

1）一台运行Windows操作系统的PC。我用的32位的Win7系统，XP和Win

8.1和Win10应该也可以。

2）8G或更高容量 TF存储卡一个，最好是Class 10的，Class 4的也可以凑合使用。

3）TF存储卡USB读卡器一个。

4）树莓派B+的linux镜像一个。推荐使用官方提供的raspbian操作系统。Raspbian的基础是Debian操作系统，Debian的一些命令和配置方法可以使用。镜像下载地址：https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

5）Win32DiskImager软件一份，这个在网上到处都能找到。

也提供个下载链接吧：http://dl.21ic.com/download/win3 ... -rar-ic-172581.html。这个软件要安装到电脑。

好了，这些都有了，就可以开工了。把TF卡插入TF读卡器中，然后插到电脑USB口。打开安装好的Win32DiskImager软件：

Image File文本框是linux镜像所在路径及名称，可以点击file:///C:/Users/sun/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps907C.tmp.jpg选择你的镜像。Device下面是选择你要烧写的TF卡的盘符。这两项都选择好之后，点Write，就会进行烧写镜像。

如果你的TF卡原来烧写过镜像，会有类似下面的提示：

意思就是让你确认是否继续烧写，点Yes就可以。烧写一般要持续几分钟，这是能看到烧写速度和进度条。烧写完毕会有成功的提示：

这样就是linux镜像烧写成功了。咱们给树莓派B+上电看看吧。

二、树莓派B+上电和配置

需要的工具：

1）烧写好raspbian操作系统的TF卡。

2）带HDMI接口的液晶电视。

3）HDMI数据线。

4）USB鼠标和键盘，或者无线鼠标和键盘。我用的无线鼠标键盘套装，这样可以少占用一个USB口。

5）5V 2A电源适配器及USB转Micro usb数据线。

先把烧好linux镜像的TF卡插入树莓派Micro SD卡槽。给树莓派B+接上无线鼠标键盘的接收器，然后用HDMI线连接电视机。条件有限，没有带HDMI口的液晶显示器，只能抢占家里带HDMI口的电视机了。最后，在Micro USB口接上5V电源。稍等一下，可以在电视上看到如下画面：

树莓派的操作系统正在启动。第一次启动时会自动启动raspi-config，这是一个树莓派的配置工具。一些常用的树莓派配置都可以在这里进行设置。如果不是首次启动，也可以在命令行使用如下命令来启动：

sudo raspi-config

启动过程如果需要登陆，可以使用账号：pi和密码：raspberry进行登陆。密码输入时是不显示的。登陆后会有如下提示信息：

咱们继续说raspi-config配置工具。TF卡烧写好raspbian操作系统后，存储卡并没有被完全使用，根分区不会使用剩余的TF卡存储空间，致使操作系统不能使用完整的TF卡的完整存储空间。这时我们可以使用raspi-config配置工具里的Expand Filesysten来扩展文件系统到TF卡的所有存储空间。选中第一项Expand Filesysten后，点键盘回车键然后稍等两秒就可以。出现下面提示：

这样，只要重启操作系统，就可以使用扩充完毕的存储空间了。树莓派这点比较方便，很多其他的开源硬件都需要手动用命令行来扩充存储空间。按确认键返回raspi-config的主界面。这里咱们先不重新启动操作系统，还有几项配置需要做。按键盘的上下方向键，选中第8项Advanced Options，按回车键进入子界面：

为了先一步方便调试，在这个界面可以开启串口Serial，选中A8 Serial项，按回车：

现在默认选中Yes，继续按回车。如果No被选中，请用键盘左右方向键进行切换。

串口被使能。以后咱们可以换到电脑上去调试板子了，占用电视时间太长媳妇会有意见~~继续按回车，返回raspi-config主界面。用方向键选中Finish，按回车：

问是否重新启动。选中Yes，按回车，重新启动树莓派B+。稍等一会，重新出现树莓派B+的启动画面，最后让登陆，用pi/raspberry重新登陆。在命令行下输入：

startx

会出现raspbian操作系统的图形界面：

如果大家更习惯使用图形界面，就可以在这里进行操作了。也非常方便，在界面顶部是快捷方式栏，这里依次有web浏览器、文件管理器、命令行终端、Methematica和Wolfram，点击可以直接进入应用程序。右上角是状态栏，有一个cpu的使用率非常直观。在菜单Menu里有更多自带的软件和配置工具。用鼠标在raspbian图形界面点击左上角的Menu，选择shutdown，然后点Yes就可以关闭raspbian了。

3、树莓派的超频

树莓派的超频特别容易。在raspi-config配置工具里就可以直接超频。下面咱们来简单超频一下，就可以获得更高的主频和性能。树莓派B+默认的主频是700HMz，咱们把它超频到800MHz，并通过计算圆周率来检验性能提升情况。

在超频这之前，为了验证超频后的性能，咱们需要安装一个软件bc。bc是一个功能强大的命令行的计算器。在树莓派B+的命令行界面，输入：

sudo apt-get install bc

等安装完毕，就可以咱们的实验了。咱们先在默认的主频计算一下圆周率（Pi）到500位精度，输入：

time echo “scale=500;4*a(1)”|bc -l -q

一共花费了0.761秒，非常快。再来计算一下1000位的：

time echo “scale=500;4*a(1)”|bc -l -q

一共用了4.187秒。感兴趣的同学可以把Pi拿去背了，年轻20岁的话一定会被称为小神童，嘿嘿~~好了，接下来可以超频了。在raspi-config配置工具界面，选择Overclock，按回车。

选择第二条：Modest 800MHz ARM，250MHz core，400MHz SDRAM,0 overvolt，按回车。这是树莓派B+最温柔的超频了。

继续按回车。然后在raspi-config配置工具主界面选中Finish，回车并重新启动树莓派B+。重启后重新进入命令行，重新分别计算500位和1000位精度的圆周率（Pi）。结果分别如下：

咱们把几次计算圆周率（Pi）花费的时间放到一个表格里：

测试项目	默认	超频	百分比
主频	700MHz	800MHz	114.3%
耗时（500位精度）	0.761s	0.704s	92.5%
耗时（1000位精度）	4.187s	3.614s	86.3%

可以看出，随着超频到原频率的114.3%，计算500位精度圆周率（Pi）的耗时只下降了7.5%，但计算1000位精度圆周率（Pi）却下降了13.7%。也就是说树莓派B+超频能够带来性能的明显提示，尤其是随着计算量的增加，树莓派B+超频出的性能提升更明显。

至此，树莓派B+的初次上电体验基本到尾声了。下面是raspi-config配置工具各项目的功能：

1 Expand Filesystem 扩展文件系统

2 Change User Password 改变默认pi用户的密码。

3 Enable Boot to Desktop/Scratch

启动时进入的环境选择

Console Text console, requiring login(default)

启动时进入字符控制台，需要进行登录（默认项）

Desktop log in as user 'pi' at the graphical desktop
启动时进入LXDE图形界面的桌面
Scratch Start the Scratch programming environment upon boot

启动时进入Scratch编程环境。

4 Internationalisation Options 国际化选项
I1 Change Locale 语言和区域设置

I2 Change Timezone 时区设置

I3 Change Keyboard Layout 改变键盘布局

5 Enable Camera 使能PI的摄像头模块

6 Add to Rastrack

把你的PI的地理位置添加到一个全世界开启此选项的地图

7 Overclock 超频

None 不超频，运行在700Mhz，核心频率250Mhz，内存频率400Mhz，不增加电压
Modest 适度超频，运行在800Mhz，核心频率250Mhz，内存频率400Mhz，不增加电压
Medium 中度超频，运行在900Mhz，核心频率250Mhz，内存频率450Mhz，增加电压2
High 高度超频，运行在950Mhz，核心频率250Mhz，内存频率450Mhz，增加电压6

Turbo 终极超频，运行在1000Mhz，核心频率500Mhz，内存频率600Mhz，增加电压6

8 Advanced Options 高级设置

A1 Overscan 全屏显示

A2 Hostname 主机名称
A3 Memory Split 内存分配
A4 SSH SSH服务

A5 SPI SPI内核驱动
A6 Audio 声音输出设置
0 Auto 自动选择
1 Force 3.5mm ('headphone') jack强制输出到3.5mm模拟口
2 Force HDMI 强制输出到HDMI

A7 Update 升级

9 About raspi-config 关于raspi-config的信息。

3万 · 2015-10-20 20:20

本帖最后由 dirtwillfly 于 2015-10-20 20:16 编辑

不能老是抢媳妇的电视做显示器，经过上面的折腾，我们现在可以使用电脑来调试树莓派B+了。

需要的工具：

1）USB转TTL模块一个。

2）网线。

3）putty_V0.63。这是一个非常好用的可以使用串口、SSH等接口的调试软件。下载地址：http://dl.21ic.com/download/putt ... -rar-ic-173023.html

4）5V 2A电源及USB转Micro USB数据线。

5）面包板、led和330欧电阻各一个。

一、串口调试

相信对单片机熟悉的各位网友，非常熟悉用串口来调试单片机了。树莓派B+同样也可以用串口进行调试。用到的树莓派GPIO：

前面，咱们已经使能了树莓派B+的串口，现在就可以直接使用了。把USB转TTL模块的RX接到UART_TXD,模块的TX接到UART_RXD，模块的GND链接到树莓派的GND。把USB转TTL模块插入电脑USB口。打开软件putty_V0.63：

在Serial line文本框里输入你的USB转TTL模块在电脑里的串口号，我的是COM12。在Speed输入波特率115200，树莓派B+默认就是这个波特率。Connection type选择Serial。点下面的Open按钮就打开了黑色的界面。

下面可以给树莓派B+送电了。插上电很快就可以看到树莓派B+的启动信息。

启动信息有很多，这里就不详细介绍了。等到最后，会提示登陆,用pi/raspberry登陆就可以。

当然了，也可以用SSH来调试，而且更方便，接个网线或者无线wifi，就能调试。或者使用vnc进入图形界面进行调试，也非常方便。由于时间问题，这里先不进行详细介绍了，感兴趣的网友可以自行研究或者和我私下交流。

二、wiringPi

为了下一步程序开发，我们给树莓派B+安装上wiringPi。当然了，也可以使用官方推荐的python来进行开发。但我想，嵌入式工程师们肯定更熟悉C语言，所以我们这里选择wiringPi。wiringPi使用C或者C++开发，它的函数类似于Arduino，这使得熟悉arduino的用户使用wringPi更为方便。

在安装wiringPi前，要先给树莓派B+联网。把

安装wiringPi。在命令行输入：

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git clone git://git.drogon.net/wiringPi

这里要特别注意wiringPi的拼写中P是大写字母。不然会出现错误:

成功clone了wiringPi的代码后，进入这个目录：

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cd wiringPi

可以看下这个目录下的文件：

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ls

安装wiringPi：

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./build

安装信息有很多，安装到最后，有如下信息：

意思是用wiringPi编译的时候，在命令行要加上-lwiringPi，用到devLib时，要加上-lwiringPiDev。

现在我们来试一下wiringPi是否安装成功了：

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gpio -v

会显示出wiringPi的版本号，现在是2.29版本。还有wiringPi的版权信息，以及树莓派B+的一些信息。

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gpio readall

这是wiringPi的引脚说明，wiringPi对树莓派的管脚重新进行了封装，例如wiringPi的GPIO0意味着BCM2835的GPIO17。

三、点亮LED

下面要进入开发的实质阶段了。我们来点亮一个led。相信大家在学习单片机的时候，第一次都是点亮一个led。点亮led是嵌入式开发的Hello world。

硬件电路：

硬件连接如下：

先建立一个文件夹：switchled。在树莓派B+命令行下，输入：

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mkdir switchled

然后进入这个目录：

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cd switchled

咱们使用命令行文本编辑工具nano来编辑代码，这个工具比较符合一般人的编辑习惯。用nano建立一个文件switchled.c。

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sudo nano switchled.c

然后输入下面代码：

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// LED Pin - wiringPi pin 0~7,21~29。// wiringPi pin 0~7和21~29分别对应树莓派B+上功能名GPIO.0~GPIO.7和GPIO.21~GPIO.29的IO。未使用功能IO。

#include <wiringPi.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

int main (int argc,char* argv[]) //带参数的main()

{

int pinNumber;

int nowState = 0;

if (argc<3){ //判断参数数量是否够

printf("Usage example:./switchled 0 open\n");

return 1;

}

pinNumber = atoi(argv[1]); //把字符型变量argv[1]转化为数字

/*

*/

if (((pinNumber > 7)&&(pinNumber < 21))||(pinNumber < 0)||(pinNumber > 29)){ //判断io序号是否在允许范围内

printf("The wiringPi pin is wrong! Be confined only to 0~7.\n");

return 1;

}

if (-1 == wiringPiSetup()){ //初始化wiringPi

printf("Setup wiringPi failed.\n");

return 1;

}

pinMode (pinNumber, OUTPUT);//设置io为输出模式

if (strcmp(argv[2],"open") == 0){ //根据参数argv[2]设置io状态

digitalWrite(pinNumber, HIGH);

nowState = 1;

}

else if (strcmp(argv[2],"off") == 0){//根据参数argv[2]设置io状态

digitalWrite(pinNumber, LOW);

nowState = 0;

}

else {

// printf("wrong.\n");

}

printf("%d\n",nowState);//输出io状态，1是高电平，灯亮；0是低电平，灯灭

return 1 ;

}

（晕啊，把word上的代码复制过来，格式全都没有了）

按快捷键ctrl+o保存，或者ctrl+x退出，然后输入y选择保存改变，回车。在命令行输入：

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gcc switchled.c -o switchled -lwiringPi

现在看看是不是正确生成了可执行的文件：

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ls

绿色的switchled就是生成的可执行文件了。下面我们验证一下功能是否正确，在命令行输入：

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sudo ./switchled 0 open

灯亮，并在命令行打印出1。输入：

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sudo ./switchled 0 off

灯灭，并在命令行打印出0。功能正确。这两句命令中，wiringPi pin 0是对应树莓派B+上功能名GPIO.0的IO，也就是BCM2835的GPIO17。

（此处插入视频链接1）

3万 · 2015-10-20 20:20

本帖最后由 dirtwillfly 于 2015-10-20 20:19 编辑

我们上面实现了用wiringPi来编写程序控制IO，接下来我们可以用web网页来控制IO。开始是准备自己写一个php网页的，但一看网上已经有了很多用网页控制IO的开源项目，比如wiringPI-PHP、WebIOPi，还有BerryIO等等。这样省得咱们自己写那么多的代码了。经过对比，发现wiringPI-PHP和BerryIO很久没更新过了，决定选择WebIOPi。WebIOPi是一个面向互联网IoT开发的用来控制树莓派GPIO的web框架，支持REST Server和CoAP SERVER,并提供python库和javacript库。

下载软件包：http://webiopi.trouch.com/DOWNLOADS.html

现在最新版是0.7.1版本。下载后把软件包传到树莓派B+。上传代码的方法很多，可以用FTP工具，或者给树莓派B+开启SSH服务后用SSH上传工具。当然，也可以直接用树莓派B+下载代码，就省得上传代码了。这里就不详细介绍方法了。

解压软件包：

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tar xvzf WebIOPi-0.7.1.tar.gz

进入目录：

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cd WebIOPi-0.7.1

安装软件：

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sudo ./setup.sh

安装过程会安装一些需要的软件包。一直选择y就可以。0.7.1版本的WebIOPi增加了Weaved IoT Kit。Weaved是一个第三方的物联网控制平台，提供iOS客户端等，可以通过这些客户端来控制树莓派上的IO。在安装过程需要输入Weared的账号、密码和设备名来绑定树莓派到Weared。安装完成后在Weared网站（http://weaved.com/）可以看到你的设备：

我给我的树莓派B+命名为raspberr，就是上面这个样子了。如果全部按照默认的配置，安装完成后，默认的端口是8000，配置文件目录是：/etc/webiopi/config，网页所在目录：/usr/share/webiopi/htdocs/。

验证下是否安装成功，可以在命令行输入：

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