树莓派开发实战（第2版）

# 软件与工具资源 - [操作系统官方下载地址：](http://www.raspberrypi.org/dowloads) - windows下的SD卡格式化软件 SD Formatter - [wondows下写入操作系统镜像软件](https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/files/latest/download) - 远程桌面访问VNC 树莓派安装 tightvncserver,电脑安装[RealVNC](http://www.realvnc.com) - 远程桌面访问 RDP（比VNC效果好） 树莓派安装xrdp,windows使用 mstsc命令 - 远程通过SSH方式访问树莓派，windows下可用的软件，putty和[XSHELL](https://www.netsarang.com/products/xsh_overview.html) - Windows下开源且好用的解压软件[Bandizip](https://www.bandisoft.com/bandizip/) - 开源的FTP服务器架设以及客户端软件[FileZilla](https://filezilla-project.org/) - pypi国内镜像douban，使用方式在pip命令后加后缀，例如 pip install pygame -i https://pypi.douban.com/simple # 树莓派操作使用 - 配置文件 /boot/config.txt - ip地址配置文件 /etc/network/interfaces - DHCP配置文件（如果采用静态ip，需要使用下列命令清除） sudo rm /var/lib/dhcp/* - 网络名称配置文件 /etc/hosts - 配置命令 sudo raspi-config - 使用摄像头拍照 rapistill -o xxx.jpg - 使用摄像头录像(ms) raspivid -o video.h264 -t 10000 - 将树莓派作为网络存储服务器 sudo apt-get install samba sudo apt-get install samba-common-bin 为samba添加用户 sudo smbpasswd -a xxx 修改 /etc/samba/smb.conf 第一行的工作组 最下方添加 ```C [USB] path=/media/NAS comment= NAS driver valid users=xxx writeable=yes browseable=yes create mask=0777 public=yes ``` samba restart - 网络打印服务器 [CUPS](http://www.cups.org) sudo apt-get install cups sudo usermod -a -G lpadmin xxx //增加一个浏览器用于界面管理，使用631端口 sudo apt-get install iceweasel [管理界面](http://localhost:631) - 屏幕截图 scrot sudo apt-get install scrot - 延时截图 scrot -d 5 - 鼠标截屏 scrot -s - I2C通讯工具 sudo apt-get install i2c-tools sudo i2cdetect -y 1//如果是旧版本的话把1改为0 - 串口检测工具 minicom sudo apt-get install minicom minicom -b 9600 -o -D /dev/ttyAMA0 首先要启用local echo功能才能看到反馈，按Ctrl+A,Z,E # 树莓派硬件 - 安全规范 - GPIO引脚上的电压不能超过3.3V - 每个输出电流不超过3mA - 电源不高于5V - 5V供电电源输出总电流不超过250mA - 最简单的电压转换办法，利用470欧和220欧电阻串联分压，也可以按比例放大到47k，22k以降低电流损耗 -GPIO输出能力汇总[参考文章](http://bit.ly/laMQ0fh) - 树莓派配件 - [Raspberry Squid](https://github.com/simmonmonk/squid)，内置了电阻的LED灯和按钮配件。有pyton squid库 - 可以采用电机驱动装置RasPiBobot Board 为树莓派供电，电机驱动板python库raspirobotboard - 传感器接口板[SenseHAT]，python库为sense-hat或者SenseHAT pro, explorerhat - [计算模块]（https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi-compute-module-new-product/) - Pi Plate原型版用于焊接元件以快速开发 - 自行设计符合HAT标准的原型板，在config文件中启用 dtparam=i2cvc=on，[烧写EEPROM工具](https://github.com/raspberrypi/hats.git) - [树莓派HAT标准硬件设计指南](https://github.com/raspberrypi/hats) - 开关交流电配件 PowerSwitch Tail II(光隔加继电器模块) - 精确控制伺服电机，可以使用[Servo Blaster库](https://github.com/richardghirst/PiBits/tree/master/ServoBlaster)。 - 同时控制多台伺服电机，可以使用Adafruit的伺服电机HAT（hardware at top）,[Adafruit文档](http://bit.ly/liomEey) - 控制直流电机，可以通过L293D类似芯片搭建H桥，或者使用[SparkFun](http://bit.ly/ILHVkJ)的H桥模块。 - 控制步进电机可以使用[RaspiRobot](http://www.raspirobot.com) - 监测移动可以使用被动红外运动检测模块PIR - 测量电阻值可以通过连接电容通过测量电容充电时间的方法来实现 - 树莓派没有内置模拟量输入，采集模拟量可以通过[MCP3008](http://bit.ly/I1lSqn)类似的ADC模块实现 - 测量温度可以采用不精确的[TMP36](http://bit.ly/lb3MfIm)或者高精度的数字温度传感器[DS18B20](http://bit.ly/l7EveOI) - 测量温湿度与气压的[Sense HAT](https://pythonhosted.org/sense-hat/api/) - aLaMode板（带GPIO接口的Arduino平台）,由于aLaMode设计缺陷，需要在树莓派的以太网口缠一点绝缘胶带处理。 - [树莓派控制硬件视频](http://razzpisampler.oreilly.com) # 树莓派快速使用 - 媒体中心，安装OpenELEC_Pi2系统，使用[kodi](http://kodi.wiki/) - Office办公软件 abiword gnumeric - 浏览器 chromium-browser - 网络摄像头服务器，安装motion - 配置 ```shell sudo vim /etc/motion/motion.conf #将 daemon off改为on #webcam_localhost=on改为off sudo vim /etc/default/motion #将sart_motion_daemon=no 改为yes ``` - 启动 service motion start - 运行老式模拟器游戏 安装 stella - 安装JDK，运行minecraft（在树莓派3中该软件已经安装了） ```shell sudo apt-get install openjdk7-jkd(版本可能需要更新到8) wget http://getspigot.org/spigot18/spigot_server.jar java -Xms512M -Xmx800M -jar spigot_server.jar nogui #sudo vim eula.txt #修改版权文件eula=false 改为true ``` - 运行游戏 [Open Arena](http://www.openarena.ws) (很暴力) - 无线电发射器 安装pifm库,需要在GPIO引脚4上面接根短导线当天线 ```shell mkdir pifm cd pifm wget http://www.icrobotics.co.uk/wiki/imagies/c/c3/Pifm.tar.gz tar -xzf Pifm.tar.gz sudo ./pifm sound.wav 103.0 （待播放文件和频率) ``` - 图像处理 GIMP sudo apt-get install gimp - 收听互联网广播 vlc - gps模块 gpsd 和gpsd-clients ，命令，cgps -s,xgps - 与arduino通讯可以采用pyserial串口或者给arduino 安装 PyFirmata固件 # Linux命令参考 - 查看ip地址 ifconfig （书中这个命令已经过期了） ip a - 在系统启动时自动执行脚本 修改 /etc/rc.local 在第一行添加例如 /user/bin python /home/pi/my_program.py & ** & 符号用于指示后台运行，否则将无法进入系统，非常重要** - 让脚本自动运行 /etc/init.d/my_server(my_server为自定义的脚本文件） sudo chmod +x /etc/init.d/my_server （为文件添加运行权限） - 定期自动运行脚本 crontab -e - 搜索功能 find /home/pi (启动目录） -name abc.py - 查看历史记录命令history !x（执行历史记录中第x条） - 列出usb设备 lsusb - 将命令输出到文本 ls ->abc.txt ->为重定向 - 连接文件 cat a.txt b.txt->c.txt - 管道与正则表达式 ls *.py | grep Jun - 隐藏输出 ls -> /dev/null - 后台运行 abc.py &, 回到前台 fg - 别名 alias l='ls -a' - 使文件立即生效 source .bashrc - 修改时间 sudo date 010203042031（MMDDHHMMYYYY） - 存储空间 df -h #Python机器视觉 - 安装SimpleCV

sudo apt-get update
sudo apt-get install ipython python-opencv python-scipy
sudo apt-get install python-numpy python-setuptools python-pip
sudo pip install svgwrite
sudo pip install https://github.com/sightmachine/SimpleCV/zipball/master
运行simpleCV

- 使用python和树莓派摄像头的程序示例

import picamera
from SimpleCV import *

def get_camera_image():
    with picamera.PiCamera() as camera:
        camera.resolution=(1024,768)
        camera.awb_mode='off'
        camera.capture('tmp.jpg')
    return Image('tmp.jpg')

- python的[picamera](http://picamera.readthedocs.org)文档资料 - 边缘检测，边缘和方法 canny边缘，thresh确定边缘所需长度，distance圆形之间的距离

SimpleCV:1>c=Camera()
SimpleCV:2>i=c.getImage()
SimpleCV:3>i.show()
SimpleCV:4>i2=i.invert()
SimpleCV:5>i2.show()
SimpleCV:6>coins=i2.findCircle(canny=100,thresh=70,distance=15)
SimpleCV:7>coins
SimpleCV:8>coins.draw(width=4)
SimpleCV:9>coins.show()

from SimpleCV import *
c=Camera()
while True:
    i=c.getImage().invert()
    coins=i.findCircle(canny=100,thresh=70,distance=1)
    print(len(coins))

- 人脸检测 findHaarFeatures [haar特征参考资料](https://github.com/Itseez/opencv/tree/master/data/haarcascades) - 运动检测blob detection,findBlobs - 光学字符识别OCR,安装tesseract - 利用尽可能少的引脚控制LED，可以使用[Charlieplexing技术](https://en.wikipedia.org/wiki/Charlieplexing) # python 控制树莓派硬件 - 开闭LED，首先需要python有超级用户权限以调用RPi.GPIO库,sudo python led_blink.py才能运行

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(18,GPIO.OUT)
try:
    while(True):
        GPIO.output(18,True)
        time.sleep(0.5)
        GPIO.output(18,False)
        time.sleep(0.5)
finally:
    GPIO.cleanup() #安全模式，使GPIO端口处于输入状态以避免短路

- **PWM输出 **

import RPi.GPIO as GPIO

led_pin=18
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(led_pin,GPIO.OUT)

pwm_led=GPIO.PWM(led_pin,500)
pwm_led.start(100)

while True:
    duty_s=input("Brightness input (0-100):")
    duty=int(duty_s)
    pwm_led.ChangeDutyCycle(duty)

- ** 带有GUI的PWM控制程序**

from tkinter import *
import RPi.GPIO as GPIO
import time

led_pin=18

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(led_pin,GPIO.OUT)

class App:
    def __init__(self,master):
        frame=Frame(master)
        frame.pack()
        self.check_var=BooleanVar()
        check=Checkbutton(frame,text='Pin 18',
            command=self.update,variable=self.check_var,
            onvalue=True,offvalue=False)
        check.grid(row=1)
    def update(self):
        GPIO.output(led_pin,self.check_var.get())

root=Tk()
root.wm_title('On/Off Switch')
app=App(root)
root.geometry("200x50+0+0")
root.mainloop()

- ** PWM输出**

import RPi.GPIO as GPIO
import time

led_pin=18

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#回调函数
def my_callback(channel):
    print('You pressed the button')

GPIO.setup(led_pin,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
#bounce time是GPIO库内置的防抖功能
GPIO.add_event_detect(led_pin,GPIO.FALLING,callback=my_callback,bouncetime=100)

i=0
while True:
    i=i+1
    print(i)
    time.sleep(1)

- 使用[RaspiRobot](http://www.raspirobot.com)控制双极步进电机

from rrb3 import *
import time

rr=RRB3(12.0,12.0) # battery,motor

try:
    while True:
        delay=input("Delay milliseconds between steps:")
        steps=input("How many steps forward?")
        rr.step_forward(int(delay)/1000.0,int(steps))
        steps=input("How many steps backward?")
        rr.step_reverse(int(delay)/1000.0,int(steps))
finally:
    GPIO.cleanup()

- 使用pygame检测键盘和鼠标移动

import pygame
import sys
from pygame.locals import *

pygame.init()
screen=pygame.display.set_mode((640,480))
pygame.mouse.set_visible(0)

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type==QUIT:
            sys.exit()
        if event.type==KEYDOWN:
            if chr(event.key)=='q':
                sys.exit()
            else:
                print("Code: "+str(event.key)+ " Char: "+chr(event.key)+"\n")
        if event.type==MOUSEMOTION:
            print("Mouse:(%d,%d)"%event.pos)

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