Все, что вам нужно знать о начале работы с Raspberry Pi

Уже более четырех лет Raspberry Pi, дешевый компьютер размером с кредитную карту, штурмом захватил мир компьютерных технологий и DIY. Читайте дальше, поскольку мы проведем вас через все, от покупки до питания и запуска крошечного динамо.

Что такое Raspberry Pi?

Raspberry Pi - это компьютер размером с кредитную карту, разработанный и изготовленный Raspberry Pi Foundation, некоммерческой организацией, занимающейся созданием компьютеров и инструкций по программированию как можно более доступным для самого широкого круга людей..

Хотя первоначальная миссия проекта Raspberry Pi заключалась в том, чтобы предоставить недорогие компьютеры с возможностями программирования в руки студентов, Pi был воспринят разнообразной аудиторией. Тинкеры, программисты и разработчики по всему миру приняли крошечную платформу для проектов - от воссоздания ретро-аркадных кабинетов до управления роботами и создания дешевых, но мощных домашних мультимедийных устройств..

Представленный в 2012 году, оригинальный Raspberry Pi (который мы теперь называем Raspberry Pi 1 Model A) представлял собой систему «система на кристалле», построенную на процессоре Broadcom BCM2835 - крошечный, но довольно мощный мобильный процессор, обычно используемый в мобильных телефонах. , Он включал в себя процессор, графический процессор, обработку аудио / видео и другие функциональные возможности на чипе с низким энергопотреблением в сочетании с одноядерным процессором ARM 700 МГц. За прошедшие годы фонд выпустил несколько ревизий (заменив чипы Broadcom на улучшенные версии и увеличив мощность процессора с помощью четырехъядерного чипа с частотой 1,2 ГГц).

Хотя Pi - это удивительное маленькое устройство, которое стремительно росло с момента его появления, важно подчеркнуть, что Raspberry Pi не является. Raspberry Pi не является прямой заменой вашему настольному компьютеру или ноутбуку. Вы не можете запустить на нем Windows (по крайней мере, не традиционную версию Windows, которую вы знаете), хотя вы можете запускать многие дистрибутивы Linux, включая дистрибутивы со средами рабочего стола, веб-браузерами и другими элементами, которые вы ожидаете на настольном компьютере..

Raspberry Pi является, однако, поразительно универсальное устройство, которое упаковывает много оборудования в очень недорогой корпус и идеально подходит для хобби-электроники, проектов DIY, создания недорогого компьютера для программирования уроков и экспериментов и других начинаний.

Что на доске Raspberry Pi?

Программатор LEGO для весов, не входит.

В первые годы основания Pi, Raspberry Pi выпускался в двух версиях по двум разным ценам: модель A (25 долларов) и модель B (35 долларов). Если вам нужно меньше оборудования (модель А имеет на один порт USB меньше, порт Ethernet и половину оперативной памяти), вы можете сэкономить десять долларов..

Поскольку производственные затраты упали, а Pi привлек все больше и больше внимания, они смогли значительно увеличить технические характеристики устройства, сохранив при этом стоимость, и в конечном итоге объединили все модели, представив Raspberry Pi 2 в 2015 году и Raspberry Pi 3 в 2016 году. Другими словами, лучшая Raspberry Pi, доступная в любой момент времени, всегда стоила 35 долларов. Итак, что вы получаете, когда покупаете компьютер размером с кредитную карту за 35 долларов?

Нынешнее поколение Raspberry Pi 3, показанное выше, оснащено следующим оборудованием:

Процессор ARM с тактовой частотой 1,2 ГГц и встроенной оперативной памятью 1 ГБ.
1 порт HDMI для цифрового аудио / видео выхода
1 3,5-мм разъем для вывода аудио и композитного видео (при сопряжении с соответствующим кабелем).
4 порта USB 2.0 для подключения устройств ввода и периферийных дополнений.
1 картридер microSD для загрузки операционной системы.
1 порт локальной сети Ethernet.
1 встроенная радио антенна Wi-Fi / Bluetooth.
1 порт питания microUSB.
1 интерфейс ввода / вывода GPIO (общего назначения).

Какого черта GPIO? Raspberry Pi поставляется с набором из 26 открытых вертикальных штифтов на доске. Эти контакты представляют собой интерфейс ввода / вывода общего назначения, который специально не связан с какой-либо конкретной встроенной функцией на плате Raspberry Pi.

Вместо этого выводы GPIO явно предназначены для конечного пользователя, чтобы иметь низкоуровневый аппаратный доступ непосредственно к плате с целью подключения других аппаратных плат, периферийных устройств, экранов ЖК-дисплея и других аппаратных устройств к Pi. Например, если вы хотите взять старый контроллер аркады и подключить его непосредственно к Raspberry Pi, чтобы придать аркаде более аутентичный вид, вы можете сделать это с помощью интерфейса GPIO..

Хотя мы не будем использовать заголовок GPIO в сегодняшнем учебном пособии по началу работы, мы используем его в других учебниках, например, в нашей сборке светодиодных индикаторов Raspberry Pi, в которой используется светодиодная индикаторная плата, прикрепленная к заголовку GPIO..

Где купить Raspberry Pi

В оригинальной версии этого руководства мы сильно предостерег читателей от покупки у Amazon или eBay. В первые дни стремительного роста популярности Pi было действительно трудно достать устройство, и если вы купили его у кого-либо, кроме официального продавца Raspberry Pi Foundation, был хороший шанс, что вы либо переплатите, либо в итоге получите очень подозрительный товар в ваших руках.

Сегодня вы все еще можете купить у официального реселлера Pi, как, например, у одной из многих компаний, поставляемых санкционированным дистрибьютором Element14, принадлежащим Фонду Pi, но риск покупки у третьей стороны или через Amazon упал. Фактически, мы купили все наши Pi-устройства у Amazon за последние несколько лет без проблем..

Существует несколько версий Pi, но если вы только начинаете, вам обязательно нужно купить самое последнее поколение устройства - Raspberry Pi 3. Практически каждый старый учебник по Pi в интернете по-прежнему работает со старыми моделями, но многие из проектов, которые вы, возможно, захотите предпринять (особенно если вы хотите использовать Pi в качестве эмулятора видеоигры или тому подобное), действительно выигрывают от более нового оборудования.

Однако в редких случаях вы можете купить eBay, чтобы купить более старую и более дешевую модель Pi. Например, наш учебник по превращению блока Pi и светодиодной панели в индикатор погоды не нуждается в новом мощном блоке Pi и отлично работает на оригинальной Raspberry Pi 1 Model A 2012 года.

Другие вещи, которые вам понадобятся

Raspberry Pi - это просто голая плата - в ней нет чехла, каких-либо кабелей или даже источника питания. Таким образом, вам придется покупать эти вещи самостоятельно вместе со своим Пи. Вот другие вещи, которые вам нужно купить (если у вас их еще нет).

Стабильный источник питания: Raspberry Pi получает питание от порта microUSB и требует использования адаптера microUSB-AC. Поскольку Pi - это микрокомпьютер, а не просто мобильный телефон, у которого полностью разряжена батарея, вам необходимо использовать высококачественное зарядное устройство со стабильной подачей питания, которое обеспечивает постоянное напряжение 5 В с минимальной выходной мощностью не менее 700 мА для более старых моделей и 2,5 А для Пи 3.

Вот диаграмма, любезно предоставленная Фондом Пи, с указанием рекомендуемых и минимальных требований к питанию.

Использование некачественного или недостаточно заряженного зарядного устройства является источником проблем нестабильности системы и разочарований в Raspberry Pi. Вы можете предотвратить кучу будущих головных болей, просто получив очень качественный источник питания, предпочтительно тот, который предназначен для Pi, прямо из ворот. Мы рекомендуем блок питания CanaKit 5V 2.5A (10 долларов США). Он создан специально для использования с Pi, он может обеспечить достаточно стабильное питание для самых старых и новейших устройств и не оставит вас с проблемами при загрузке или повреждением данных, как, например, случайное зарядное устройство для мобильного телефона из вашего офисного ящика..

Случай: Пи корабли голые; вам понадобится подходящее дело, чтобы вложить его. Вы можете купить акриловый / пластиковый футляр примерно за 10-25 долларов или пойти по более творческому пути и создать свой собственный футляр (как многие сделали вскоре после выхода Pi).

Когда вы делаете покупки, будьте осторожны, чтобы убедиться, что вы покупаете подходящий чехол для вашей модели. Значительные изменения в плате Raspberry Pi за последние несколько лет, в том числе перемещение и прямое удаление некоторых портов, означают, что более старые случаи не будут соответствовать новым моделям.

Не особенно придирчив или кричащ? Корпус Raspberry Pi 3 за 8 долларов от Pi Foundation - непростая задача. Хотите что-нибудь роскошное? Небо - предел. Амазонка заполнена действительно классными кейсами типа Пи, такими как этот корпус Bel-Aire с лазерной резкой, который выглядит как крошечный артефакт 1950-х годов..

4 ГБ + SD-карта: Старые устройства Pi использовали полноразмерную SD-карту, но Pi 2 и Pi 3 используют карты microSD. Фонд Raspberry Pi Foundation рекомендует, как минимум, 4 ГБ SD-карту класса 4. Но поскольку в наши дни SD-карты дешевы, мы рекомендуем использовать SD-карту Class 10 объемом не менее 16 ГБ для более старой модели Pi или карту microSD Class 10 16 ГБ для более новых моделей. Возможно, у вас уже есть одна, но не все SD-карты обязательно сработают. Проверьте эту таблицу на elinux.org, чтобы увидеть список протестированных рабочих (и не работающих) карт для Pi..

Аудио / Визуальные кабели: Если вы подключаете Pi к монитору HDTV или более новому компьютерному монитору с поддержкой HDMI, вам понадобится кабель HDMI - все блоки PI поддерживают выход HDMI. Для передачи цифрового видео на стандартный компьютерный монитор без порта HDMI вам понадобится кабель HDMI-DVI для видеосигнала и стереокабель 3,5 мм для звука (поскольку при преобразовании HDMI в DVI вы потеряете звук).

Некоторые Pis также имеют аналоговые выходы для старых телевизоров. Если вы подключаете и более старый Pi к аналоговому телевизору, вам понадобится кабель RCA для видео и стереокабель 3,5 мм для звука. Вам не нужно приобретать конкретный кабель RCA для этой задачи, вы даже можете использовать желто-красный-белый трехкабель, который вы прокладываете вокруг - просто убедитесь, что при подключении совпадают цвета на обоих концах кабеля это внутри.

Если вам необходимо подключить новый Pi-модуль к источнику SD / аналогового видео, вам необходимо приобрести переходной кабель, называемый переходником 3,5 мм на RCA, или отводной кабель TRRS AV. Поскольку такие кабели печально известны тем, что они не соответствуют спецификациям / стандартам и не работают с нужным устройством, мы настоятельно рекомендуем просто приобрести этот дешевый и высоко оцененный аппарат, который, как известно, совместим с Raspberry Pi.

Кабель Ethernet или адаптер Wi-FiСетевое подключение не является абсолютной необходимостью для Pi, но оно значительно упрощает обновление (и загрузку) программного обеспечения и предоставляет вам доступ к широкому спектру приложений, зависящих от сети. И, очевидно, если ваш проект основан на подключении к вашей сети или Интернету, вам понадобится Wi-Fi или Ethernet.

Все версии Pi имеют встроенный порт Ethernet, так что вы можете просто подключить кабель Ethernet и работать. Если вы хотите использовать Wi-Fi, в Pi 3 встроен Wi-Fi. Если у вас более старая версия Pi, вы можете купить один из множества адаптеров микро-Wi-Fi, совместимых с Pi. Мы имели большой успех с крошечным адаптером Edimax EW-7811Un и использовали его в нескольких сборках.

Мышь и клавиатура: Даже если ваша конечная цель состоит в том, чтобы создать автономный файловый сервер или другое устройство без периферийных устройств / монитора, вам все равно понадобится мышь и клавиатура для запуска и запуска Pi..

Любая стандартная проводная USB-клавиатура и мышь должны работать без проблем с вашим Raspberry Pi. Однако есть одно предостережение: согласно спецификациям дизайна USB клавиатура и мышь на базе USB должны потреблять менее 100 мАч, но многие модели игнорируют эту спецификацию и получают больше..

На старых устройствах Pi такая дополнительная нагрузка проблематична, поскольку порты USB были заведомо суетливыми. Если вы обнаружите, что ваши периферийные устройства потребляют более 100 мАч каждый, вам потребуется использовать USB-концентратор с питанием (см. Ниже). На более новых моделях это должно быть меньше проблем, так как порты USB значительно улучшены, а устройства используют большие блоки питания..

Может оказаться полезным проверить этот большой список проверенных Pi-совместимых периферийных устройств, поддерживаемых eLinux.org..

USB-концентратор с питанием (опция): Если ваши периферийные устройства не соответствуют техническим требованиям или вам необходимо подключить более двух устройств (например, клавиатуру, мышь и USB-адаптер Wi-Fi), вам потребуется внешний USB-концентратор с собственным источником питания..

Мы протестировали все мощные концентраторы, которые были у нас в офисе, с помощью Pi - от хороших концентраторов Belkin с фирменным наименованием до безымянных концентраторов - и у нас не было проблем ни с одним из них. Тем не менее, мы рекомендуем проверить ваш существующий концентратор или потенциальную покупку по разделу концентратора в вышеупомянутом списке периферийных устройств eLinux..

Как установить операционную систему на Raspberry Pi

Теперь, когда мы собрали все необходимое оборудование, Pi и периферию, пришло время приступить к загрузке операционной системы на Pi. Независимо от того, какой проект вы делаете, установка операционной системы на Pi, как правило, выполняется по одной и той же процедуре..

В отличие от традиционного компьютера, где у вас есть BIOS, привод, поддерживающий съемные носители (например, DVD-привод), и жесткий диск внутри компьютера, Raspberry Pi просто имеет устройство для чтения карт SD. Таким образом, вы не будете следовать традиционному маршруту настройки компьютера: вставьте загрузочный диск и установите свою операционную систему на внутреннее устройство хранения. вместо этого мы собираемся подготовить SD-карту на традиционном компьютере и загрузить ее в Raspberry Pi для дальнейшей распаковки / настройки.

Шаг первый: выберите и загрузите свою операционную систему

Если вы работаете над конкретным проектом, вы, возможно, уже знаете, какую операционную систему вам нужно загрузить. Если вы просто хотите повозиться, вам, вероятно, понадобится универсальный дистрибутив Linux для Pi. В то время как для Pi существует большое разнообразие дистрибутивов Linux, дистрибутив, который мы собираемся использовать в нашем примере, является наиболее поддерживаемым и наиболее стабильным: Raspbian, версия Debian Linux, оптимизированная для Raspberry Pi.

Для этого шага вам понадобится отдельный компьютер с устройством чтения карт SD.

Во-первых, начните с получения копии Rasbian от Raspberry Pi Foundation. Существует две версии Rasbian: «Rasbian Jessie with Pixel» и «Rasbian Jessie Lite». Pixel - это новый (и очень симпатичный) интерфейс рабочего стола Raspberry Pi Foundation, выпущенный осенью 2016 года. В облегченной версии нет более требовательного к графическому процессору рабочего стола Pixel, и он сохраняет старую (и довольно некрасивую) предыдущую настольную систему Rasbian. Если у вас нет устаревшего оборудования и вам не требуется облегченная версия, мы предлагаем вам загрузить версию «with Pixel». \

Шаг второй: Запишите образ ОС на вашу SD-карту

Теперь, когда вы скачали Raspbian, вам нужно записать образ на свою SD-карту. Etcher, бесплатная программа для пользователей Windows, macOS и Linux, упрощает процесс.

Сначала подключите SD-карту к компьютеру. Далее запустите Etcher.

Перепрошивка Raspbian представляет собой простой трехэтапный процесс:

В разделе «Выбрать изображение» укажите Etcher на Raspbian IMG zip-файл, который вы загрузили ранее..
Под «Выбрать диск» выберите свою SD-карту из списка опций. Обратите внимание, что ваши системные диски не будут отображаться как опция, но любые внешние жесткие диски, которые вы подключили, могут. Если вы не уверены, какой диск какой, отсоедините все внешние диски, за исключением SD-карты, на которую вы хотите записать.
Наконец, нажмите «Flash!», И ваша SD-карта будет готова к использованию в кратчайшие сроки..

Etcher - очень упрощенная программа, которая делает процесс намного проще. Опытные пользователи могут предпочесть метод командной строки, который описан на raspberrypi.org для любопытных пользователей macOS и Linux.

Шаг третий: Вставьте SD-карту в пи и запустите

Теперь пришло время запустить свой Pi в первый раз. Подключите все необходимые кабели и периферийные устройства к вашему Raspberry Pi, за исключением кабеля питания - это включает кабель HDMI или RCA, концентратор USB, кабель Ethernet и все, что вам нужно.

Как только вы подключите все кабели к Pi и соответствующим местам назначения, вставьте SD-карту. После того, как SD-карта надежно установлена, вставьте кабель питания microUSB. На пи-пи нет кнопки питания, как только вы подключите кабель питания, он начнет загружаться.

Почти сразу же вы увидите, что последовательность загрузки быстро прокручивается, как показано выше. Однако, если вы работаете с пиксельной версией Rasbian Jessie, представление будет быстро заменено простым заставкой:

Через несколько секунд вы будете перенаправлены на рабочий стол Pixel после завершения процесса загрузки..

Поздравляем, вы успешно загрузили свой Pi в первый раз. Для тех из вас, кто знаком с ранними версиями Debian на Raspberry Pi и его очень спартанском рабочем столе, вы сразу не поймете, насколько приятно это выглядит по сравнению. Как будто мы работаем в 21 веке!

Далее мы научим вас, как настроить Raspbian на вашем Pi.

Настройка Raspbian на вашем пи

Теперь, когда вы настроены, пришло время настроить сеть, обновить программное обеспечение и в противном случае подготовить Raspbian для использования в ваших проектах..

Подключение к Wi-Fi

Если вы подключены к домашней сети через Ethernet, перейдите к следующему разделу «Тестирование сети». Если вам нужно настроить беспроводное соединение, найдите значок сети в правом верхнем углу экрана и нажмите на него:

Выберите беспроводную сеть, к которой вы хотите подключиться, из выпадающего меню.

Введите свой пароль Wi-Fi во всплывающем окне, а затем подтвердите, что значок сети меняется со значка «Нет подключения» на значок Wi-Fi..

Время дважды проверить подключение к сети, подтвердив, что мы можем подключиться к Интернету.

Тестирование сети

Теперь, когда вы настроили соединение Wi-Fi (или перешли прямо в этот раздел, потому что вы используете Ethernet), пришло время проверить ваше соединение. Какой лучший способ проверить соединение, чем запустить браузер и посетить How-To Geek?

На рабочем столе щелкните значок меню Raspberry Pi, расположенный в верхнем левом углу, затем перейдите в Интернет> Браузер Chromium..

Запустите Chromium, щелкнув по нему, а затем введите www.howtogeek.com:

Успех! Мало того, что у нас есть сетевое подключение, но и How-To Geek выглядят так же хорошо на легком Pi, как и на полноценном рабочем столе. Это, вероятно, будет первым из многих случаев, когда вы будете удивлены и довольны способностью вашего нового маленького микрокомпьютера..

Обновление программного обеспечения

Прежде чем вы начнете копаться в своем Пи, неплохо сделать базовое обновление программного обеспечения. Мы настроили сеть, проверили соединение, и сейчас самое подходящее время для обновления программного обеспечения для всей системы..

Несмотря на то, что интерфейс Pi и Pixel очень красив по сравнению со старым рабочим столом, вам все равно нужно время от времени пачкать руки в терминале - и обновление является одним из таких случаев. Нажмите на значок терминала в левом верхнем углу экрана, чтобы запустить терминал.

В терминале введите следующую команду:

sudo apt-get update && sudo apt-get update

Эта комбинационная команда дает команду Raspbian искать в доступных репозиториях программного обеспечения обновления и обновления системы и программного обеспечения. При обнаружении любых таких обновлений вам будет предложено утвердить или отклонить изменения с помощью клавиш Y и N..

Если у вас нет веской причины пропустить обновление (которого на данный момент в игре у нас нет), просто нажмите клавишу Y, чтобы подтвердить все изменения по мере их появления. Даже на совершенно новой установке, где вы используете новейший образ из фонда Raspberry Pi, ожидайте, что вы убьете добрые 20-30 минут, пока Rasbian отскакивает через соответствующие обновления.

Дополнительные ресурсы и проекты Raspberry Pi

За годы, прошедшие с тех пор, как мы написали оригинальную версию этого руководства по Raspberry Pi, мы получили массу удовольствия от использования Raspberry Pi в качестве основы для десятков проектов. В любой момент времени у нас, как правило, есть по крайней мере полдюжины единиц Pi. Вы можете искать в архивах How-To Geek Raspberry Pi, чтобы получить полную информацию, но вот некоторые из наших любимых проектов.

Руки вниз, мы получили наибольшую отдачу от Pi, превратив его в медиацентр для всех наших локальных и потоковых медиа потребностей. Каждый телевизор во всем нашем доме (включая гостевую комнату!) Подключен к нему с пи.

Хотите играть в сложные видеоигры, которые ваш настольный компьютер может обрабатывать, но не на рабочем столе, а на телевизоре в гостиной? Вы также можете сделать это, свернув пи в потоковую Steam Machine. Нужен более практичный проект? Вы можете превратить Pi и внешний жесткий диск в сетевую резервную станцию для всех ваших локальных потребностей резервного копирования файлов.

Но на самом деле, это только вершина айсберга, и мы уверены, что вы найдете множество идей как в архиве HTG, так и в Интернете..

Если вы хотите больше читать, вот несколько отличных ссылок, связанных с Raspberry Pi:

Официальная документация Raspbian: от настройки вашего config.txt до установки медиаплееров пользовательская документация Raspbian - это удобный справочник.
Официальный блог Raspberry Pi: Если вы не следите ни за чем другим, связанным с Raspberry Pi, следите за официальным блогом. Они постоянно публикуют обновления о новых разработках Пи, забавных проектах, присланных фанатами Пи, и другие интересные материалы для энтузиастов Пи. Пока вы просматриваете блог, не забудьте остановиться на Официальных форумах.
MagPi: неофициальный журнал Raspberry Pi: публикуется около восьми раз в год, MapPi - бесплатный и отлаженный электронный журнал для любителей пи..
Образы дисков Raspberry Pi: Экспериментировать с дистрибутивами Raspberry Pi так же просто, как взять другую дешевую SD-карту и загрузить ее с новым изображением. Raspberry Pi Disk Images - это удобный указатель современных дистрибутивов Linux и Android, совместимых с Pi.
Проверенный периферийный список eLinux.org: Хотя мы упоминали об этом ранее в нашем уроке, стоит упомянуть еще раз. Если вы пытаетесь выяснить, почему существующее аппаратное обеспечение не работает с Pi, или хотите получить подтверждение того, что аппаратное обеспечение, на которое вы обращаетесь, вероятно, будет работать с вашим Pi, это бесценный ресурс..

Хотите поделиться проектом Raspberry Pi? Есть запрос на Pi-ориентированный учебник? Пристрелите нас по электронной почте по адресу [email protected] или отключите звук в комментариях.