树莓派开发实战-第2版

第1章 配置与管理 1

1.0　引言　1

1.1　选择树莓派型号　1

1.2　封装树莓派　3

1.3　选择电源　4

1.4　选择操作系统发行包　6

1.5　通过NOOBS刷写microSD卡　7

1.6　装配系统　9

1.7　连接DVI或VGA显示器　10

1.8　使用复合视频显示器/TV　10

1.9　调整显示器中的图像尺寸　12

1.10　优化性能　13

1.11　修改密码　15

1.12　让树莓派开机后直接进入窗口系统　16

1.13　关闭树莓派　17

1.14　安装树莓派摄像头模块　18

1.15　使用蓝牙设备　21

第2章　网络连接　23

2.0　引言　23

2.1　连接有线网络　23

2.2　查看自己的IP地址　25

2.3　配置静态IP地址　26

2.4　为树莓派配置网络名称　28

2.5　配置无线网络连接　29

2.6　使用控制台线联网　31

2.7　利用SSH远程控制树莓派　33

2.8　利用VNC远程控制树莓派　35

2.9　利用RDP远程控制树莓派　36

2.10　在Mac网络中实现文件共享　38

2.11　在Mac上共享树莓派的屏幕　39

2.12　将树莓派用作网络存储服务器　41

2.13　网络打印　44

第3章　操作系统　47

3.0　引言　47

3.1　通过图形界面移动文件　47

3.2　启动一个终端会话　49

3.3　利用终端浏览文件系统　50

3.4　复制文件或文件夹　52

3.5　重命名文件和文件夹　53

3.6　编辑文件　54

3.7　查看文件内容　56

3.8　不借助编辑器的情况下创建文件　57

3.9　创建目录　57

3.10　删除文件或目录　58

3.11　以超级用户权限执行任务　59

3.12　理解文件权限　60

3.13　修改文件的权限　61

3.14　修改文件的属主　62

3.15　屏幕截图　63

3.16　利用apt-get安装软件　64

3.17　删除利用apt-get安装的软件　65

3.18　利用Pip安装Python软件包　65

3.19　通过命令行获取文件　66

3.20　利用Git获取源代码　67

3.21　在系统启动时自动运行程序或脚本　67

3.22　让程序或脚本作为服务自动运行　68

3.23　定期自动运行程序或脚本　70

3.24　搜索功能　71

3.25　使用命令行历史记录功能　72

3.26　监视处理器活动　73

3.27　文件压缩　75

3.28　列出已连接的USB设备　76

3.29　将输出从命令行重定向到文件　76

3.30　连接文件　77

3.31　使用管道　78

3.32　将输出隐藏到终端　78

3.33　在后台运行程序　79

3.34　创建命令别名　80

3.35　设置日期和时间　80

3.36　查看SD卡剩余存储空间　81

第4章　软件　83

4.0　引言　83

4.1　搭建媒体中心　83

4.2　安装Oice软件　84

4.3　安装其他浏览器　86

4.4　使用树莓派商店　87

4.5　打造网络摄像头服务器　88

4.6　运行老式游戏控制台模拟器　90

4.7　运行树莓派版Minecraft　92

4.8　运行Minecraft服务器　93

4.9　运行Open Arena　95

4.10　树莓派无线电发射器　96

4.11　运行GIMP　98

4.12　互联网广播　99

第5章　Python入门　101

5.0　引言　101

5.1　在Python 2和Python 3之间做出选择　101

5.2　使用IDLE编辑Python程序　102

5.3　使用Python控制台　104

5.4　利用终端运行Python程序　105

5.5　变量　106

5.6　显示输出结果　107

5.7　读取用户输入　107

5.8　算术运算　108

5.9　创建字符串　109

5.10　连接（合并）字符串　110

5.11　将数字转换为字符串　111

5.12　将字符串转换为数字　111

5.13　确定字符串的长度　112

5.14　确定某字符串在另一个字符串中的位置　113

5.15　截取部分字符串　113

5.16　使用字符串替换另一个字符串中的内容　114

5.17　字符串的大小写转换　115

5.18　根据条件运行命令　116

5.19　值的比较　117

5.20　逻辑运算符　118

5.21　将指令重复执行特定次数　119

5.22　重复执行指令直到特定条件改变为止　120

5.23　跳出循环语句　120

5.24　定义Python函数　121

第6章　Python语言中的列表与字典　123

6.0　引言　123

6.1　创建列表　123

6.2　访问列表元素　124

6.3　确定列表长度　125

6.4　为列表添加元素　125

6.5　删除列表元素　126

6.6　通过解析字符串创建列表　127

6.7　遍历列表　127

6.8　枚举列表　128

6.9　列表排序　129

6.10　分割列表　130

6.11　将函数应用于列表　131

6.12　创建字典　131

6.13　访问字典　133

6.14　删除字典元素　134

6.15　遍历字典　134

第7章　Python高级特性　137

7.0　引言　137

7.1　格式化数字　137

7.2　格式化时间和日期　138

7.3　返回多个值　139

7.4　定义类　140

7.5　定义方法　141

7.6　继承　142

7.7　向文件中写入内容　143

7.8　读文件　144

7.9　序列化（Pickling）　145

7.10　异常处理　146

7.11　使用模块　147

7.12　随机数　148

7.13　利用Python发送Web请求　149

7.14　Python的命令行参数　150

7.15　从Python运行Linux命令　151

7.16　从Python发送电子邮件　152

7.17　利用Python编写简单Web服务器　153

7.18　同时进行多件事情　154

7.19　让Python无所事事　156

7.20　将Python应用于树莓派版Minecraft　156

第8章　机器视觉　159

8.0　引言　159

8.1　安装SimpleCV　159

8.2　为机器视觉配置USB摄像头　160

8.3　将树莓派的摄像头模块用于机器视觉　162

8.4　数硬币　163

8.5　人脸检测　166

8.6　运动检测　168

8.7　光学字符识别　170

第9章　硬件基础　173

9.0　引言　173

9.1　GPIO连接器使用说明　173

9.2　使用GPIO接口时树莓派的安全保护　176

9.3　配置I2C　176

9.4　使用I2C工具　178

9.5　配置SPI　179

9.6　安装PySerial以便从Python访问串口　180

9.7　安装Minicom以检测串口　181

9.8　使用带有跳线的面包板　182

9.9　使用树莓派的排线连接面包板　183

9.10　使用树莓派Squid　184

9.11　使用Raspberry Squid按钮　186

9.12　利用两个电阻将5V信号转换为3.3V　187

9.13　利用电平转换模块将5V信号转换为3.3V　189

9.14　利用电池为树莓派供电　190

9.15　利用锂电池为树莓派供电　192

9.16　Sense HAT入门指南　193

9.17　Explorer HAT Pro入门指南　194

9.18　RaspiRobot Board入门指南　196

9.19　使用Pi Plate原型板　198

9.20　制作树莓派扩展板（Hardware At Top，HAT）　201

9.21　树莓派的计算模块　204

9.22　Pi Zero　205

第10章　控制硬件　207

10.0　引言　207

10.1　连接LED　207

10.2　让GPIO引脚进入安全状态　209

10.3　控制LED的亮度　210

10.4　制造蜂鸣声　213

10.5　利用晶体管开关大功率直流设备　214

10.6　使用继电器控制大功率设备的开关　216

10.7　控制高压交流设备　219

10.8　编写用于控制开关的用户界面　220

10.9　编写控制LED和电机的PWM功率的用户界面　221

10.10　改变RGB LED的颜色　223

10.11　使用大量LED（Charlieplexing方式）　225

10.12　将模拟仪表用作显示器　228

10.13　中断编程　230

第11章　电机　233

11.0　引言　233

11.1　控制伺服电机　233

11.2　精确控制伺服电机　237

11.3　控制多台伺服电机　239

11.4　控制直流电动机的速度　242

11.5　控制直流电机的方向　244

11.6　使用单极步进电机　248

11.7　使用双极步进电机　252

11.8　利用步进电机HAT驱动双极步进电机　253

11.9　使用RaspiRobot板驱动双极步进电机　256

11.10　打造一款简单的机器人小车　257



第12章　数字输入　261

12.0　引言　261

12.1　连接按钮开关　261

12.2　通过按钮开关切换开关状态　264

12.3　使用双位拨动开关或滑动开关　265

12.4　使用三位拨动开关或滑动开关　266

12.5　按钮去抖　269

12.6　使用外部上拉电阻　271

12.7　使用旋转（正交）编码器　272

12.8　使用数字键盘　275

12.9　检测移动　278

12.10　为树莓派添加GPS　280

12.11　拦截按键　283

12.12　拦截鼠标移动　285

12.13　使用实时时钟模块　286

第13章　传感器　291

13.0　引言　291

13.1　使用电阻式传感器　291

13.2　测量亮度　296

13.3　利用热敏电阻测量温度　298

13.4　检测甲烷　301

13.5　测量电压　304

13.6　为测量而降低电压　306

13.7　使用电阻式传感器与ADC　309

13.8　使用ADC测量温度　310

13.9　测量树莓派的CPU温度　312

13.10　利用Sense HAT测量温度、湿度和气压　313

13.11　利用数字传感器测量温度　315

13.12　利用MCP3008模块测量加速度　318

13.13　使用Sense HAT的惯性管理单元（IMU）　321

13.14　利用Sense HAT寻找磁北　323

13.15　利用簧片开关检测磁铁　323

13.16　利用Sense HAT感应磁场　325

13.17　测量距离　325

13.18　电容式触摸传感技术　328

13.19　显示传感器的值　331

13.20　利用USB闪存驱动器记录日志　332

第14章　显示设备　335

14.0　引言　335

14.1　使用四位LED显示设备　335

14.2　在I2C LED矩阵上面显示消息　337

14.3　使用Sense HAT LED矩形显示器　339

14.4　在Alphanumeric LCD HAT上显示消息　341

14.5　在Alphanumeric LCD模块上显示消息　343

14.6　使用OLED图形显示器　347

14.7　使用可寻址的RGB LED灯条　349

第15章　物联网　355

15.0　引言　355

15.1　使用Web接口控制GPIO输出　355

15.2　在网页上面显示传感器读数　360

15.3　使用IFTTT发送电子邮件及其他通知　363

15.4　利用ThingSpeak发送Tweets　367

15.5　CheerLights　369

15.6　向ThingSpeak发送传感器数据　370

15.7　使用Dweet和IFTTT响应Tweet　373

第16章　Arduino与树莓派　377

16.0　引言　377

16.1　通过树莓派对Arduino进行编程　378

16.2　利用Serial Monitor与Arduino进行通信　380

16.3　配置PyFirmata以便通过树莓派来控制Arduino　382

16.4　通过树莓派对Arduino的数字输出进行写操作　384

16.5　使用PyFirmata与TTL串口　386

16.6　使用PyFirmata读取Arduino的数字输入　388

16.7　利用PyFirmata读取Arduino的模拟输入　390

16.8　模拟输出（PWM）与PyFirmata　391

16.9　利用PyFirmata控制伺服电机　393

16.10　定制基于TTL Serial的Arduino通信　395

16.11　通过I2C自定义与Arduino之间的通信　399

16.12　在树莓派上使用小型Arduino　402

16.13　aLaMode板与树莓派入门　403

16.14　在树莓派和aLaMode板上使用Arduino Shield　406

附录A　配件与供应商　409

附录B　树莓派引脚　415