1.2 樹莓派嵌入式系統的構建

1.2.1 樹莓派嵌入式系統簡介

樹莓派（Raspberry Pi）是一款基于Linux系統的嵌入式開發板，以SD卡為硬盤，提供USB接口和以太網接口（A型沒有網口），可連接鍵盤、鼠標和網線，同時擁有視頻信號輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口，還提供40個用于硬件擴展開發的GPIO接口。本書的代碼在樹莓派4B上測試通過，使用的樹莓派鏡像是2022-01-28-raspios-bullseye-armhf-full.img。樹莓派4B的實物及各部分說明如圖1-40所示。

1.2.2 構建樹莓派嵌入式系統

樹莓派開發板沒有配置板載FLASH，因為它支持SD卡啟動，所以需要下載相應鏡像，并將其構建在SD卡上，這個鏡像包含了通常所說的bootloader、Kernel、文件系統。

1）雙擊樹莓派鏡像軟件Raspberry Pi Imager的安裝包，出現如圖1-41的安裝界面，單擊“Install”按鈕進行安裝。

2）準備好系統鏡像文件2022-01-28-raspios-bullseye-armhf-full.zip，解壓后得到鏡像文件2022-01-28-raspios-bullseye-armhf-full.img。

3）準備一張16GB以上的SD卡及讀卡器，最好是高速卡，因為卡的速度直接影響樹莓派的運行速度，推薦Class10的卡。將SD卡放入讀卡器，連接計算機，單擊運行樹莓派鏡像工具。如圖1-42a所示，單擊“選擇操作系統”按鈕；如圖1-42b所示，選擇“使用自定義鏡像（使用下載的系統鏡像文件燒錄）”；如圖1-42c所示，選擇樹莓派的鏡像文件。

4）如圖1-43a所示，單擊“SDHC CARD”按鈕，選擇其所在的盤符，如圖1-43b所示。

5）單擊如圖1-44所示的右下角的“設置”按鈕，進行相關設置。

6）如圖1-45所示，分別設置系統賬號及其密碼、WiFi賬號及其密碼、SSH服務器開啟等設置，設置完成后單擊“保存”按鈕。

7）單擊“燒錄”按鈕，完成燒錄后會彈出如圖1-46所示的對話框。燒錄成功后系統可能會因為無法識別分區而提示格式化分區，此時不要進行格式化。

樹莓派的IP地址都是通過路由器動態分配的，因此樹莓派每次啟動后其IP地址都有可能會變化。查看樹莓派的IP地址有如下3種方法，首先確保開發平臺與樹莓派連接到同一個路由器上。

第一種方法是在Windows系統上按〈Win+R〉鍵，打開“運行”對話框，如圖1-47所示，在其中輸入“cmd”后按〈Enter〉鍵，調出cmd命令行窗口。

在cmd命令行窗口輸入“arp -a”，如圖1-48所示，結果顯示當前本網段所有活躍的IP地址。此時可以找到對應的樹莓派IP地址，筆者的樹莓派所對應的IP地址為192.168.0.103。

第二種方法是通過登錄路由器查看樹莓派的IP地址，如圖1-49所示。

第三種方法是通過Advanced IP Scanner軟件來查看樹莓派的IP地址，如圖1-50所示。

1.2.3 使用PuTTY遠程登錄樹莓派

1）啟動遠程登錄軟件PuTTY，然后在“Host Name（or IP address）”文本框中輸入之前查找到的樹莓派的IP地址“192.168.0.103”，單擊“Open”按鈕，如圖1-51所示。

2）輸入用戶名和密碼，樹莓派官方鏡像默認的用戶名是pi，密碼是raspberry。如果讀者在之前使用樹莓派Imager燒錄鏡像時設置了賬號、密碼，輸入正確的賬號、密碼，按〈Enter〉鍵即可遠程登錄到樹莓派，如圖1-52所示。

1.2.4 使用VNC遠程登錄樹莓派圖形界面

很多時候也需要用到樹莓派中的圖形應用，如人臉識別、目標檢測等，這時就需要使用VNC登錄到樹莓派的圖形界面。開啟樹莓派的遠程桌面需要執行以下操作。

1）首先按照1.2.3節介紹的方法，使用PuTTY遠程登錄樹莓派。

在終端輸入“sudo raspi-config”進行樹莓派的設置，依次選擇“Interface Options”→“VNC”→ “Yes”→“OK”，如圖1-53所示。之后系統會提示是否要安裝VNC服務，輸入“y”之后按〈Enter〉鍵，等待系統自動下載安裝完成。

2）重啟樹莓派系統后，打開VNC Viewer軟件，如圖1-54所示。選擇“File”→“New connection”命令，新建一個VNC窗口，并在“VNC Server”文本框中輸入樹莓派的IP地址“192.168.0.103”，在“Name”文本框中輸入樹莓派的用戶名“pi”，最后單擊“OK”按鈕。

3）彈出登錄界面如圖1-55所示，輸入樹莓派的登錄密碼后單擊“OK”按鈕，即可遠程登錄到樹莓派。

4）如果是首次登錄，需要一些初始化的設置，如設置語言、更改密碼、更新系統等，按如圖1-56a～h所示的順序進行初始化設置。

1.2.5 開發平臺與樹莓派之間的文件傳輸

（1）Windows平臺與樹莓派之間的文件傳輸——使用WinSCP工具

Windows平臺使用WinSCP工具在開發平臺與樹莓派之間傳輸文件，WinSCP工具的登錄界面如圖1-57所示，輸入IP地址、端口號、賬號、密碼后，單擊“Login”按鈕。

出現如圖1-58的界面，左右兩列分別顯示了Windows系統和樹莓派的目錄情況。

（2）Linux平臺與樹莓派之間的文件傳輸——使用SCP工具

Linux開發平臺使用SCP工具在開發平臺與樹莓派之間傳輸文件。

如圖1-59所示就是使用scp命令將開發平臺下的“dataset.zip”文件上傳到樹莓派的“/home/pi/”目錄下，“pi”是賬號，“192.168.1.7”是樹莓派的IP地址，“/home/pi/”是目標目錄。

使用scp命令將文件從樹莓派開發板下載到Linux開發平臺下。先刪除本地的“dataset.zip”文件，使用scp命令從樹莓派上下載，然后用ls命令查看是否成功從樹莓派上下載了“dataset.zip”文件到本地，如圖1-60所示。

（3）Linux平臺與樹莓派之間的文件傳輸——使用FileZilla工具

在Linux開發平臺上安裝可視化的文件傳輸工具FileZilla，在開發平臺與樹莓派之間傳輸文件，具體步驟如下。

1）安裝FileZilla，命令如下。

2）運行FileZilla，出現如圖1-61所示的界面，單擊“確定”按鈕。

3）在圖1-62中，輸入樹莓派的IP地址、用戶名、密碼、端口號。端口如沒有更改過，則是22號端口。

4）在圖1-63中選擇“總是信任該主機，并將該密鑰加入緩存”后，單擊“確定”按鈕。

5）傳輸文件。在圖1-64中，選中文件并按住鼠標不釋放，在左右兩邊拖動完成文件在開發平臺與樹莓派開發板之間的傳輸。