【導(dǎo)讀】樹(shù)莓派對(duì)于開(kāi)源硬件的設(shè)計(jì)者或者學(xué)習(xí)者并不陌生。樹(shù)莓派在開(kāi)源硬件中屬于最基礎(chǔ)也最實(shí)用的電腦。那么樹(shù)莓派到底是什么？有適合什么樣的學(xué)習(xí)者或者開(kāi)發(fā)者呢？本文就一一進(jìn)行詳細(xì)介紹。
樹(shù)莓派是“Raspberry Pi”的中文譯名，簡(jiǎn)寫為RPi，或者RasPi/RPi。
什么是樹(shù)莓派？raspberrypi.org網(wǎng)站上大抵是這樣描述的，樹(shù)莓派是低成本的只有信用卡大小的卡片式電腦，可以連接計(jì)算機(jī)顯示器或電視機(jī)，能夠支持標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和鼠標(biāo)。它適合于各個(gè)年齡段的人學(xué)習(xí)使用，比如能夠用來(lái)學(xué)習(xí)如何用Scratch和Python這樣的語(yǔ)言來(lái)編程。它能夠做一切你期望臺(tái)式電腦能做的事，從瀏覽網(wǎng)頁(yè)、播放高清視頻，到制作電子表格、進(jìn)行文字處理，還能夠玩游戲。
更重要的是，樹(shù)莓派具有與外部世界互動(dòng)的能力，并已經(jīng)廣泛用于一些數(shù)字設(shè)備項(xiàng)目，從音樂(lè)設(shè)備到環(huán)境監(jiān)控，DIY手機(jī)，甚至基于樹(shù)莓派的超級(jí)電腦等等。
樹(shù)莓派是一款基于Linux系統(tǒng)的單板機(jī)電腦。它由英國(guó)的樹(shù)莓派基金會(huì)所開(kāi)發(fā)，目的是以低價(jià)硬件及自由軟件刺激在學(xué)校的基本的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育。樹(shù)莓派被賦予的希望是，能夠幫助全世界的孩子學(xué)習(xí)編程，并能夠了解計(jì)算機(jī)是如何工作的。(樹(shù)莓派創(chuàng)始人Eben Upton分享樹(shù)莓派發(fā)展歷程與創(chuàng)新應(yīng)用的點(diǎn)點(diǎn)滴滴)
目前為止，通過(guò)開(kāi)發(fā)者社區(qū)的共同努力，Raspberry Pi已經(jīng)可以運(yùn)行 WebKit、LibreOffice、Scratch、Pixman、XBMC/Kodi、libav、PyPy、Raspbian、Ubuntu 等眾多開(kāi)源系統(tǒng)和程序。
樹(shù)莓派的特點(diǎn)是：具有強(qiáng)大的運(yùn)算性能，以及開(kāi)源硬件的易用性。
樹(shù)莓派是一臺(tái)功能完整的迷你電腦，一臺(tái)完整的電腦所擁有的功能，樹(shù)莓派全都有（只是體積變得更小）。樹(shù)莓派除了能完成傳統(tǒng)嵌入式能夠做到的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)傳感、音頻解碼等等外，還能完成視頻解碼、機(jī)器視覺(jué)、3D游戲等等。
首先，已經(jīng)有了編程基礎(chǔ)，直接上手樹(shù)莓派是完全可以的。如果沒(méi)有編程基礎(chǔ)或者想要玩軟硬結(jié)合的，還是建議從PC編程或者Arduino、單片機(jī)開(kāi)始學(xué)習(xí)。
對(duì)于DIYer或者愛(ài)好者，樹(shù)莓派是絕妙的東西。因?yàn)椋恍枰ㄙM(fèi)太多的時(shí)間就能獲得讓人驚訝的成果。寫程序可以參考PC上的Linux程序編寫教程，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)協(xié)議、圖形庫(kù)這些都是現(xiàn)成的，省去了很多麻煩。但是，凡事有利也有弊，雖然樹(shù)莓派是開(kāi)源硬件，但是實(shí)際上它的底層Bootloader和核心數(shù)據(jù)手冊(cè)是閉源的。這對(duì)于應(yīng)用開(kāi)發(fā)沒(méi)有影響，但如果是想要借助此學(xué)習(xí)ARM Linux基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)這些的話，就不適合了。
此外，如果是要量產(chǎn)產(chǎn)品，一般來(lái)說(shuō)，基于樹(shù)莓派方案的成本會(huì)高于基于傳統(tǒng)單片機(jī)的方案。
為了更好的理解樹(shù)莓派的特點(diǎn)，這里有兩個(gè)對(duì)比例子：
STM32 VS 樹(shù)莓派
以網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控為例：STM32的開(kāi)發(fā)流程是這樣的．硬件選型一設(shè)計(jì)PCB一焊接一調(diào)試硬件一編寫DCMI和RMII驅(qū)動(dòng)一移植TCP／IP協(xié)議棧一調(diào)整攝像頭驅(qū)動(dòng)一編寫網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器程序一完成。其中涉及的代碼量非常大，不過(guò)好在都比較基礎(chǔ)，愛(ài)好者還能應(yīng)付一下。而樹(shù)莓派的開(kāi)發(fā)流程則完全不一樣：買一臺(tái)樹(shù)莓派和一個(gè)攝像頭一把攝像頭連接到樹(shù)莓派上一在樹(shù)莓派上安裝一個(gè)監(jiān)控軟件一完成，簡(jiǎn)直就像玩一樣，半個(gè)小時(shí)就能完成。
Arduino VS 樹(shù)莓派
大家伙的第一個(gè)項(xiàng)目可能往往都是一些類似LED點(diǎn)燈這樣的東西。在Arduino上，這包括將LED燈和電阻連接到兩個(gè)管腳上，然后上傳大概8行代碼，搞定。而對(duì)于樹(shù)莓派——假設(shè)你已經(jīng)安裝好了一個(gè)功能完整的操作系統(tǒng)，而且已經(jīng)按你希望的方式設(shè)置完成——然后你需要安裝一些程序庫(kù)來(lái)幫助你控制GPIO引腳（那就是你連接其他組件的地方）。殺雞不用牛刀嘛，對(duì)不對(duì)？
樹(shù)莓派各版本有何差別？
一代樹(shù)莓派配備一枚700MHz博通出產(chǎn)的ARM架構(gòu)BCM2835處理器，256MB內(nèi)存（B型已升級(jí)到512MB內(nèi)存），使用SD卡當(dāng)作存儲(chǔ)媒體，且擁有一個(gè)Ethernet、兩個(gè)USB接口、以及HDMI（支持聲音輸出）和RCA端子輸出支持。操作系統(tǒng)采用開(kāi)源的Linux系統(tǒng)如Debian、ArchLinux，自帶的Iceweasel、KOffice等軟件。分A、B兩種型號(hào)，售價(jià)分別是A型25美元、B型35美元。
圖1 樹(shù)莓派的各種接口參考
[page] 樹(shù)莓派A型與B型的區(qū)別
樹(shù)莓派A型內(nèi)置256MB內(nèi)存，帶一個(gè)USB端口，不帶有線網(wǎng)接口。
樹(shù)莓派B型內(nèi)置512MB內(nèi)存，帶兩個(gè)USB端口，帶100M有線網(wǎng)接口。
注：在2012年10月15日前發(fā)售的B型機(jī)器內(nèi)存為256MB。
樹(shù)莓派B型與B+型的區(qū)別
2014年7月，“樹(shù)莓派B+”版本發(fā)布，依然采用 BCM2835 處理器以及和上一代樹(shù)莓派相同的系統(tǒng)軟件。內(nèi)存也依然是512MB;但是在以下幾處關(guān)鍵部件做了改進(jìn)：
● 更多的 GPIO 針腳，40針！(老版本是26針)
● 更多的USB接口，比老版本多2個(gè)，4個(gè)！并且對(duì)熱插拔和過(guò)流保護(hù)做了改良。
● 用Micro SD插口替換了老的SD插口。
● 更低的功耗，降低了功耗0.5～1W。
● 音頻優(yōu)化，音頻電路采用了專用的低噪音電源。
● 更簡(jiǎn)潔的外形，B+版本將USB接口和電路板邊沿對(duì)齊了、移除AV接口，并在主板上做了4個(gè)固定孔，方便固定。
圖2 樹(shù)莓派 40Pin 引腳對(duì)照表
2015年2月2日，樹(shù)莓派基金會(huì)宣布了樹(shù)莓派升級(jí)版“樹(shù)莓派2”已開(kāi)始銷售。在作出下列硬件升級(jí)的同時(shí)，依然維持了35美元的售價(jià)。樹(shù)莓派2采用4核Broadcom BCM2836 (ARMv7-A)芯片、雙核VideoCore IV GPU和1GB內(nèi)存，其余配置與樹(shù)莓派B+型一致，除了支持第一代樹(shù)莓派支持的操作系統(tǒng)外，樹(shù)莓派2將能夠運(yùn)行Windows 10以及Snappy Ubuntu Core。
樹(shù)莓派2 相比前代
● CPU 單線程速率為提升 1.5 倍（up by 1.5x）
● Sunspider 跑分提升 4 倍（4x faster）
● 基于 NEON 的多核視頻解碼速率提升 20 倍（20x faster）
● SysBench 整體多線程 CPU 分?jǐn)?shù)為舊版的 6 倍（6x）
樹(shù)莓派2B型與樹(shù)莓派B型的區(qū)別
● 搭載900MHz 的四核處理器（900MHz quad-core ARM Cortex-A7 CPU ），預(yù)計(jì)性能6倍于之前的B+版本。
● 1GB LPDDR2 SDRAM，2倍于之前的B+版本。
● 與1代完全兼容。
由于CPU已經(jīng)升級(jí)到 ARM7 系，所以樹(shù)莓派2將支持運(yùn)行全系列的 ARM GNU/Linux 發(fā)行版。包括 Ubuntu 甚至 微軟的 Windows 10。
圖3
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