有效利用Raspberry Pi的秘笈在这里！

嵌入式资讯精选 2020-04-29 00:00

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2020年2月，Raspberry Pi 1 B型板迎来了首发后的第八个年头。尽管Raspberry Pi远称不上第一台单板机，然而它在全球的受欢迎度却超越了其他同类产品。当然，这些同类产品在市场上也各占一席之地，或CPU速度更快，或I/O更多，或板载外设更专业，但只有Raspberry Pi将价格、支持、性能和功能完美结合在一起，仅Farnell（e络盟母公司）全球销量就已突破1500 万台。

自发布以来，Raspberry Pi已从一款供学生和业余爱好者使用的工具转变为某些工程项目的可行选项。无论您是执业工程师，亦或是对电子和编码感兴趣，都大可放手选择Raspberry Pi。其社区规模庞大，且公共论坛、教程和项目众多，必将为您的探索和实验之旅助一臂之力。

遗憾的是，尽管Raspberry Pi“恰到好处”，然而受欢迎并不总意味着完美。与其他任何事物一样，Raspberry Pi既有其特异之处，也有其不足，但无伤大雅。本文将重点介绍几项技巧来帮助您解决Raspberry Pi使用的一些不足和局限性。

电源

Raspberry Pi不附带板载电源，需用户自备。一般来说，应考虑选用电流额定值高于必要水平的产品。当添加附件和外部电路时，额外的电源容量能够防止Raspberry Pi复位。即使组装的超大规模面包板电路没有导致复位或锁定状态，也可能无意中损害Raspberry Pi的性能，甚至损坏SD卡。若电源电压下降，Raspberry Pi的GPU会导致CPU减速运行。此外，过热也可能促使GPU单元降低CPU速度。

Raspberry Pi 4至少需配备一个2.5A电源，其官方电源配件具有3A的输出电流。额外的 500mA是防止节流、复位和锁定的可靠保障。

存储

Raspberry Pi没有配置硬盘驱动器，然而这个局限性很容易克服。用户可通过以太网端口或 WiFi连接到NAS单元，也可通过USB端口连接外部驱动器。需要说的是，连接外部存储并非为了追求新奇感，而是为了保险起见。这是因为使用Raspberry Pi进行实验时，必然会对SD卡造成损坏，因此用户务必谨记：绝对不可将重要信息和数据存储于SD卡。

使用USB转SATA适配器能够以低成本方式快速地为Raspberry Pi提供硬盘驱动器。

Raspberry Pi本身不具备时钟等功能

Raspberry Pi系列产品均不具备实时时钟（RTC）功能和模数转换器（ADC）。同时，Raspberry Pi上的GPIO引脚工作电压为3.3VDC，而用户将使用的大多数配件工作电压均为5VDC。幸运的是，RTC、ADC和3.3V转5V转换器模块价格低廉且容易获取。此外，若用户对报时功能的要求并非特别苛刻，只需对Raspberry Pi进行简单设置，即可通过WiFi、以太网或蓝牙连接来查看时间。

如下图4D Systems RPI-RTC这样的RTC模块可直接连接至 Raspberry Pi排针。

开关电感性负载

Raspberry Pi系列（及一般数字电子产品）易受开关电感性负载产生的电磁干扰 (EMI) 和反电动势 (EMF) 的影响。此类干扰可能来自电磁阀、继电器、接触器、电机等。不少用户都曾遇到Raspberry Pi因太靠近电磁阀或大号继电器而导致复位和锁定的情况。为了避免此类事故及可能带来的永久性损害，用户可使用专为应对此类问题而设计的Pi HAT（专为 Raspberry Pi设计的硬件型号，可附加在顶部）或光隔离器，以确保始终将Raspberry Pi与电感性负载隔离开来。此外，通常还应避免用Raspberry Pi电源为电感性负载供电。大体说来，电感器带来的麻烦程度与其外形尺寸成正比。在某些情况下，用户可能需要将Raspberry Pi放置于距电感器相当远的位置。若不可行，则可考虑使用某种缓冲电路，如与继电器线圈并联的二极管或直流电机上的RC缓冲器。

使用Pi HAT，如下图的“继电器板”能够有效防止损坏Raspberry Pi。

Raspberry Pi没有复位按钮

与运行Windows系统的机器不同，Raspberry Pi发生故障时，用户将无法通过Ctrl+Alt+Delete 来解决死机问题。也就是说，实验过程中，Raspberry Pi会不可避免地出现锁死情况。然而，这通常并非大问题，且有应对之策。首先，用户可通过拔掉电源重启Raspberry Pi，不过这个方法耗时比较长！

更好的办法是使用带集成式开关的电源线，或者制造或购置带开关的USB直通板。如果用户使用的是Raspberry Pi 4，还可通过将Global_ EN引脚接地来重置Raspberry Pi的SoC。

使用带开关的USB延长线可有效避免因Raspberry Pi电源反复开关带来的不便。Global_EN引脚位于排针J2上。

低调而有用的LED灯

编写代码，特别是用于控制Raspberry Pi硬件的代码时，需从控制LED灯闪烁开始，无论用户试图控制的是Raspberry Pi本机上的GPIO引脚，还是Pi HAT或配件板的某些部件。当用户能随心所欲地控制LED灯的闪烁频率时，便意味着已实现对该硬件一定程度的控制。控制LED灯闪烁是迈向硬件编程成功之路的第一步。

此外，LED灯也可用作代码中的物理断点，设置为当程序达到特定点或阈值时闪烁或激活。这个方法并非始终可行，取决于项目的性质。然而若环境允许，LED灯将是极为简单的诊断工具。

创意图形界面开发

Python是Raspberry Pi的首选编程语言。开始编写Python代码后不久，用户将需创建自定义 GUI。正如其维基百科页面所述，TkInter是Python事实上的标准GUI库。遗憾的是，TkInter 却缺乏全面、集中的文档介绍内容。用户若想获得深入了解，必须花费大量时间梳理网络信息，同时汇集多个来源的数据。对于新手用户来说，TkInter会让他们有些茫然不知所措，甚至感到沮丧。如果想要避免这些麻烦，或者认为TkInter的很多功能并非必需，就可以考虑面向Python 3的Guizero库。若要在Python中创建GUI程序，Guizero可能是最快速、最简单的方法。

故障排除

如果出现启动或软件问题，需检查Raspberry Pi上的绿色指示灯。若闪烁，则说明Raspberry Pi正在运行；若LED灯熄灭或点亮但不闪烁，需检查插槽中的SD卡安装是否正确。若并非此问题，那么SD卡数据可能已损坏，需要重新安装操作系统。

启动Raspberry Pi之前，需确保已将鼠标和键盘插入。否则，Raspberry Pi在启动时将无法检测到它们。HDMI显示器同样如此。将Raspberry Pi通电之前，务必确保显示器电源已打开，即显示器必须处于“开启”状态。

谈到外设，如果屏幕显示字符与按下的键不匹配，可能是因为未使用默认的英式布局键盘。此时，可通过以下方式在Raspbian桌面更改设置：打开主菜单，选择首选项（Preferences），然后单击Raspberry Pi 配置（Raspberry Pi Configuration）。单击本地化（Localization）选项卡，随后单击设置键盘（Set Keyboard）选项。

用户还可从命令行进行更改。若运行的是Raspbian Lite系统，则这是更改键盘布局的唯一方法。运行命令sudo raspi-config，选择“本地化选项”（Localisation Options），单击“更改键盘布局”（Change Keyboard Layout），然后选择惯用的键盘模式，通常为“Generic 105-key PC (intl.)”。随后，根据系统提示选择键盘布局。

如果无法通过 SSH（安全外壳协议）会话访问Raspberry Pi，可能需要激活SSH通信。在 Raspbian桌面上单击首选项（Preferences）选项，然后单击配置Raspberry Pi（Configure Raspberry Pi）选项。此时会弹出Raspberry Pi 配置（Raspberry Pi Configuration）窗口，单击接口（Interfaces）选项卡，然后选择SSH: 行项目右侧的启用（Enabled）选项。如果 Raspberry Pi未连接到显示器，则需要使用另一台计算机来创建名为SSH（无文件扩展名）的文件，并使用文本编辑器将其插入SD卡上的启动分区。添加该文件后就可通过SSH进入 Raspberry Pi。(e络盟社区成员 Cabe Atwell)