1.2 树莓派嵌入式系统的构建
1.2.1 树莓派嵌入式系统简介
树莓派（Raspberry Pi）是一款基于Linux系统的嵌入式开发板，以SD卡为硬盘，提供USB接口和以太网接口（A型没有网口），可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频信号输出接口和HDMI高清视频输出接口，还提供40个用于硬件扩展开发的GPIO接口。本书的代码在树莓派4B上测试通过，使用的树莓派镜像是2022-01-28-raspios-bullseye-armhf-full.img。树莓派4B的实物及各部分说明如图1-40所示。
图1-40 树莓派4B的实物及各部分说明
1.2.2 构建树莓派嵌入式系统
1.2.2 构建树莓派嵌入式系统
树莓派开发板没有配置板载FLASH，因为它支持SD卡启动，所以需要下载相应镜像，并将其构建在SD卡上，这个镜像包含了通常所说的bootloader、Kernel、文件系统。
1）双击树莓派镜像软件Raspberry Pi Imager的安装包，出现如图1-41的安装界面，单击“Install”按钮进行安装。
图1-41 Raspberry Pi Imager安装界面
2）准备好系统镜像文件2022-01-28-raspios-bullseye-armhf-full.zip，解压后得到镜像文件2022-01-28-raspios-bullseye-armhf-full.img。
3）准备一张16GB以上的SD卡及读卡器，最好是高速卡，因为卡的速度直接影响树莓派的运行速度，推荐Class10的卡。将SD卡放入读卡器，连接计算机，单击运行树莓派镜像工具。如图1-42a所示，单击“选择操作系统”按钮；如图1-42b所示，选择“使用自定义镜像（使用下载的系统镜像文件烧录）”；如图1-42c所示，选择树莓派的镜像文件。
图1-42 选择镜像文件
4）如图1-43a所示，单击“SDHC CARD”按钮，选择其所在的盘符，如图1-43b所示。
图1-43 SD卡选择
5）单击如图1-44所示的右下角的“设置”按钮
，进行相关设置。
6）如图1-45所示，分别设置系统账号及其密码、WiFi账号及其密码、SSH服务器开启等设置，设置完成后单击“保存”按钮。
7）单击“烧录”按钮，完成烧录后会弹出如图1-46所示的对话框。烧录成功后系统可能会因为无法识别分区而提示格式化分区，此时不要进行格式化。
图1-44 SD卡参数设置
图1-45 树莓派镜像烧录账号、WiFi参数设置
图1-46 烧录完毕
树莓派的IP地址都是通过路由器动态分配的，因此树莓派每次启动后其IP地址都有可能会变化。查看树莓派的IP地址有如下3种方法，首先确保开发平台与树莓派连接到同一个路由器上。
第一种方法是在Windows系统上按〈Win+R〉键，打开“运行”对话框，如图1-47所示，在其中输入“cmd”后按〈Enter〉键，调出cmd命令行窗口。
图1-47 “运行”对话框
在cmd命令行窗口输入“arp -a”，如图1-48所示，结果显示当前本网段所有活跃的IP地址。此时可以找到对应的树莓派IP地址，笔者的树莓派所对应的IP地址为192.168.0.103。
图1-48 树莓派IP地址
第二种方法是通过登录路由器查看树莓派的IP地址，如图1-49所示。
图1-49 查看树莓派的IP地址
第三种方法是通过Advanced IP Scanner软件来查看树莓派的IP地址，如图1-50所示。
图1-50 通过软件查看树莓派的IP地址
1.2.3 使用PuTTY远程登录树莓派
1.2.3 使用PuTTY远程登录树莓派
1）启动远程登录软件PuTTY，然后在“Host Name（or IP address）”文本框中输入之前查找到的树莓派的IP地址“192.168.0.103”，单击“Open”按钮，如图1-51所示。
2）输入用户名和密码，树莓派官方镜像默认的用户名是pi，密码是raspberry。如果读者在之前使用树莓派Imager烧录镜像时设置了账号、密码，输入正确的账号、密码，按〈Enter〉键即可远程登录到树莓派，如图1-52所示。
图1-51 PuTTY登录界面
图1-52 通过PuTTY远程登录树莓派界面
1.2.4 使用VNC远程登录树莓派图形界面
1.2.4 使用VNC远程登录树莓派图形界面
很多时候也需要用到树莓派中的图形应用，如人脸识别、目标检测等，这时就需要使用VNC登录到树莓派的图形界面。开启树莓派的远程桌面需要执行以下操作。
1）首先按照1.2.3节介绍的方法，使用PuTTY远程登录树莓派。
在终端输入“sudo raspi-config”进行树莓派的设置，依次选择“Interface Options”→“VNC”→ “Yes”→“OK”，如图1-53所示。之后系统会提示是否要安装VNC服务，输入“y”之后按〈Enter〉键，等待系统自动下载安装完成。
图1-53 打开树莓派的VNC远程登录功能
2）重启树莓派系统后，打开VNC Viewer软件，如图1-54所示。选择“File”→“New connection”命令，新建一个VNC窗口，并在“VNC Server”文本框中输入树莓派的IP地址“192.168.0.103”，在“Name”文本框中输入树莓派的用户名“pi”，最后单击“OK”按钮。
图1-54 VNC配置树莓派远程界面
3）弹出登录界面如图1-55所示，输入树莓派的登录密码后单击“OK”按钮，即可远程登录到树莓派。
图1-55 VNC远程登录树莓派界面
4）如果是首次登录，需要一些初始化的设置，如设置语言、更改密码、更新系统等，按如图1-56a～h所示的顺序进行初始化设置。
图1-56 树莓派的初始化设置
图1-56 树莓派的初始化设置（续）
1.2.5 开发平台与树莓派之间的文件传输
1.2.5 开发平台与树莓派之间的文件传输
（1）Windows平台与树莓派之间的文件传输——使用WinSCP工具
Windows平台使用WinSCP工具在开发平台与树莓派之间传输文件，WinSCP工具的登录界面如图1-57所示，输入IP地址、端口号、账号、密码后，单击“Login”按钮。
图1-57 WinSCP工具的登录界面
出现如图1-58的界面，左右两列分别显示了Windows系统和树莓派的目录情况。
图1-58 WinSCP传输文件
（2）Linux平台与树莓派之间的文件传输——使用SCP工具
Linux开发平台使用SCP工具在开发平台与树莓派之间传输文件。
如图1-59所示就是使用scp命令将开发平台下的“dataset.zip”文件上传到树莓派的“/home/pi/”目录下，“pi”是账号，“192.168.1.7”是树莓派的IP地址，“/home/pi/”是目标目录。
图1-59 使用scp命令将文件上传到树莓派
使用scp命令将文件从树莓派开发板下载到Linux开发平台下。先删除本地的“dataset.zip”文件，使用scp命令从树莓派上下载，然后用ls命令查看是否成功从树莓派上下载了“dataset.zip”文件到本地，如图1-60所示。
图1-60 使用scp命令将文件从树莓派下载到本地
（3）Linux平台与树莓派之间的文件传输——使用FileZilla工具
在Linux开发平台上安装可视化的文件传输工具FileZilla，在开发平台与树莓派之间传输文件，具体步骤如下。
1）安装FileZilla，命令如下。
2）运行FileZilla，出现如图1-61所示的界面，单击“确定”按钮。
图1-61 启动FileZilla界面
3）在图1-62中，输入树莓派的IP地址、用户名、密码、端口号。端口如没有更改过，则是22号端口。
图1-62 FileZilla界面输入连接参数
4）在图1-63中选择“总是信任该主机，并将该密钥加入缓存”后，单击“确定”按钮。
图1-63 连接信任确认
5）传输文件。在图1-64中，选中文件并按住鼠标不释放，在左右两边拖动完成文件在开发平台与树莓派开发板之间的传输。
图1-64 FileZilla文件传输