樹莓派-linux環(huán)境搭建課件

嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用

使用RaspberryPi2Model

B嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用

使用RaspberryPi2Mod1Outline認(rèn)識RaspberryPi嵌入式作業(yè)系統(tǒng)建置UbuntuMateRaspbianWindows10IOTCoreRpiLinux基礎(chǔ)指令Outline認(rèn)識RaspberryPi2認(rèn)識RaspberryPi認(rèn)識RaspberryPi3設(shè)計(jì)樹莓派的初衷談起為何要開發(fā)RaspberryPi，EbenUpton表示以前在劍橋大學(xué)負(fù)責(zé)招募業(yè)務(wù)時(shí)，有感於大學(xué)生想要主修資訊工程的人數(shù)越來越少了，另外招募來的學(xué)生技能也每下愈況。明明資訊科技越來越發(fā)達(dá)，怎麼很多人會的電腦技能只有寫出簡單的HTML網(wǎng)頁。EbenUpton推測是聲光效果更好的遊戲器和個(gè)人電腦普及的關(guān)係，隨著8位元和16位元電腦被時(shí)間淘汱?，F(xiàn)在個(gè)人電腦不是那麼方便用來寫程式，很難理解電腦運(yùn)作的原理。學(xué)校體系裡資訊教育著重在教應(yīng)用軟體像是Word以及Excel，還有撰寫網(wǎng)頁，也導(dǎo)致人們離操縱電腦越來越遠(yuǎn)。2007年時(shí)Upton想要開始開發(fā)新的設(shè)備，這種新的設(shè)備能方便人操作電腦。設(shè)計(jì)樹莓派的初衷談起為何要開發(fā)RaspberryPi，Eb4樹莓派的設(shè)計(jì)理念EbenUpton夢想的新設(shè)備，需要有四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：能夠支援程式設(shè)計(jì)，而且越多種語言越好能引起小孩的興趣，能支援遊戲和影音播放夠精巧能讓小孩帶去學(xué)校價(jià)格便宜，因此定價(jià)25美元樹莓派命名的由來:一來是為了向以蔬果命名的公司致敬，如蘋果電腦等公司，而Pi則來自程式語言Python。樹莓派的設(shè)計(jì)理念EbenUpton夢想的新設(shè)備，需要有四項(xiàng)5CPU架構(gòu)CPU:BroadcomBCM2836

4核心900MHzCortex-A7架構(gòu)ARMv7指令集SDRAM:1Gb(LPDDR2)450MHzGPU:BroadcomVideoCoreIV支援OpenGLES2.0支援1080PCPU架構(gòu)CPU:6底板架構(gòu)USB:4個(gè)USB2.0影像輸入:15pin

MIPI相機(jī)(CSI)介面影像輸出:RCA端子(PAL&NTSC)、HDMI介面音源輸入:I2S音源輸出:3.5mm插孔、HDMI電子輸出或I2S記憶卡:MicroSD網(wǎng)路:10/100RJ45介面GPIO:14個(gè)GPIO及HAT規(guī)格鋪設(shè)底板架構(gòu)USB:4個(gè)USB2.07主要目標(biāo)1.嵌入式系統(tǒng)軟體開發(fā)。2.價(jià)格低廉、體積小、省電，多種作業(yè)系統(tǒng)支援。3.使用者不需要具備專業(yè)的硬體架構(gòu)或程式語言知識，即可著手進(jìn)行開發(fā)。主要目標(biāo)1.嵌入式系統(tǒng)軟體開發(fā)。8嵌入式作業(yè)系統(tǒng)建置嵌入式作業(yè)系統(tǒng)建置9RaspberryPi作業(yè)系統(tǒng)介紹RaspberryPi作業(yè)系統(tǒng)介紹10UbuntuMATEUbuntuMATE11Step1選擇作業(yè)系統(tǒng)1.至https:///downloads/選擇欲安裝的作業(yè)系統(tǒng)並下載Step1選擇作業(yè)系統(tǒng)1.至https://www.ra12Step2安裝記憶卡燒錄軟體1.至http:///projects/win32diskimager/下載並安裝Step2安裝記憶卡燒錄軟體1.至http://sourc13Step3燒錄記憶卡1.解壓縮於樹莓派官方網(wǎng)站所下載之作業(yè)系統(tǒng)壓縮檔，可以得到一個(gè)副檔名為.img的映象檔。2.開啟Win32DiskImager選取該映象檔之路徑，插入記憶卡使Win32DiskImager讀到記憶卡後，按下Write開始燒錄。↑1.按此選取映象檔存放位置↓2.確認(rèn)是否以讀取記憶卡↑3.確認(rèn)目前所選取的映象檔↓4.按此開始進(jìn)行燒錄↓5.確定格式化該記憶卡Step3燒錄記憶卡1.解壓縮於樹莓派官方網(wǎng)站所下載之作業(yè)14Step4安裝作業(yè)系統(tǒng)1.將SD卡放入樹莓派主板中並開機(jī)。2.隨後即可看到4棵樹莓在螢?zāi)蛔笊戏健?.安裝完成後即可看到UbuntuMATE開機(jī)畫面。Step4安裝作業(yè)系統(tǒng)1.將SD卡放入樹莓派主板中並開機(jī)。15Step5設(shè)定作業(yè)系統(tǒng)1.設(shè)定系統(tǒng)語言。2.設(shè)定地區(qū)。3.設(shè)定鍵盤形式。4.設(shè)定使用者。Step5設(shè)定作業(yè)系統(tǒng)1.設(shè)定系統(tǒng)語言。16Step6擴(kuò)大磁區(qū)空間1.以Ctrl+Alt+T開啟終端機(jī)。2.使用sudofdisk/dev/mmcblk0指令進(jìn)入fdisk。3.按d再按2刪除分割區(qū)。4.之後再n再按p再enter再enter把磁區(qū)建回來，最後按w儲存。5.再使用sudoresize2fs/dev/mmcblk0p2指令把SD卡的分割磁區(qū)填滿?！?.進(jìn)入fdisk←2.按d並選擇刪除第2磁區(qū)←3.建立一個(gè)新的磁區(qū)↓3.都按Enter使用預(yù)設(shè)空間大小←4.按w儲存←5.把SD卡的分割磁區(qū)填滿Step6擴(kuò)大磁區(qū)空間1.以Ctrl+Alt+T開17Step7更新作業(yè)系統(tǒng)1.使用sudoapt-getupdate指令取得遠(yuǎn)端更新伺服器的套件檔案清單。2.使用sudoapt-get-ydist-upgrade指令更新套件。3.使用sudoapt-getclean指令清除更新時(shí)所下載回來的更新(安裝)檔案。Step7更新作業(yè)系統(tǒng)1.使用sudoapt-get18編譯C語言1.新增一個(gè)空白文件，附檔名為.c。2.編撰C語言程式碼。3.使用sudoapt-getinstallgcc

指令下載編譯器。4.切換至該文件所存放之目錄下。5.使用gcc-g-Wall檔名.c-o檔名指令編譯該文件。6.使用./檔名指令執(zhí)行該程式碼。↑1.安裝gcc編譯器↓2.編譯程式碼↑3.執(zhí)行程式碼↑執(zhí)行結(jié)果編譯C語言1.新增一個(gè)空白文件，附檔名為.c?！?.安裝gc19編譯C++語言1.新增一個(gè)空白文件，附檔名為.cpp。2.編撰C++語言程式碼。3.使用sudoapt-getinstallg++

指令下載編譯器。4.切換至該文件所存放之目錄下。5.使用g++檔名.cpp-o檔名-Wall指令編譯該文件。6.使用./檔名指令執(zhí)行該程式碼?！?.安裝g++編譯器↓2.編譯程式碼↑3.執(zhí)行程式碼↑執(zhí)行結(jié)果編譯C++語言1.新增一個(gè)空白文件，附檔名為.cpp?！?.20編譯ARM組合語言1.撰寫ARM組合語言程式碼(檔名.s)2.使用as-o檔名.o檔名.s指令邊譯該程式碼3.使用gcc-o檔名

檔名.o指令製作程式的執(zhí)行檔4.使用./檔名

;echo$?指令執(zhí)行該程式碼編譯ARM組合語言1.撰寫ARM組合語言程式碼(檔名.s)21RaspbianRaspbian22Step1選擇作業(yè)系統(tǒng)1.至https:///downloads/選擇欲安裝的作業(yè)系統(tǒng)並下載↓按此下載Step1選擇作業(yè)系統(tǒng)1.至https://www.ra23Step2安裝記憶卡燒錄軟體1.至http:///projects/win32diskimager/下載並安裝Step2安裝記憶卡燒錄軟體1.至http://sourc24Step3燒錄記憶卡1.解壓縮於樹莓派官方網(wǎng)站所下載之作業(yè)系統(tǒng)壓縮檔，可以得到一個(gè)副檔名為.img的映象檔。2.開啟Win32DiskImager選取該映象檔之路徑，插入記憶卡使Win32DiskImager讀到記憶卡後，按下Write開始燒錄?！?.按此選取映象檔存放位置↓2.確認(rèn)是否以讀取記憶卡↑3.確認(rèn)目前所選取的映象檔↓4.按此開始進(jìn)行燒錄↓5.確定格式化該記憶卡燒錄中…Step3燒錄記憶卡1.解壓縮於樹莓派官方網(wǎng)站所下載之作業(yè)25Step4安裝作業(yè)系統(tǒng)1.將SD卡放入樹莓派主板中並開機(jī)。2.隨後即可看到4棵樹莓在螢?zāi)蛔笊戏健?.安裝完成後即可看到Raspbian開機(jī)畫面。4.預(yù)設(shè)帳號:pi預(yù)設(shè)密碼:raspberry。Step4安裝作業(yè)系統(tǒng)1.將SD卡放入樹莓派主板中並開機(jī)。26Step5擴(kuò)大磁區(qū)空間1.開啟終端機(jī)。2.使用sudoraspi-config

指令進(jìn)入Raspbian核心管理程式。3.選擇ExpandFilesystem。選擇ExpandFilesystemStep5擴(kuò)大磁區(qū)空間1.開啟終端機(jī)。選擇ExpandF27Step6更新作業(yè)系統(tǒng)1.使用sudoapt-getupdate指令取得遠(yuǎn)端更新伺服器的套件檔案清單。2.使用sudoapt-get-ydist-upgrade指令更新套件。3.使用sudoapt-getclean指令清除更新時(shí)所下載回來的更新(安裝)檔案。Step6更新作業(yè)系統(tǒng)1.使用sudoapt-get28Mathematica與WolframLanguageMathematica是由英國科學(xué)家StephenWolfram開發(fā)的一款廣泛使用的科學(xué)計(jì)算軟體。它擁有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算和符號運(yùn)算能力。

WolframLanguage是用於Mathematica的程式語言。這種語言覆蓋範(fàn)圍非常全面和廣泛，並且可以用於解決大量專業(yè)領(lǐng)域的問題。例如，它的內(nèi)置函數(shù)可用於生成和運(yùn)行圖靈機(jī)、創(chuàng)建圖形和音頻、分析三維模型、求解微分方程。為了方便用戶使用，還提供了豐富的文件資料。Mathematica與WolframLanguageMa29關(guān)於PythonPython是一種物件導(dǎo)向、直譯式的電腦程式語言，具有近二十年的發(fā)展歷史。它包含了一組功能完備的標(biāo)準(zhǔn)函式庫，能夠輕鬆完成很多常見的任務(wù)。它的語法簡單，與其它大多數(shù)程式設(shè)計(jì)語言使用大括弧不一樣，它使用縮進(jìn)(Tab)來定義語句塊。Python支援命令式程式設(shè)計(jì)、物件導(dǎo)向程式設(shè)計(jì)、函式程式設(shè)計(jì)、觀點(diǎn)導(dǎo)向程式設(shè)計(jì)、泛型程式設(shè)計(jì)等多種程式設(shè)計(jì)。關(guān)於PythonPython是一種物件導(dǎo)向、直譯式的電腦程式30編譯Python1.新增一個(gè)空白文件，副檔名須為.py。2.在這個(gè)文件中編撰程式碼。3.開啟終端機(jī)，並切換至該文件所放置的目錄下。4.輸入python檔名.py

指令即可編譯該程式碼。↑開啟終端機(jī)編譯Python1.新增一個(gè)空白文件，副檔名須為.py?！_31Windows10IOTCoreRPiWindows10IOTCoreRPi32Step1選擇主板類型1.至http://ms-iot.github.io/content/en-US/GetStarted.htm選擇欲安裝作業(yè)系統(tǒng)的主板類型並下載↑點(diǎn)此連結(jié)↑點(diǎn)此進(jìn)行下一步↑點(diǎn)此進(jìn)入下載頁面↓點(diǎn)此開始下載Win10IOTCoreRPiStep1選擇主板類型1.至http://ms-iot.33Step2安裝Win10IOTCore1.雙擊先前下載的iso檔(Win10新設(shè)計(jì)，不須額外安裝其他工具即可開啟iso檔)。2.雙擊裡面所含的執(zhí)行檔，立即開始安裝?？吹酱水嬅娲砟淹瓿赏暾陌惭b程序Step2安裝Win10IOTCore1.雙擊先前下載34Step3燒錄記憶卡1.至C:\ProgramFiles(x86)\MicrosoftIoT開啟IoTCoreImageHelper記憶卡燒錄軟體。2.插入記憶卡，並確認(rèn)記憶卡燒錄軟體以讀取該記憶卡資訊，隨後在記憶卡燒錄軟體中點(diǎn)選欲進(jìn)行燒錄之記憶卡。3.選取欲燒錄檔案之路徑(C:\ProgramFiles(x86)\MicrosoftIoT\FFU\RaspberryPi2)，並且開始進(jìn)行燒錄。↑1.點(diǎn)選欲進(jìn)行燒錄的記憶卡↑2.點(diǎn)此選取欲燒錄檔案之路徑↑開始進(jìn)行燒錄燒錄中…燒錄完成，即可看到此畫面Step3燒錄記憶卡1.至C:\ProgramFiles35Step4安裝作業(yè)系統(tǒng)1.將SD卡放入樹莓派主板中並開機(jī)。2.安裝完成後即可看到Windows10IOT開機(jī)畫面。Step4安裝作業(yè)系統(tǒng)1.將SD卡放入樹莓派主板中並開機(jī)。36Linux使用者與檔案權(quán)限Linux使用者與檔案權(quán)限37使用者與群組User(使用者):目前開啟作業(yè)系統(tǒng)的人Group(群組):目前開啟作業(yè)系統(tǒng)的人所隸屬的群體Others(其他):非目前開啟作業(yè)系統(tǒng)的人或群體使用者與群組User(使用者):目前開啟作業(yè)系統(tǒng)的人38檔案類型與權(quán)限第一格：[

d

]=目錄[

-

]=檔案[

l

]=連結(jié)檔(linkfile)[

b

]=可供儲存的周邊設(shè)備(可隨機(jī)存取裝置)；[

c

]=序列埠設(shè)備，例如鍵盤、滑鼠(一次性讀取裝置)。第一到九格(以三格為一組):組合方式均為rwx。[r]=可讀(read)[w]=可寫(write)[x]=可執(zhí)行(execute)。[-]=沒有權(quán)限。第一組為『檔案擁有者可具備的權(quán)限』第二組為『加入此群組之帳號的權(quán)限』第三組為『非本人且沒有加入本群組之其他帳號的權(quán)限』檔案類型與權(quán)限第一格：39檔案屬性使用超級使用者身分，並以ls–al指令查看:第一欄:這個(gè)檔案的類型與權(quán)限(permission)第二欄:有多少檔名連結(jié)到此節(jié)點(diǎn)(i-node)第三欄:這個(gè)檔案(或目錄)的『擁有者帳號』第四欄:這個(gè)檔案的所屬群組第五欄:這個(gè)檔案的容量大小，預(yù)設(shè)單位為bytes第六欄:這個(gè)檔案的建檔日期或者是最近的修改日期第七欄:這個(gè)檔案的檔名檔案屬性使用超級使用者身分，並以ls–al指令查看:40Linux檔案目錄Linux檔案目錄41目錄配置根據(jù)FilesystemHierarchyStandard(FHS)標(biāo)準(zhǔn)來制定：可分享的：可以分享給其他系統(tǒng)使用的目錄，所以包括執(zhí)行檔與使用者的郵件等資料，是能夠分享給網(wǎng)路上其他主機(jī)使用的目錄；不可分享的：自己機(jī)器上面運(yùn)作的裝置檔案或者是與程序有關(guān)的檔案等，由於僅與自身機(jī)器有關(guān)，所以當(dāng)然就不適合分享給其他主機(jī)了。不變的：有些資料是不會經(jīng)常變動的。例如函式庫、文件說明檔、系統(tǒng)管理員所管理的主機(jī)服務(wù)設(shè)定檔等等；可變動的：經(jīng)常改變的資料，例如登錄檔、一般用戶可自行收受的新聞群組等。主要制定範(fàn)圍:/(root,根目錄)：開機(jī)系統(tǒng)相關(guān)。/usr：軟體安裝/執(zhí)行相關(guān)。/var：系統(tǒng)運(yùn)作過程相關(guān)。目錄配置根據(jù)FilesystemHierarchySta42根目錄的子目錄FHS定義根目錄所需具備的子目錄:/bin：存放執(zhí)行檔。例：ls、mv、rm、mkdir、rmdir。/boot：存放核心與開機(jī)檔。例:開機(jī)選單(grub)

。/dev：存放周邊設(shè)備與裝置。例:隨身碟(usb)、記憶卡(SD

Card)。/etc：存放系統(tǒng)主要的設(shè)定檔。例:帳號密碼、服務(wù)啟始檔。/lib：存放開機(jī)時(shí)會用到的函式庫。/media：存放可移除的裝置。例:光碟機(jī)(CD-Rom)。/mnt：用途與media目錄相同，後用來執(zhí)行media下所存放的裝置。/opt：存放第三方軟體。例:KDE(桌面管理系統(tǒng))。/run：存放開機(jī)後所產(chǎn)生的各項(xiàng)資訊。/sbin：存放開機(jī)、修復(fù)、還原所需的指令。例：fdisk(新增或刪除磁區(qū))。/srv：存放網(wǎng)路服務(wù)所需的資料目錄。例:WWW、FTP(文件傳輸協(xié)議)。/tmp：提供正在執(zhí)行中的程式暫時(shí)放置檔案的地方。/usr：存放可分享與不可變動的資料，後續(xù)介紹。/var：存放變動性的資料，後續(xù)介紹。根目錄的子目錄FHS定義根目錄所需具備的子目錄:43根目錄的子目錄(cont.)FHS建議根目錄可以存在的子目錄:/home：使用者的家目錄。例:/home/123(A使用者)、/home/456(B使用者)。/root:系統(tǒng)管理員(root)的家目錄。其他存在根目錄中的子目錄:/lost+found：系統(tǒng)不正常產(chǎn)生錯誤時(shí)，會將一些遺失的片段放置於此目錄下。/proc：存放虛擬檔案系統(tǒng)(virtualfilesystem)』，該資料皆存在記憶體內(nèi)。根目錄的子目錄(cont.)FHS建議根目錄可以存在的子目錄44usr的子目錄FHS定義usr所需具備的子目錄:/usr/bin：存放一般用戶能使用的指令。例：ls、mv、rm、mkdir、rmdir。/usr/lib：存放開機(jī)時(shí)會用到的函式庫，與根目錄/lib功能相同，根目錄/lib即連結(jié)到此目錄。/usr/local/：存放系統(tǒng)管理員在本機(jī)自行安裝下載的軟體(方便新版與舊版軟體同時(shí)存在)。/usr/sbin：存放開機(jī)、修復(fù)、還原所需的指令，與根目錄/sbin功能相同，根目錄/sbin即連結(jié)到此目錄。例：fdisk(新增或刪除磁區(qū))。/usr/share：存放不分硬體架構(gòu)均可讀取的資料。例:文字檔。FHS建議usr可以存在的子目錄:/usr/games/

：存放遊戲相關(guān)資料。/usr/include/：存放程式語言的標(biāo)檔頭(header)與包含檔(include)。/usr/libexec/

：存放不被一般使用者慣用的執(zhí)行檔。/usr/src/

：建議存放原始碼。usr的子目錄FHS定義usr所需具備的子目錄:45var的子目錄FHS定義var所需具備的子目錄:/var/cache：存放應(yīng)用程式運(yùn)作過程會產(chǎn)生的暫存檔。/var/lib：存放程式執(zhí)行過程中，需使用的資料檔案。例:Mysql(資料庫)。/var/lock：存放已上鎖的程式。例:某些不能同時(shí)執(zhí)行的程式。/var/log：存放登錄檔。例:/var/log/wtmp(記錄登入者的資訊)。/var/mail：存放個(gè)人電子郵件信箱資訊。/var/spool：存放排隊(duì)等待其他程式使用的資料。例:尚未寄出的電子郵件。var的子目錄FHS定義var所需具備的子目錄:46Linux目錄樹狀結(jié)構(gòu)示意圖FHS規(guī)範(fàn)的主要目錄(藍(lán))主要目錄之子目錄(綠)相互連接之子目錄(白)子目錄的子目錄(灰)Linux目錄樹狀結(jié)構(gòu)示意圖FHS規(guī)範(fàn)的主要目錄(藍(lán))47Linux基礎(chǔ)指令Linux基礎(chǔ)指令48檔案與目錄的檢視：ls在Linux系統(tǒng)當(dāng)中，ls指令可能是最常被執(zhí)行的。因?yàn)槲覀冸S時(shí)都要知道檔案或者是目錄的相關(guān)資訊。不過，Linux的檔案所記錄的資訊實(shí)在是太多了，ls沒有需要全部都列出來所以，當(dāng)你只有下達(dá)ls時(shí)，預(yù)設(shè)顯示的只有：非隱藏檔的檔名、以檔名進(jìn)行排序及檔名代表的顏色顯示如此而已。檔案與目錄的檢視：ls在Linux系統(tǒng)當(dāng)中，ls指令可49變更目前目錄：cd指令格式:cd目的地例1:

cd目的資料夾cd/home例2:

cd~

#回到自己的家目錄例3:

cd

#回到自己家目錄例4:

cd..

#回到目前的上層目錄變更目前目錄：cd指令格式:cd目的地50複製檔案或目錄：cp指令格式:cp來源檔(source)目標(biāo)檔(destination)例