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树莓派(Raspberry Pi)

树莓派是一个单板机，你可以用大量的设备和生态系统来给树莓派加上传感器和执行器，在这些课程中我们使用一个叫做Grove的硬件生态系统，你将会用Python来给你的Pi编程和读取传感器。

设置

如果你要使用树莓派来作为你的物联网硬件，那么你有两个选择来完成这些课程 - 直接在树莓派上编码，或者从你的计算机远程连接到无界面的树莓派上来编码。

在你开始之前，你还需要把Grove基础扩展板连接到你的Pi上。

任务 - 设置

安装Grove基础扩展板并配置好你的树莓派

安装Grove基础扩展板到你的树莓派，扩展板上的插孔与Pi上的GPIO引脚一一对应，沿着引脚一路滑下去来压住底部，扩展板会在上面盖住树莓派。
决定你要如何来编码你的树莓派，并直接跳到下面相关的部分：
- 在树莓派上直接编码
- 远程连接来编码树莓派

在树莓派上直接编码

如果你想要直接在树莓派上编码，你可以使用Raspberry Pi OS的桌面版本并安装你需要的所有工具。

任务 - 在树莓派上直接编码

配置树莓派的开发环境。

跟着树莓派配置指南的步骤来配置你的树莓派，给它连上一个键盘/鼠标/显示器，把它接入你的Wi-Fi或者以太网络，然后更新软件。你要安装的是Raspberry Pi OS (32 bit)，用Raspberry Pi Imager来烧写SD卡的时候一般都会推荐这个操作系统。

想要使用Grove传感器和执行器来给树莓派编程的话，你需要安装一个编辑器来编写设备代码和各种用来与Grove硬件交互的函数库、工具。

当你的树莓派重启后，点击上方菜单栏的Terminal 图标或者选择Menu -> Accessories -> Terminal来启动终端。
运行下面的命令来确保操作系统和已安装的软件都是最新的：
```
sudo apt update && sudo apt full-upgrade --yes
```
运行下面的命令来安装所有Grove硬件需要的函数库：
```
curl -sL https://github.com/Seeed-Studio/grove.py/raw/master/install.sh | sudo bash -s -
```
Python一个强大的特性是可以安装pip包 - 这些都是其他人编写了发布到网上的软件包，用一个命令你就可以把一个pip包安装到你的计算机上，然后在代码里面使用这个软件包了，这个Grove安装脚本会安装你用Python来操控Grove硬件时将会用到的pip软件包。
用菜单点击或者运行下面的命令来重启树莓派：
```
sudo reboot
```
树莓派重启后，重新打开终端并运行下面的命令来安装Visual Studio Code (VS Code) - 你会使用这个编辑器来编写你的设备Python代码。
```
sudo apt install code
```
安装完成后，上面的菜单栏就会出现VS Code了。

💁 如果你有更喜欢的工具，你也可以自由使用任意的Python IDE或者编辑器来学习课程，但是课程中会基于VS Code来给出指示。
安装Pylance，这是给VS Code提供Python语言支持的扩展插件，可以参考这个Pylance扩展文档中的指示在VS Code中安装这个插件。

远程连接来编码树莓派

除了直接在树莓派上编码，它也可以无界面运行，不连接键盘/鼠标/显示器，使用Visual Studio Code从你的计算机来配置和编码树莓派。

配置树莓派操作系统

树莓派操作系统需要被安装在一张SD卡上才能远程编码。

任务 - 配置树莓派操作系统

配置无界面树莓派系统

从树莓派操作系统软件页面下载Raspberry Pi Imager并安装
在你的计算机上插入一张SD卡，必要时需要使用一个转换器
启动Raspberry Pi Imager
在Raspberry Pi Imager点击CHOOSE OS，选择Raspberry Pi OS (Other)，然后选择Raspberry Pi OS Lite (32-bit)

💁 Raspberry Pi OS Lite是一个没有桌面UI或者基于UI的工具的操作系统版本，这些对于无界面树莓派来说都是不需要的，而且这样可以安装更小的空间、启动速度也更快。
点击CHOOSE STORAGE 按钮，然后选择你的SD卡
按下Ctrl+Shift+X来启动Advanced Options，这些选项允许你在烧写到SD卡之前对Raspberry Pi OS进行一些预配置。
1. 勾选Enable SSH，然后给用户pi设置一个密码，这是你等会用来登录的密码。
2. 如果你打算通过WiFi连接到树莓派，那么需要勾选Configure WiFi，然后输入你WiFi的SSID和密码并选择你的国家码。如果打算使用以太网线缆来连接，那就不需要做这一步了，只需要确保树莓派和你的计算机连接的是同一个网络就行。
3. 勾选Set locale settings，设置你的国家和时区。
4. 点击 SAVE 按钮
点击WRITE按钮把OS烧写到SD卡上，如果你使用的是MacOS，你会被要求输入你的密码，因为底层的写磁盘镜像的工具需要访问权限。

操作系统会被烧写到SD卡上，完成之后SD卡会被弹出，并且你会收到通知。从你的计算机拔出SD卡，再把它插到树莓派上并上电启动。

连接到树莓派

接下来的一个步骤是远程连接树莓派，你可以使用ssh，这个工具在macOS、Linux和最近几个版本的Windows上都可以直接使用。

任务 - 连接到树莓派

远程连接树莓派。

启动一个终端或者命令提示符，输入下面的命令来连接树莓派：
```
ssh pi@raspberrypi.local
```
如果你是在一个老版本没有安装ssh的Windows上，可以使用OpenSSH，你可以在OpenSSH安装文档里找到安装指南。
这应该会连上你的树莓派，并且会请求密码。

通过<hostname>.local来寻找你的网络中的计算机是Linux和Windows最近才加入的功能，如果你是在使用Linux或者Windows过程中遇到一些Hostname无法找到的问题，你会需要安装一些额外的软件来启用ZeroConf网络（也被Apple称为Bonjour）：
1. 如果你在使用Linux，用下面的命令来安装Avahi：
```
sudo apt-get install avahi-daemon
```
2. 如果你在使用Windows，启用ZeroConf最简单的方法是安装Bonjour Print Services for Windows，你也可以安装iTunes for Windows来获取更新版本的组件（无法独立下载安装）。
💁 如果你无法通过raspberrypi.local连接，那么你也可以使用你的树莓派的IP地址，参考树莓派IP地址文档上大量的获取IP地址的方法。
输入你在Raspberry Pi Imager高级选项中输入的密码

在树莓派上配置软件

当你连接上树莓派之后，你需要确保这个操作系统是最新的，并且安装各类用于和Grove硬件交互的函数库和工具。

任务 - 在树莓派上配置软件

配置已安装的树莓派软件并安装Grove的函数库。

从你的ssh会话中，运行下面的命令来更新并重启树莓派：
```
sudo apt update && sudo apt full-upgrade --yes && sudo reboot
```
树莓派会被更新并重启，这个ssh会话在树莓派重启的时候会中断，等待30秒后重连就行。
从重连的ssh会话中，运行下面的命令来安装Grove硬件需要的函数库：
```
curl -sL https://github.com/Seeed-Studio/grove.py/raw/master/install.sh | sudo bash -s -
```
Python一个强大的特性是可以安装pip包 - 这些都是其他人编写了发布到网上的软件包，用一个命令你就可以把一个pip包安装到你的计算机上，然后在代码里面使用这个软件包了，这个Grove安装脚本会安装你用Python来操控Grove硬件时将会用到的pip软件包。
用下面的命令来重启树莓派：
```
sudo reboot
```
树莓派重启的时候ssh会话会中断，不要再重新连接。

配置VS Code的远程连接

树莓派配置完以后，你可以从你的计算机通过Visual Studio Code (VS Code)来连接到它 - 这是一个你将要用Python来写设备代码的免费开发者编辑器。

任务 - 配置VS Code的远程连接

安装需要的软件并远程连接到你的树莓派。

跟着VS Code 文档在你的计算机上安装 VS Code
根据VS Code远程SSH开发文档的步骤来安装需要的组件
根据相同的指示，连接VS Code到树莓派
连接上之后，根据管理扩展程序的指示来远程安装Pylance扩展程序到树莓派上

Hello world

开始一门新的编程语言或者技术时创建一个'Hello World'的程序是一个传统 - 一个输出类似于"Hello World"文本的小程序，用来证明所有的工具都已经配置正确了。

树莓派的这个Hello World程序可以确保你已经把Python和Visual Studio Code正确安装了。

这个程序会在一个叫nightlight的文件夹里面，他会在这个任务后面部分的不同代码里面再次使用，用来构建夜灯程序。

任务 - hello world

创建Hello World应用。

直接在树莓派上启动VS Code，或者在你的计算机上用远程SSH扩展来连接到树莓派。
选择 Terminal -> New Terminal 或者按下CTRL+` 来启动VS Code，这会打开在pi的home目录。
运行下面的命令来为你的代码创建一个目录，并在目录里创建一个叫app.py的Python文件：
```
mkdir nightlight
cd nightlight
touch app.py
```
在VS Code中点击File -> Open...并选择nightlight文件夹和 OK 来打开这个文件夹
从VS Code窗口打开 app.py 文件并增加下面的代码：
```
print('Hello World!')
```
print函数会在终端打印任何传递给它的东西。
从VS Code的终端运行下面的命令来运行你的Python应用：
```
python3 app.py
```
💁 你需要显式的调用python3来运行这个代码，以防你除了Python 3（最新版本）还安装了Python 2，如果你安装了Python 2，那么调用python命令时会使用Python 2 而不是Python 3

终端里会出现下面的输出：
```
pi@raspberrypi:~/nightlight $ python3 app.py
Hello World!
```

💁 你可以在code/pi 文件夹里找到这个代码

😀 你的'Hello World'程序成功了!

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