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树莓派3B上手一二

2018-04-12

早些时间心血来潮买过一个树莓派，但是当时只是玩一玩，买来按照网上的教程摆弄了一下就闲置了。最近毕业设计，做时序数据分析的相关的工作，刚好想起能够用到树莓派+Node-RED来生成模拟的时序数据。于是开始搭建相关的环境。特此记录一下。

系统镜像下载

树莓派如今已是一个状态的生态圈。其本身有Linux定制的发行版树莓派系统。首先官网去下载系统系统镜像：
officialwebsite
上面有两个版本左边是带有图形界面的，右边是没有图形界面的。个人推荐不带图形界面的，既然是玩树莓派的，我想大多数还是有一定Linux基础的，真没有必要装图形界面。

下载好以后我们能够看到压缩包中存在一个.img后缀的文件，这个就是系统镜像。

系统烧录

由于本人使用的macOS，所以接下来实际操作的都是在macOS环境下进行的，在windows下进行系统烧录，可以参考这篇文章。

1）格式化SD卡

这里我使用SD官方的SD格式化工具SD Card Formatter，下载地址

下载好以后，安装并打开该工具，然后插入SD卡，SD Card Formatter会自动识别插入的Sd卡，我们直接点击format进行格式化。
sdformat
formatsuccess

2）烧录系统镜像

在mac下烧录系统是很容易的，因为Linux/UNIX本身有相关的命令操作。

首先在命令行我们使用命令df -h来显示目前的挂载情况
这里稍微补充一下Linux/UNIX下的磁盘的命名规则：
本人的mac只有一块磁盘就像下面的disk1，而后面的s1、s4则代表这块磁盘上的分区

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$ df -h  # 我只粘贴了有代表性的输出
Filesystem                        Size   Used  Avail Capacity iused               ifree %iused  Mounted on
/dev/disk1s1                     234Gi   99Gi  132Gi    43% 1230474 9223372036853545333    0%   /
/dev/disk1s4                     234Gi  2.0Gi  132Gi     2%       2 9223372036854775805    0%   /private/var/vm
# 重点是下面这一个条
/dev/disk3s1                      15Gi  2.4Mi   15Gi     1%       0                   0  100%   /Volumes/BOOT

上面的disk3则是我们的SD的磁盘，并且，只有一个分区s1，我们还可以看到容量为15Gi就是我们预期的格式化好了之后的容量。当然，既然这里能够显示则说明，这些磁盘我们已经挂载好了。接下来首先需要取消挂载：

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# 千万注意一定要取消挂载正确的磁盘！不要把你的mac磁盘给取消挂载了：）
# 另外，请记住disk3s1这个名称，后面要用
$ diskutil unmount /dev/disk3s1
Volume BOOT on disk3s1 unmounted
# 这个时候再df发现我们的SD已经不再显示里面了，说明卸载成功

接下来进行正式的烧录，使用dd命令将系统镜像写入，需要特别特别注意disk后的数字，不能搞错！/dev/disk3s1是分区，/dev/disk3是块设备，/dev/rdisk3是原始字符设备
我们接下来就是要吧镜像烧录到原始字符设备

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# 下面dd用于将系统镜像写入
# bs代表了文件系统的页大小这里设置为4m
# if=后面接上镜像文件的对应路径
# of=后面接上原始字符设备的路径，因为上面是我们卸载之前是disk3s1，所以这里就是rdisk3

$ sudo dd bs=4m if=(镜像存放路径)/XXX.img of=/dev/rdisk3

# 不放心可以在命令行末尾双击tab会出现类似下面的输出
# rdisk3    rdisk3s1

回车开始烧录，这个过程按机器的差异时间会有所不同。烧录完成以后会出现下面的输出：

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443+0 records in
443+0 records out
1858076672 bytes transferred in 237.453302 secs (7825019 bytes/sec)

至此，树莓派系统的烧录工作就完成了。补充：为了方便以后的SSH连接树莓派，完成树莓派的系统烧录之后，先别着急推出SD，打开SD卡（通常在桌面），我们在系统目录下创建一个名为SSH（大写，没有文件后缀）的文件，以供树莓派开启SSH。

命令行下如何进入SD卡？所有挂载的外部设备都会在/Volumes下查创建对应的文件夹：

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$ cd /Volumes
$ ls -l
lrwxr-xr-x  1 root  wheel     1  4  8 10:59 Macintosh HD -> /
drwxr-xr-x+ 3 root  wheel    96 11 11 15:22 Preboot
drwxrwxrwx@ 1 zhen  staff  2560  4 12 10:30 boot # 这个boot名称的设备就是SD卡

至此，系统初始化工作完全搞定。

登陆系统

以下的操作我们都是在没有显示器的情况下进入树莓派系统，如果你本身有外接显示器，自然不需要这么麻烦，连接然后开机就行了：）

树莓派3B本身带有wifi模块，但是，如果要开启首先你需要进入系统进行配置：），所以最开始你需要有线连接树莓派

理论上，mac在有以太网转雷电或者是转USB情况下，我们可以通过网线直连树莓派和mac，但是本身尝试了多次发现就是发现不了同一网段的树莓派（树莓派都给mac分配了IP地址了），猜测macOS High Serria安全性增强了？这个坑以后在研究一下，填了。

另外一种是路由器组网方式
topology
按照这样的连接，你的mac和树莓派都在同一网段中，同时你还可以登陆路由器的管理界面去查看树莓派分配到的IP地址，然后通过ssh连接树莓派。

组网完成以后，登陆网关，找到设备管理（不同品牌的路由器界面不同，道理上类似）
alldevice
netgate
可以看到我们的树莓派已经分配到了IP，然后我们直接通过命令行登陆：

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$ ssh [email protected]
# 注意默认的用户名和密码分别为pi和raspberry

# 将树莓派加入到已识别的主机中
The authenticity of host '192.168.1.100 (192.168.1.100)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:p1UPTb5aXIOUiiqdpdaP/e2MV+vbkZJVey0wCYOUEJE.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes

# 输入密码，看到一堆信息之后，我们成功进入系统
pi@raspberrypi:~ $

注意：由于我们使用的lite版的树莓派系统，vi使用过程中会出现上下左右方向键成为ABCD等字符，同时mac上的delete（windows上是backspace）都会失效，我们要进行如下的操作：

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# 1、编辑/etc/vim/vimrc.tiny
$ sudo vi /etc/vim/vimrc.tiny
# 将 set compatible 改为 set nocompatible 这里解决方向键ABCD问题
# 2、依旧在该文件中添加 set backspace=2 解决删除问题
# :wq保存

打开wifi模块

首先我们扫描当前环境中能够找到的wifi

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$ sudo iwlist wlan0 scan # 此步骤非必须，如果你本来就知道wifi名称就可以不用扫描
# 如果当前环境中有很多会出现类似下面的格式的信息：
Cell 10 - Address: 94:D9:B3:15:7F:28
                    Channel:6
                    Frequency:2.437 GHz (Channel 6)
                    Quality=70/70  Signal level=-16 dBm
                    Encryption key:on
                    ESSID:"210"
                    Bit Rates:1 Mb/s; 2 Mb/s; 5.5 Mb/s; 11 Mb/s; 6 Mb/s
                              9 Mb/s; 12 Mb/s; 18 Mb/s
                    Bit Rates:24 Mb/s; 36 Mb/s; 48 Mb/s; 54 Mb/s
                    Mode:Master
...
# 我删除很多不重要的输出信息，这里重点看ESSID，这个就是wifi名称。
# 接下来我们需要在下面的文件中开启它：

$ sudo vi /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
# 添加如下的信息
network={
        ssid="你的Wi-Fi名称"
        psk="Wi-Fi密码"
}
# 如果有多个wifi，你可以创建多个network

最后一步，首先请重启（$ sudo reboot）树莓派，然后拔掉网线，通过mac登陆网关，你会发现树莓派已经通过wifi连接到了。下面两款设备都是wifi连接的。
twowifi
此外，由于lite版本，树莓派不具备vim，所以需要我们手动下载：

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# 首先移除掉旧的vi
$ sudo apt-get remove -y vim-common
# 然后安装vim
$ sudo apt-get install -y vim

接下来在用户目录下打开（没有就创建）.vimrc，并添加如下的vim配置

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$ vim ~/.vimrc
# 添加：
set nocompatible "不兼容vi
set nu "显示行号
set nowrap "不自动折行
set scrolloff=3 "距离顶部底部3行
hi MatchParen ctermbg=DarkRed guibg=lightblue
set encoding=utf-8 "编码方式
set fenc=utf-8 "存储时候的编码方式
set hlsearch "搜索高亮
syntax on "语法高亮
set ts=4 "一个tab长度为4
set expandtab "tab替换为空格（配合上面即一个tab四个空格）
set autoindent "自动缩进

至此，树莓派的初始环境已经OK！