第1章：树莓派环境搭建

各位同学好，我是你们这门课的老朋友。今天咱们正式开干——把树莓派的环境搭起来。

说实话，我最早接触树莓派是在2015年，那时候还是B+型号。现在回想起来，当时烧录系统还得用Win32DiskImager，折腾了一下午才搞定。现在工具成熟多了，但核心步骤没变。咱们一步步来。

1.1 树莓派系统烧录

树莓派本身不带存储，系统得装在SD卡上。我个人习惯用官方工具——Raspberry Pi Imager，省心。

步骤：

1. 下载Raspberry Pi Imager（官网就有，免费）
2. 插入SD卡（建议16GB以上，Class 10速度）
3. 打开Imager，选择：
   Raspberry Pi OS (32-bit) → 选带桌面版
4. 选择SD卡，点击写入
5. 等待进度条跑完（大概5-10分钟）

1.2 SSH远程连接

树莓派接显示器键盘当然可以，但咱们做嵌入式开发的，谁愿意老蹲在设备旁边？SSH才是王道。

启用SSH：

• 方法一：烧录后在SD卡根目录新建一个空文件，命名为 ssh（无后缀）
• 方法二：第一次启动时在raspi-config里开启

连接命令很简单：

ssh pi@树莓派IP地址

默认密码是 raspberry。嗯，这里要注意——第一次登录后，我强烈建议你立刻改密码。

1.3 WiFi配置

树莓派3B+以后都自带WiFi模块。配置WiFi有两种方式：

方式一：命令行配置

sudo raspi-config
→ 选择 "System Options" → "Wireless LAN"
→ 输入SSID和密码

方式二：直接编辑配置文件

sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

在里面添加：

network={
    ssid="你的WiFi名称"
    psk="你的WiFi密码"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

保存退出后重启网络服务：

sudo systemctl restart networking

我个人更推荐第二种方式，因为可以提前写好配置，批量部署时特别方便。

1.4 GPIO引脚介绍

树莓派的GPIO（通用输入输出引脚）是咱们和外部传感器打交道的桥梁。40个引脚，功能丰富。

引脚布局（以树莓派3B+为例）：

物理引脚	功能	BCM编号
1	3.3V电源	-
2	5V电源	-
3	I2C SDA	2
5	I2C SCL	3
8	UART TX	14
10	UART RX	15
19	SPI MOSI	10
21	SPI MISO	9
23	SPI SCLK	11
24	SPI CE0	8

1.5 I2C/SPI/UART总线使能

这三个总线是咱们和传感器通信的主要方式。默认情况下，树莓派为了省电，把这些总线都关了。需要手动开启。

开启方法：

sudo raspi-config
→ 选择 "Interface Options"
→ 分别开启 I2C、SPI、Serial Port

或者用命令行直接操作：

# 开启I2C
sudo raspi-config nonint do_i2c 0

# 开启SPI
sudo raspi-config nonint do_spi 0

# 开启UART
sudo raspi-config nonint do_serial 0

重启后验证：

# 检查I2C设备
ls /dev/i2c*

# 检查SPI设备
ls /dev/spi*

# 检查UART设备
ls /dev/ttyAMA0 或 /dev/ttyS0

1.6 验证环境

最后，咱们写个简单的Python脚本，验证一下GPIO能不能用：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 设置引脚模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)

# 闪烁LED
while True:
    GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
    time.sleep(1)
    GPIO.output(18, GPIO.LOW)
    time.sleep(1)

把LED正极接GPIO18，负极接GND。运行脚本，如果LED一闪一闪的，恭喜你——环境搭建成功！

好了，第一章就到这里。下一章咱们开始讲传感器选型和接线，到时候会用到今天配好的I2C和UART总线。记得把环境搭好，别偷懒。