已经2021年了，还有必要写树莓派入门指南吗？ 经过一番研究，我认为答案是肯定的。 虽然网上已经有很多树莓派新手教程，而且五派作者@梓姵君和@Sunbelife也分别在2014年和2017年发表了相关文章，但一方面，树莓派Active的软硬件更新，部分入门教程内容已经过时，需要更新和补充； 另一方面，一些教程内容分散，对于新手来说不够友好。 因此，我希望在前辈们工作的基础上，整理出一份2021年最新的、易懂的、比较全面的树莓派入门指南，避免晦涩难懂的术语和冗长的代码，力求让大家更容易上手。最缺乏经验的新人。 玩家只需阅读本文即可顺利完成树莓派的购买、配置和使用。
让我们开始吧。
❗注意：本文需要运行 Windows 或 macOS 的计算机（以下简称 PC）。 本文的操作演示是在配备Windows的计算机上进行的，但我将给出在配备macOS的计算机上的操作方法。
▍购买树莓派及配件
截至2021年6月，树莓派基金会官网有11款树莓派产品在售。 这11款产品中，一款是今年1月发布的Raspberry Pi Pico，它是一款微控制器开发板； 另外10种产品是可以运行操作系统的计算机。 根据外观、配置和性能，这10款产品可分为3个系列：
Model B系列：旗舰
A系列：外观更小，配置和接口略显阉割
零系列：超小机身
我做了一张简化的产品介绍图，展示了各系列各代产品的型号和外观参考照片。 产品型号颜色越深，发布时间越晚，配置和性能越高； 图中除Raspberry Pi 400外，其他产品照片的缩放比例相同，因此可以直观地比较它们的外观和尺寸差异。 Raspberry Pi 400 是带有键盘“马甲”的 Raspberry Pi 4 Model B，两者配置相同。
▲ 11款在售树莓派产品，图中产品外观照片来自树莓派基金会
按照电子产品“买新不买旧”的理念，我建议那些在观望、准备跳槽的新手玩家购买Raspberry Pi 4 Model B（也称为“Raspberry Pi”） 4B”）一步到位，因为它是最新旗舰产品，功能和接口最全，不仅可以降低上手难度，而且在我们不知道该用什么的时候提供了多种可玩性树莓派.
除了树莓派本体之外，我们还需要购买一些配件：
▲ 这些都买够了
关于树莓派的购买渠道，您可以在树莓派基金会官网找到授权经销商的淘宝店。 此外，树莓派实验室还拥有官方淘宝店。 这些都是比较可靠的购买渠道。 至于充电器，如果你手头上的充电器符合要求，就没有必要购买。 您需要注意的是您购买的树莓派型号的电源接口类型。 Raspberry Pi 4B 使用 USB-C 接口，而早期产品则使用 MicroUSB 接口。
▍烧录树莓派系统
Raspberry Pi 是一台计算机，因此它需要一个操作系统。 我们购买了树莓派之后，接下来要做的就是选择并下载合适的操作系统并烧录到TF卡上。
现在，我们将TF卡通过读卡器连接到PC。
打开Win32DiskImager，在“Image File”中选择下载的img文件，确认在“Device”中选择TF卡对应的盘符，然后点击“Write”。 此时，软件会弹出“确认覆盖”警告，单击“是”开始刻录。
刻录完成后，TF卡会生成另一个Windows无法识别的分区，PC上会立即弹出“Volume Unreachable”、“Formatting required”等警告，我们忽略即可。
至此，TF卡已经安装到Raspberry Pi OS系统上。 我们将TF卡插入树莓派背面的卡槽，树莓派就准备好了。 如果我们连接USB键盘和鼠标，则通过mini HDMI连接。 装上显示器，连接网线和电源，您就可以像操作其他计算机一样操作树莓派了。
▲图片来源：Raspberry Pi 基金会
但我们并不想把树莓派当作主控电脑，也没有必要投入那么多的资金给树莓派配备那么多配件。 我们只需要一张TF卡和一根电源线就可以在PC上访问和控制Raspberry Pi。 怎么做？ 很简单，只需继续阅读即可。
▲ 我们只需要TF卡和电源线
▍设置WiFi连接和远程访问
Raspberry Pi OS允许我们使用同一wifi下的PC来访问和控制Raspberry Pi。 该功能称为SSH服务。 为了使用该服务访问树莓派，我们在PC上烧录完TF卡后，不要先弹出TF卡，而是在PC上准备两个文件，复制到TF卡上：
文件1：我们新建一个txt文件，命名为“ssh”，删除后缀。 请注意，它不是“ssh.txt”。 该文件的作用是在Raspberry Pi上启用SSH功能。
文件2：我们同样新建一个txt文件，打开并输入以下内容：
国家/地区= CN ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev update_config=1 网络={ ssid="WiFi_Name" psk="WiFi_PassWord" key_mgmt=WPA-PSK 优先级=1 }
其中ssid是我们家的WiFi名称，psk是WiFi的密码。 输入内容后保存退出，并将文件名和后缀更改为“wpa_supplicant.conf”。 这个文件的目的是让树莓派根据我们文件中的内容连接WiFi。
两个文件准备好后，将其复制到TF卡启动分区根目录下，然后弹出TF卡。
▲ 将这两个文件复制到boot分区根目录下。 注意两个文件的命名和后缀。
现在将 TF 卡插入树莓派背面的卡槽并给树莓派上电。 树莓派第一次启动时，会自动读取“wpa_supplicant.conf”文件，根据文件内容连接WiFi，并自动启动SSH服务。
接下来，我们需要知道本地局域网中连接WiFi的树莓派的IP地址，以便我们可以使用连接到同一WiFi的PC访问它。 我们可以访问无线路由器的管理页面找到分配给树莓派的IP地址：
▲ 在无线路由器管理页面，锁定树莓派并通过访问时间、设备名称、新连接的设备查看其IP地址。
打开PuTTY，在“主机名”中输入树莓派在局域网中的IP地址，其他选项无需更改，点击“打开”。 如果是第一次连接这个IP地址，软件会弹出一个警告窗口要求确认密钥，我们可以点击“是”。
此时软件会弹出一个命令行窗口：
我们在“login as:”中输入Raspberry Pi OS默认用户名“pi”，然后回车； 然后在“xxx密码：”中输入密码“raspberry”并回车。 注意，输入的密码不会显示在命令行上，所以如果你在输入时看到没有任何反应，不要怀疑是不是出了什么问题，大胆输入即可。
当窗口显示“pi@raspberrypi:~$”时，说明我们已经登录到树莓派了。 现在我们可以通过各种Linux命令来控制Raspberry Pi。
▍远程访问树莓派桌面
虽然我们在PC上成功登录了树莓派，但进入了它的命令行界面。 作为新手，我们当然还是希望能够接触到更熟悉的图形桌面。 没问题，这次我们要使用Raspberry Pi OS的VNC服务。
首先，我们需要启用VNC服务。 我们在PC上通过SSH登录Raspberry Pi命令行窗口，输入以下命令进入Raspberry Pi OS配置页面：
sudo raspi 配置
▲ Raspberry Pi 操作系统配置页面
在配置页面中，选择“3 Interface Options”>“P3 VNC”并按Enter键。 界面提示“是否启用VNC服务器？”。 选择“是”启用VNC服务。 之后系统自动返回配置页面。 选择“完成”退出配置页面并返回到命令行窗口。
打开VNC Viewer，在顶部的IP地址框中输入树莓派在局域网中的IP地址，按回车键进行连接。 第一次连接时会像往常一样弹出安全警告，我们像往常一样同意。 此时，软件会弹出授权窗口。 我们输入账号密码，点击“确定”，软件成功远程登录树莓派的图形桌面。
▲ 熟悉的图形桌面
接下来介绍PC上通过VNC Viewer远程访问树莓派桌面时经常遇到的两个问题及解决方法。
如何解决“当前无法显示桌面”问题
当我们按照上述步骤操作时，可能会遇到以下问题：在VNC Viewer中成功连接树莓派，但弹出窗口黑屏，显示“当前无法显示桌面”。
这是由于Raspberry Pi操作系统的桌面分辨率不合适造成的。 解决方案很简单：
使用PuTTY登录树莓派命令行窗口，同样输入“sudo raspi-config”进入配置界面，选择“2显示选项”>“D1分辨率”，然后选择分辨率如1280×720或1920 ×1080，保存退出。 在VNC Viewer中重新连接，桌面即可成功显示。
如何调整VNC Viewer的分辨率以显示Raspberry Pi桌面
继上一个问题之后，我们在配置中明确将Raspberry Pi OS的桌面分辨率设置为1920×1080。 为什么我们用PC的VNC Viewer访问桌面时分辨率仍然很低：
▲ PC 上通过 VNC Viewer 访问树莓派桌面时，即使窗口最大化，图片也无法填满 PC 屏幕。
这是因为我们虽然修改了Raspberry Pi OS的桌面分辨率，但没有修改VNC服务的分辨率造成的。 经过研究，有解决办法：
我们在命令行窗口中执行以下指令（可以使用PuTTY登录命令行窗口，也可以在连接VNC Viewer的桌面上打开命令行窗口）：
vncserver-几何 1920×1080
该命令的作用是修改VNC服务的显示分辨率为1920×1080。 执行后，树莓派提示生成另一个端口“ip地址：1”供VNC Viewer连接。
我们在VNC Viewer中输入新的端口地址“ip地址：1”进行连接，输入账号密码进行登录，该窗口的分辨率为1920×1080。
▲ 现在 VNC Viewer 访问的树莓派桌面分辨率为 1920×1080
但是，新窗口中显示的鼠标指针变为“×”符号。 我们在新窗口的命令行中执行第二条命令：
lx外观
将鼠标指针切换回熟悉的箭头。
▍PC与树莓派之间传输文件
我们已经可以在PC上轻松访问Raspberry Pi的命令行窗口和桌面。 现在，我们来构建PC和Raspberry Pi之间传输文件的功能。 我们将在 Raspberry Pi 上构建一个 FTP 服务器。 使用的工具是 vsftpd，一个运行在类 UNIX 系统上的 FTP 服务器。
我们打开树莓派的命令行窗口（再回顾一下：我们可以使用PuTTY登录命令行窗口，或者使用VNC Viewer登录桌面，然后打开命令行窗口），输入以下内容安装vsftpd的命令：
sudo apt-get install -y vsftpd
安装完成后，输入命令打开vsftpd的配置文件并进行一些必要的设置：
须藤纳米 /etc/vsftpd.conf
在打开的配置文件中，我们去掉下面内容前面的#号，使这行内容生效：
onymous_enable=否 local_enable=是 write_enable=是 local_umask=022
完成后按“ctrl+o”保存文件，然后按“ctrl+x”退出文件编辑并返回命令行窗口。
▲修改“vsftpd.conf”文件之前
▲修改“vsftpd.conf”文件后
他们是这样做的：
随后，在命令行窗口中输入命令启动vsftpd服务：
sudo 服务 vsftpd 启动
在树莓派上的操作已经完成，并且在树莓派上搭建了FTP服务器。
打开FileZilla，在顶部“主机”地址框中输入局域网中树莓派的IP地址、用户名和密码，端口为22。然后点击“快速连接”。 连接成功后，我们可以在“远程站点”中看到树莓派的文件目录。 现在，我们可以轻松地通过拖放的方式在PC和Raspberry Pi之间双向传输文件，非常方便。
▍备份树莓派系统
现在我们可以在PC上轻松访问和控制树莓派并传输文件了，我们的树莓派折腾之旅正式开始了。 在折腾树莓派的过程中，我们必须在系统中安装和配置各种软件、Python库、环境依赖等。 操作计算机存在风险。 为了在我们推翻系统的时候有机会退出，我们可以在适当的时候对系统进行备份，以便在需要的时候能够恢复系统。 在本教程的最后一部分，我们来看看如何备份 Raspberry Pi 系统。
根据研究和实测，目前树莓派系统的备份方法有两种，各有各的适用范围。 下面分别介绍这两种方法。
TF卡完整备份
Win32DiskImager是我们用来将系统刻录到PC上的TF卡上的软件，也可以用来将TF卡上的系统完整备份为镜像文件。
我们关闭树莓派后，拔出TF卡，通过读卡器将其连接到PC上（像往常一样，我们忽略系统弹出的“需要格式化”等警告）。 在PC上打开Win32DiskImager，在“Image File”中选择镜像文件存放的路径，输入镜像文件名和“.img”后缀。 确认“设备”中选择了TF卡启动分区对应的盘符，然后点击“读取”。 此时，软件会将文件从“设备”传输到“图像文件”。 完成后，将TF卡上的树莓派系统备份到镜像文件D:/Raspberry Pi/systemBackUp.img即可。
现在，我们将树莓派当前的系统完整备份到这个镜像文件中。 当我们想要恢复这个系统时，只需格式化TF卡，按照上面“2.烧录树莓派系统”的操作，将这个镜像文件烧录到TF卡中即可。
建议您使用SD卡格式化程序来格式化TF卡。 有 Windows 和 MacOS 版本。 它可以非常方便、干净地格式化TF卡，并且不容易误格式化其他硬盘。
无需其他设置，只需点击“格式化”即可完成格式化。
这种备份系统的方法操作简单，但其缺点是需要对TF卡进行完整备份，且生成的镜像文件大小等于TF卡的容量。 因此，该方法更适合备份小容量TF卡（≤16GB）。 对于大容量的TF卡（如≥128GB），每次备份都会生成128GB的镜像文件，这显然是不科学的。 的。 这给我们带来了第二种备份方法。
使用 rpi-backup 脚本进行备份
该方法使用老大写的rpi-backup脚本来备份树莓派系统。 这种备份方式生成的镜像文件大小是系统占用空间的1.2倍。 与第一种备份方法相比，该方法可以显着减小镜像文件的大小，节省镜像文件占用的磁盘空间。
此备份解决方案需要在 Raspberry Pi 上运行。 我们需要将 rpi-backup 脚本文件复制到 Raspberry Pi。 我们登录树莓派命令行窗口，执行以下指令将脚本文件从Github克隆到树莓派：
克隆
接下来，在树莓派命令行窗口中执行cd命令，跳转到脚本所在路径。 例如，我将脚本文件存储在 pi/Downloads/rpi-backup-master 路径中：
cd 下载/rpi-backup-master
脚本文件所在路径
▲使用cd命令进入脚本文件所在路径
现在，在此路径下执行以下命令来执行“back.sh”脚本，将树莓派系统备份为镜像文件：
sudo bash back.sh xxx.img
其中“xxx”是图像文件的名称。 生成的图像文件将存储在与“back.sh”相同的路径中。 我们可以修改“xxx”的内容来指定镜像文件的存储路径和名称，如Documents/systemBackUp.img等，恢复系统时只需格式化TF卡，然后刻录备份镜像即可文件到TF卡。
我用这个方法备份了我的树莓派系统，结果如下：
可以看到，镜像文件的大小约为系统已用空间的1.24倍，远小于TF卡的容量。
这种备份方法并非没有缺点。 它生成的图像文件保存在TF卡中。 如果TF卡容量较小，剩余空间不多，我们需要将硬盘挂载到树莓派上合适的目录下，然后将镜像文件保存到硬盘上。 ，这些操作对于新手来说可能不太友好。 因此，大家应该根据自己的实际情况选择适合自己的系统备份方式。
▍尾声
2021年树莓派入门指南即将结束。 我们通过下表来回顾和总结本文涉及到的操作：
希望这篇文章能够对大家有所帮助。 如果您有有用的树莓派使用技巧，请在评论区分享和讨论。
标题图片来自 Unsplash：@harrisonbroadbent
