45、探索Django与树莓派：开启编程与硬件的奇妙之旅

探索Django与树莓派：开启编程与硬件的奇妙之旅

1. Django框架：强大的Python Web开发利器

1.1 Python Web框架概述

Python有众多优秀的Web框架，如Django、Grok、Webpy和Turbogears等。其中，Django是一个高级Web框架，由经验丰富的程序员开发，能实现安全且可维护网站的快速开发。它遵循“开箱即用”的理念，具有功能全面、用途广泛、安全可靠、可扩展、易维护和可移植等特点。

1.2 Django的特点与优势

• 全面性 ：遵循“Batteries Included”哲学，提供开发者所需的几乎所有功能，各部分协同工作，设计原则一致，文档丰富且更新及时。
• 多功能性 ：可用于构建各种类型的网站，能与客户端的任何框架配合使用，支持多种内容格式返回。
• 安全性 ：帮助开发者避免常见的安全错误，如提供安全的用户账户和密码管理方式，默认防止SQL注入、跨站脚本攻击等。
• 可扩展性 ：采用“shared - nothing”架构，各部分独立，可通过添加硬件在不同层面进行扩展。
• 可维护性 ：代码编写遵循设计原则和模式，运用“DRY”原则，减少代码重复，鼓励将相关功能分组到可重用的“应用程序”中。
• 可移植性 ：基于Python编写，可在多种平台上运行，得到众多Web托管提供商的支持。

1.3 Django的起源与发展

Django最初由负责创建和维护报纸网站的团队在2003 - 2005年开发。团队在创建多个网站后，复用了许多通用的设计代码和模式，形成了通用的Web框架，并于2005年7月开源，命名为“Django”项目。从2008年发布1.0版本到2017年的1.11版本，Django不断发展，增加了新功能并修复了漏洞。

1.4 Django的功能与应用

• 表单处理 ：简化HTML表单的创建、验证和处理。
• 用户认证与权限 ：包含强大的认证和权限系统，注重安全性。
• 搜索与缓存 ：提供灵活的缓存机制，减少动态内容创建的计算量。
• 管理站点 ：创建应用时默认包含管理站点，方便管理员创建、编辑和查看数据模型。
• 数据序列化 ：便于将数据序列化为XML或JSON格式，适用于创建Web服务。

1.5 虚拟环境与Django安装

1.5.1 虚拟环境的重要性

安装Python 3时会得到一个全局环境，若将Django安装在默认环境中，只能使用单一版本。为了在同一台计算机上使用多个不同版本的Django，建议使用Python虚拟环境。

1.5.2 不同系统下的虚拟环境安装

• Mac OS X ：使用pip3安装virtualenvwrapper，然后在shell启动文件中添加相关配置，最后重新加载启动文件。

sudo pip3 install virtualenvwrapper
# 在 .bash_profile 中添加以下内容
export WORKON_HOME = $HOME/.virtualenvs
export VIRTUALENVWRAPPER_PYTHON = /usr/bin/python3
export PROJECT_HOME = $HOME/Devel
source /usr/local/bin/virtualenvwrapper.sh
# 重新加载启动文件
source ~/.bash_profile

• Windows ：使用pip3安装virtualenvwrapper - win。

pip3 install virtualenvwrapper-win

1.5.3 虚拟环境的使用命令

• mkvirtualenv ：创建新的虚拟环境。
• deactivate ：退出当前虚拟环境。
• workon ：列出可用的虚拟环境。
• workon name_of_environment ：激活指定的虚拟环境。
• rmvirtualenv name_of_environment ：删除指定的虚拟环境。

1.5.4 Django的安装与测试

在创建并进入虚拟环境后，使用pip3安装Django，并通过命令检查安装情况。

pip3 install Django
# Mac OS X
python3 -m Django --version
# Windows
py -3 -m Django --version

还可以创建项目骨架来测试Django是否正常工作。

mkdir django_test
cd django_test
Django-admin startproject mytestsite
cd mytestsite
python3 manage.py runserver

1.6 网站项目：博客的搭建

1.6.1 创建Django项目

cd ~/Documents/Projects
Django-admin.py startproject FirstBlog
cd FirstBlog

1.6.2 项目文件介绍

• _init_.py ：告诉Python该文件夹是一个Python包。
• manage.py ：用于从命令行管理网站的实用脚本。
• settings.py ：包含网站的设置信息。
• URLs.py ：将URL映射到页面。

1.6.3 应用程序的创建与理解

应用程序是使网站正常运行的代码所在之处。Django是一个MTV（Model Template View）框架，与MVC框架类似，同时遵循“DRY”原则。每个项目可以包含多个应用程序，每个应用程序也可以属于多个项目，这样可以提高代码的复用性和可维护性。

python manage.py startapp blog
cd blog

1.6.4 模型的定义

在 models.py 文件中定义博客的文章模型。

from Django.db import models

class posts(models.Model):
    author = models.CharField(max_length = 30)
    title = models.CharField(max_length = 100)
    bodytext = models.TextField()
    timestamp = models.DateTimeField()

1.6.5 MySQL数据库的配置与使用

首先安装MySQL和相关依赖，然后在 settings.py 中配置数据库信息。

brew install MySQL
easy_install MySQL-python
mysqld_safe --skip-grant-tables
mysql -u root
UPDATE mysql.user SET Password = PASSWORD('nettuts') WHERE User = 'root';
FLUSH PRIVILEGES;
mysql -u root -p
CREATE DATABASE firstblog;
quit

# settings.py
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': 'firstblog',
        'USER': 'root',
        'PASSWORD': 'nettuts',
        'HOST': '',
        'PORT': '',
    }
}

使用 python2.6 manage.py syncdb 命令创建数据库表。

1.6.6 视图与模板的设置

在 views.py 中编写视图函数，在 templates 文件夹中创建模板文件，并在 settings.py 中配置模板路径。

# views.py
from django.shortcuts import render_to_response
from Blog.models import posts

def home(request):
    entries = posts.objects.all()[:10]
    return render_to_response('index.html', {'posts': entries})

<!-- index.html -->
<div class="container">
    <h1>First Blog</h1>
    <hr />
    {% for post in posts%}
    <div class="post">
        <h2>{{post.title}}</h2>
        <h3>Posted on {{post.timestamp}} by {{post.author}}</h3>
        <p>{{post.bodytext}}</p>
    </div>
    <hr />
    {% endfor%}
</div>

1.6.7 Django管理系统的启用

在 urls.py 和 settings.py 中进行相关设置，然后在 admin.py 中注册模型。

# urls.py
# 取消相关行的注释
# settings.py
# 取消 'django.contrib.admin' 和 'django.contrib.admindocs' 的注释
# admin.py
from Django.contrib import admin
from Blog.models import posts
admin.site.register(posts)

再次运行 python2.6 manage.py syncdb 并重启服务器，即可使用管理系统创建、编辑和删除博客文章。

1.7 Django在Web服务器上的安装

大多数Web服务器使用CGI运行脚本，Django可以运行在FastCGI上。如果有VPS托管或专用服务器，安装过程会更简单。可以通过以下步骤在服务器上安装Django：

ssh root@example.com
wget http://www.djangoproject.com/download/1.3.1/tarball/
tar xzvf Django-1.3.1.tar.gz
cd Django-1.3.1
python setup.py install

上传网站文件，创建MySQL数据库，再次运行 syncdb ，并根据服务器设置调整相关配置。最后，使用 python manage.py runserver 0.0.0.0:8000 命令启动服务器。

2. 树莓派：低成本的多功能计算机

2.1 树莓派简介

树莓派是由英国慈善组织Raspberry Pi Foundation开发的一系列单板计算机，旨在促进学校和发展中国家的基础计算机科学教学。它价格低廉，尺寸小巧，具有强大的功能，可用于编程学习、硬件项目创建、家庭自动化等多种应用。

2.2 树莓派的版本与特点

• 树莓派4 ：支持双4K显示，性能更好，网络速度快，有1GB、2GB和4GB三种RAM版本，USB 3.0接口数据传输速度更快。

graph LR
    A[树莓派4] --> B[双4K显示]
    A --> C[高性能处理器]
    A --> D[高速网络]
    A --> E[多种RAM版本]
    A --> F[USB 3.0接口]

• 树莓派3 ：具有1.2 GHz四核64位ARM cortex A53处理器，支持10/100以太网、802.11n无线局域网和蓝牙4.11n等。

2.3 树莓派4的配置

2.3.1 所需硬件

• 电源供应：需要至少3.0 A的电源。
• 微型SD卡：用于存储文件和Raspbian操作系统，最小存储要求为8GB。
• 键盘和鼠标：USB键盘和鼠标，也可在设置后使用蓝牙键盘和鼠标。
• 电视/电脑屏幕：通过micro - HDMI端口连接，可能需要相应的转换器。

2.3.2 SD卡的配置

如果SD卡没有预装Raspbian操作系统，可以使用NOOBS进行安装。

2.3.3 树莓派4的连接与启动

按照特定顺序连接各组件，插入电源后树莓派会自动启动。首次启动时，会出现欢迎界面，引导进行初始配置，包括设置国家、语言、时区、密码和连接WiFi等步骤。

2.4 树莓派的应用

2.4.1 停止动作相机

使用树莓派4和专用相机模块构建数字停止动作相机，需要Python、三脚架相机和良好的照明环境。

2.4.2 网络服务器

可以将树莓派4配置为托管网站或博客，有安装Apache及其相关库或创建完整LAMP堆栈两种方式。

2.4.3 网络监控平台

使用Nagios工具监控网络设备的正常运行时间和连接情况。

2.4.4 实时YouTube视频流

通过兼容的USB相机和相关工具实现YouTube视频的实时流。

2.4.5 编程学习

树莓派内置了许多编程工具，其中Scratch是一种基于图形用户界面的编程工具，适合初学者。

2.5 树莓派的硬件组件

• ARM CPU / GPU ：由Broadcom BCM2835系统芯片组成，负责计算和图形输出。
• GPIO ：通用输入/输出引脚，可用于连接其他电子组件。
• RCA ：用于连接模拟电视等输出设备。
• 音频输出 ：3.55毫米插孔，用于连接耳机或扬声器。
• USB ：标准外设通信端口，可通过USB集线器扩展端口数量。
• HDMI ：用于连接高清电视或其他兼容设备。
• 电源 ：5V Micro USB电源供应连接器。
• SD卡插槽 ：用于加载操作系统和存储数据。

2.6 树莓派的操作系统

树莓派兼容的操作系统均为Linux发行版，如Raspbian Wheezy、Debian Wheezy soft - float、Arch Linux ARM和QtonPi等。Linux因其低内存开销、免费和丰富的编程资源而被选择。

2.7 树莓派与其他设备的比较

树莓派与BeagleBoard和PandaBoard相比，具有两个优势：一是它是一个完整的功能机器，插入包含操作系统的SD卡并连接电源和外设即可使用；二是价格更为低廉。

2.8 树莓派3的规格与使用建议

树莓派3具有特定的芯片组、网络、存储、无线和图形等规格。为了充分发挥其性能，建议使用保护壳和高速微型SD卡，并选择官方的Raspbian操作系统。如果空间不足，可以通过 sudo raspi - config 命令扩展根分区。

2.9 树莓派的项目实践

2.9.1 项目列表

• 构建基本的越野机器人
• 制作可穿戴的回声定位设备
• 创建智能镜子
• 打造自动园丁
• 制作四轴飞行器
• 自制移动电话
• 使用树莓派4制作口袋笔记本电脑

2.9.2 项目所需材料与学习内容

每个项目都有特定的硬件需求和学习目标，例如构建越野机器人需要树莓派3、电机控制器板、电机、轮子等硬件，学习如何设置电机控制器板、使用Python管理电机和制作机器人底盘等内容。

2.10 树莓派的网络配置

2.10.1 静态IP地址配置

通过编辑 dhcpcd.conf 文件为树莓派以太网端口配置静态IP地址，具体步骤如下：
1. 检查现有网络配置：使用 ifconfig 命令。
2. 备份现有网络配置： sudo cp /etc/dhcpcd.conf /etc/dhcdcp.backup
3. 修改网络配置：使用 nano /etc/dhcpcd.conf 命令编辑文件，添加静态IP地址、路由器和域名服务器等信息。
4. 重启树莓派：使配置生效。
5. 验证新网络配置：使用 ping 命令检查网络连接。

2.10.2 有线网络连接

按照特定步骤连接树莓派和笔记本电脑，包括使用以太网电缆、交叉转换器和USB /以太网适配器等，然后在Windows系统中进行相关设置，最后通过SSH连接到树莓派。

2.10.3 无线网络连接

树莓派桌面提供GUI用于设置无线网络连接，也可以通过命令行进行设置。在Pi 3B +上，需要先设置国家代码才能启用无线网络。

2.11 树莓派的配置工具

通过 raspi - config 命令可以访问树莓派的配置工具，该工具包含用户账户更新、网络选项、启动选项、国际化选项、接口选项、超频和高级选项等功能。

2.12 树莓派的高级配置

2.12.1 配置工具的使用

通过 raspi - config 命令打开配置工具，进行根文件系统扩展、位置配置、超频、内存分割、启动动作修改和工具更新等操作。

2.12.2 具体配置操作

• 扩展根文件系统 ：默认情况下，Raspbian根文件系统为2GB，使用“expand roots”选项可使操作系统使用SD卡的所有可用空间。
• 配置位置 ：设置树莓派的语言和区域设置。
• 超频 ：可以调整树莓派的时钟速度和电压，但可能会导致不稳定，需要谨慎操作。
• 修改内存分割 ：根据不同的使用场景，为设备或图形处理器分配更多的内存。
• 修改启动动作 ：可以选择将树莓派启动到桌面环境或命令行界面。
• 更新 raspi - config 工具 ：定期更新工具以获取新功能和修复漏洞。

2.13 树莓派作为家庭影院PC

树莓派4可以作为家庭影院PC，支持4K播放。为了获得更好的性能，需要选择合适的硬件，如树莓派4、散热外壳、外部硬盘、风扇、电视HAT和无线迷你键盘等。

2.14 树莓派作为生产力机器

树莓派具有低功耗、多功能的特点，可作为日常办公和学习的计算机。Raspbian操作系统包含Libre Office生产力套件，也可以通过Web浏览器使用云应用程序。云计算服务提供了广泛的选择，但也可能带来额外的成本和风险。

2.15 树莓派的编程学习

2.15.1 Scratch编程

Scratch是一种基于图形用户界面的编程工具，具有可视化、面向对象、命令式、事件驱动和支持并行编程等特点。通过Scratch可以创建游戏、动画等项目，学习编程的基本概念。

2.15.2 Python编程

Python是一种流行的编程语言，具有语法简单、可读性强、跨平台、开源等特点。可以使用Python进行Web开发、机器学习、数据分析、脚本编写、游戏开发等多种应用。连接数据库时，需要安装 Psycopg2 包。

import psycopg2
conn = psycopg2.connect('dbname = test')
cur = conn.cursor()
cur.execute('select * from individuals')
outcome = cur.fetchall()
for result in outcome:
    print(result)

2.16 Minecraft Pi Edition

在树莓派上可以安装Minecraft Pi Edition，这是一个简化版的生存游戏，旨在教授不同的编程语言。要运行完整版本的Minecraft，需要进行一系列的配置和调整，包括安装相关文件、修改配置文件和更新版本等步骤。

2.17 树莓派的硬件黑客技巧

可以通过构建安全盒、设置VPN服务器等方式对树莓派进行硬件黑客操作，发挥其更多的功能和潜力。

通过对Django框架和树莓派的介绍，我们可以看到它们在Web开发和硬件应用方面的强大功能和广泛用途。无论是初学者还是有经验的开发者，都可以利用这些工具进行创新和实践，创造出各种有趣和实用的项目。

3. 树莓派问题排查

3.1 常见问题及解决方法

树莓派在使用过程中，不同型号和操作系统可能会遇到各种问题，以下是一些常见问题及对应的解决办法：
|问题描述|解决方法|
| ---- | ---- |
|启动问题，红灯亮，绿灯不闪烁或常亮|检查SD卡是否正确插入，确保OS已正确烧录且文件未损坏。若问题依旧，格式化SD卡并重新烧录OS；若有重要数据，先将其复制到PC|
|NOOBS OS卡在启动界面|格式化SD卡，确保正确复制Noob文件。若无效，尝试更换SD卡或在其他树莓派上使用该卡；若问题仍存在，安装Raspbian stretch或其他发行版|
|无法通过SSH访问树莓派|若树莓派连接了显示器，进入树莓派设置，选择偏好设置，再选树莓派设置，在配置窗口中选择SSH对应的“已激活”单选按钮；若树莓派为无头模式，取出SD卡插入PC，创建名为SSH的空文件并复制到SD卡，再将SD卡插回树莓派|
|树莓派间歇性重启，电源指示灯有时熄灭|检查电源供应，树莓派3需要5V、2.5A的电源，确保提供足够的电量|
|USB设备无法正常工作|1. 检查树莓派电源是否充足；2. 用PC或其他设备测试USB接口是否正常；3. 在开机前将USB设备连接到树莓派；4. 使用 LSUSB - T - t 命令确认系统是否识别USB设备；5. 确保USB接口与树莓派运行的Linux操作系统兼容；6. 对树莓派进行更新或升级；7. 若键盘显示字符错误，更改键盘布局为适合自己的设置|
|树莓派无法与HDMI显示器配合使用|检查HDMI电缆，将显示器连接到树莓派，在给树莓派通电前，选择显示器的正确模式（HDMI或VGA），并确保显示器已开启|
|树莓派相机无法工作|先对树莓派进行更新和升级，然后运行 sudo raspi - config settings 命令，打开树莓派配置窗口，选择相机并启用。若仍无法使用，尝试更换连接条和相机|
|树莓派相机拍摄的照片为空白或黑色|对树莓派进行更新和升级，更新后重启以应用改进|
|插入以太网电缆时WiFi访问被禁用|运行 sudo update - disable rc networking 或 sudo apt - get purge ifplugdd - get purge 命令，但要注意此操作可能带来安全漏洞|
|更改树莓派密码时卡住或失败|更换树莓派的电源供应，或尝试将其插入PC的其他端口|

3.2 问题排查流程

graph TD
    A[树莓派出现问题] --> B{问题类型}
    B --> |启动问题| C[检查SD卡]
    B --> |NOOBS卡住| D[格式化SD卡并检查文件]
    B --> |SSH访问问题| E[设置SSH激活]
    B --> |间歇性重启| F[检查电源供应]
    B --> |USB问题| G[按USB问题步骤排查]
    B --> |HDMI显示问题| H[检查HDMI电缆和设置]
    B --> |相机问题| I[更新升级并启用相机]
    B --> |WiFi和以太网冲突| J[禁用相关配置]
    B --> |密码更改问题| K[更换电源或端口]
    C --> L{问题解决?}
    D --> L
    E --> L
    F --> L
    G --> L
    H --> L
    I --> L
    J --> L
    K --> L
    L --> |是| M[问题解决]
    L --> |否| N[进一步寻求帮助]

4. 树莓派网络配置深入

4.1 静态IP地址配置详细步骤

为树莓派以太网端口配置静态IP地址，能方便远程登录，以下是详细步骤：
1. 检查现有网络配置 ：点击树莓派网络设置，或在LXTerminal中输入 ifconfig 命令，查看当前网络设置。
2. 备份现有网络配置 ：对于Linux新手，备份 dhcpdc.conf 文件很有必要，使用命令 sudo cp /etc/dhcpcd.conf /etc/dhcdcp.backup 。
3. 修改网络配置 ：使用 nano /etc/dhcpcd.conf 命令编辑文件，在文件顶部添加以下内容设置以太网端口（eth0）为静态IP地址：

interface eth0
static ip_address=10.11.44.124/24
static routers=10.11.44.14
static domain_name_servers=172.16.33.85

将 ip_address 设置为你希望树莓派使用的IP地址， routers 设置为网关地址， domain_name_servers 设置为域名服务器地址。编辑完成后，按 ctrl x 保存并退出。
4. 重启树莓派 ：修改 dhcpcd 文件后，重启树莓派使更改生效。
5. 验证新网络配置 ：使用 ping 命令检查树莓派是否在网络中且能与其他设备通信。若无法ping通其他设备，检查树莓派与网络交换机的连接是否牢固，确认IP地址、掩码和网关的正确性，若ping的是Windows机器，需检查其安全设置是否阻止了ping请求。

4.2 有线网络连接详细操作

要将树莓派与笔记本电脑通过有线网络连接，可按以下步骤操作：
1. 硬件连接 ：使用直连以太网电缆将树莓派连接到PC的以太网端口，将USB - 以太网适配器连接到交叉转换器，再将转换器的以太网端口连接到树莓派的以太网端口，确保连接牢固。
2. Windows设置 ：点击Windows 10菜单，选择设置齿轮图标，打开设置窗口；点击“网络 & 互联网”，进入共享中心和网络设置；点击“以太网”选项卡，再点击“网络和共享中心”链接；点击“Wi - Fi”连接的蓝色文本，打开“Wi - Fi状态”窗口；点击“属性”按钮，打开“Wi - Fi属性”窗口；在“共享”选项卡中，勾选“允许其他网络用户通过此设备的Internet连接来连接”，并从下拉菜单中选择以太网连接，同时可勾选“允许其他网络用户控制或禁用共享的Internet连接”，点击“确定”关闭窗口；点击“以太网”选项卡，打开“以太网状态”窗口，点击“属性”按钮，打开“以太网属性”窗口；找到“Internet协议版本4 (TCP / IPv4)”并确保其被勾选，双击或选择后点击“属性”按钮，打开“Internet协议版本4 (TCP / IPv4) 属性”窗口，选择“使用下面的IP地址”，设置IP地址为192.168.137.1，子网掩码为255.255.255.0，默认网关留空，DNS服务器地址可根据需要设置为1.1.1.1（Cloudflare的公共DNS服务器）和8.8.8.8（Google的公共DNS服务器），点击“确定”关闭窗口；也可打开命令提示符，输入 ipconfig / all 查看详细信息，使用 ping 192.168.137.1 或 ping raspberrypi.local （假设树莓派主机名为raspberrypi）测试连接。
3. SSH连接树莓派 ：可使用PuTTY进行SSH连接，也可使用Chocolatey在Powershell中安装Putty，然后通过 ssh pi@raspberry.local 命令连接到树莓派，并进行如 ping google.com 等操作。

4.3 无线网络连接操作

树莓派桌面提供了GUI用于设置无线网络连接，也可通过命令行操作。具体步骤如下：
1. 点击菜单栏右侧的网络图标，若树莓派内置无线网络或插入了无线网卡，会显示可用的无线网络列表；若未找到网络，会显示“未检测到AP - 正在扫描…”信息，保持菜单打开，等待几秒后应能找到网络。
2. 注意，Pi 3B +在设置国家代码前，遵循5G协议的无线网络会被禁用。可从偏好设置菜单中打开树莓派配置程序，选择本地化设置，设置所需的国家代码。
3. 点击要连接的网络，若网络为安全网络，会弹出对话框要求输入网络密钥，输入密钥后点击“确定”，等待几秒，网络图标会闪烁表示正在连接，连接成功后图标停止闪烁并显示信号强度。

4. 树莓派配置工具详解

4.1 访问配置工具

通过以下步骤可访问树莓派的配置工具：
1. 在Raspbian桌面的菜单栏中，点击SSH图标或进入终端。
2. 输入命令 sudo raspi - config ，输入密码（输入时可能看不到输入内容），按下回车键后将显示配置页面。

4.2 配置工具功能介绍

配置工具包含多个功能选项，以下为具体介绍：
|选项|功能|
| ---- | ---- |
|用户账户更新|更改用户pi的密码，默认密码为“raspberry”，建议修改以增强安全性，此功能不能更改其他用户的密码|
|网络选项| - 主机名 ：设置树莓派的网络名称，方便区分多个树莓派； - Wi - Fi ：设置Wi - Fi的SSID和密码； - 网络接口名称 ：启用或禁用可预测的网络接口名称，默认关闭，按需开启|
|启动选项| - 桌面/CLI ：选择将树莓派启动到桌面环境还是命令行界面； - 启动时等待网络连接 ：开启此功能可使树莓派在启动时等待网络连接； - 启动画面 ：选择是否显示图形启动画面或文本启动信息|
|国际化选项| - 更改区域设置 ：更改树莓派的区域设置，如 en au.UTF8 UTF8 或 en gb.UTF - 8 UTF - 8 ； - 更改时区 ：设置树莓派的时区； - 更改键盘布局 ：选择适合自己的键盘布局； - 更改Wi - Fi国家 ：设置与实际所在国家相同的Wi - Fi国家代码|
|接口选项| - 启用相机 ：启用树莓派相机模块； - SSH ：启用或禁用SSH访问； - VNC ：启用或禁用RealVNC连接； - SPI ：启用或禁用SPI内核模块； - I2C ：启用或禁用I2C内核模块； - 串行序列 ：启用或禁用串行链接的shell和内核消息； - 1 - 线 ：启用1 - 线接口； - GPIO远程 ：启用或禁用远程控制GPIO引脚|
|超频|可将树莓派的CPU时钟速度从默认的700 MHz超频到最高1000 MHz，但可能会导致不稳定并缩短树莓派寿命，后期型号如树莓派3默认禁用此功能|
|高级选项| - 扩展根文件系统 ：使操作系统使用SD卡的所有可用空间； - 其他高级设置 ：适用于对树莓派有更深入需求的用户，一般基础使用无需更改|

5. 树莓派的更多应用场景与拓展

5.1 作为家庭影院PC的进一步优化

树莓派4可作为强大的家庭影院PC，支持4K播放。为了获得更好的体验，除了选择合适的硬件，还可进行以下优化：
1. 散热优化 ：使用散热性能好的外壳，如铝制散热外壳，并可添加风扇辅助散热，如Pimoroni的Fan SHIM，它通过树莓派的GPIO引脚供电，有开源的Python脚本可控制。
2. 存储扩展 ：4K内容占用空间大，可连接外部Maxtor 2 TB USB 3.0 HDD，通过更快的USB 3.0接口避免流媒体卡顿。
3. 功能扩展 ：添加树莓派TV HAT以实现Kodi的DVR功能，观看直播电视，同时可连接主天线以获得更好的接收效果；若电视不支持HDMI - CEC，可使用Rii i8 +无线迷你键盘方便操作Kodi。

5.2 作为生产力机器的应用拓展

树莓派作为生产力机器，可通过以下方式拓展应用：
1. 本地应用使用 ：Raspbian操作系统自带Libre Office生产力套件，包含文字处理器、电子表格、数据库、演示工具等，可满足日常办公需求。
2. 云应用结合 ：通过Web浏览器使用云应用程序，如Gmail、云存储等。云计算服务提供了从基本存储、网络和处理能力到自然语言处理、人工智能等广泛的服务，但企业使用时需考虑额外成本和风险。

5.3 编程学习的深入探索

5.3.1 Scratch编程进阶

Scratch作为适合初学者的编程工具，可进行更复杂项目的开发。例如，在之前简单项目的基础上，可实现更复杂的动画效果和交互逻辑。通过合理运用Scratch的各种脚本，如事件脚本、控制脚本、外观脚本和运动脚本等，结合图形和声音元素，创造出富有创意的作品。同时，可通过Scratch的“探索”功能，查看其他用户的项目，学习他们的编程思路和技巧。

5.3.2 Python编程拓展

Python在树莓派上有广泛的应用，除了之前介绍的数据库连接，还可进行更多高级应用开发：
1. Web开发 ：结合Django或Flask等Web框架，开发功能丰富的Web应用程序，处理数据库、编写后端逻辑和映射URL等。
2. 机器学习 ：使用Python的机器学习库，如TensorFlow、Scikit - learn等，进行数据挖掘、图像识别、语音识别等任务。
3. 数据分析 ：利用Python的数据分析库，如Pandas、NumPy等，对数据进行清洗、分析和可视化。

5.4 Minecraft Pi Edition的深入玩法

在成功安装Minecraft Pi Edition后，可进行以下深入玩法：
1. 版本更新 ：按照以下步骤更新到最新版本：
- 在终端窗口输入 cd Minecraft 。
- 输入 java - jar Minecraft.jar 。
- 点击“Profile Editor”按钮，将版本更新为最新版本（如1.9.4）。
- 保存更新并点击“Play”按钮，下载新版本的Minecraft。
- 打开Minecraft文件夹，对 run.sh 文件进行备份，避免操作失误。
- 右键点击 run.sh 文件，选择文本编辑器打开，使用 Ctrl - F 查找“1.8.9”，将所有出现的“1.8.9”替换为当前版本号。
- 保存文件，重启树莓派，即可启动最新版本的Minecraft。
2. 自定义玩法 ：通过编写Python脚本，可对Minecraft世界进行自定义修改，如创建特定的建筑、生成生物等，实现个性化的游戏体验。

5.5 硬件黑客技巧拓展

除了之前提到的构建安全盒和设置VPN服务器，树莓派还可进行以下硬件黑客操作：
1. 智能家居控制 ：结合GPIO引脚和传感器，实现对家居设备的智能控制，如通过温度传感器自动调节空调温度，通过光线传感器控制灯光开关等。
2. 机器人开发 ：利用树莓派的计算能力和GPIO接口，开发各种类型的机器人，如轮式机器人、机械臂机器人等，实现自主导航、物体抓取等功能。

综上所述，Django框架和树莓派在Web开发和硬件应用领域具有巨大的潜力和丰富的应用场景。无论是用于学习编程、构建家庭影院、提高工作效率还是进行创意项目开发，它们都能为开发者和爱好者提供强大的支持和无限的可能性。通过不断探索和实践，我们可以充分发挥它们的优势，创造出更多有价值的成果。