60、树莓派：功能、项目与优劣势全解析

最新推荐文章于 2025-09-12 12:21:40 发布

m0n1o2p

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分类专栏： Python与树莓派入门指南文章标签：树莓派项目优劣势

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树莓派：功能、项目与优劣势全解析

一、树莓派项目介绍

树莓派是一款功能强大的小型计算机，适合初学者和有经验的开发者。以下为你介绍一些有趣的树莓派项目：

1. 构建基础轮式机器人

这是进入树莓派世界的完美入门项目，能帮助初学者通过简单的 Python 命令创建并管理小型机器人。
- 学习内容 ：
- 设置带有两个引擎的引擎控制板
- 使用 Python 管理电机
- 制作机器人底盘
- 所需材料 ：
- 树莓派 3
- 电机控制板
- 2 个 3V - 6V 直流发动机
- 2 个轮子
- 电池及电池座
- 球脚轮
- 电缆或跳线
- USB 电池组
- 简单电子设备

2. 像蝙蝠一样“看”

对于热爱蝙蝠和树莓派的人来说，这是一个有趣的项目，你将学习构建可穿戴的回声定位设备。
- 学习内容 ：
- 创建分压器
- 设置超声波距离传感器
- 计算超声波脉冲范围
- 使用脉冲宽度调制（PWM）为小型电机供电
- 理解如何使用函数解决抽象数学问题
- 所需材料 ：
- 树莓派 3
- 超声波距离传感器
- 振动发动机
- 1 个 1.2k（或其他，见工作表）电阻
- 1 个 2.2k 电阻
- 1 个无焊面包板
- 6 条公对母跳线
- 2 条公对公跳线
- 6 条母对母跳线

3. 创建智能镜子

你可以创建自己的智能镜子，完成后可以显示天气、本地新闻等信息。该项目具有模块化特点，可轻松移动或挂在墙上。
- 所需材料 ：
- 1 个树莓派 3
- 1 个薄型显示器（或旧显示屏）
- 12 英尺 - 1x2、12 英尺 - 1x3 胶合木板
- 1 根薄型 HDMI 电缆
- 1 块 18 - 24 英寸、1 毫米厚的透视亚克力镜子

4. 创建自动园丁

如果你厌倦了花费时间照顾室内植物，这个项目可以让树莓派为你完成浇水和光照任务。
- 所需材料 ：
- 约 1 个树莓派 Zero
- 1 个 12V 蠕动泵
- 1/8 英寸内径、3/16 英寸外径的白色硅胶管
- 1 个 5V 生长灯
- 2 个 IRLB8721PBF N 沟道 MOSFET
- 通用跳线
- 4 套 M4 螺栓 + 螺母
- 2 套 M3 螺栓 + 螺母
- 2 套 M2.5 螺栓 + 螺母
- 1 卷电工胶带
- 约 1 个 12V 电源

5. 为树莓派创建四轴飞行器

如果你熟悉树莓派项目的创建，可以考虑这个项目。你可以使用树莓派软件创建自己的四轴飞行器，但除了树莓派 3、Navio 套件和简单电子设备外，还需要更多零件。

6. 创建自己的手机

对于更有经验的树莓派 DIY 爱好者，这个项目将极大地考验你的技能。开发者可以用低至 160 美元的成本组装出自己的树莓派手机。
- 所需材料 ：
- 树莓派 B 型
- PiTFT 320 - 240 触摸屏
- 2500mAh LiPo 电池
- GSM / GPRS SIM900 模块
- 3.3V 至 5V 1A DC - DC 升压转换器
- 电缆、插座、开关等

7. 使用树莓派 4 制作口袋笔记本电脑

这是一个漂亮但复杂的项目，使用纸板和树莓派 4 可以制作迷你口袋笔记本电脑。该配置使用 4GB 树莓派 4、蓝牙键盘、电源 PCB 和 7 英寸显示器，你可以根据自己的喜好和预算更改模板。

二、树莓派的优点

树莓派不仅在计算爱好者市场中占有一席之地，还适用于商业和个人用途。以下是树莓派的一些显著优点：
1. 低功耗 ：树莓派大约消耗 5 - 7 瓦的能量，约为类似全尺寸机箱的十分之一。由于服务器持续运行，长期下来能节省大量电费。例如，一个简单的树莓派套装（树莓派主板、外壳和电源）如果 24/7/365 运行，大约一年的电费节省就能抵消其成本。
2. 无移动部件 ：树莓派使用 SD 卡进行存储，没有移动部件，相比低等级卡，Class 10 SD 卡性能通常最高，但主要影响启动时间。总体而言，创见（Transcend）卡性价比不错。
3. 小巧的外形 ：树莓派（带外壳）可以拿在手中，而类似的全尺寸机箱则无法做到。这意味着树莓派可以轻松集成到各种设备中。
4. 无噪音 ：树莓派运行时完全安静。
5. 状态指示灯 ：树莓派主板上有多个状态指示灯，通过简单的事件就能查看网络接口卡操作、磁盘 I/O、电源状态等信息。
6. 扩展能力 ：有多种价格实惠的设备可供树莓派使用，从 I/O 板（GPIO）到相机等应有尽有。树莓派有两个 USB 端口，通过连接有源 USB 集线器可以添加更多设备。
7. 内置支持 HDMI 的图形功能 ：树莓派的显示端口是 HDMI，可支持高达 1920 的分辨率，例如可将其用作视频播放盒。为了向后兼容，有多种转换器可将其转换为 VGA。
8. 价格实惠 ：树莓派（修订版 B）在价格方面提供了最佳的规格，是少数在同类产品中提供 512MB RAM 的设备之一。自推出以来，价格不断下降，无论是作为爱好、商业用途还是其他需求，都非常实惠。
9. 强大的社区支持 ：树莓派拥有出色的社区支持，在用户论坛中可以轻松获得硬件和/或 GNU / Linux 软件方面的帮助。
10. 超频功能 ：如果使用的程序存在性能问题，可以对树莓派进行超频，但这需要用户自行承担风险。
11. 多用途 ：SD 卡存储使得在运行不同 GNU / Linux 发行版的 SD 卡之间切换变得容易，可快速调整树莓派的功能。例如，你可以先将树莓派设置为服务器进行测试，之后再尝试其他用途，只需更换 SD 卡即可。还可以使用 GNU / Linux 机器上的 ‘dd’ 命令生成 SD 卡的备份，并在需要时恢复。

下面用 mermaid 流程图展示树莓派优点的逻辑关系：

graph LR
    A[树莓派优点] --> B[低功耗]
    A --> C[无移动部件]
    A --> D[小巧外形]
    A --> E[无噪音]
    A --> F[状态指示灯]
    A --> G[扩展能力]
    A --> H[内置图形功能]
    A --> I[价格实惠]
    A --> J[社区支持]
    A --> K[超频功能]
    A --> L[多用途]

三、树莓派的缺点

尽管树莓派有诸多优点，但也存在一些小缺点：
1. ARM 架构 ：虽然 ARM 是高效低功耗的架构，但它不是 x86 架构，因此任何为 x86 编译的二进制文件都无法在树莓派上运行。不过，已经有完整的 GNU / Linux 发行版为 ARM 架构编译，并且新的发行版也在不断涌现。目前发现唯一有问题的应用是 Wine，它用于运行 Windows 程序，但在树莓派上无法工作。
2. 不可升级的 RAM ：树莓派的主要组件，包括 512MB 的 RAM，都焊接在主板上。不过，GNU / Linux 可以在其上轻松运行，在运行小型服务器时（不运行 X11），树莓派大约使用 100MB 的 RAM。

四、树莓派的软件与技术

1. 软件方面

树莓派运行 GNU / Linux 及类似操作系统，运行 Windows 存在诸多技术问题，因此被认为不切实际。树莓派是一款信用卡大小的计算机板，可用于多种计算机任务，如运动、文字处理、电子表格甚至高清视频播放。它由树莓派基金会在英国创立，自 2012 年起面向公众推出，旨在为学生和儿童提供低成本的教育微型计算机。树莓派主板设计的主要目标是促进学校层面学生的学习、实验和创新。

2. 技术方面

树莓派有两种版本，A 型和 B 型。两者的主要区别在于 USB 端口，A 型板功耗较低且不包含以太网端口，而 B 型板包含在中国开发的以太网端口。2014 年，树莓派基金会发布了计算机模块，将 B 型树莓派主板封装到一个模块中，用于嵌入式系统，以推广其应用。树莓派还配备了一系列开源技术。

下面用 mermaid 流程图展示树莓派版本的关系：

graph LR
    A[树莓派] --> B[A 型]
    A --> C[B 型]
    B --> B1[低功耗]
    B --> B2[无以太网端口]
    C --> C1[有以太网端口]

综上所述，树莓派以其丰富的项目应用、众多优点以及独特的软件技术，成为了一款极具吸引力的小型计算机。虽然存在一些小缺点，但并不影响它在计算爱好者、教育领域以及商业应用等方面的广泛使用。无论是初学者想要入门学习，还是有经验的开发者寻求新的挑战，树莓派都能提供一个很好的平台。