38、树莓派物理计算入门：从点亮 LED 开始

树莓派物理计算入门：从点亮 LED 开始

1. 物理计算的乐趣

物理计算无处不在，小到厨房电器，大到汽车，嵌入式系统（小型计算机）随处可见。比如厨房中的冰箱、搅拌机、烤箱、微波炉，甚至灯泡里都有计算机；汽车里更是有超过 20 个计算机。就连普通的烤面包机，如果有百吉饼按钮或显示屏，也会内置计算机。这是因为用计算机控制设备比用特殊硬件成本低得多，批量购买计算机芯片每个只需约 15 美分。

这些小型计算机大多比普通 PC 简单、运行速度慢且随机存取存储器（RAM）少。PC 的 RAM 可能有 4GB 到 128GB（1GB 约等于 10 亿字节），而烤面包机里的计算机 RAM 可能只有约 100 字节。它们能感知环境并与之交互，像冰箱计算机会检查温度，必要时启动制冷设备以节省电量；炉灶会更新前面板显示，监控按钮和旋钮并控制温度，为你做出美味的千层面。

2. 什么是树莓派

由于这些小型计算机功能有限，我们选择了树莓派。树莓派是一款价格在 35 - 70 美元的计算机，有大量的硬件和软件资源可供使用，尤其适合 Python 编程。它比烤面包机里的计算机复杂，但比电视里的计算机简单。

树莓派是自 2012 年以来就很受欢迎的单板计算机（SBC），由树莓派基金会创建，用于在全球学校教授基础科学和工程知识。它非常畅销，销量超过 3000 万台。树莓派有多种型号，从 5 美元的树莓派 Zero 到约 70 美元的新款树莓派 4B。本文项目使用树莓派 4B，也可以使用 3B +。

2.1 树莓派 4B 的主要硬件组件

硬件组件