1.4　樹莓派軟件

樹莓派可以運行各種各樣的軟件，我們常用的軟件在樹莓派上都可以使用，或者有替代的版本，這一點從前面介紹的眾多操作系統(tǒng)的選擇上可以看得出來。當(dāng)然，在樹莓派上最流行的還是樹莓派基金會官方推出的基于Debian Linux定制的Raspbian操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)預(yù)裝了互聯(lián)網(wǎng)、影音、圖像、辦公、編程、游戲等一系列軟件，真正做到了“開箱即可運行”，初學(xué)者建議從Raspbian開始上手學(xué)習(xí)樹莓派。

只要用過Windows操作系統(tǒng)或者Mac操作系統(tǒng)，上手Raspbian毫無壓力，因為Raspbian采用的是和“前輩們”一樣的圖形界面，有窗口、圖標(biāo)、界面，并且采用鼠標(biāo)進行點選，使用鍵盤進行輸入，符合普通用戶的操作習(xí)慣。

1.4.1　設(shè)置助手

進入系統(tǒng)可以看到設(shè)置助手已經(jīng)在桌面上等著我們了，如圖1-18所示。使用設(shè)置助手可以幫助我們進行基本的設(shè)置。當(dāng)然，即使這一步不設(shè)置，后面也可以在樹莓派→首選項→Raspberry Pi Configuration中單獨設(shè)置。

設(shè)置國家、語言和時區(qū)，如圖1-19所示。這一步非常重要，否則WIFI、系統(tǒng)語言、時間等無法正確工作，用起來會比較費勁。

下一步會讓你設(shè)置新的密碼，如圖1-20所示。由于NOOBS系統(tǒng)默認(rèn)賬戶和密碼為pi、raspberry，全世界都是一樣的，因此有必要設(shè)置新的密碼，避免被別人猜到。密碼一旦設(shè)置，無法撤回，如果忘記了密碼，就只能重裝系統(tǒng)。

設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)，如圖1-21所示。如果已經(jīng)連接了有線網(wǎng)絡(luò)，這一步可以跳過，當(dāng)然也可以同時連接無線網(wǎng)絡(luò)。需要注意的是，在最新的樹莓派3B+硬件上，已經(jīng)可以支持5G制式的WIFI。選擇WIFI的名字，輸入密碼，即可連接無線網(wǎng)絡(luò)，如果不需要，則單擊Skip按鈕跳過即可。

選擇是否需要升級系統(tǒng)到最新版本，如圖1-22所示。樹莓派基金會維護著Raspbian系統(tǒng)，提供系統(tǒng)更新包，使用較舊版本的軟件是存在安全隱患的，建議升級到軟件的最新版本。當(dāng)然，這一步會占用大量的時間精力，建議在空閑的時間進行升級。

設(shè)置完成之后會要求重啟來使設(shè)置生效，選擇重啟，再次進入桌面之后，就可以使用Raspbian操作系統(tǒng)了，如圖1-23所示。

1.4.2　桌面布局

Raspbian的桌面風(fēng)格像極了十多年前的Windows XP，主要包含桌面、系統(tǒng)欄、任務(wù)欄、啟動欄和窗口五大部分，具體功能如圖1-24所示。

圖1-24的位置對應(yīng)的功能如表1-3所示。

系統(tǒng)欄（見圖1-25）提供了常用的系統(tǒng)功能，如萬年歷、音量和藍(lán)牙的調(diào)節(jié)，WIFI的連接，U盤的彈出，等等。

樹莓派開始欄圖標(biāo)（見圖1-26）類似于Windows XP的“開始”按鈕，單擊此處可以打開一系列軟件，這些軟件已經(jīng)分門別類，需要使用時去目錄下打開即可。啟動欄中有瀏覽器、文件管理器和終端的快捷方式，單擊即可打開，和Windows非常像。

1.4.3　瀏覽器及軟件管理

比如我們想要使用瀏覽器，在啟動欄中單擊瀏覽器，系統(tǒng)即可啟動樹莓派自帶的Chromium瀏覽器。圖1-27是在Chromium瀏覽器中打開樹莓派官網(wǎng)的頁面截圖。

Chromiun的市場占有率高達百分之六七十，大家應(yīng)該在Windows或Mac平臺上或多或少地使用過Chromium，在樹莓派上使用Chromium，還是可以讓新手快速上手的。

也許有人會說，“我常用的瀏覽器是火狐怎么辦呢”？其實在樹莓派上安裝瀏覽器是一件非常簡單的事情。打開“開始”→“首選項”→Add/Remove Software，也就是安裝刪除程序，如圖1-28所示，在左上角輸入firefox（火狐瀏覽器的英文名稱），按回車鍵開始查詢，可以在查詢結(jié)果中找到Mozilla Firefox web browser-Extended Support Release（ESR）復(fù)選框，勾選該復(fù)選框，單擊Apply按鈕。

由于安裝或者刪除軟件涉及對系統(tǒng)的修改，樹莓派會詢問當(dāng)前用戶的賬戶和密碼。驗證通過后，樹莓派就會開始自動下載并安裝火狐瀏覽器，完成之后單擊OK按鈕，關(guān)閉包管理器。然后在“開始”→“互聯(lián)網(wǎng)”選項中，就可以看到Firefox ESR已經(jīng)安裝成功了，如圖1-29所示。

刪除軟件的過程，則是取消勾選Mozilla Firefox web browser-Extended Support Release（ESR）復(fù)選框，依次單擊Apply按鈕和OK按鈕即可。

其他軟件的安裝和刪除過程類似。

當(dāng)然，由于我們使用的Raspbian是基于Debian Linux的衍生系統(tǒng)，因此也可以使用Debian的包管理器apt來進行軟件包的管理，這部分屬于較為高級的內(nèi)容，我們會在本書的后半部分進行介紹。

1.4.4　文件管理器

在任務(wù)欄單擊文件管理器，可以打開文件管理器。音樂、視頻、文檔、下載文件等都可以分門別類地存儲在對應(yīng)的文件夾里。使用文件管理器還可以瀏覽U盤等外接存儲器里的文件，如圖1-30所示。

如圖1-30所示，文本框分為左右兩列，左側(cè)為目錄導(dǎo)航，右側(cè)為目錄內(nèi)容。打開文件管理器，首先呈現(xiàn)的就是用戶pi根目錄下的內(nèi)容，如表1-4所示。

樹莓派的文件管理器支持拖曳，也就是說，在外接存儲器和樹莓派自己的TF卡之間復(fù)制和移動文件是非常簡單的。可以同時打開兩個窗口，一個顯示內(nèi)置存儲，另一個顯示外接存儲，然后直接把文件拖曳到目標(biāo)文件夾上，松開鼠標(biāo)即可。當(dāng)然也可以選擇文件，右擊，選擇復(fù)制／剪切，在目標(biāo)文件夾處右擊，選擇“粘貼”即可。復(fù)制和剪切的區(qū)別在于，剪切會刪除源文件，而復(fù)制不會。

在操作完外接存儲器之后，關(guān)閉文件管理器窗口，并單擊系統(tǒng)右上角彈出的設(shè)備按鈕，在列表中選擇想要彈出的設(shè)備，確保設(shè)備安全彈出之后，再移除外部存儲設(shè)備。

1.4.5　編程套件

作為立志于少兒教育以及青少年編程的樹莓派，當(dāng)然少不了其主打的一系列編程工具。在“開始”→“編程”選項卡中，由易到難涉及Scratch、Python、Java、Mathematica，甚至Wolfram這種“未來”的語言，從產(chǎn)品平臺上來看，涉及趣味編程、少兒編程、智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器運維等方向，覆蓋面廣，功能豐富，如圖1-31所示。

在這些編程軟件和編程環(huán)境中，目前使用得最為廣泛的就是Scratch語言和Python語言。

Scratch是一門非常簡單的圖文并茂的語言，如圖1-32所示，初學(xué)者無須先學(xué)習(xí)語法，便能利用它設(shè)計程序，適合6~10歲的孩子自學(xué)或者家長陪伴閱讀。Scratch編程是STEM教育的一種綜合教育方式，它融合了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）方面的知識，側(cè)重思維訓(xùn)練，而不是簡單地學(xué)習(xí)一門編程語言。這門語言是由麻省理工（MIT）設(shè)計的，MIT媒體實驗室教授及終身幼兒園小組負(fù)責(zé)人Mitchel Resnick在推廣Scratch編程學(xué)習(xí)中引入了4條編程引導(dǎo)原則（4P原則），如表1-5所示。

通過4P原則，教育工作者可以確保編程學(xué)習(xí)達到幫助青少年提高邏輯思維能力和解決問題的能力的目的，而不是僅僅流于表面，為了教育而教育。

目前在中國，少兒編程特別火爆，不少創(chuàng)業(yè)者趨之若鶩，當(dāng)作“教育時尚”來趕風(fēng)口的團隊大有人在，如圖1-33所示為國內(nèi)推出的Scratch競品。雖然許多人只是將其當(dāng)作一門生意來做，但是不可否認(rèn)的是，Scratch確實存在著巨大的需求，也為少兒和青年提供了更多的選擇，比筆者小時候連勞動模型課都沒有道具的情況要好得多。

Python語言是當(dāng)前非常火熱的語言之一，從網(wǎng)站、物聯(lián)網(wǎng)、智能硬件到人工智能、深度學(xué)習(xí)，到處都可以看到它的身影。Python憑借完整的高級語言特性、較為平緩的學(xué)習(xí)曲線、完善的生態(tài)成為事實上的跨平臺第一語言，哪怕是專業(yè)的程序員，學(xué)習(xí)Python也可以成為職業(yè)生涯的一項重要技能。

Python有諸多優(yōu)點，分別說明如下。

（1）易于學(xué)習(xí)：Python有相對較少的關(guān)鍵字，結(jié)構(gòu)簡單，有明確定義的語法，學(xué)習(xí)起來更加簡單。

（2）易于閱讀：Python代碼定義得更清晰。

（3）易于維護：Python的成功在于它的源代碼是相當(dāng)容易維護的。

（4）一個廣泛的標(biāo)準(zhǔn)庫：Python的最大優(yōu)勢之一是有豐富的庫，并且是跨平臺的，在UNIX、Windows和Macintosh系統(tǒng)上兼容，性能很好。

（5）互動模式：互動模式的支持，你可以從終端輸入執(zhí)行代碼并實時獲得結(jié)果，互動、實時地對代碼片段進行調(diào)試，甚至進一步測試。

（6）可移植：基于其開放源代碼的特性，Python已經(jīng)被移植（也就是使其工作）到許多平臺。

（7）可擴展：如果你需要一段運行得很快的關(guān)鍵代碼，或者想要編寫一些不愿意開放的算法，則可以使用C或C++完成那部分程序，然后從Python程序中調(diào)用。

（8）數(shù)據(jù)庫：Python提供所有主要的商業(yè)數(shù)據(jù)庫的接口。

（9）GUI編程：Python支持GUI創(chuàng)建和移植到許多系統(tǒng)調(diào)用。

（10）可嵌入：你可以將Python嵌入C/C++程序，讓程序用戶獲得“腳本化”的能力。

樹莓派在Raspbian系統(tǒng)中集成了Python的交互環(huán)境和Thonny——一款Python語言的精簡IDE，如圖1-34所示。這款I(lǐng)DE沒有枯燥乏味的設(shè)置和眼花繚亂的功能，只有寫代碼和調(diào)試代碼等基本的操作，可以讓青少年專注于編寫代碼和測試邏輯本身，而不是把大量時間花在設(shè)置IDE上，對初學(xué)者、青少年非常友好。

1.4.6　樹莓派配置工具

最后我們來看一下樹莓派配置工具，位于“開始”→“附件”→Raspberry Pi Configuration，是一款樹莓派的快速配置工具，有設(shè)置域名、硬件開關(guān)的啟動和關(guān)閉、硬件運行的參數(shù)以及語言地域等選項，即使已經(jīng)在系統(tǒng)中設(shè)置成中文，這些選項依然是英文狀態(tài)，初學(xué)者可能需要常備字典才能理解其含義，如圖1-35~圖1-38所示。

我們舉兩個非常簡單的例子。如果在攝像頭接口連接了攝像頭，就需要在這里將Camera設(shè)置成Enable；如果我們平時需要使用遠(yuǎn)程屏幕的功能，在這里可以將VNC設(shè)置成Enable，樹莓派的VNC Server就會打開，在任何平臺下，可以使用VNC Viewer來連接樹莓派的桌面，這樣就摒棄了需要長時間連接HDMI顯示器的煩惱，可以在自己喜歡的筆記本電腦上操作樹莓派的屏幕。

通過這一章的學(xué)習(xí)，相信大家已經(jīng)對樹莓派有了基本的了解。接下來，我們循序漸進，從基礎(chǔ)開始，帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)編程與硬件的知識，讓大家逐漸體會樹莓派的強大之處。