第1章 樹莓派基礎 1
1.1 樹莓派簡介 2
1.1.1 起源 2
1.1.2 介紹 2
1.1.3 系統 3
1.1.4 應用 4
1.2 燒錄系統 4
1.2.1 電源 5
1.2.2 顯示器 5
1.2.3 TF記憶體卡 6
1.2.4 鍵盤滑鼠 7
1.2.5 可選設備 7
1.2.6 安裝系統 8
1.2.7 無顯示器安裝系統 9
1.3 樹莓派使用 12
1.3.1 Raspberry Pi OS系統簡介 12
1.3.2 使用LXDE 12
1.3.3 使用終端 13
1.3.4 使用SSH 14
1.3.5 使用VNC 15
1.3.6 中文輸入法 17
1.4 安裝Python 19
1.4.1 安裝Python3.7.4 19
1.4.2 Python解譯器 20
1.4.3 使用Thonny 20
溫 故 知 新 22
第2章 常用命令 23
2.1 系統管理 24
2.1.1 用戶管理 24
2.1.2 進程管理 25
2.1.3 服務管理 27
2.1.4 系統關機和重啟 29
2.2 檔目錄管理 29
2.2.1 創建和刪除 29
2.2.2 目錄切換 31
2.2.3 許可權設置 32
2.2.4 查找 33
2.3 軟體管理 33
2.3.1 安裝套裝軟體 33
2.3.2 升級套裝軟體 34
2.3.3 搜索套裝軟體 34
2.3.4 卸載選件包 35
2.4 性能監控 35
2.4.1 使用命令查看 35
2.4.2 使用腳本查看 36
實例2.1 讀取樹莓派資源佔用情況 37
溫 故 知 新 39
第3章 常用軟體及服務 41
3.1 樹莓派換源 42
3.1.1 查看系統版本 42
3.1.2 更換系統源 42
3.1.3 更換pip源 44
3.2 遠程監控 44
3.3 檔存儲 46
3.3.1 FTP服務 46
3.3.2 檔共用 48
實例3.1 smb、conf設定檔 48
3.4 Web相關 51
3.4.1 Nginx 51
3.4.2 內網穿透 53
3.4.3 Aria2 54
實例3.2 Aria2配置 55
實例3.3 Aria2c配置 56
3.4.4 NTP 58
實例3.4 NTP配置 59
3.5 系統備份 61
3.5.1 全卡備份 61
3.5.2 壓縮備份 62
3.6 MariaDB 62
溫 故 知 新 65
第4章 OpenCV使用 67
4.1 OpenCV基礎 68
4.1.1 OpenCV簡介 68
4.1.2 樹莓派安裝OpenCV 68
實例4.1 CMake命令 72
實例4.2 OpenCV編譯時常見的缺失檔 74
實例4.3 使用OpenCV調用攝像頭拍照並進行灰度處理 76
4.1.3 影像處理過程 77
4.2 各類攝像頭使用 77
4.2.1 CSI攝像頭 78
實例4.4 錄製視頻 79
實例4.5 轉換 BGR格式視頻 79
實例4.6 轉換為RGBArray視頻 80
4.2.2 USB攝像頭 81
實例4.7 讀取USB攝像頭圖像 82
4.3 圖像基礎操作 82
4.3.1 載入和顯示圖像 83
實例4.8 載入和顯示圖像 83
4.3.2 輸出灰度圖像 84
實例4.9 輸出樹莓派桌面灰度圖像 84
4.3.3 畫圖 85
實例4.10 使用OpenCV畫圖 85
4.4 簡單的圖像識別 87
4.4.1 數位識別 87
實例4.11 使用OpenCV進行數位識別 87
4.4.2 英文識別 89
實例4.12 使用OpenCV識別圖片中的英文字元 89
4.4.3 人臉識別 90
實例4.13 識別圖片中的人臉並標記 90
溫 故 知 新 92
第5章 GPIO基礎 93
5.1 GPIO簡介 94
5.1.1 GPIO定義 94
5.1.2 GPIO引腳佈局 94
5.2 連接GPIO 97
5.2.1 直接連接 98
5.2.2 使用T型擴展板 98
5.2.3 使用麵包板 99
5.3 使用RPi.GPIO模組 99
5.3.1 基本用法 99
5.3.2 模組的輸入 101
5.3.3 脈寬調製 103
5.4 控制GPIO輸出 105
5.4.1 硬體連接 106
5.4.2 測試GPIO輸出 107
實例5.1 使用Python點亮一個LED燈 107
實例5.2 使用PWM點亮一個LED燈 108
5.5 檢測GPIO輸入 109
5.5.1 硬體連接 109
5.5.2 下拉電阻 109
實例5.3 下拉電阻 110
5.5.3 上拉電阻 111
實例5.4 上拉電阻 112
實例5.5 反應測試遊戲 113
5.6 拓展GPIO 114
5.6.1 SPI通信協議 115
實例5.6 MCP3008的使用 117
5.6.2 I2C通信協議 119
5.6.3 串口通信協議 121
溫 故 知 新 122
第6章 硬體控制 123
6.1 LED 124
6.1.1 控制亮度 124
實例6.1 使用PWM控制LED燈閃爍 124
6.1.2 改變顏色 125
實例6.2 使用PWM控制RGB-LED燈發出不同顏色的光 126
6.1.3 RGB-LED燈條 128
實例6.3 通過rpi-ws281x庫控制RGB-LED燈條 129
6.1.4 LED矩陣 132
實例6.4 使用LED矩陣顯示♥形圖案 133
實例6.5 使用LED矩陣實現倒計時程式 134
6.1.5 使用OLED 136
6.2 蜂鳴器 138
6.2.1 有源蜂鳴器 138
實例6.6 使用有源蜂鳴器示例 139
6.2.2 無源蜂鳴器 139
實例6.7 使用無源蜂鳴器示例 139
實例6.8 使用無源蜂鳴器演奏《小星星》 140
6.3 即時時鐘 142
6.4 GPS 145
6.4.1 連接GPS模組 145
6.4.2 使用Python讀取資料 147
實例6.9 讀取GPS數據 147
實例6.10 使用gps模組讀取樹莓派的位置資訊 148
6.5 供電設備 149
6.5.1 鋰電池 149
6.5.2 不斷電供應系統 150
6.5.3 太陽能電池板 151
6.6 數位鍵盤 152
實例6.11 檢測數位鍵盤輸入 153
實例6.12 處理數位鍵盤的輸入 154
6.7 指紋識別 157
6.8 麥克風陣列 158
實例6.13 監聽按鈕狀態 161
溫 故 知 新 162
第7章 使用控制電機 163
7.1 直流電機 164
7.1.1 簡介 164
7.1.2 驅動直流電機 164
實例7.1 使用樹莓派驅動直流電機 166
7.1.3 控制方向 167
實例7.2 實現不改變電路時控制直流電機方向 167
7.1.4 控制轉速 168
實例7.3 通過改變占空比來控制直流電機轉速 169
7.2 伺服電機 170
7.2.1 簡介 170
7.2.2 控制伺服電機 171
實例7.4 使用樹莓派控制伺服電機 172
7.2.3 控制多台伺服電機 173
實例7.5 通過adafruit_pca9685庫控制多台伺服電機 174
7.3 步進電機 175
7.3.1 簡介 175
7.3.2 單極步進電機 176
實例7.6 通過改變電平高低來控制單極步進電機 177
7.3.3 雙極步進電機 178
實例7.7 控制雙極步進電機 179
溫 故 知 新 184
第8章 常用感測器 185
8.1 氣體感測器 186
8.1.1 二氧化碳感測器 186
實例8.1 讀取二氧化碳濃度 187
實例8.2 使用CCS811庫讀取二氧化碳濃度 187
8.1.2 MQ系列感測器 188
實例8.3 檢測環境中是否含有酒精 190
8.2 溫濕度感測器 191
8.2.1 溫度感測器 192
實例8.4 使用溫度感測器輸出當前溫度 193
8.2.2 濕度感測器 194
實例8.5 使用濕度感測器 195
8.2.3 氣壓感測器 196
實例8.6 使用氣壓感測器列印讀取到的氣壓資料 197
實例8.7 使用氣壓感測器推測出海拔高度 198
8.3 電阻式感測器 199
8.3.1 熱敏電阻 199
實例8.8 使用熱敏電阻測量當前環境溫度 200
8.3.2 光敏電阻 201
實例8.9 使用光敏電阻監測當前環境中的光線強度 202
8.4 聲波感測器 202
8.4.1 聲音感測器-DO 203
實例8.10 讀取聲音感測器的數位信號 204
8.4.2 聲音感測器-AO 204
實例8.11 讀取聲音感測器類比信號 206
8.4.3 超聲波感測器 207
實例8.12 使用超聲波感測器測距離 208
8.5 光感測器 210
8.5.1 光照感測器 210
實例8.13 使用光照感測器檢測光照強度 211
8.5.2 紅外感測器 212
實例8.14 使用紅外感測器檢測障礙物 213
8.5.3 紫外感測器 213
實例8.15 通過紫外線感測器檢測紫外線指數 214
8.5.4 鐳射感測器 215
實例8.16 使用鐳射感測器檢測感測器與障礙物的距離 216
8.5.5 顏色感測器 217
實例8.17 使用顏色感測器檢測顏色、色溫和照度資料 218
8.5.6 火焰感測器 219
實例8.18 使用火焰感測器檢測火光 220
8.6 力感測器 223
8.6.1 壓力感測器 223
實例8.19 使用壓力感測器測量物體重量 224
8.6.2 震動感測器 226
實例8.20 使用震動感測器檢測是否有震動 227
8.6.3 電子羅盤感測器 228
實例8.21 使用電子羅盤感測器測量方位 229
8.6.4 角速度和加速度感測器 231
實例8.22 使用角速度和加速度感測器讀取參數 232
實例8.23 使用mpu6050庫讀取參數 235
8.6.5 霍爾感測器 235
實例8.24 使用霍爾感測器檢測磁場 236
溫 故 知 新 238
第9章 專案實踐 239
9.1 家居控制 240
9.1.1 Home Assistant安裝 240
9.1.2 命令列基礎操作 243
實例9.1 設置hass自啟動 243
9.1.3 基礎配置 246
9.1.4 接入設備 247
9.1.5 綁定微信小程式 250
9.1.6 安裝Hass.io組件 250
9.2 智能音箱 252
9.2.1 wukong-robot安裝 252
9.2.2 更新喚醒詞 255
9.3 Android TV 259
9.3.1 簡介 259
9.3.2 安裝方法 260
9.4 個人博客網站 262
9.4.1 安裝依賴 262
9.4.2 資料庫配置 263
9.4.3 Gunicorn配置 265
實例9.2 Gunicorn配置 265
9.4.4 Nginx配置 266
實例9.3 Nginx配置 267
9.4.5 Supervisor配置 268
實例9.4 Supervisor配置 268
9.4.6 內網穿透 268
溫 故 知 新 269
第10章 智能小車 271
10.1 開發準備 272
10.1.1 需求分析 272
10.1.2 開發環境 272
10.1.3 硬體清單 272
10.1.4 項目預覽 273
10.2 硬體安裝 274
10.2.1 底盤 274
10.2.2 循跡模組 277
10.2.3 電池 278
10.2.4 主機板 279
10.2.5 轉接板 280
10.2.6 電壓表 282
10.2.7 紅外模組 283
10.2.8 超聲波模組 283
10.2.9 麵包板 285
10.2.10 雲台 286
10.2.11 連接底層板和頂層板 286
10.2.12 接線 287
10.3 燒錄鏡像 289
10.4 控制實驗 290
10.4.1 蜂鳴器 290
實例10.1 控制蜂鳴器 290
10.4.2 按鍵檢測 292
實例10.2 檢測按鍵是否被按下 292
10.4.3 基本運動 294
實例10.3 實現小車的基本運動功能 294
10.4.4 循跡模組 297
實例10.4 實現小車自動循跡功能 297
10.4.5 避障模組 301
實例10.5 實現小車紅外自動避障功能 301
10.4.6 超聲波模組 305
實例10.6 超聲波實現單方向避障功能 305
10.4.7 超聲波舵機模組 308
實例10.7 實現超聲波多方向避障功能 309
10.4.8 紅外遙控 314
實例10.8 實現紅外控制小車運動功能 314
10.4.9 WIFI控制 318
實例10.9 實現WIFI控制小車運動功能 318
溫 故 知 新 320