课堂目标

  • 了解树莓派的理念及设计初衷。

  • 了解树莓派的功能，我们用它能做哪些事情。

  • 了解树莓派各个系列的区别，帮助我们选择适合自己的开发版。

树莓派是什么？

树莓派（Raspberry Pi，简称RPi或RasPi），专为学生学习计算机编程而设计，只有信用卡大小的卡片式电脑。

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树莓派的起源

树莓派由2012年英国的一家慈善基金会发起，用来提升学校计算机科学的教育，让计算机变得更有趣。

树莓派的功能

树莓派是一款ARM的微电脑主板，以SD/MicroSD卡为硬盘，集成了无限网卡、蓝牙、有线网卡、USB口、HDMI口等外接插口，可以提供日常计算机的多种用途，包括文字处理、电子表格、浏览网页、游戏、播放视频等。

最重要的是它提供了40个引脚，方便计算机爱好者们进行功能扩展，实现自己的创意想法。

树莓派的版本

B系列

随着时间推移，树莓派系统不断演进，从最初的1代到最近的5代，每代产品都在性能、功能、可用性上有显著提升。树莓派每代产品都是B系列先发布，再发布对应的A系列。

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  • 树莓派1B使用700MHz的单核Cpu，512M内存，标准SD卡，提供2个USB端口、3.5mm音频插孔、HDMI接口、10/100Mbps网卡、26针GPIO。

  • 树莓派1B+增加至4个USB端口，提供了40个GPIO，使用MicroSD卡，并改进了功耗和音频质量。

  • 树莓派2B的CPU升级为900MHz的4核Coretex-A7，内存增加至1G，性能较1B+提升了6倍。

  • 树莓派3B的CPU升级为1.2GHz的4核Coretex-A53，内置了无线网络和蓝牙功能。

  • 树莓派3B+的CPU升级为1.4GHz的4核Coretex-A53，支持千兆以太网，加强热管理。

  • 树莓派4B的内存提供了1G、2G、4G、8G版本选择，CPU升级为1.5GHz的4核Coretex-A72。GPU升级到VideoCoreVI。电源接口由之前的micro usb变成type c。以前一个标准的HDMI接口变成两个micro HDMI接口。网口升级到真千兆网。增加了两个USB3.0接口。

  • 树莓派5的内存提供了4G、8G版本选择，CPU升级为2.4GHz的4核Coretex-A76，速度是4B的2-3倍。GPU升级到VideoCoreVII。

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A系列

树莓派A系列采用紧凑设计，是对应的B系列的低成本替代方案，性能相同，价格却更便宜。A型的内存通常是B型的一半，与B型相比端口更少，尺寸更小。

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  • 树莓派A+拥有更小的尺寸，只有一个USB口，无以太网连接。内存为512M。

  • 树莓派3A+的CPU为1.4GHz的4核Coretex-A53，拥有蓝牙和无线网卡。

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Zero系列

树莓派Zero系列是树莓派系列中小尺寸高性价比的卡片式开发主板，具有小尺寸、低功耗、全功能的特点，适合用智能家居应用和其他物联网项目。

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  • 树莓派 Zero 采用的是 ARM11 内核的 BCM2835 处理器，经济适用。

  • 树莓派 Zero W 是在 Zero 原版的基础上板载无线网卡，支持蓝牙和 WiFi 功能。

  • Zero WH 是在 Zero W 的基础上加焊了 40PIN 排针，方便用户的调试和使用。

  • Zero 2 W采用的是1GHz ARM Cortex-A53 64位四核处理器，性能提升了5倍。

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400系列

将树莓派集成到键盘中，形成一体化设计，小巧便携，性能与 Raspberry Pi 4 Model B 相当，适合桌面应用、编程学习、轻度服务器等场景。

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术语解释

SOC

System on Chip（系统级芯片，也称片上系统），是一种高度集成的电子元件。它将多个功能模块（如处理器、内存、外设接口等）集成在一个单一的芯片上。这种集成方式不仅减少了系统的复杂性和成本，还提高了系统的性能和可靠性。

GPU

Graphics Processing Unit（图形处理器），专门做图像和图形相关运算工作的微处理器。

外设

计算机系统中输入、输出设备、外存储器的统称。

CPU

Central Processing Unit（中央处理器），包含运算器和控制器，是计算器进行信息处理、程序运行的最终执行器。

ARM

ARM处理器是一种基于精简指令集计算机(RISC)的微处理器。与传统的复杂指令集计算机(CISC)架构相比，ARM处理器以其高效、低功耗和小尺寸的优势，在移动设备和物联网设备中广泛使用。

  • 低功耗：ARM处理器的设计重点是低功耗，使其非常适合移动设备和物联网设备；

  • 高性能：ARM处理器采用RISC架构，指令简洁高效，可以在低频率下提供高性能；

  • 小尺寸：ARM处理器的物理尺寸较小，适合于尺寸要求严格的设备。

GPIO

一般用途输入输出接口。可以通过编程，直接控制引脚高低电平变化的底层扩展口。

PoE

以太网供电。只连接网线就能给设备供电的技术。

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