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《開源硬件創客——15個酷應用玩轉樹莓派》——1.1樹莓派是什麼
本節書摘來異步社區《開源硬件創客——15個酷應用玩轉樹莓派》一書中的第1章，第1.1節，作者：朱鐵斌，更多章節內容可以訪問雲棲社區“異步社區”公眾號查看
1.1樹莓派是什麼
要想玩轉樹莓派，首先得知道樹莓派是什麼。在本節中，作者將帶領大家揭開樹莓派的神秘麵紗，了解樹莓派從最初誕生到現在發生的有趣故事，以及樹莓派背後所蘊含著的深刻含義。
1.1.1 樹莓派的“誕生”
2012年2月29日，一個載入開源史冊的日子，本書的主角—樹莓派正式發售了。熱情的人們“刷爆”了樹莓派訂購網站的服務器，逼得網站站長在Twitter上懇求：“朋友，你能別如此頻繁地按F5鍵進行刷新網頁嗎，將會使服務器癱瘓的。”從最初的設計構想到原型機，再到最終發售，樹莓派走過了整整6個年頭。
2006年樹莓派的創始人厄普頓（Eben Upton）（見圖1-1）在劍橋大學發出了這樣的感歎：計算機專業學生的編程能力是一屆不如一屆啊！從前的學生在命令行下訓練出來的編程能力都很過硬，而現在的學生都被“舒適”的圖形界麵慣壞了。在圖形界麵下，年輕人的注意力很容易被網絡中的各種“誘惑”吸引，如網絡遊戲、網絡視頻、社交網絡等。同時，圖形界麵的易用性也使得他們不再去記憶各種煩瑣的命令。此外，計算機的多功能性和複雜性也使它不再適合入門學習。上述的這些原因，導致了年青人編程能力和創造力下降。正所謂“生於憂患，死於安樂”。厄普頓開始思考怎樣才能改變這一現狀，他認為青少年需要一個廉價、簡潔、好玩、高效並能充分發揮他們創造力的開發平台。因此，厄普頓以20世紀80年代英國的一種家用電腦BBC Micro為藍本，提出了樹莓派的最初設想。
2006年到2008年期間，厄普頓設計了許多版本的樹莓派原型機。但這些原型機的性能都達不到他的要求，比如使用Atmel的ATmega644控製器原型的主頻僅有22.1MHz，內存更是隻有可憐的512KB。直到2008年，廉價而性能足夠強勁的移動處理器芯片開始逐漸麵世，智能手機的發展標誌了一個新的時代—移動時代的來臨。在2008年7月11日蘋果公司推出了第二代iPhone—iPhone 3G，而10月22日第一款Android操作係統的智能手機—HTC Dream G1開始正式銷售，樹莓派也終於找到了它的好“基友”—ARM芯片，如圖1-2所示。
在這之後厄普頓成立了樹莓派基金會，並宣布樹莓派的目標為“造價25美元，運行Linux，信用卡尺寸，可以連接電視機，有高清視頻播放能力”。2011年8月，基金會製造出第一批Alpha電路板（共50片），成功運行了Debian係統。2012年的第一周，10個原型機的電路板在eBay上進行拍賣，出人意料的，這10個電路板共籌集了超過16000英鎊的資金。2012年2月份，首批1萬個電路板在中國開始生產。就這樣，樹莓派在人們的期待與支持中慢慢孕育成長……
2012年2月29日，樹莓派—正式誕生了！
1.1.2 樹莓派的“成長”
了解了樹莓派誕生的整個過程後，接下來作者將講述樹莓派誕生後的故事。
先來說說樹莓派硬件上的“成長”。 2012年發行之初，樹莓派分為Model A和Model B兩個版本，主版本代號為Revision 1.0，如圖1-3所示。A型的售價為25美元，B型的售價為35美元。得益於樹莓派開源的特性，在2012年10月樹莓派又在第1版（Revision 1.0）的基礎上推出了第2版（Revision 2.0）。第2版樹莓派將原來的內存從256MB升級到了512MB，同時PCB主板也做了一些修整，比如，增加了定位孔，去除了USB供電的限流保險絲以及USB HUB芯片的電源控製功能，對GPIO接口也進行了一定程度的調整。
2013年2月1日，紅色中國版的樹莓派誕生了。紅色版的樹莓派由深圳市韻動電子有限公司獲得授權生產，其技術參數與目前生產的B型一致，都是512MB的Revision 2.0版本。
2014年7月份，樹莓派的第三款型號Model B+正式麵市。在硬件上Model B+雖同樣采用了BCM2835處理器和512MB內存，但新增了2個USB 2.0接口和14個GPIO引腳，使USB 2.0接口和GPIO的數量分別達到了4個和40個，具有更好的擴展性。此外，Model B+上的SD卡插槽也被換成了更小巧的推入式Micro SD卡插槽，而視頻接口和音頻接口也被整合成了一個混合接口，並且采用了低噪供電的形式，音效表現更好。同時它在電源方麵也進行了升級，其將線性式穩壓器換成了開關式穩壓器，擁有了更好的供電以及更低的功耗。最關鍵的是“加量不加價”—Model B+售價依舊是35美元。
在2014年11月份，樹莓派的第4個小兄弟Model A+誕生了。如果說Model B+是Model B的升級版，那麼Model A+就是Model A的升級版了。Model A+在外形、尺寸以及內在配置等方麵都進行了升級。它的尺寸隻有65 mm×56.5 mm，可以說是真正做到了與信用卡的大小相仿。它的重量為23g，耗電量則從1.5W降至1W。總得來講，此時的樹莓派變得更小更輕更省電了。此外與Model B+一樣，它的GPIO的數量達到了40個，SD卡插槽也被換成了更小巧的推入式Micro SD卡插槽，視頻接口和音頻接口也被整合成了一個混合接口，並且采用了專門的低噪聲電源，音質變得更好。當然，價格還是與Model A一樣—20美元，如表1-1所示。
2015年2月初，樹莓派官方正式發布了第二代樹莓派—Pi 2。不同於之前介紹的A型、B型、B+型和A+型樹莓派。Pi2對一代產品中一直沒變的處理器和內存等方麵進行了升級。Pi 2配置了Broadcom四核ARM Cortex-A7處理器，頻率為900MHz，GPU是VideoCore IV，內存升級到1GB，與Model B+一樣支持4個USB2.0接口，同時依舊支持以太網、HDMI、MicroSD和顯示接口，以及一個3.5mm音頻視頻複合接口。在價格方麵與1代的Model B和Model B+一樣，依然以35美元的價格出售，而Model A+的價格則下調到20美元。最令人興奮的是，這一版本的樹莓派支持ARM兼容的全係列操作係統，包括Snappy Ubuntu Core和Windows 10 for IoT以及對Android更流暢的支持，在添加對新係統支持的同時，也百分百兼容以往的所有應用與係統，如圖1-4所示。這也就意味著樹莓派的應用空間進一步提升。
說完了硬件上的“成長”，再來說說樹莓派應用上的“成長”。媒體的廣泛報道，讓越來越多的人認識樹莓派。樹莓派的購買者也從早期的開源硬件愛好者擴展到了普通大眾，越來越多的人開始在樹莓派開源社區上分享自己創造的各式各樣的應用。這使得玩轉樹莓派不再隻是技術達人的專利，而變成了一場“全民參與”的狂歡盛宴。有許多教育機構也開始采購樹莓派並將其用於課堂教學，這正符合了樹莓派初衷—普及編程，服務大眾！
從2012年誕生到現在，雖然說樹莓派現在的配置比起普通的單片機高出不少，但與目前動輒雙核甚至四核的智能機想比還是輸了一籌。這也為樹莓派未來進一步的升級預留了空間。相信隨著技術升級，樹莓派的配置在不久的將來必會更高、更快、更強。
1.1.3 樹莓派的“理想”
講完了樹莓派的整個發展曆程，我們來聊聊樹莓派的內在精神。隻有懂得了樹莓派內在的精神，才能真正理解樹莓派，明白樹莓派為何會廣受人們歡迎，並最終玩轉樹莓派。
作者在第一節樹莓派的“誕生”中曾講到，樹莓派的創始人厄普頓針對計算機專業學生編程能力日漸下降的趨勢而有了樹莓派的最初構想。“在消費裝置一統天下的今天，大部分裝置是平板電腦、手機、遊戲機、機頂盒、遊戲機。這些都是你可以用來消費的機器，但是它們大多不能讓你創造。”他在2011年接受《商業內幕》網站采訪時如此說道。因此，他希望能利用樹莓派打造一個廉價、簡潔、好玩、高效並能充分發揮青少年創造力的開發平台。“普及編程，服務大眾”是樹莓派的一個理想。
樹莓派中還蘊含著一種開源分享的精神。何謂“開源”？“開源”即“開放源代碼”，與之相對的是“閉源”。舉個例子來說，現在流行的操作係統中，Linux是開源的而Windows則是閉源的。開放源代碼意味著你與大家分享你的代碼，任何人都有權在開源協議的範圍內修改並利用你的代碼。“開源精神”象征著自由與分享，使更多人參與進來，一同推動事物的發展。在“開源精神”的推動下，我們享用到了許許多多的便利。同樣，樹莓派也代表了一種“開源分享精神”，其優秀的可擴展性給了人們極大的發揮空間，並衍生出各種各樣繽紛多彩的應用，比如媒體中心、超級計算機、探空氣球、無人機、智能機器人、智能家居等（更多內容請見1.2.3節樹莓派的各種精彩應用）。我們每時每刻都在使用別人做的東西，也在每時每刻和別人進行著資源的共享。正是全世界眾多開源社區和極客們把各種各樣的資源無私地分享出來才使我們能夠順利、輕鬆地完成我們的工作。開源的力量，不是說我們可以免費享用他人的成果，而是說集合全世界的力量。這種力量也是推動樹莓派興起的重要原因。開源，將DIY（Do it yourself）變成了DIT（Do it together），使得樹莓派有著無限可能。
最近，“創客”這個詞語以越來越高的頻率出現在了大眾的眼前。《連線》雜誌的前主編克裏斯·安德森在新書《創客：新工業革命》中寫道：“創客運動是一種具有劃時代意義的新浪潮，將實現全民創造。而在線分享工具、3D打印技術、開源設計等高科技，都是實現全民創造的法寶。”同時，他給出了第三次工業革命全新的解讀—“創客運動”的工業化，即數字製造和個人製造的合體。樹莓派無疑是“創客運動”中一顆閃亮的明星。與以Arduino為代表的一類集成了單片機控製器的控製器板不同，樹莓派有著更強勁的配置與動力，能適應更多複雜應用。樹莓派強大的開源社區的支持，也使得普通大眾也能更快地加入到這一場運動中來，一同創造，一同改變世界！人們無需將精力分散於各種瑣碎的硬件或是編程知識，而應集中精力到創造本身，使得創造更加符合它原本的意義。
最後更新：2017-06-13 11:01:44