树莓派(为学习编程教育设计的微型电脑)

树莓派（英文名Raspberry Pi）创始人埃本·厄普顿（Eben Upton），开发组织是Raspberry Pi基金会，于2012年发布，其系统基于Linux，是一种小型、低成本的单片机电脑开发板，内存从256MB到8G不等，可以进行各种计算和控制任务，是为学习计算机编程教育而设计的仅有信用卡大小的小型电脑。

树莓派的用法从学习用Python编写计算机程序到追踪飞机航线，其作用非常广泛。概括来说树莓派可当作台式机使用，上网、社交媒体以及娱乐媒体，包括看视频和听音乐等；树莓派还是编程与硬件学习的好工具，可以用它来学习C、C++、Python、Rust、Go、ECMAScript等语言；还可以与很多有趣的外接设备配合使用，包括3D打印机、相机和ADS-B接收器等。

树莓派在全球各行各业中被用于成千上万的商业应用。2013年，获得了INDEX设计奖。2017年，获得了英国历史最长的工程创新奖——英国皇家工程院的MacRobert奖。

名称由来

树莓派的命名方式其实很单纯，因为当时都在用各种水果来给计算机和公司命名。除此之外，厄普顿表示，Raspberry这个名字是对blowing a raspberry（大意是指秃噜嘴皮、发出带嘲弄意味的声音）的有趣引用。名字里的Pi就是对神奇的无理数π的致敬，同时也代表了用于开发的编程语言 Python。当然，Raspberry Pi也可以理解成Raspberry Pie的双关语。

发展历程

树莓派的创始人埃本·厄普顿是在英国广播公司 Micro的陪伴下长大，因为BBC Micro太贵了，厄普顿便有了自己发明一台平替的想法，他的目标是比BBC Micro便宜十倍，为了做到这点，厄普顿学习专业技术、业界趋势、教育和制造方面等专业知识，最终创造了树莓派。

早期

2011年年末时，树莓派雏形机两次大规模更动设计，最终定型，概念来源于Atmel的ATmega644单片机。2012年发布最早的树莓派是B型，一开始只有10块板在eBay上出售，它使用了来自博通的基于Arm的处理器，单核ARMv6 CPU时钟频率为700MHz，博通的VideoCore Ⅳ GPU运行频率为250MHz，并且只有256MB的内存，两个USB 2.0端口（用于连接键盘和鼠标）和一个HDMI端口可以将树莓派连接到显示器，使用了标准的micro-USB为其充电。2012年5月首款带摄像头模组的树莓派开发成功。可以运行多种操作系统，包括被称为树莓派OS的官方Linux发行版。2013年树莓派销量突破200万台。

迭代

从配置上来说，B+使用了和B型相同的BCM2835芯片和512MB内存，但和前代产品相比较，B+版本的功耗更低，接口也更丰富。model B+将通用输入输出引脚增加到了40个，USB接口也从B版本的2个增加到了4个，除此之外，model B+的功耗降低了约0.5W到1W，旧款的SD卡插槽被换成了更美观的推入式microSD卡槽，音频部分则采用了低噪供电。从外形上来看，USB接口被移到了主板的一边，复合视频移到了3.5mm音频口的位置，此外还增加了四个独立的安装孔。

树莓派2是在1的基础上进行了巨大的升级，CPU单核ARMv6升级到了时钟频率为900MHz的四核ARMv7，另外内存也提升到了1GB。从第2代开始，由索尼英国工厂和深圳英蓓特科技（易络盟element14全资子公司）共同生产，并由深圳英蓓特科技为全球客户提供树莓派的行业定制方案，目前树莓派主板主要由索尼英国工厂生产。

到2014年，树莓派系列包括A型、A+型、B型和B+型，每一款的复杂程度都不相同，但保持了一致的性能水平。2016年，树莓派基金会发布了树莓派3B，实现了向64位的飞跃。新机型包括一个运行在1.2GHz的64位四核ARMv8处理器，以及支持802.11n Wi-Fi、蓝牙连接，并且可以从USB端口（不是内置的micro-SD卡插槽）启动。2016年，树莓派销量突破千万。

2018年，树莓派3B+推出了更快的1.4GHz处理器、更快的以太网和双频Wi-Fi。2019年发布树莓派4，相对于树莓派3有显著的改进。首先，处理器从基于Cortex-A53的博通BCM2837升级到了更新的博通BCM2711。它采用了1.5GHz 64位四核ARM Cortex-72架构。新处理器还包括一个更好的GPU，博通VideoCore Ⅵ，时钟频率为500MHz。这意味着，树莓派要比3快很多。内存也进行了升级，由1GB、2GB和4GB版本改进为2GB、4GB和8GB。树莓派4还首次使用了USB-3.0接口，以太网接口则升级到真正的千兆以太网连接。电源接口也由USB-C取代了micro-USB，并且有两个HDMI接口（都是micro-HDMI），可以同时连接两个4K显示器。简而言之，树莓派4相对于3来说：速度更快、内存更大、以太网连接更好，还支持4K视频。到2022年，10年售出4600万台。

目前树莓派已经累计推出约20款型号单板计算机SBC(Single Board Computer) ，同时还推出了各类配件以及Raspberry Pi OS操作系统。被全球用户广泛地应用在各种工业场景，应用包括物联网、工业自动化、智慧农业、人工智能、新能源等。上海晶珩电子科技有限公司是树莓派官方指定的全球设计合作伙伴，提供各种树莓派工业计算机及行业定制解决方案。

产品规格

树莓派非常简单，没有机箱，也没有外接设备，只有主板和大量的连接端口，尺寸仅有信用卡大小，其系统基于Linux，不同型号CPU、内存、USB接口数等各不相同。树莓派系列包括A+型、B型、B+型、2代B型等。树莓派A型与B型的区别：树莓派A型内置256MB内存，带一个USB端口，不带有线网接口。树莓派B型内置512MB内存，带两个USB端口，带100M有线网接口；树莓派3代A+型尺寸是标准的树莓派A+尺寸，继承了3代的双频2.4GHz和5GHz无线网络、蓝牙4.2/BLE，以及经过改进的散热管理，拥有64位四核1.4 GHz处理器。常见的树莓派型号产品规格如下表。

树莓派PICO规格参数：

双核Arm Cortex-M0+@133MHz；芯片内置264KB sram和2MB的板载闪存；通过专用QSPI总线支持最高16MB的片外闪存；DMA控制器；30个gpio 引脚，其中4个可用作模拟输入；2个UART、2个SPI控制器和2个I2C控制器；16个PWM通道；USB1.1主机和设备支持；8个树莓派可编程 I/O（PIO）状态机，用于自定义外围设备支持；支持UF2的USB大容量存储启动模式；用于拖放式编程。Raspberry Pi Pico是树莓派基金会发布了首款微控制器级产品。。

产品设计

自 2019 年发布以来，树莓派官方操作系统 Raspberry Pi OS一直是以Debian ‘buster’ 为基础，而 Debian ‘bullseye’ 发布之后，树莓派官方也将操作系统同步升级了。Debian ‘bullseye’ 对用户可见的重大更改相对较少——文件系统和打印有一些底层更改，但大部分更改是对现有应用程序和功能的补丁和升级。即便是在2012年购买的树莓派，仍然可以运行最新的操作系统。

树莓派Raspberry Pi OS Bullseye系统的发布，不仅提供了多项操作系统软件的改进，对于树莓派 4B型来说，解锁1.8GHz CPU频率，增加了SoC内核电压专用的切换器，如图白色圆圈区域所示，系统会自动将CPU频率从之前的1.5GHz调整到1.8GHz。

产品结构

树莓派是移动设备的内脏，常配备可二次开发的接口。右图展示了树莓派的全貌。树莓派是由A.处理器、B.SD卡插槽、C.USB接口、D.以太网接口、E.HDMI接口、F.状态指示灯、G.模拟音频输出、H.复合视频输出、I.电源接口这些接口组合而成的。

树莓派的USB接口旁有两个限制电流用的保险丝，用于确认自己用的是哪一个型号批次的；树莓派上没有电源开关，在电源接口上插上MicroUSBpower cord就接通了树莓派的电源。

树莓派主板上有5个发光二极管(LED)，可以用于显示系统的工作状态。具体情况如下表。

特色功能

普通电脑

树莓派能胜任普通台式机或者笔记本上能完成的工作。像其他任何一台台式计算机或者便携式计算机那样，上网和使用社交媒体、播放视频音乐，也可以文字处理、电子表格、游戏等。

编程与硬件学习

树莓派是学习编程的好工具。它预装了各种编程语言的解释器和编译器，可以学习C、C++、Rust、Go-lang和ECMAScript等。此外，还可以用Python让树莓派与LED、警报器、开关、传感器、电机、继电器等硬件进行交互。它提供了一个专用的摄像头接插件，可以与兼容的摄像头一起使用，可以探索到更多的东西，包括图像识别和机器学习。

控制外接设备

树莓派可以与很多有趣的外接设备配合使用，包括3D打印机、相机和ADS-B接收器等。使用树莓派来控制和监控外接设备意味着可以不必一直开着电脑，没有噪音，功耗也更低。比如使用树莓派来控制LED和其他电器设备，以及读取按钮和开关的状态；使用PuTTY或VNC远程桌面连接到树莓派，在无显示器的情况下使用。

操作系统

Raspberry Pi OS（Raspbian）

树莓派官方深度定制的硬件驱动与软件，官方推荐系统。

Arch Linux ARM

系统Arch Linux 在ARM架构上的移植。注重对于开发者的简洁，任何可有可无的软件一律不自带。仅有命令行界面，不建议初学者使用。Arch Linux的软件策略是相当激进的，使用Arch Linux能用到最新的软件包，但也需要承担尝鲜可能的风险。

Ubuntu MATE for the Raspberry Pi

Ubuntu mate是桌面Linux发行，其宗旨是通过MATE这个经典、传统的桌面环境来提供Ubuntu操作系统的简洁和典雅。MATE是GNOME 2桌面环境的继续，曾经作为Ubuntu的缺省桌面，Ubuntu MATE同样适合树莓派新手使用，界面是最好看的，但是在CPU优化方面不如官方的系统做得好。

Fedora

fedora 项目团队于2016年宣布添加对树莓派2和3的系统支持。树莓派2和3单板计算机都能安装使用Fedora 25 Beta的系统，不过需要注意的是最初还未支持树莓派3的WiFi和蓝牙技术，不过在2016年11月15日发布的最终版本中将会得到修复。Pidora是社区对Fedora在树莓派上的移植。不是Fedora官方版，但被Fedora官网推荐用于树莓派。

应用领域

可以用于教学和学习计算机科学、编程、电子电路和物联网等领域，它的低成本和易用性使得学校和教育机构能够普及计算机科学教育。

可以作为一个物联网设备的中心控制器，与各种传感器、执行器和其他硬件设备进行通信和控制。

可以用作家庭娱乐中心，用于播放音频和视频文件。它可以连接到电视或音响系统，并通过流媒体服务或本地存储播放媒体内容。

可以用来构建智能家居系统，控制灯光、温度、安全系统等。它可以与各种智能设备和传感器进行互动。

由于其小尺寸和低功耗，树莓派被广泛应用于嵌入式系统。它可以用于控制和监测各种设备，如机器人、摄像头、安防系统等。

可以作为低功耗、小型的网络服务器使用。它可以用于搭建个人网站、文件服务器、数据库服务器等。

可以用于科学研究中的数据采集和控制。它可以与各种传感器和实验设备进行接口连接，实现实时数据采集和分析。

树莓派是一个非常灵活的平台，可以被艺术家用来创作交互式艺术作品和装置。树莓派在全球各行各业中被用于成千上万的商业应用中，在线资源的编码俱乐部、程序和竞赛，已经覆盖了来自100多个国家的数百万人，激发了年轻人对编码的兴趣。树莓派不仅为来自不同年龄和背景的人们打开编程世界之门。它的适应性、稳定性和低廉的价格使其成为电动汽车、物联网或自动化流水线等应用场景的理想选择。