新手上路，带你玩转树莓派——Raspberrypi2 ModuleB 评测

时间：2015-11-05 15:04:05

关键字： MODULE 树莓派 RASPBERRYPI OPENCV

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[导读]相比于前代的树莓派，2B将原来的高通BCM2835更新到了BCM2836，增大RAM到1G，速度提高了6倍。因为处理器架构从ARM7TMDI变成了4核A7，所以能跑标准的操作系统，比如安卓或者ubuntu或者win10。

树莓派2B是创客手里的神器，没玩过的都不好意思说自己是创客。这款开发板到底怎么样？一起来看。

1. 树莓派2B升级了什么

提到树莓派，大家都知道是什么东西，这里就不做背景介绍了，感兴趣的，可以参考树莓派官网介绍 https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-2-model-b/

这次拿到的是树莓派2B板子，主要升级了内存和CPU

下面是官方网站展示的2B的性能参数：

• A 900MHz quad-core ARM Cortex-A7 CPU

• 1GB RAM

• 4 USB ports

• 40 GPIO pins

• Full HDMI port

• Ethernet port

• Combined 3.5mm audio jack and composite video

• Camera interface (CSI)

• Display interface (DSI)

• Micro SD card slot

• VideoCore IV 3D graphics core

相比于前代的树莓派，2B采用TF卡，尺寸更小，也去掉了不常用的RCA接口(俗称AV接口)，完全采用HDMI接口

这么改，最大的好处就是树莓派形状变得很整齐，不再像原来那样突起一部分

从处理器来说，将原来的高通BCM2835更新到了BCM2836，增大RAM到1G，估计你对这些也不太感冒，只要知道速度提高了6倍就好了

6倍，6倍，6倍，重要的事情说三遍

因为处理器架构从ARM7TMDI变成了4核A7，所以能跑标准的操作系统，比如安卓或者ubuntu或者win10

大致看了win10烧录内核的步骤，看到“首先你需要一台运行win10的笔记本”，看到这里就没继续看了，哪位有兴趣的可以根据微软IOT团队官方博客来实战

https://www.raspberrypi.org/blog/windows-10-for-iot/

https://dev.windows.com/zh-cn/iot

对了，树莓派2B支持DSI显示接口和CSI相机接口，从而可以直接高速视频输入和屏幕输出

这个有什么用呢?理论上来说，你可以拿树莓派做一个平板电脑，而理论终究是理论，就算真的做出来了估计体验也不会很好。

2. 无图无真相

一个图片胜千言，show me the images now

树莓派正面

树莓派反面

树莓派合照

树莓派大眼睛

那个神秘的大眼睛是什么???

红外夜视摄像头，准备拿来做opencv人脸识别和视频监控，更多信息暂时保密

树莓派2B的简单介绍到这里，接下来介绍烧录系统，更新内核，跑opencv做人脸识别以及教大家充分利用树莓派SD卡的容量。

3. 编译树莓派内核

拿到树莓派2B后，刚好手里有个360 Wi-Fi网卡(MT7601的芯片)，就准备放树莓派2B上使用

插上去不识别，一搜才知道要重新编译内核，编译驱动什么的

原来没折腾过linux的编译，所以趁此机会，好好学习一下

期间查了网上很多资料，尝试，然后各种错误，最后还是官网资料英文资料最靠谱

STEP1 搭建ubuntu环境

这个比较简单，请参考网上教程，完成ubuntu基本环境的搭建

STEP2 搭建交叉编译环境

编译内核，可以在树莓派2B上进行，也可以在PC主机上进行编译，因为PC主机内存大，CPU性能高，所以一般都是在PC上进行

这里就引入了一个名词“交叉编译环境”

其实，刚听说交叉编译时，以为是多么高大上的技术，后来发现，就是在PC上安装工具，为CPU编译出可执行文件

我们一直以来用MDK，IAR开发STM32，AVR，也算是交叉编译了，，，哈哈

这里不做过多解释

树莓派2B官方为我们提供了对应的编译工具

官方推荐用git来下载，命令如下

但实际下载时，git的速度实在难以恭维，建议直接用浏览器去github页面点击”Down as zip”下载

特别注意：下载完成后，注意检查下载包是否完整，不然在编译时会出现一堆莫名其妙的错误

下载完成后，将tools解压到某一个目录(XXX)下，那么tools的可执行目录为

接下来，我们将这个路径添加到PATH环境变量中

这里有一个小插曲，因为我用的是普通用户，添加路径到.bashrc文件中后，编译源码的时候，提示没有系统权限，所以又加了sudo来提升权限

但是仍然编译出错，提示找不到gcc和ld工具，找了半天原因，发现

1)下载的tools压缩包不完整，丢失了一些文件，所以重新下载了tools

2)普通用户的.bashrc和超级用户的.bashrc不在同一个目录，即便是把PATH添加到/etc/profile中也不能，仍然会提示超级用户找不到gcc之类的错误

解决方法就是先通过sudo su来切换为超级用户，然后把PATH添加到root的.bashrc文件中

添加方法如下

1. 打开root/.bashrc

2. 在最后一行，添加export PATH=$PATH:XXX/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian/bin

添加完成后，注销超级用户，然后重新切换为超级用户，在shell下输入arm-linux-gnueabihf-gcc -v来验证PATH变量是否生效[!--empirenews.page--]

STEP3 下载内核源码

到git上下载源码

还是那句话，git速度太慢，建议网页直接下载，但注意检查文件完整性

事后证明，很多错误，都是因为下载的源代码不完整导致的

下载后，随意放一个目录下，将目录名改为linux

STEP4 编译内核

进入linux目录，输入下面的命令

树莓派1代

树莓派2代

然后就是漫长的编译时间，在mac下，大概编译了一个小时左右

如果你电脑是多核的，可以在make 命令中增加-jn进行多线程编译

原则上，n是你处理器个数多1.5倍，比如我是4核电脑，就可以-j6

编译完成后的安装过程，请参考INSTALL DIRECTLY ONTO THE SD

CARD

最后，当我编译完成后，突然发现树莓派4.1.y内核已经默认支持了我的360wifi 2代，所以就没有继续编译网卡驱动了

^_^

4. 安装opencv

一直对opencv比较好奇，所以就尝试着在树莓派2B上面编译安装了opencv，参考了网上不少资料，各种折腾，最终搞定

最大的体会是要有耐心，装opencv折腾了2天多，下文主要记录安装步骤和注意事项

树莓派系统4.1.7

开始折腾

首先参考了这个 http://www.pyimagesearch.com/2015/02/23/install-opencv-and-python-on-your-raspberry-pi-2-and-b/

文章，老外讲如何在树莓派上面利用opencv操纵CSI接口的摄像头，他用的是2.7版本的python和2.4版本的opencv，刚开始进行很顺利

到第二步的时候，找不到libjpeg8-dev libtiff4-dev这两个源，提示可以用libjpeg-dev libtiff5-dev来替换，替换就替换吧，以为没事儿呢，结果到最后编译时，提示找不到libtiff4-dev的库文件，编译失败，，，，，

又卸载了各种安装包，参考官网教程安装了oepncv3.0和相关的库，这里就不贴步骤了，请参考http://docs.opencv.org/3.0-last-rst/doc/tutorials/introduction/linux_install/linux_install.html

注意一点，在下面步骤之后

下载的两个目录文件，要合并到同一个目录中，比如source目录，然后在source同级目录下建立build目录，然后按照官方的编译步骤，一步步来进行

这些步骤耗时比较长，可以通过PC用迅雷下载好，然后scp拷贝到树莓派中，进行编译

消耗的大致时间，请参考资料1中的耗时，还是比较准确的

编译完成后，install进行安装

然后通过编译读取图片的例子，参考C语言版本的 http://blog.csdn.net/moc062066/article/details/6312216

编译完成后，记得terminal ssh

无法执行这个文件或者执行后看不到窗口，需要进入桌面环境来打开，如果你直接有一个显示器，那就可以直接运行，显示出来图片

没有的话，可以用VNC来远程显示桌面，不过记得要用realvnc的viewer和server，网上流行的tightvncserver会导致显示时出现RAND错误

当你按照步骤，执行完，opencv环境就搭建完毕

5. 充分使用树莓派SD卡容量

在编译opencv的时候，出现内存不够的情况，/root使用率100%，导致编译错误，所以需要拓展SD卡容量

google了一下，发现树莓派在默认情况下，仅仅使用了SD卡的4G容量，剩下的空间，属于空白分区，完全没有利用起来

所以，我们可以通过df命令，来调整linux分区的size

操作步骤

1. 重新树莓派，进入命令行页面

2. 登陆树莓派，用户名pi，密码raspberry

3. sudo su

切换至超级用户

4. df -h

显示出当前分区的状态和使用率

5. 输入fdisk /dev/mmcblk0 加载SD卡

6. p[!--empirenews.page--]打印当前分区

你应该会看到三个分区(mmcblk0, mmcblk0p1, mmcblk0p2)，现在把分区2的信息写下来(/dev/mmcblk0p2)

我主要记录了开始扇区(122880)和结束扇区(8447999)的数值

7. 按d开始删除分区

8. 系统提示输入删除分区号，输入2

9. 按n新建分区，然后依次输入p, 2

10. 接下来输入原来记录的2扇区开始号(122880)，记得替换成你自己的数字

11. 按w保持配置

12. 输入reboot重启树莓派

13. 输入sudo resize2fs /dev/mmcblk0p2 更新系统

14. 输入df -h看看，是不是已经完全使用了剩余空间

6. something about BCM2709 and BCM2836

玩树莓派和编译内核的时候，经常发现树莓派官方和内核开发者对CPU的称呼有两种

· BCM2708/BCM2709

· BCM2835/BCM2836

内核开发者喜欢称之为BCM2708/9，而树莓派和博通则喜欢称为BCM2835/6

google了很多资料，发现

· BCM2708/9 属于处理器的家族

· BCM2835/6 属于处理的具体型号

git内核开发有相关讨论

摘录部分如下

网上的更进一步讨论，请访问why-is-the-cpu-sometimes-referred-to-as-bcm2708-sometimes-bcm2835

另外，从wiki得知，博通联合树莓派已经完全开放BCM2835这颗CPU的资料，所以网上说的没有资料的情况，可以忽略

https://en.wikipedia.org/wiki/VideoCore#Table_of_SoCs_adopting_VideoCore_SIP_blocks

树莓派BCM2835/6资料链接

1. https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2835/README.md

2. https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2836/README.md

对于博通BCM设计架构，他是将GPU作为MCU来使用，在启动时，加载bootloader，初始化RAM，外设等，然后启动ARM内核，开始全速运行状态

这样设计的好处是，ARM11或者ARM-A内核，完全作为运算核心;GPU处理视频和外设，系统可以无缝升级CPU，而对外设部分影响很小

就像这次的BCM升级到BCM2836，外设驱动，仅仅需要修改一下GPIO和DMA的偏移量，现有驱动代码，可以继续使用

安装系统后，可以输入 sudo cat /proc/cpuinfo 可以查看当前CPU的信息

输入sudo cat /proc/iomem，可以查看当前IO映射的信息，也就是GPU内部的信息。（代码此处略，可参见http://cedar-renjun.github.io/2015/10/20/something-about-BCM2709-and-BCM2836/）

7. 树莓派性能体验

试用了一个星期，最大的体验是树莓派2B性能有显著提高，6X绝对不是夸大

主要体现在

• 编译opencv的时候，速度有很大提升
• 播放1080P的高清视频，硬解码，CPU占用率在2%左右，可以忽略不计

前几代树莓派产品，据说跑视觉算法的时候，总是卡顿，树莓派2B在这方面有极大的提升，适合做视觉和图像处理相关的任务

8. 体验步骤

因为我手头没有HDMI-VGA转接线，所以就用了VNC远程桌面来玩树莓派了，大致步骤包括

1. 安装串口工具
2. 连接树莓派串口，通过串口控制树莓派
3. 连接无线网卡(360Wi-Fi)，配置开机自动上网
4. 通过SSH连接树莓派
5. 如果你有屏幕和HDMI接口线，请连接树莓派;如果没有，则用realvnc在笔记本上显示远程桌面
6. 编译源码，安装opencv
7. 编写opencv测试程序
8. 使用500W摄像头进行动作捕捉(进行中)

注意事项：

1. 树莓派2B的IO变为40Pin，但前26pin仍然兼容原来的树莓派，详细的GPIO列表，请参考http://www.element14.com/community/docs/DOC-73950/l/raspberry-pi-2-model-b-gpio-40-pin-block-pinout
2. 最近的树莓派内核(4.0以上)，直接支持360Wi-Fi 2代(MT7601芯片)，所以不需要进行重新编译内核和驱动;网上很多教程都是以3.x版本的内核为案例来讲述编译Wi-Fi网卡驱动和内核，请有取舍的参考
3. SSH连接，mac下可以直接用terminal，windows下可以用secure CRT
4. 在编译opencv的时候，使用树莓派来wget或者git下载源码，可能会很慢;建议用PC机下载，然后通过scp命令来复制到树莓派主机上，实测Wi-Fi数据速率可以达到6M/S
5. 编译opencv时，请参考opencv的官网3.0版本编译安装指南，网上教程很多是以opencv 2.4版本来介绍，因为新内核不在支持libtif4版本的库，所以会导致后面编译失败，，，切记，切记，我因为这个点，折腾了两天时间[!--empirenews.page--]
6. 安装VNC远程桌面时，请尽量使用realvnc server和viewer，网上很多人用tightvnc server，实际测试中，这个VNC会导致显示UI界面时，出现RANDER错误
7. 在编译opencv时，会因为内存不够导致编译错误，显示4G内存完全用完，无法继续编译;解决方案就是重新调整linux扇区，来完全使用SD卡的8G内存，详情请参考http://cedar-renjun.github.io/2015/10/11/resize-raspberry-sd-volume/
8. 播放1080P视频时，请使用omxplayer，这个播放器专门优化过，CPU占用率非常低，可以忽略不计，，，性能突出