Настроенный образ raspberry pi 2. Это волшебное слово NOOBS

Микрокомпьютер Raspberry Pi работает под управлением операционной системы. Так же, как и в обычных компьютерах, операционная система управляет всеми ресурсами компьютера и предоставляет пользователю определенный интерфейс для работы с программами. От того, какая выбрана система, зависит удобство использования устройства. Под Raspberry Pi написано множество разных операционок, в этой статье мы проведем краткий анализ их.

Практически все операционные системы для платы Raspberry Pi используют Linux в качестве базовой. Существует несколько официально поддерживаемых операционных систем:

Raspbian – официальная ОС, которая обладает всем необходимым программным обеспечением. Рекомендуется использовать именно эту операционную систему для знакомства с Raspberry Pi.
OpenELEC – медиапроигрыватель на основе Linux с открытым исходным кодом.
OSMC (Raspbmc) – медиапроигрыватель с открытым исходным кодом на базе Kodi Media Center и Debian GNU/Linux.
Поддержка Windows 10 в устройствах Raspberry Pi 2B.

Все ОС включены в NOOBS – это программа, в которой содержатся все перечисленные выше операционные системы и упрощающая их установку на Raspberry Pi. С помощью NOOBS возможна установка как одной ОС, так и нескольких, причем выбрать нужную систему можно при загрузке компьютера. Во время установки ОС создается специальный раздел RECOVERY, который позволяет вернуть систему к начальным настройкам.

Установка операционной системы на Raspberry Pi

Варианты установки

Существует 3 способа установки ОС на :

покупка SD-карты с заранее установленной Raspbian или NOOBS;
загрузка NOOBS на карту памяти и установка ОС Raspbian с нее;
монтирование изображение Raspbian прямо на SD-карту.

Первый способ является наиболее простым – тут не требуется никаких дополнительных действий.

Во втором случае процедура установки выглядит следующим образом:

В первую очередь карту памяти нужно отформатировать, указывая файловую систему FAT32.
Скачивание архива с NOOBS, его распаковка на карту памяти так, чтобы файлы были в корневой директории.
Вставка в Raspberry Pi необходимой периферии: клавиатуры, мыши и монитора через USB, подключение питания. В качестве монитора можно использовать телевизор, подключенный через RCA.
Если экран подключен через RCA, нажать «3» на клавиатуре.
В окне выбрать операционную систему Raspbian, русскую раскладку клавиатуры и язык. Русский язык нельзя установить. Нажать «Install», дождаться окончания процесса установки и включения.
В появившемся меню «Configuration Tool» в третьем пункте выбрать второй вариант для установки графического интерфейса LXDE.
Нажать «Done», дождаться перезагрузки.
Если нужен вход с помощью логина и пароля, в графе логин ввести pi, пароль raspberry, после этого откроется рабочий стол.

Монтирование образа Raspbian на SD-карту.

Скачивание архива с изображением с сайта https://www.raspberrypi.org/downloads/
Распаковка, после чего получится файл.img.
Вставка карты памяти в ПК.
Монтирование установленного файла.
Повтор 3 и 4 пунктов предыдущей инструкции.
Повтор пунктов 6-8 предыдущей инструкции.

Сравнение операционных систем для Raspberry Pi

ОС	Последняя версия	Отличительные свойства
Raspbian	Для установки последней версии нужно перезагрузить ОС и ввести код sudo apt-get update sudo apt-get upgrade Произойдет обновление, затем нужно перезагрузить Raspberry Pi.	Стандартная операционная система на базе Debian, которая специально создана под обеспечение этого миникомпьютера. Поставляется с набором стандартных программ и утилитами. В разделе «программирование» имеется более десятка различных приложений для программирования. В системе установлен браузер Chromium, пакет LibreOffice для работы с документами.
OSMC	OSMC Kodi 16	Медиацентр на базе Kodi. Является наиболее функциональным программным обеспечением для мультимедиа. ОС имеет чистый интерфейс, меню появляется в левой части экрана, в нем можно выбрать носители (аудио, видео, картинки), устанавливать настройки и проверять программы.
	8.0.4	Операционная система, предназначенная для проигрывания медиафайлов. Интерфейс как у Kodi. Обладает высокой скоростью работы. По сравнению с OSMC более закрытая ОС, в ней нельзя изменять системный уровень, имеются ограничения на доступ к отдаленным сервисам.
Kano OS	Kano OS 3.13	Операционная система, идеально подходящая для обучения. Яркий дружественный и удобный интерфейс, ничего лишнего. На сайте разработчика можно купить множество дополнительных комплектующих для RaspberryPi и собрать своими руками полноценный конструктор.
DietPi	Diet Pi	Основанная на Debian операционная система, занимающая всего 400 Мб на карте памяти! Не требовательна к ресурсам, поддерживается быстрая установка всех популярных программ
Windows 10 IoT Core	Windows 10 IoT	Специальная версия Windows для разработчиков, созданная для компьютера Raspberry Pi. Совместима только с ПК с установленной Windows 10. Для работы требуется установка на ПК Visual Studio, так как Windows 10 IoT Core не работает в одиночку. С помощью этой ОС можно создавать множество различных проектов.
ОС RISC	2009.06, последняя тестовая версия 2010.03	Отдельная операционная система, которая не построена на Linux, не имеет ничего схожего с другими ОС. Работает как однопользовательская система. Все приложения являются каталогами с восклицательным знаком перед названием, система хорошо работает с перетаскиванием файлов в папки. Система не используется как основная ОС, работает совершенно по-другому.
RetroPie	RetroPie 4.3.7	Эмулятор, который позволяет играть на разнообразных консолях. Операционная система основана на Raspbian, но также имеется отдельно собранный образ RetroPie.
Pidora	Pidora 18	Операционная система, основанная на проекте Fedora. По сравнению с Debian формат пакетов имеет расширение RPM. ОС содержит несколько различных сред для разработки программного обеспечения.

Я давно следил на ХабраХабр за проектом Raspberry Pi и твердо решил заполучить свой мини-компьютер. Когда начался предзаказ, я воспользовался им практически сразу, однако только 17 июня 2012 года мне на Email пришло сообщение от RSComponents.Com о возможности заказа моего экземпляра Raspberry Pi. Итого прошло около месяца с момента предзаказа.

В этот же день я создал заказ (кстати, в то время уже можно было заказать «официально» в Российскую Федерацию) и стал ждать свою «малину». Информационное письмо обещало отгрузку в течение максимум 6 недель, но в этот срок я так и не получил свою плату. Во время звонка в московское представительство RS, менеджер фирма дал понять, что поставки скоро будут, но когда - неизвестно.

17 августа мне на email пришло сообщение от сотрудницы Московского RS, что моя плата доставлена в офис и ее можно забирать (т.к. заказать из RS с доставкой на дом нельзя, потому что DHL не доставляет посылки частным лицам). Собственно говоря, в этот же день я и получил свой компьютер Raspberry Pi!

Весь необходимый набор комплектующих был куплен мною заранее (собственно говоря, все позаимствовал от других устройств). Я использовал:

4Gb Class6 SD-карту от Transcend
NoName usb-зарядник на 1А с MicroUSB кабелем
HDMI кабель Hama
Ethernet-кабель

В качестве клавиатуры и мыши я использовал свой рабочий USB-Reciever Unifying от Logitech. Подключил Raspberry к монитору с помощью HDMI-DVI кабеля.

Действо первое. Установка ОС.

В качестве ОС для Raspberry была выбрана Raspbian (как я понял из форумов, практически все сборки сделаны на основе Debian, поэтому выбор, на мой неискушенный взгляд, не особо богат). Данная ОС широко описана в интернете, а также оптимизирована специально для RPi.
Образ ОС можно скачать с официального сайта: 2012-07-15-wheezy-raspbian.zip . Образ заархивирован в ZIP, сам имеет расширение IMG. Его необходимо разархивировать.
Также, потребуется утилита Win32DiskImager , запустить которую необходимо с правами администратора.

Устанавливаем вашу SD карту в кард-ридер, смотрим в Проводнике, какую букву она получила в системе (чтобы ненароком не затереть данные на другом носителе).
В программе Win32DiskImager выбираем скачанный ранее образ Raspbian, выбираем нужную букву носителя и жмем Write. На предложенное предостережение отвечаем “Yes”.
Пойдет процесс заливки ОС на карту и разбиения ее на разделы:

Процесс закончится сообщением об успехе:

Теперь необходимо немного подредактировать файл config.txt в корне карты памяти – это конфигурационный файл системы для Raspberry Pi. Обратите внимание, что приведенные мною настройки актуальны для ЖК мониторов с разрешением экрана 1920*1080.

Следует раскомментировать параметр disable_overscan=1 (если Вы не планируете использовать RCA выход).
Советую также установить фиксированное разрешение, для этого раскомметруйте строки hdmi_group и hdmi_mode . Значение параметра hdmi_mode следует изменить в соответствии с таблицей, которая приведена (также, по этой ссылке приведены другие параметры, которые, возможно, будут Вам полезны). Например, для монитора с разрешением 1920*1080 следует написать hdmi_mode=16 .

Не забываем сохранить изменения, отсоединяем SD-карту и вставляем ее в Raspberry Pi.
Подключаем к плате питание и видим на мониторе процесс загрузки, который нас (во всяком случае - пока) мало интересует. Наблюдаем радостное мигание лампочек Raspberry Pi:

При первой загрузке автоматически будет запущена программа настройки системы raspi_config :

Выполняем команду expand_rootfs , которая расширит root раздел на всю SD-карту.
Входим в раздел configure_keyboard и устанавливаем наиболее подходящий тип клавиатуры. Я выбрал Logitech Cordless Desktop
Затем, входим в раздел change_pass устанавливаем новый пароль для пользователя pi (обратите внимание, что вводимые символы не отображаются вообще, даже в виде звездочек!).
Устанавливаем дополнительные локали с помощью пункта change_locale (я не стал этого делать и оставил единственную локаль по умолчанию - en_GB UTF8).
Устанавливаем часовой пояс (set_timezone ). Например, если Вы живете в Москве, необходимо найти пункт Europe, а в нем - Moscow
Memory_split устанавливаем в соотвествии с собственным желанием, рекомендую отвести под video – 32Mb, если планируете пользоваться графическим интерфейсом.
Обязательно активируем ssh !
Если хотим, чтобы при загрузке Raspbian автоматически запускалась графическая среда – активируем опцию boot_behaviour .

В конце нажимаем +[F] и выбираем пункт Finish , соглашаясь на перезагрузку устройства.

На этом установка и первичная настройка системы завершена!

Следующая часть будет интересна тем, кто особо не знаком с Linux (как был и я).

Действо второе. Установка вебсервера и настройка Samba.

Не забывайте, что если Ваш Raspberry подключен в сеть, то можно использовать SSH доступ, что во много раз удобнее.

Перед началом работы обновим apt-get :
sudo apt-get update

Установка Web-сервера:

Устанавливаем MySQL:
sudo apt-get install mysql-server mysql-client
Когда запросит установить пароль для root – укажите любой пароль, который Вы запомните.

Устанавливаем Lighttpd:
sudo apt-get install lighttpd
С этого момента Rpi будет откликаться тестовой страницей, если набрать ее IP адрес в браузере любого компьютера в сети!

Устанавливаем PHP5:
sudo apt-get install php5-cgi

Теперь необходимо активировать PHP в настройках сервера. Открываем файл в редакторе nano:
sudo nano /etc/lighttpd/lighttpd.conf
Пункт server_modules должен выглядеть вот так:
server.modules = ("mod_access", "mod_fastcgi", "mod_alias", "mod_compress", "mod_redirect", "mod_rewrite",)
А в самый конец файла добавьте вот это:
fastcgi.server = (".php" => (("bin-path" => "/usr/bin/php5-cgi", "socket" => "/tmp/php.socket")))
Сохраняем, нажав +[X], [Y] и .

Осталось отредактировать файл конфигурации PHP5:
sudo nano /etc/php5/cgi/php.ini
Находим и раскоментируем (удаляем символ ";") строку cgi.fix_pathinfo = 1 . Сохраняем файл.

После всего проделанного, перезапускаем Lighttpd, выполнив команду:
sudo /etc/init.d/lighttpd restart

Установка и настройка Samba

Установим Samba:
sudo apt-get install samba samba-common-bin
Так как моя Rpi находится в домашней сети, я решил не устанавливать пароль на доступ к папкам, а просто настроил публичный шаринг для всей сети.
Для этого открываем файл smb.conf:
sudo nano /etc/samba/smb.conf
Вместо всего имеющегося содержимого пишем:
workgroup = WORKGROUP guest ok = yes netbios name = Raspberry security = share browseable = yes path = /var/www writeable = yes browseable = yes
Сохраняем. Перезапускаем Samba:
sudo /etc/init.d/samba restart
С этого момента в вашей сети появилось новое устройство RASPBERRY, которое имеет папку www.
В ней Вы можете создать любые файлы, которые будут доступны для просмотра во всей сети с помощью браузера.

Кстати! Гораздо удобнее управлять шарингом файлов и папок с помощь программы SWAT, которая предоставляет веб-интерфейс.
Установить ее очень просто:
sudo apt-get install swat
Панель управления SWAT будет расположена по адресу: http://:901
Логин и пароль соответствуют Вашей учетной записи (той, которой Вы пользуетесь для SSH)

Действо третье. Монтирование носителя файлов.

В качестве носителя я решил использовать обычную флэшку, которую подключил в один из USB портов Raspberry Pi. При желании можно подключить к Rpi и внешний жесткий диск, однако надо будет организовать для него отдельное питание, так как USB порты платы на такие нагрузки не рассчитаны и, в лучшем случае, жесткий диск просто не «заведется». Мне же объема флэшки (16Гб) должно вполне хватить.

Подключаем носитель и выполняем команду:
sudo fdisk -l
Команда покажет все устройства, которые подключены к нашему устройству. Ищем в списке нужное устройство по его объему. Например, у меня нужная строка выглядит вот так:
Disk /dev/sda: 16.0 GB, 16013852672 bytes
Искомый путь к устройству - /dev/sda , запомните его!

Запускаем fdisk для форматирования носителя:
sudo fdisk /dev/sda
Вначале удаляем существующие разделы командой d (выбираем нужные разделы цифрами), затем создаем новый с помощью команды n (все значения принимаем по умолчанию), сохраняем проделанную работу с помощью команды w .

Создаем файловую систему ext2 на носителе:
sudo mkfs -t ext2 /dev/sda1

Монтируем:
sudo mount -t ext2 /dev/sda1

Теперь необходимо обеспечить автоматическое монтирование носителя при каждой загрузке Raspbian. Для этого создаем папку:
sudo mkdir /mnt/flash
Отрываем файл настроек:
sudo nano /etc/fstab
и добавляем в него строку:
/dev/sda1 /mnt/flash ext2 defaults 0 0
Сохраняем и перезагружаем устройство. При загрузке носитель должен автоматически примонтироваться, что можно проверить командой:
df
Она выведет список примонтированных устройств с указанием точек их монтирования.

Кстати! Рекомендую установить также файловый менеджер Midnight Commander для работы с файлами через консоль:
sudo apt-get install mc
Если Вы пользуетесь Putty для работы с SSH, то для корректной работы MC Вам необходимо сделать настройку. В настройках Putty установите значение Remote character set в разделе Translation на «UTF-8»:

Действо четвертое. Установка Transmission и настройка закачек

Мы подобрались к цели данного топика - установке и настройке Torrent-клиента на нашем устройстве. Я остановил свой выбор на Transmission.

Устанавливаем Transmission:
sudo apt-get install transmission-daemon
Создаем директорию для закачек, для неоконченных закачек и для торрентов на подключенном носителе и даем права на запись:
sudo mkdir /mnt/flash/torrent sudo mkdir /mnt/flash/torrentfiles sudo mkdir /mnt/flash/incomplete sudo chmod 777 /mnt/flash/torrent sudo chmod 777 /mnt/flash/torrentfiles sudo chmod 777 /mnt/flash/incomplete
Редактируем настройки:
sudo nano /etc/transmission-daemon/settings.json
Здесь необходимо поменять на указанные значения следующие параметры:
"cache-size-mb": 2; "download-dir": "/mnt/flash/torrent", "incomplete-dir": "/mnt/flash/incomplete", "preallocation": 2, "rpc-password": "любой удобный вам пароль (при перезапуске демона будет зашифрован)", "rpc-username": "pi", "rpc-whitelist-enabled": false, "speed-limit-down": 3000, "speed-limit-up": 1000,
К сожалению на высоких скоростях скачивания и отдачи Raspberry начинает очень сильно тормозить, поэтому экспериментальным путем были выявлены те ограничения, которые Вы видите в настройках выше.

Перезапускаем Transmission командой:
sudo /etc/init.d/transmission-daemon restart
С этого момента у Вас установлен рабочий Torrent-клиент, веб-панель управления которым доступна по адресу: http://:9091, логин pi, пароль Вы установили в конфигурационном файле.

Не забудьте также добавить папку /mnt/flash/torrent в сетевую шару через Samba, чтобы скачанные файлы можно было смотреть на других устройствах, например, на Вашем медиаплеере:

Название фильма намеренно изменено, такого фильма не существует

Стоит отметить, что с отдачей файлов по сети Raspberry Pi, на мой взгляд, справляется отлично - при копировании файла с Raspberry Pi на компьютер, максимальная скорость достигла 7Мб/сек, что практически соответствует максимальной скорости чтения для использованной флэшки.

Эпилог

На этом моя статья заканчивается. Raspberry Pi обеспечила огромный толчок в моем изучении многих аспектов работы с OC Linux. В планах есть еще много задумок, касающихся Raspberry Pi, которые я постараюсь реализовать и описать в моих дальнейших статьях.

Буду рад замечаниям об ошибках от более опытных пользователей!

В этой достаточно длинной даже для блога статье описаны первые шаги уже немолодого "айтишника" на пути освоения новейшего подхода к информационному образованию в школах и ВУЗах развитых стран - физического компьютинга на devboard Raspberry Pi, чтобы сделать его доступным своему любимому ребенку и родной школе.

По ходу дела, мне впервые в жизни пришлось познакомиться с альтернативной "Wintel" аппаратной платформой (Raspberry Pi 3 на базе ARM-процессора), освоить работу в незнакомой операционной системе (Rasbian OS на базе Debian Linux), подружиться с новым языком программирования (Python), вспомнить азы радиоэлектроники .

В итоге, всего за 3,5 т.р. и месяц ожидания у моего ребенка появился достаточно мощный, уникальный по своим образовательным возможностям инструмент, сочетающий в себе бесшумный 4-ядерный компьютер размером с кредитную карту, вебсервер, медиацентр, центр управления датчиками "умного дома", лабораторию для освоения основ программирования, робототехники и радиоэлектроники - почти идеальное решение для школьного кружка информатики.
При этом, все программы на нем изначально бесплатны и в широком разнообразии доступны из онлайн-репозиториев, а вирусов не бывает в принципе.

Экскурс в историю обучения информатике в школе и ВУЗе

С конца 90-х тем или иным образом принимаю участие в развитии процесса информатизации образования в школах и ВУЗах.
В конце 80-х будучи старшеклассником "зацепил" начало внедрения компьютеров в школьное образование. Тогда это были компьютерные классы на основе микроЭВМ БК 0010 и учительского компьютера ДВК-2. С увлеченим осваивал программирование Basic. Книг тогда по нему практически не было. Вместе с преподавателем приходилось все изучать по брошюркам и "методом научного тыка". Перед окончанием школы в Чувашию приехал проект IBM "Пилотные школы". К счастью, в одну из школ Новочебоксарска (№14) был поставлен компьютерный класса на основе IBM PS/2. Тогда это было подобно чуду - настоящий компьютер "IBM PS" с "мышкой", флоппи-дисководом и шикарным 256-цветным экраном! Учительский компьютер имел 286-й процессор, 1 мегабайт оперативной памяти и 40Мб жесткий диск (который казался настолько большым по сравнению с флоппи-диском, что мы не знали, можно ли его вообще чем-то заполнить "под завязку"). Ко всему прилагался матричный принтер - "чудо враждебной техники".
Затем были 5 "перестроечных" лет учебы в университете, где в ходе учебного процесса я познакомился с кубинскими СМ ЭВМ (те самые, с катушками для записи данных и с тяжелыми металлическими клавиатурами). Но как раз в те самые годы ВУЗы по западным гратнам стали получать современные компьютеры IBM PC-XT 286 и IBM PC/AT 386. Снова я испытал потрясение, изучая Pascal, работая в Norton Commander и осваивая среду гипертекстовой верстки документов LaTex.
Работая несколько лет в школе после окончания ВУЗа имел счастье наблюдать, как в кабинетах информатики БК 0010 постепенно сменяются новыми, на порядки более мощными комьютерами Pentium с графической ОС Windows и офисными программами "на борту". Но дети продолжают изучать на них Basic и Pascal...
По роду деятельности одним из первых в родном городе зашел в Internet и тут же понял, что за ним будущее. Стал заниматься созданием вебсайтов разработкой интернет-проектов, познакомился с Linux- основной ОС Интернета и Perl - тогда самым популярным языком программирования интернет-приложений.
На какой то период времени отошел от школьного образования. Примерно через 10 лет нашел время и желание организовать кружок по компьютерной астрономии в родной школе (ныне гимназии). Практически на моих глазах старые Pentium-ы и Celesron-ы в компьютерном классе благодаря президентскому гранту сменились на мощные двухядерные ноутбуки. В учебной программе уже присутствовали офисные пакеты и графичекские редакторы, основы работы в интернет и знакомство с HTML. Но старые Basic и Pascal также остались...
И вот на дворе уже второе десятилетие нового тысячилетия. Дочка доросла до уроков информатики. От нее я узнал, что в школах все-так же изучают основы работы в Windows и... программирование на Borland Pascal...
А тем временем, во всем мире дети младшего школьного возраста уже пишут программы под Андроид, создают интернет-сервисы на сверхпопулярном языке Python и управляют со смартфонов умными домами на базе Linux-devboard"s с SoC-процессорами...
Задавал вопросы представителям системы образования, в чем проблема застоя с внедрением обучения современным технологиям в школе? Односложного ответа на этот вопрос не услышал. Понял лишь одно, что из-за непопулярности среди продвинутой молодежи профессии учителя информатики, длительности процесса написания учебных программ и пособий, переобучения учительсого состава и переоборудования компьютерных классов, в ближайшем времени моему ребенку в школе ничего не светит, если... Если внедрением новых технологий хотя бы в качестве внеурочной, или олимпиадной работы не займутся энтузиасты. К моему счастью, я сам энтузиаст, и мой первый учитель информатики тоже из их числа. Только нужно помочь с чего-то начать...

Arduino vs Raspberry Pi

Погуглив немного, выяснил, что самым современным в последние пару лет направлением информационного образования во всем мире становитя физический компьютинг - основа технологии IoT (Интернет вещей). Эта тема стала бурно развиваться благодаря появлению недорогой, но достаточно мощной аппаратной платформы Raspberry Pi и связанной с ней инфраструктуры - огромного сообщества преподавателей и этнузиастов, бесчисленнного множества стартовых руководств и учебников, тысяч разработчиков различных библиотек, широкого ассортимента готовых расширений и датчиков. До Raspberry Pi в школьном образовании за рубежом активно продвигалась тема освоения основ кибернетики и физического компьютинга на базе микроконтроллеров Arduino. Благодаря этому для Arduino в настоящее время существует богатый выбор различных датчиков, позволяющим детям под присмотром взрослых, к примеру, конструировать роботизированные платформы, чтобы устраивать примитивные "гонки роботов". В принципе, тема Arduino актуальна и по сей день, но как начальная часть процесса обучения физическому компьютингу, программированию и кибернетике. Raspberry Pi - следующий, существенно более продвинутый, фактически, не ограниченный по возможностям уровень...

Понять, чем отличаются, по своему хороши Raspberry Pi и Arduino можно, сравнив их возможности.

Arduino - это не являющийся полноценным компьютером однозадачный одноядерный микроконтроллер с малым объемом оперативной памяти, невысокой вычислительной мощностью, отсудствием мультимедийных и сетевых возможностей, но низким энергопотреблением и высокой скоростью реакции в критичных к времени проектах. Для управления Arduino требуется компьютер, или ноутбук с USB-портом, что существенно увеличивает стартовый бюджет одного учебного места. Для программирования Arduino необходимо будет изучать C-подобный язык. Arduino достаточно для быстрой реакции на сигнал с датчика, например, чтобы повернуть в другую сторону колесо робота. Но управлять роботом через интернет и обрабатывать маршрут Arduino уже не сможет.

Raspberry Pi (v3 Model B) - полноценный 4-ядерный одноплатный компьютер с 1Гб оперативной памяти и возможностью подключения через USB внешних накопителей, работающий под управлением современной Linux-системы, обладающий продвинутыми мультимедийными (Open GL, HD-Video) и коммуникационными (WiFi, Bluetooth, Ethernet) возможностями. За некоторыми оговорками, Raspberry Pi может с успехом использоваться в качестве полноценного ученического/студенческого компьютера, на котором можно, помимо основной задачи- физического компьютинга, слушать музыку, смотреть HD-видео, заниматься вебсерфингом, работать с документами в офисных редакторах, читать электронные книги и т.п... И при этом, не считая монитора (в качестве которого может выступать обычный ЖК-телевизор с VGA/HDMI-разьемом), USB-клавиатуры и мыши, стоимость одного учебного места на базе Raspberry Pi начинается с 2,5 т.р. На Raspberry Pi можно изучать основы программирования на любых языках. По умолчанию на него предустановлены Python, Scratch и Node-RED, но ничего не мешает через удобный интерфейс Debian-репозитория программ установить LAMP c PHP, Ruby, Java и другие популярные среды разработки. Также на Raspberry Pi, как полноценный Linux-компьютер, можно установить массу полезных бесплатных и полезных для освоения программ, в том числе, вебсервер Apache-основу современного Интернета, среду 3D-проектирования Blender, графический редактор The Gimp, векторные редакторы Xara-X и Inkscape, издательскую систему Scribus. И в добавок, Raspberry Pi располагает интерфейсом GPIO для управления датчиками, изначально предназначенными для Arduino. Более того, если требуется мгновенная реакция на события и АЦП-преобразования сигнала, к Raspberry Pi можно подключить Arduino и управлять датчиками через него!
В итоге, Raspberry Pi представляет собой самый доступный по цене персональный компьютер для учащихся и одновременено развитую аппаратно-программную платформу для «Интернета Вещей».

1. Покупка стартового комплекта Raspberry Pi

Итак, разобравшись, что минуя этап Arduino стоит сразу начинать с Raspberry Pi, я пришел к решению о покупке стартового комплекта для первоначального знакомства, освоения основ работы и азов физического компьютинга на Python, чтобы затем продемонстрировать все это в школе и заинтересовать энтузастов-преподавателей, а также продвинутых учащихся. Таким образом и началась моя эпопея с Raspberry Pi.

К счастью для россиян, все модели Raspberry Pi, включая самую совершенную v3 Model B, а также необходимые компоненты к ней можно заказать с доставкой на aliexpress.com.

По минимуму можно заказать только саму плату Raspberry Pi 3 Модель B с доставкой по цене 2200р. Для начала работы вам понадобится блок питания (зарядник для сотового/планшета) с miniUSB-разъемом, дающим на выходе ток 1А-1,5А, ЖК-монитор или телевизор с HDMI-разъемом, USB-клавиатура и мышь.

Я решил добавить 1,2 т.р. и купить необходимый набор компонент, с которым Raspberry Pi станет более удобным, производительным, совместимым и эффективным. Прежде всего, стоит купить комплект радиаторов для отвода тепла от SoC-процессора и памяти, чтобы они не перегревались на сложных задачах и не снижали производительность системы последовательным отключением ядер процессора и снижением тактовой частоты.
Также очень рекомендуется купить какой либо недорогой корпус, чтобы избежать неудобств и защитить детей от неприятностей. Я взял оригинальный корпус Модель R1 бело-малинового цвета.
Для начала освоения основ физического компьютинга вместе с Raspberry Pi сразу стоит заказать стартовый комплект датчиков и монтажную плату с шлейфом для интерфейса GPIO, которые не купишь в местных магазинах. На aliexpress.com существую готовые комплекты, состоящие из датчиков, монтажной платы со шлейфом и переходником, соединительных проводов, светодиодов, кнопок и резисторов. Но они показались мне немного дороговатыми... Поэтому, я взял почти все по отдельности, а светодиоды, кнопки и резисторы решил купить в ближайшем радиоларьке.

Мой список покупок через интернет:
1. Raspberry Pi 3 Модель B с блоком питания на 2,5А и двумя радиаторами для процессора и памяти - 2412р.
2. bredaboard с 40-жильным кабелем и переходником - 282р.
3. HDMI2VGA переходник - 233р.
4. Корпус, модель R1 - 280р.
5. Стартовый комплект из 16 датчиков - 510р.
6. Комплект соединительных проводов - 186р.
Итого : 3900р. (по ценам на февраль 2017г. при курсе рубля 57,70)

После примерно месяца ожидания все заказанные компоненты прибыли в целости и сохранности.

2. Подготовка Raspberry Pi к работе

До первого включения Raspberry Pi необходимо сделать несколько обязательных процедур. Внимание! Перед тем, как достать плату из антистатического пакета, обязательно снимите статическое электричество с рук, прикоснувшись к водопроводному крану или оголенному участку батареи отопления, иначем можете сжечь чувствительную электронику.
Сперва нужно наклеить радиаторы на процессор и микросхему памяти. Это не сложно: сначала отклеиваем защитную пленку с радиатора, затем аккуратно располагаем его над микросхемой, соответствующей ему по размеру и без усилия опускаем на нее радиатор. Сильно прижимать радиатор к микросхеме не надо, он и так будет хорошо держаться.
Затем нужно собрать из частей корпус и поместить в него плату. При сборке корпуса верхнюю крышку и сторону с вырезами под USB-разъемы устанавливаем после вставки (с некоторым усилием) в пазы платы Raspberry Pi.

3. Установка ОС Rasbian

Поскольку Raspberry Pi по умолчанию поставляется без предустановленной операционной системы и собственного носителя информации, его нужно будет купить, а систему скачать и самостоятельно установить.
В качестве системного диска Raspberry Pi на используется microSD-карта минимум 6 класса (скорость записи 6Мб/сек) объемом не менее 8Мб. В интернете советовали сразу покупать карту 10 класса, чтобы избежать возможных проблем с установкой ОС и работой Raspberry Pi.
В ближайшем компьютерном ларьке я купил microSD-карту 10 класса марки Sundisk объемом 8Гб.
Затем я скачал операционную систему Raspbian (на основе Debian Jessie) по адресу https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/ . Выбирайте Raspbian Jessie with PIXEL - это дистрибутив с графическим интерфейсом и комплектом программ для начала продуктивной работы.
Как выяснилось, скачанный образ при распаковке из архива разворачивается до 4Гб и на диске с файловой системой FAT32 из-за ограничений на максимальный размер одиночных файлов записан быть не может.
Пришлось подключить внешний USB-диск с ФС NTFS и распаковать образ Raspbian ОС на него.
Для записи образа на SD-карту, потребовалось скачать программу Win32DiskImager по адресу и подключить microSD-карту к компьютеру через USB-кардридер.
Интерфейс программы до безобразия прост: в строке "Image File" надо указать на диске образ Raspbian ОС, в выпадающем списке "Device" выбрать microSD-карту и нажать кнопку "Write". Кстати, этой же программой время от времени стоит делать резервное копирование microSD-карты, вставив ее в кардридер, выбрав путь сохранения образа в поле "Image File", задав в выпадающем списке Device имя диска, под которым определиась microSD-картаи выбрав команду "Read".

4. Первый запуск

После успешного завершения процесса записи, вставляем microSD-карту в соответствующий разъем кардридера на Raspberry Pi, подключаем через HDMI-кабель, или HDMI2VGA переходник монитор, подключаем к нижним USB-разъемам клавиатуру и мышь, и только после этого подсоединяем блок питания. Поскольку Raspberry Pi не имее кнопки включения питания, подсоединение/отсоединение блока питания включает и выключает устройство. На всякий случай заранее напишу, что перед обесточиванием на Raspberry Pi желательно корректно завершить работу ОС, чтобы не возникали ошибки при последующем запуске.
К моему глубокому сожалению и ужасу, после подключения питания к Raspberry Pi на мониторе не загорелась заставка графической оболочки Pixel, а выскочила тирада из текстовых "ругательств", завершившаяся строкой "kernel panic" с номером ошибки.
Погуглив на смартфоне, я тут же выяснил, что, повидимому, Raspberry Pi не нравится моя microSD-карта (как позже выяснилось, скорости чтения/записи не достаточно для нормальной работы ОС Raspbian). Во время повторной записи образа ОС Raspbian на SD-карту я заметил, что скорость записи не привышает 4Мб/сек (соответствует 4-му классу SD-карты).
При повторном включении Raspberry Pi со злополучной картой я снова увидел "kernel panic". Пришлось сходить в ларек и поменять ее после некоторых объяснений на менее "брендовую" Prestigio microSDHC 8Гб 10 класса (U1). На "свежекупленную" microSD-карту образ ОС записался в два раза быстрее со скоростью примерно 9,5Мб/сек. При включении с ней Raspberry Pi тут же отобразила приветственное окно и через несколько секунд загрузки я с радостью увидел на дисплее интерфейс X-Windows с красивой заставкой в виде пустынной дороги, уходящей в сторону восходящего солнца.
По-видимому, карта Sundisk оказалась поддельной...

5. Знакомство с Debian Linux, первичная настройка Raspbian ОС, установка полезных программ

Вооружившись парочкой руководств на русском и английском языке, скачанных с различных гик-ресурсов, решил посвятить вечер выходного дня на первичную настройку удобной рабочей среды на Raspbian ОС.

Прежде всего, стоит сказать несколько слов о консоли Debian Linux. Она доступна по кнопке LXTerminal на верхней панели интерфейса Raspbian ОС.
В Linux-консоли вводятся команды для управления ОС, установки, запуска и удаления программ, внесения ручных правок в настройки самой ОС и ее отдельных компонентов. Для успешного запуска большинства команд требуется уровень доступа администратора (root-доступ). Для этого нужно перед командой вводить "sudo ".
Некоторые операции в Raspbian ОС доступны только из консоли.
Прежде всего, это доступ к программе настройки системы raspi_config. Именно в ней производится первичная настройка Raspbian ОС.
Для запуска программы настройки системы надо открыть LXTerminal и ввести в консоли команду:
sudo raspi-config

Первым делом, надо выбрать команду "Expand Filesystem", чтобы расширить файловую систему ОС на все доступное пространство microSD-карты.
Затем обязательно стоит поменять пароль root по умолчанию на доступ к системе через консоль и по SSH командой "Change User Password". Из косоли это далается командой "sudo passwd root".
Затем стоит запустить SSH-сервер для того, чтобы иметь возможность заходить на Raspberry Pi по терминальному протоколу SSH с другого ПК командой "SSH" в окне "Advanced Options".

Очень важно сразу поменять локаль (язык интерфейса) на русский и добавить русскую раскладку клавиатуры.
Это осуществляется в окне "Internationalisation Options". Смена локали осуществляется по команде "Change locale".
Надо выбрать локаль ru_RU.UTF-8 UTF-8. Смена раскладки клавиатуры производится по команде "Change keyboard layout". Далее придется в новом окне выбрать нужную раскладку (ru_RU.UTF-8), в следующем окне задать горячие клавиши смены раскладки, каждый раз подтверждая выбранные действия переходом кнопкой "Tab" клавиатуры на кнопку "Enter" окна программ и нажатием "Enter" на клавиатуре.
Стоит также в окне "Advanced options" перейти на пункт меню "Audio" и выбрать в новом окне варинат вывода звука по умолчанию на внутренний разъем 3.5mm jack, чтобы слушать звук в наушниках, подключенных к стандартному звуковому разъему Raspberry Pi.
После завершения настроек выбираем кнопку "Finish" и соглашаемся на перезагрузку системы.

Следующим этапом настройки Raspbian ОС рекомендуется выполнить обновление ее базы программ и установленных компонент.
Для этого последовательно введем в консоли следующие команды, дожидаясь окончания выполнения каждой из них до появления зеленого приглашения ввода консоли.
Обновление базы программ:
apt-get update
Обновление установленных программ
sudo apt-get upgrade
Удаления оставшихся после удаления программ библиотек, сопутствующих программ и др.
sudo apt-get autoremove
Выполнение второй команды обычно занимает 10-15 минут.
Вспоминая прежний опыт работы в Linux, поспешил установить файловый менеджер Midnight Commander.
sudo apt-get install mc
Без него перемещаться по структуре папок системы командой "cd" получается медленно и не удобно.

На всякий случай, у новичка всегда должна быть под рукой шаргалка по базовым командам Unix...

Ctrl+C - выход из открытой консольной программы (если не предусмотрено других клавиш)
Shift+Ins - вставить текст в консоль
Ctrl+Ins - копировать выделенный текст из консоли
sudo - ставится перед командой и выполняет ее с правами пользователя root
- выключение
sudo shutdown -h now - немедленная остановка системы и запуск процесса выключения
sudo shutdown -h 21:55 - остановка системы и выключение в 21:55
sudo shutdown -h now — выключение Raspberry Pi
sudo su - открыть командную строку с правами root
sudo -i - открыть командную строку с правами root
sudo cp - копирование файла (с ключом -r рекурсивное копирование)
sudo mv - перемещение файла
cat - вывод содержимого файла/файлов
cd — Переход в нужную папку. Например cd /home/pi
chmod - изменения прав на использование файла; u (означает пользователя, который владеет этим файлом), g (группа файлов) и o (другие пользователи), а также r (считывание), w (запись) и x (выполнение)
chmod u+x - устанавливает разрешение владельцу файла на его исполнение
sudo chown pi:root - смена пользователя и/или группы пользователей, которые владеют этим файлом, например пользователя на pi, а группу на root.
dir - покажет содержимое текущей папки
pwd - покажет ваше текущее расположении
date - покажет время и дату
cal - покажет календарь на текущий месяц
cal -y - покажет календарь на текущий год
wget - скачать файл в текущую директорию. Например wget http://mysite.com/myfile.deb
sudo apt-get update - обновит список пакетов с репозитария
sudo apt-get upgrade - обновит установленные пакеты
sudo apt-get install <название> - установка программы <название> из Debian-репозитория
sudo apt-get remove <название> - удаление программы <название>
info <название> -вывод информации о программе
apt-cache search <запрос> - поиск по базе Debian-репозитория программы или утилиты с описанием <запрос>
apt-cache search screen capture - поиск программ для создания скриншотов
sudo apt-get install mc - установка файлменеджера Midnight Commander (Mc)
sudo apt-get install links - установка текстового браузера Links
udo apt-get install scrot - установка утилиты для скриншотов
scrot -d5 - создание скриншота черех 5 секунд
sudo apt-get install synaptic - установка менежера пакетов Synaptic
sudo apt-get install x11vnc - установка VNC-сервера
x11vnc -desktop:0 - запуск VNC-сервера для удаленного управления через VNC-клиент, например realVNC (http://www.realvnc.com/download/viewer/)
top - запуск диспетчера задач
sudo nano - редактирование файла
sudo nano /boot/config.txt - редактирование файла настроек запуска Raspberry Pi
ifconfig — утилита конфигурирования сетевых интерфейсов
iwconfig - просмотр информации о беспроводных устройствах
sudo iwlist wlan0 scan — сканирование Wi-Fi
cat /proc/cpuinfo — смотрим инфо о процессоре
cat /proc/meminfo — отображает подробную информацию о памяти Raspberry Pi
cat /proc/partitions — показывает размер и количество разделов на Вашей карте SD или HDD
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/sca ling_cur_freq — информация о частоте процессора
<имя_программы> --help — отбражение помощи по программе
vcgencmd measure_temp - покажет температуру процессора
free -o -h - покажет, сколько свободной системной памяти доступно
vcgencmd get_mem arm && vcgencmd get_mem gpu — покажет распределение памяти между процессором и GPU
lsusb - список подключенных устройствах
mkdir newDir - создание директории newDir
rmdir oldDir - удаление пустой директории oldDir
rm <имя_файла> - удаление файла/папки (с ключем -r рекурсивное удаление содержимого папки)
& - запускает команду в фоновом режиме
curl - загружает файл либо с сервера, либо на него
grep "паттерн" *.txt - поиск в файлах по маске и заданному паттерну
ping <имя_сервера> - провера доступности сервера
df -h - свободное и занятое дисковое пространство на подключенных устройствах
scp myfile.txt [email protected]: - копирование файла myfile.txt на устройство [email protected] по SSH в папку /home/pi/
scp [email protected]:myfile.txt . - копирование файла myfile.txt с устройства [email protected] в текущую папку по SSH
scp *.txt [email protected]: - копирование всех текстовых файлов с устройства [email protected] в текущую папку по SSH
dd if=/dev/sdd of=backup.img - создание бэкап-образа SD-карты или USB-носителя (/dev/sdd)
dd if=/dev/sda of=/dev/sdb bs=4096 - побайтное копирование данных с устройства на устройство (dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=4k - очистка диска sda)
dd if=myfile of=myfile conv=ucase - прообразование файла в верхний регистр
dd if=myfile of=myfile conv=lcase - прообразование файла в нижний регистр
ls -l | dd conv=ucase - преобразует вывод команды в верхний регистр
apt-mark showauto > autopackagelist.txt - создание списка предустановленных приложений
apt-mark showmanual > manualpackagelist.txt - создание списка установленных вручную приложений

6. Тестирование Raspberry Pi в качестве десктопа

Итак, через полчаса настроек и обновлений Raspberry Pi готов к работе. Что мы имеем "на борту" по умолчанию?
Помимо средств разработки программ, на Raspberry ОС установлен базовый комплект необходимых приложений.
Для работы с документами предустановлены пакет Libre Office и средство просмотра PDF. Для продуктивной работы в интернет с Raspberry ОС поставляется броузер Chromium и почтовый клиент Claws Mail. Для удаленного управления с десктопа и мобильных устройств на Raspberry Pi установлен VNC Connect.
К сожалению, по умолчанию система не содержит медиаплеера с графическим интерфейсом для воспроизведения видео и аудио, но с консоли воспроизведение мультимедийных файлов можно запустить через программу omxplayer, поддерживающую аппаратное ускорение видео в полноэкранном режиме.
В системе имеется графический файловый менеджер Xfce, позволяющий перемещаться по папкам при помощи мышки, осуществлять файловые операции, открывать документы двойным кликом мышки. Как показала практика, по удобству и принципам работы он практически ничем не отличается от привычного нам Проводника.
Открытие меню и переход по папкам в интерфейсе Raspbian ОС осуществляется на удивление быстро, поживее, чем на моем стареньком двухядерном Celeron-е.
После инвентаризации установленного ПО любопытство подтолкнуло проверить скорость работы на Raspberry Pi в Интернет. Открыл в Chromium и первым делом зашел на родной портал cheboksary.ru: страницы открываются быстро и без тормозов. Во второй вкладке открыл соцсеть ВК. Стал прокручивать свою ленту при помощи колесика мышки - неприятных задержек подгрузки не заметил. Лента соцсети скроллится в броузере плавно, без рывков. В третьей вкладке открыл Youtube, а в нем - популярный видеоклип. Видео воспроизводится без задержек и рывков с достаточно хорошим разрешением и достаточно качественным звуком. Развернул видео на полный экран - воспроизведение продолжилось без рывков. Заметил единственный момент - немного заторможенную реакцию на клики мышкой по интерфейсу воспроизведения видео. Можно сказать, что тест на производительность работы в интернет Raspberry Pi прошел.
Проверил скорость рендеринга страниц электронной книги во встроенном в систему PDF-просмотрщике Xpdf. Для этого решил воткнуть в USB-разъем "флешку" и... система сразу ее распознала, открыв через пару секунд окно файлменеджера на папке /media/pi/usb/ с содержимым моего сменного носителя! Приятный сюрприз - в Raspbian ОС реализовано автомонтирование USB-drive! Как выяснилось позже, для демонтирования "флешки" перед отсоединением надо нажать на стрелочку в правом верхнем углу экрана и выбрать ее из списка.
Быстро выбрав нужный PDF-файл, просто кликнул по нему и увидел содержимое в окне просмотрщика. При скроллинге страницы электронной книги рендерились с задержкой примерно в одну секунду, что можно считать вполне приемлемым результатом. Единственный неприятный момент - просмотрщик не смог отобразить русские буквы в оглавлении книги.
Чтобы проверить воспроизведение музыки и видео с "флешки", решил не пользоваться консолью и установил для этого графическую оболочку на Python для системного проигрывателя omxplayer. Конечно, tk-интерфейс оболочки не блещет красотой и дизайном, но все-таки позволяет при помощи мышки выбрать нужные файлы и создавать плей-листы. Хотя в сети писали, что в окне на Raspberry Pi видео с аппаратным ускорением не воспроизводится, как оказалось, через omxplayerGUI это вполне возможно! Видео выводилось на экране с исходным разрешением в окне без рамки, но позволяло перетаскивать окно, причем, без остановки воспроизведения.
Одним словом, интернет на Raspberry Pi работает без ограничений, музыка и видео воспроизводятся, флешки автомонтируются, офисные документы редактируются, фотографии показываются. Что еще нужно для продуктивной работы?

4Gb Class6 SD-карту от Transcend
NoName usb-зарядник на 1А с MicroUSB кабелем
HDMI кабель Hama
Ethernet-кабель