Raspberry Pi 作為一款功能強大的單板電腦，廣泛應用於各種嵌入式系統專案。本文將深入探討 Raspberry Pi 的日常使用與維護技巧，包含密碼變更、系統重啟、相機模組的安裝與設定、Bluetooth 連線，以及網路連線設定等導向。這些操作對於確保系統安全、穩定執行至關重要，同時也讓使用者能充分發揮 Raspberry Pi 的硬體效能。文章將會提供指令操作步驟、設定工具使用方法，以及相關程式碼範例和圖表，讓使用者更容易理解和應用。
關於 Raspberry Pi 的使用與維護
變更密碼
使用 Raspberry Pi 的過程中，變更密碼是一項重要的安全措施。您可以透過終端機（Terminal）輕鬆完成此操作。只需輸入 passwd 命令，即可開始變更密碼的程式。系統會要求您輸入目前的密碼，然後輸入新的密碼，並再次確認新的密碼，以確保密碼正確無誤。
$ passwd
Changing password for pi.
(current) UNIX password:
Enter new UNIX password:
Retype new UNIX password:
passwd: password updated successfully
關機與重啟
當您需要關機或重啟 Raspberry Pi 時，有多種方法可供選擇。您可以透過桌面環境中的「Raspberry」選單選項進行關機或重啟。這個選單提供了三種選擇：關機（Shutdown）、重啟（Reboot）和登出（Logout）。
- 關機（Shutdown）：完全關閉 Raspberry Pi，需要手動拔掉電源並再次插入才能重新啟動。
- 重啟（Reboot）：重新啟動 Raspberry Pi，系統會自動關閉並再次啟動。
- 登出（Logout）：登出目前的使用者帳戶，傳回登入介面。
或者，您也可以透過終端機使用 sudo reboot 命令來重啟 Raspberry Pi。這在某些軟體安裝完成後可能是必要的。
$ sudo reboot
關機的重要性
正確地關機比直接拔掉電源更為重要，因為 Raspberry Pi 可能正在執行寫入 microSD 卡的操作。如果在此時強制斷電，可能會導致檔案損壞。雖然 Raspberry Pi 在關機後不會完全斷電，而是進入低功耗模式，但仍應遵循正確的關機程式以確保系統的穩定性和檔案的完整性。
安裝 Raspberry Pi 相機模組
問題描述
您想要使用 Raspberry Pi 相機模組。
解決方案
Raspberry Pi 相機模組（如圖 1-25 所示）可透過特定聯結器附加到 Raspberry Pi 上。有兩種基本版本的 Pi 相機：原始版本 1（如圖 1-25 所示）和新款高解析度版本 2。
將ribbon纜線連線到Raspberry Pi 2、3或4上的特殊聯結器，該聯結器位於音訊和HDMI插槽之間。要將纜線裝入您的Pi中，請輕輕拉起聯結器兩側的桿，使其解鎖，然後按下纜線到插槽中，讓纜線上的亮面金屬聯結器導向遠離乙太網插槽的方向。按下聯結器的兩個桿回到原位以鎖定纜線（如圖 1-26 所示）。
注意事項
相機模組包裝上指出它對靜電敏感。在處理前，請透過接觸金屬物體（如PC機殼）使自己接地。
請注意，Raspberry Pi Zero需要特殊纜線或介面卡，因為其相機聯結器小於標準Raspberry Pi（見“模組”）。
相機模組需要一些軟體組態。組態它的最簡單方法是使用Raspberry Pi組態工具。要開啟它，請前往Raspberry Pi主選單，選擇“首選項”，然後單擊“Raspberry Pi組態”。單擊“介面”標籤，然後將“相機”選項設定為“啟用”（如圖 1-27 所示）。
如果您正在遠端使用SSH（見配方 2.7）使用Raspberry Pi，您仍然可以啟用相機。要執行raspi-config，請在終端會話中輸入以下命令：
$ sudo raspi-config
選擇“介面選項”，您將看到相機選項（如圖 1-28 所示）。
圖表翻譯：
此圖示相機模組的安裝過程和組態工具介面。
內容解密：
要捕捉單張靜態影像，使用raspistill命令，如下所示：
$ raspistill -o image1.jpg
預覽螢幕顯示約五秒鐘，然後拍攝一張照片並將其儲存在當前目錄中的image1.jpg檔案中。
要捕捉影片，使用raspivid命令：
$ raspivid -o video.h264 -t 10000
命令末尾的數字是以毫秒為單位的錄製持續時間，在本例中為10秒。
使用 Raspberry Pi 的攝像頭模組
Raspberry Pi 的攝像頭模組是一個強大的工具，能夠拍攝高品質的靜態圖片和錄製影片。攝像頭模組有多種版本，包括 Raspberry Pi Camera version 2，該版本的解析度為 3280 x 2464 畫素，支援 1080p30、720p60 和 640x480p90 影片錄製。
使用 raspistill 和 raspivid 命令
Raspberry Pi 提供了兩個命令列工具：raspistill 和 raspivid，用於控制攝像頭模組。這兩個命令都有許多選項，可以用於調整攝像頭的設定，例如解析度、曝光度等。
$ raspistill -o image.jpg
這個命令會拍攝一張靜態圖片，並將其儲存為 image.jpg。
$ raspivid -o video.h264 -t 10
這個命令會錄製 10 秒的影片，並將其儲存為 video.h264。
使用 USB Webcam
如果您沒有攝像頭模組，也可以使用 USB Webcam。只需將 Webcam 接入 Raspberry Pi，就可以使用 raspistill 和 raspivid 命令控制它。
使用 Bluetooth 功能
Raspberry Pi 3 和 4 內建了 Bluetooth 硬體，如果您使用的是舊版本的 Raspberry Pi，可以使用 USB Bluetooth 介面卡。Raspbian 已經內建了 Bluetooth 軟體，因此您不需要額外安裝任何東西。
配對 Bluetooth 裝置
要配對 Bluetooth 裝置，請按照以下步驟：
- 在 Raspbian Pixel 桌面右上角找到 Bluetooth 圖示。
- 點選 Bluetooth 圖示，開啟 Bluetooth 選單。
- 點選 “Add Device”，開啟 “Add New Device” 對話方塊。
- 選擇您要配對的裝置，然後按照提示完成配對過程。
使用 bluetoothctl 命令
您也可以使用 bluetoothctl 命令來配對 Bluetooth 裝置。這個命令可以掃描附近的 Bluetooth 裝置，並提供配對命令。
$ bluetoothctl
[NEW] Controller B8:27:EB:50:37:8E raspberrypi [default]
[NEW] Device 51:6D:A4:B8:D1:AA 51-6D-A4-B8-D1-AA
[NEW] Device E8:06:88:58:B2:B5 si’s keyboard #1
[bluetooth]# pair E8:06:88:58:B2:B5
這個命令會掃描附近的 Bluetooth 裝置，並提供配對命令。您可以使用 pair 命令來配對裝置。
圖表翻譯：
graph LR
A[Raspberry Pi] -->|有線連線|> B[USB Bluetooth 介面卡]
B -->|Bluetooth 訊號|> C[Bluetooth 裝置]
C -->|配對|> D[Raspberry Pi]
這個圖表展示了 Raspberry Pi 與 Bluetooth 裝置之間的連線過程。Raspberry Pi 可以透過 USB Bluetooth 介面卡傳送 Bluetooth 訊號，然後與 Bluetooth 裝置配對。
網路連線與控制
Raspberry Pi 的設計宗旨在於連線到網際網路，其網際網路通訊能力是其的一個重要特點，開啟了各種可能的應用，包括家庭自動化、網頁伺服器、網路監控等。連線可以透過乙太網線（大多數型號）或內建的 Wi-Fi（新款型號）進行。
當 Raspberry Pi 連線到網際網路後，您也可以從另一臺電腦遠端連線到它，這在 Raspberry Pi 本身無法直接操作且沒有鍵盤、滑鼠和顯示器的情況下尤其有用。
本章將提供您連線 Raspberry Pi 到網際網路以及遠端控制的食譜。
2.1 連線到有線網路
問題 您想要使用有線網路連線將 Raspberry Pi 連線到網際網路。
解決方案 首先，如果您擁有一款 Raspberry Pi A 或 A+ 版本（1、2 或 3），或是一款 Pi Zero，那麼就沒有 RJ45 聯結器可用於乙太網路。在這種情況下，您最好的選擇是使用無線 USB 介面卡（請參考食譜 2.5）。
如果您有一款 Raspberry Pi B 或 B+ 版本（1、2 或 3），那麼您就很幸運了；只需將乙太網路跳線插入其 RJ45 插槽，然後將另一端連線到家用路由器背面的備用插槽（圖 2-1）。
圖 2-1. 將 Raspberry Pi 連線到家用中心
Raspberry Pi 上的網路 LED 燈應該立即開始閃爍，因為 Raspberry Pi 連線到您的網路。
討論 Raspbian 預設組態為使用動態主機組態協定（DHCP）連線到任何網路。只要網路上啟用了 DHCP，Raspberry Pi 就會被自動分配一個 IP 地址。
如果 LED 燈閃爍，但您無法使用瀏覽器在 Raspberry Pi 上連線到網際網路，請檢查網路管理控制檯上是否啟用了 DHCP。查詢一個類別似於圖 2-2 的選項。
圖 2-2. 在家用中心啟用 DHCP
另見 若要連線到無線網路，請參考食譜 2.5。
內容解密：
上述解決方案中，我們使用了乙太網路跳線和 RJ45 聯結器將 Raspberry Pi 連線到家用路由器。這種方法可以實作有線網路連線，從而使 Raspberry Pi 能夠存取網際網路。同時，Raspbian 的預設組態允許它自動從網路上獲得 IP 地址，只要網路上啟用了 DHCP。
圖表翻譯：
flowchart TD
A[Raspberry Pi] -->|乙太網路跳線|> B[家用路由器]
B -->|DHCP|> C[IP 地址]
C -->|網際網路|> D[瀏覽器]
圖表翻譯：此圖表展示了 Raspberry Pi 如何透過乙太網路跳線連線到家用路由器，然後從路由器獲得 IP 地址，最終實作瀏覽器存取網際網路的過程。
2.2 查詢您的 IP 地址
問題
您想要知道您的 Raspberry Pi 的 IP 地址，以便您可以與其通訊，無論是連線到它作為網頁伺服器、交換檔案，還是使用 SSH（配方 2.7）或 VNC（配方 2.8）遠端控制它。
解決方案
IPv4 地址（用於本地地址）是一個四部分的號碼，唯一地識別電腦的網路介面在網路中。每個部分由點（.）與下一個部分分隔。
要查詢您的 Raspberry Pi 的 IP 地址，您需要在終端機視窗中執行以下命令：
hostname -I
這將顯示您的 Raspberry Pi 的本地 IP 地址。
討論
Raspberry Pi 可以有多個 IP 地址（即，每個網路連線一個）。因此，如果您同時具有有線連線和無線連線到您的 Pi，它將具有兩個 IP 地址。通常，然而，您只會使用其中一個連線它。要檢視所有網路連線，請使用 ifconfig 命令：
ifconfig
這將顯示所有網路介面的詳細資訊，包括 IP 地址、子網路遮罩、廣播地址等。
內容解密：
hostname -I命令用於查詢本機的 IP 地址。ifconfig命令用於檢視所有網路連線的詳細資訊。- 每個網路介面都有一個唯一的 IP 地址，用於識別電腦在網路中的位置。
圖表翻譯：
flowchart TD
A[查詢 IP 地址] --> B[執行 hostname -I 命令]
B --> C[顯示本地 IP 地址]
C --> D[檢視所有網路連線]
D --> E[執行 ifconfig 命令]
E --> F[顯示所有網路連線的詳細資訊]
見Also
維基百科有您想要知道的所有關於 IP 地址的資訊。
2.3 設定靜態 IP 地址
問題
您想要設定您的 Raspberry Pi 的 IP 地址，以便它不會改變。
解決方案
有兩種方法可以做到這一點。一種方法使用您的網路控制器（您的家用 hub）。第二種方法使用 Raspberry Pi 本身。使用網路的方法通常是更好的，但第二種方法，即 Raspberry Pi 自己決定其 IP 地址，如果您沒有存取網路控制器，也是值得做的。
設定靜態IP地址
當您想要在不同的網路中移動Raspberry Pi並保持IP地址不變時，設定靜態IP地址是一個好方法。這樣可以確保您的Raspberry Pi在不同網路中保持相同的IP地址，方便您連線和管理。
什麼是靜態IP地址？
靜態IP地址是一個固定的IP地址，指派給特定的裝置，例如Raspberry Pi。在家用網路中，所有裝置都連線到一個中心樞紐（hub），該樞紐連線到電話線、4G或光纖電纜。當您連線新的裝置到網路時，樞紐會使用DHCP（動態主機組態協定）分配一個IP地址給該裝置。
如何設定靜態IP地址
有兩種方法可以設定靜態IP地址：使用網路設定和使用Raspberry Pi自身的設定。
使用網路設定
您可以透過網路設定介面修改DHCP租約時間，從而設定靜態IP地址。首先，您需要存取網路設定介面，通常可以透過在瀏覽器中輸入路由器的IP地址來存取。然後，您需要找到DHCP設定頁面，並修改租約時間為一個較長的值。
使用Raspberry Pi設定
您也可以使用Raspberry Pi自身的設定來設定靜態IP地址。這種方法需要您編輯Raspberry Pi的網路設定檔案。首先，您需要決定一個未使用的IP地址，然後修改網路設定檔案以使用該IP地址。
設定靜態IP地址的優點
設定靜態IP地址有幾個優點：
- 可以確保Raspberry Pi在不同網路中保持相同的IP地址
- 可以方便您連線和管理Raspberry Pi
- 可以避免因為DHCP租約時間過短而導致的IP地址變化問題
內容解密：
在上述內容中，我們討論瞭如何設定靜態IP地址以確保Raspberry Pi在不同網路中保持相同的IP地址。這種方法可以方便您連線和管理Raspberry Pi，並避免因為DHCP租約時間過短而導致的IP地址變化問題。
圖表翻譯：
下圖示範瞭如何透過網路設定介面修改DHCP租約時間：
flowchart TD
A[存取網路設定介面] --> B[找到DHCP設定頁面]
B --> C[修改租約時間]
C --> D[儲存修改]
這個流程圖顯示瞭如何透過網路設定介面修改DHCP租約時間，以設定靜態IP地址。
程式碼示範：
以下是如何編輯Raspberry Pi的網路設定檔案以設定靜態IP地址的示範：
sudo nano /etc/network/interfaces
然後，在檔案末尾新增以下內容：
auto eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.1.210
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.1.1
這個程式碼示範瞭如何編輯Raspberry Pi的網路設定檔案以設定靜態IP地址。
設定Raspberry Pi的網路設定和名稱
網路設定
為了設定Raspberry Pi的網路設定，我們需要編輯 /etc/network/interfaces 檔案。這個檔案包含了網路介面的設定，包括 IP 位址、子網路遮罩、閘道器和 DNS 伺服器。
以下是一個範例設定檔：
interface eth0
static ip_address=192.168.1.210/24
static routers=192.168.1.1
static domain_name_servers=192.168.1.1
interface wlan0
static ip_address=192.168.1.210/24
static routers=192.168.1.1
static domain_name_servers=192.168.1.1
在這個範例中，我們設定了兩個網路介面： eth0 (乙太網) 和 wlan0 (Wi-Fi)。兩個介面都使用相同的 IP 位址 (192.168.1.210/24) 和閘道器 (192.168.1.1)。
注意，如果兩個連線都可用，第一個連線會關閉另一個連線使用相同的 IP 位址。在實踐中，這意味著乙太網連線會勝出，因為它比 Wi-Fi 連線更快。
設定網路名稱
要設定Raspberry Pi的網路名稱，我們可以使用三種方法：
- 使用Raspberry Pi Configuration工具：這是最簡單的方法，除非你正在執行Raspberry Pi headless (沒有監視器和鍵盤)。
- 編輯
/etc/hostname檔案：這個檔案包含了Raspberry Pi的主機名稱。 - 使用
hostname命令：這個命令可以用來設定Raspberry Pi的主機名稱。
無論使用哪種方法，都需要重啟Raspberry Pi才能使變更生效。
使用Raspberry Pi Configuration工具
- 開啟Raspberry Pi選單，選擇「Preferences」，然後點選「Raspberry Pi Configuration」。
- 點選「System」標籤。
- 在「Hostname」欄位中輸入新的網路名稱。
編輯 /etc/hostname 檔案
- 編輯
/etc/hostname檔案：sudo nano /etc/hostname - 輸入新的網路名稱：
my-raspberry-pi - 儲存檔案：
Ctrl+X,Y,Enter
使用 hostname 命令
- 執行
hostname命令：sudo hostname my-raspberry-pi - 重啟Raspberry Pi：
sudo reboot
圖表翻譯：
flowchart TD
A[開始] --> B[設定網路設定]
B --> C[編輯 /etc/network/interfaces 檔案]
C --> D[設定 IP 位址、子網路遮罩、閘道器和 DNS 伺服器]
D --> E[設定網路名稱]
E --> F[使用 Raspberry Pi Configuration 工具或編輯 /etc/hostname 檔案]
F --> G[重啟 Raspberry Pi]
G --> H[完成]
內容解密：
在這個範例中，我們設定了Raspberry Pi的網路設定和名稱。首先，我們編輯了 /etc/network/interfaces 檔案以設定 IP 位址、子網路遮罩、閘道器和 DNS 伺服器。然後，我們設定了Raspberry Pi的網路名稱使用Raspberry Pi Configuration工具或編輯 /etc/hostname 檔案。最後，我們重啟Raspberry Pi以使變更生效。
從系統穩定性與資料安全形度來看，妥善維護 Raspberry Pi 至關重要。本文探討了密碼管理、正確關機流程、相機模組安裝、網路連線設定以及藍牙功能的運用。分析顯示，雖然 Raspberry Pi 系統具備使用者友善的圖形介面，但深入理解底層命令列操作，例如 passwd、sudo reboot、raspistill、raspivid、ifconfig、hostname 等，能大幅提升使用效率和系統掌控能力。然而，直接修改系統檔案如 /etc/network/interfaces 和 /etc/hostname 潛藏風險，操作不當可能導致系統故障。對於初學者，建議優先使用 Raspberry Pi Configuration 工具進行設定，降低錯誤風險。展望未來，隨著物聯網應用蓬勃發展，Raspberry Pi 的輕量級特性和豐富的擴充性將使其在邊緣運算領域扮演更關鍵角色。因此，掌握其系統管理和網路組態技能將成為開發者不可或缺的核心競爭力。玄貓認為，熟練掌握這些基礎操作，將使 Raspberry Pi 從入門級開發板躍升為功能強大的生產力工具。
