Raspberry Pi 的相機模組提供高解析度影像和影片拍攝功能，支援多種解析度和影片格式。使用者可以透過簡單的硬體安裝和軟體設定，快速啟用相機功能。透過 raspistill 命令可以捕捉靜態影像，而 raspivid 命令則可錄製影片，並可設定錄製時間。除了相機模組，Raspberry Pi 也支援藍牙連線，方便使用者連線其他藍牙裝置。網路連線方面，Raspberry Pi 可以透過乙太網路或 WiFi 連線至網路，並可設定靜態 IP 位址，方便在不同網路環境下使用。對於需要遠端連線的使用者，也可以透過 SSH 或 VNC 遠端控制 Raspberry Pi。
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）可以透過特殊聯結器附加到 Raspberry Pi 上。這個聯結器位於音訊和 HDMI 插座之間，適用於 Raspberry Pi 2、3 或 4 版本。
安裝步驟
- 準備聯結器：在 Raspberry Pi 上找到音訊和 HDMI 插座之間的特殊聯結器。
- 解鎖聯結器：輕輕拉起聯結器兩側的桿狀物，以解鎖聯結器。
- 插入相機模組：將相機模組的ribbon線纜插入聯結器，確保金屬接觸面朝向遠離乙太網路插座的方向。
- 鎖定聯結器：按下聯結器兩側的桿狀物，以鎖定ribbon線纜。
軟體組態
- 啟用相機：使用 Raspberry Pi 組態工具啟用相機。前往主選單，選擇「偏好設定」，然後點選「Raspberry Pi 組態」。
- 選擇相機：在「介面」標籤頁中，將「相機」選項設為「啟用」。
遠端啟用相機
如果您正在遠端使用 SSH 連線到 Raspberry Pi，您可以使用以下命令啟用相機：
$ sudo raspi-config
選擇「Interfacing Options」，然後啟用相機。
捕捉影像
使用 raspistill 命令捕捉單張影像：
$ raspistill -o image1.jpg
預覽螢幕將顯示約 5 秒，然後拍攝一張照片並儲存為 image1.jpg 檔案。
捕捉影片
使用 raspivid 命令捕捉影片：
$ raspivid -o video.h264 -t 10000
數字 10000 代表錄製時間（毫秒），在此案例中為 10 秒。
圖表翻譯
flowchart TD
A[開始] --> B[安裝相機模組]
B --> C[組態軟體]
C --> D[啟用相機]
D --> E[捕捉影像或影片]
此圖表展示了安裝和組態 Raspberry Pi 相機模組的步驟，從物理安裝到軟體組態和捕捉影像或影片。
使用Raspberry Pi的相機模組
Raspberry Pi的相機模組是一個強大的工具，能夠拍攝高解析度的靜態影像和錄製影片。相機模組有多種版本，包括Raspberry Pi Camera version 2，它具有3280 x 2464畫素的解析度，支援1080p30、720p60和640x480p90影片錄製。
相機模組的選擇
除了標準的相機模組外，還有一種稱為No Infra red (NoIR)的版本，它移除了紅外濾鏡，使其能夠在夜間下紅外照明條件下工作。此外，還可以使用USB網路攝像頭作為替代方案。
使用相機模組的命令
Raspberry Pi提供了兩個命令：raspistill和raspivid，用於控制相機模組。這些命令具有多種選項，可以用於自定義拍攝和錄製過程。
使用藍牙技術
Raspberry Pi 3和4具有內建的藍牙硬體，而舊版本的Raspberry Pi可以透過USB藍牙介面卡來新增藍牙功能。無論哪種情況，Raspbian作業系統都包含了所需的軟體來支援藍牙。
藍牙介面卡的選擇
如果您使用的是舊版本的Raspberry Pi，請確保購買一款相容的USB藍牙介面卡。並非所有介面卡都與Raspberry Pi相容，因此請務必選擇一款被認證為相容的產品。
配對藍牙裝置
要配對藍牙裝置，請單擊螢幕右上角的藍牙圖示，然後選擇「新增裝置」。這將開啟一個對話方塊，顯示可用的裝置列表。選擇您要配對的裝置，然後按照螢幕上的指示完成配對過程。
命令列介面的使用
除了使用桌面介面外，您還可以使用命令列介面來配對藍牙裝置。bluetoothctl命令允許您掃描可用的裝置並使用其ID進行配對。
範例命令
$ 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
圖表翻譯：
此圖表顯示了使用bluetoothctl命令來掃描和配對藍牙裝置的過程。首先，命令會顯示可用的控制器和裝置列表。然後，使用pair命令來配對指定的裝置。
flowchart TD
A[啟動bluetoothctl] --> B[掃描可用的裝置]
B --> C[顯示裝置列表]
C --> D[選擇要配對的裝置]
D --> E[使用pair命令進行配對]
E --> F[完成配對]
網路連線與控制
2.0 網路連線簡介
Raspberry Pi 設計為可連線至網際網路的裝置，其網際網路通訊能力是其主要特點之一，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）或無線網路（WiFi）進行。較新的型號通常具備內建 WiFi。
當 Raspberry Pi 連線到網際網路時，您也可以從另一臺電腦遠端連線到它，這在 Raspberry Pi 本身無法直接存取且沒有鍵盤、滑鼠和監視器的情況下非常有用。
本章節將提供您連線 Raspberry Pi 至網際網路和遠端控制的食譜。
2.1 連線有線網路
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 1、2 或 3 的 A 或 A+ 版本，或者是一款 Pi Zero，那麼您就沒有 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 1、2 或 3 的 B 或 B+ 版本，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後面的備用插槽（圖 2-1）。
圖 2-1. 將 Raspberry Pi 連線到家用中心
您的 Raspberry Pi 的網路 LED 燈應該立即開始閃爍，因為它連線到您的網路。
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。只要您的網路上啟用了 DHCP，它就會自動被分配一個 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，請檢查您的網路管理控制檯是否啟用了 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
參考
若要連線無線網路，請參考食譜 2.5。
2.2 查詢Raspberry Pi的IP地址
問題
您想知道Raspberry Pi的IP地址，以便與其進行通訊，無論是將其作為網頁伺服器、交換檔案或使用SSH（配方2.7）或VNC（配方2.8）遠端控制。
解決方案
IPv4地址（用於本地地址）是一個四部分的號碼，唯一標識電腦的網路介面在網路中。每個部分由.分隔。
要查詢Raspberry Pi的IP地址，您需要在終端視窗中執行以下命令：
$ hostname -I
192.168.1.16 fd84:be52:5bf4:ca00:618:fd51:1c.....
回應的第一部分是Raspberry Pi在家用網路中的本地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，而不是兩個。要檢視所有網路連線，請使用ifconfig命令：
$ ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr b8:27:eb:d5:f4:8f
inet addr:192.168.1.16 Bcast:192.168.255.255 Mask:255.255.0.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:1114 errors:0 dropped:1 overruns:0 frame:0
TX packets:1173 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:76957 (75.1 KiB) TX bytes:479753 (468.5 KiB)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)
wlan0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0f:53:a0:04:57
inet addr:192.168.1.13 Bcast:192.168.255.255 Mask:255.255.0.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:38 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:28 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:6661 (6.5 KiB) TX bytes:6377 (6.2 KiB)
檢視ifconfig命令的結果，您可以看到所討論的Pi透過有線連線（eth0）具有IP地址192.168.1.16，以及無線連線（wlan0）具有IP地址192.168.1.13。lo網路介面是一個虛擬介面，允許電腦與自己進行通訊。
內容解密：
hostname -I命令用於查詢Raspberry Pi的IP地址。ifconfig命令用於檢視所有網路連線。- 每個網路連線都有一個唯一的IP地址。
lo網路介面是一個虛擬介面，允許電腦與自己進行通訊。
圖表翻譯：
graph LR
A[Raspberry Pi] -->|有線連線|> B[eth0]
A -->|無線連線|> C[wlan0]
B -->|IP地址|> D[192.168.1.16]
C -->|IP地址|> E[192.168.1.13]
圖表解釋：
- 圖表展示了Raspberry Pi的網路連線。
eth0代表有線連線，wlan0代表無線連線。- 每個連線都有一個唯一的IP地址。
設定Raspberry Pi的靜態IP地址
當您想要在不同的網路環境中使用Raspberry Pi，並保持其IP地址不變時，設定靜態IP地址是一個不錯的選擇。這樣可以避免每次連線到不同的網路時都需要重新組態IP地址。
什麼是區域網（LAN）？
區域網（LAN）是指所有連線到同一個hub或路由器的裝置，包括電腦、電視、手機等。這些裝置都可以透過hub或路由器連線到網際網路。當您連線一個新裝置到區域網時，hub或路由器會使用DHCP（動態主機組態協定）來分配一個IP地址給該裝置。
DHCP是如何工作的？
DHCP會從一個IP地址池中分配一個IP地址給新連線的裝置。這個IP地址池可能是192.168.1.2到192.168.1.199，或者10.0.0.2到10.0.0.199。DHCP分配IP地址時會設定一個租約時間，這是裝置可以使用該IP地址的時間。如果租約時間過期，DHCP可能會將該IP地址分配給其他裝置。
為什麼需要設定靜態IP地址？
如果您想要保持Raspberry Pi的IP地址不變，設定靜態IP地址是一個不錯的選擇。這樣可以避免每次連線到不同的網路時都需要重新組態IP地址。
使用網路設定靜態IP地址
您可以透過hub或路由器的控制介面來設定靜態IP地址。首先，您需要使用電腦連線到hub或路由器的控制介面。然後，您需要找到DHCP設定頁面，並將租約時間設定為一個較長的值。
使用DHCP預留設定靜態IP地址
另一個設定靜態IP地址的方法是使用DHCP預留。這個方法可以將一個特定的IP地址永久分配給一個特定的裝置。例如，您可以將IP地址192.168.1.3分配給一個Raspberry Pi裝置。
使用Raspberry Pi設定靜態IP地址
您也可以透過Raspberry Pi自己來設定靜態IP地址。這個方法需要您編輯Raspberry Pi的網路組態檔案，並將IP地址設定為一個靜態值。
編輯網路組態檔案
您可以使用以下命令來編輯Raspberry Pi的網路組態檔案：
sudo nano /etc/network/interfaces
然後，您需要將以下內容新增到檔案末尾：
iface eth0 inet static
address 192.168.1.210
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.1.1
這個內容設定了Raspberry Pi的IP地址為192.168.1.210，子網路遮罩為255.255.255.0，閘道為192.168.1.1。
設定Raspberry Pi的網路設定和名稱
在設定Raspberry Pi的網路設定時，需要修改網路介面的設定檔。以下是設定eth0和wlan0介面的範例：
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
注意到，我們為兩個網路介面（Ethernet和WiFi）設定了相同的IP地址。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地址。在實踐中，這意味著乙太網連線會勝出，因為它比WiFi連線更快。
路由器和網域名稱伺服器的IP地址是您用於連線到hub的管理主控臺的IP地址。許多hub使用相同的IP地址範圍。路由器和網域名稱伺服器設定中的地址與您在hub上找到作為其管理主控臺地址的地址相同。
但是，如果您的hub使用較少見的10.0.0.1地址格式，您需要將所有192.168.1例項更改為10.0.0。
儲存檔案後，重新啟動您的Raspberry Pi。
討論
網路設定在不同的Raspbian版本中有所不同。這些指示適用於最新版本的Raspbian（Buster）。如果您沒有最新版本的Raspbian，您應該更新，因為Raspbian始終在演進和改進。您可以在Recipe 3.40中學習如何更新Raspbian版本。
設定Raspberry Pi的網路名稱
問題
您想要更改Raspberry Pi的網路名稱，以便它不再只是被稱為「raspberrypi」。
解決方案
有幾種方法可以做到這一點。無論您使用哪種方法，請確保您選擇的網路名稱不包含空格，只包含字母、數字和連字元（-）字元。
使用Raspberry Pi Configuration工具
除非您以headless模式執行Raspberry Pi（沒有監視器和鍵盤），否則使用Raspberry Pi Configuration工具是設定Raspberry Pi網路名稱最簡單的方法。要開啟此工具，請前往Raspberry Pi選單，選擇偏好設定，然後點選Raspberry Pi Configuration。然後點選系統標籤（圖2-5）。
圖表翻譯
flowchart TD
A[設定網路名稱] --> B[使用Raspberry Pi Configuration工具]
B --> C[開啟Raspberry Pi選單]
C --> D[選擇偏好設定]
D --> E[點選Raspberry Pi Configuration]
E --> F[點選系統標籤]
內容解密
以上程式碼和設定步驟，詳細解釋瞭如何設定Raspberry Pi的網路設定和名稱。首先，需要修改網路介面的設定檔，然後儲存檔案並重新啟動Raspberry Pi。接下來，需要使用Raspberry Pi Configuration工具來設定網路名稱。這些步驟都需要仔細遵循，以確保Raspberry Pi的網路設定正確無誤。
從系統整合的視角來看，安裝與設定 Raspberry Pi 相機模組、藍牙和網路連線，展現了其作為嵌入式系統的靈活性和多元應用潛力。文章詳細說明瞭硬體安裝步驟、軟體組態方法以及常用命令，對於初學者相當友善。然而，僅提供單一靜態 IP 設定方式略顯不足，在實際應用中，可能需要根據不同網路環境調整 DHCP 或其他網路設定。此外，雖然文章提到了不同 Raspberry Pi 版本的硬體差異，但對於不同 Raspbian 版本的軟體設定差異著墨不多，這對於使用舊版系統的使用者來說可能造成困擾。展望未來，隨著 Raspberry Pi 效能提升和軟體生態更加完善，其應用場景將更加廣闊，從物聯網邊緣裝置到個人伺服器，甚至小型機器人控制平臺，都將展現其強大的應用價值。對於想要深入探索 Raspberry Pi 的使用者，建議進一步研究網路設定的細節，例如子網路遮罩、閘道器設定以及 DNS 設定等，以提升網路連線的穩定性和安全性。玄貓認為，掌握這些進階設定技巧，將能更有效地發揮 Raspberry Pi 的強大功能。
