Raspberry Pi 系統設定與作業系統安裝

Raspberry Pi 的設定涵蓋硬體連線與軟體安裝兩大部分。硬體方面，需考量電源供應器的電流穩定性與保護殼的散熱效能，並根據使用情境選擇合適的 Raspberry Pi 型號。軟體方面，則需選擇合適的作業系統，Raspbian 作為官方發行版，適用於多數應用場景，而其他發行版則針對媒體中心等特定用途進行了最佳化。安裝作業系統時，可使用 NOOBS 提供的圖形化介面簡化安裝流程，或使用 Etcher 等工具直接將映像檔寫入 microSD 卡。選擇 microSD 卡時，建議選擇 Class 10 規格，並至少具備 16GB 容量，以確保系統運作順暢。

Raspberry Pi 4 B 概覽

Raspberry Pi 4 B 是一款高效能的單板電腦，相比於其他型號，它具有更強大的處理器和更豐富的介面。從圖中可以看到，Raspberry Pi Zero W 的尺寸約為 Pi 3 B 或 Pi 4 B 的一半，它有一個 micro-USB 介面用於通訊和一個用於供電。Pi Zero W 透過省略某些介面來節省空間。

如果您想將鍵盤、監視器和滑鼠連線到 Pi Zero，您需要為 USB 和 HDMI 埠分別準備介面卡，然後才能連線標準外設。Raspberry Pi A+ 比 Pi Zero 大，具有完整的 USB 和 HDMI 介面。

Raspberry Pi 各型號比較

下表列出了所有 Raspberry Pi 型號的差異，最近發布的型號在表格的頂部。

即使您擁有一些較舊或已停產的 Raspberry Pi 型號，它們仍然是有用的。雖然它們可能不具備最新的 Raspberry Pi 4 的效能，但在很多情況下，這並不重要。

如果您正在購買一臺新的 Raspberry Pi，作為一臺通用電腦，我認為 Pi 3 B+ 是最佳選擇。如果您需要最大化效能，並不介意處理器晶片變熱，請考慮 Raspberry Pi 4。如果您不需要 WiFi 或想要一個更小的裝置，也可以考慮 3 B、2 B、3 A+、Zero 或 Zero W。

圖表翻譯：

  graph LR
    A[Raspberry Pi 型號] --> B[4 B]
    A --> C[3 A+]
    A --> D[3 B+]
    A --> E[3 B]
    A --> F[Zero W]
    A --> G[Zero]
    A --> H[2 B]
    A --> I[A+]
    A --> J[B+]
    A --> K[A]
    A --> L[B rev2]
    A --> M[B rev1]

此圖表展示了不同 Raspberry Pi 型號之間的關係，幫助使用者快速瞭解各型號的差異。

連線系統

問題 您已經擁有了所有必要的Raspberry Pi元件，現在想要將它們全部連線起來。

解決方案

除非您將Raspberry Pi嵌入到一個電子專案中或作為媒體中心使用，否則您需要連線鍵盤、滑鼠、監視器，可能還需要WiFidongle（如果您使用的是較舊的Raspberry Pi型號，沒有內建WiFi）。圖1-3顯示了一個典型的Raspberry Pi系統。如果您使用的是Raspberry Pi 4，您可以連線第二個監視器（如果您真的想要這樣做）。但是，如果您只有一個監視器，請將其連線到最靠近USB-C電源聯結器的micro-HDMI聯結器。

圖1-3. 一個典型的Raspberry Pi系統

討論

Raspberry Pi可以與任何USB鍵盤和滑鼠配合使用，不論是有線或無線的。

Raspberry Pi 4允許您同時連線兩個監視器到系統中。當您這樣做時，您將可以在兩個螢幕之間移動滑鼠遊標，但Raspbian需要知道螢幕相對於彼此的位置。為了實作這一點，在主選單的偏好設定部分，開啟螢幕組態工具（圖1-4）。

圖1-4. 排列多個螢幕 您可以拖動標籤為HDMI-1和HDMI-2的兩個方框，以表示兩個監視器的物理位置。因此，在這種情況下，監視器側由側，連線到HDMI-1的監視器在左邊。如果您使用的是較舊的Raspberry Pi或型號A或A+，並且用完了USB插槽，您還需要一個USB hub。

另見 官方Raspberry Pi快速入門。

封裝Raspberry Pi

問題 您需要一個封裝來保護您的Raspberry Pi。

解決方案

Raspberry Pi不附帶封裝，除非您購買了一個套件。這使得它稍微脆弱，因為電路板底部有裸露的連線點，如果Raspberry Pi放在金屬物上，可能會容易短路。

選擇適合的保護殼和電源供應器

為了保護您的樹莓派（Raspberry Pi），選擇一個合適的保護殼和電源供應器是非常重要的。保護殼不僅可以保護您的樹莓派免受物理損傷，還可以提供良好的散熱效果。電源供應器則需要提供穩定的電壓和足夠的電流，以滿足樹莓派的需求。

保護殼選擇

保護殼的選擇取決於您的個人喜好和需求。有些保護殼提供了良好的散熱效果，而有些則提供了多種介面和連線選擇。以下是一些需要考慮的因素：

• 是否需要存取GPIO介面？如果您計劃使用樹莓派的GPIO介面連線外部電子元件，則需要選擇一個提供了GPIO介面存取的保護殼。
• 保護殼是否提供了良好的散熱效果？如果您計劃使用樹莓派進行高負荷的任務，例如遊戲或影片播放，則需要選擇一個提供了良好的散熱效果的保護殼。
• 保護殼是否適合您的樹莓派型號？確保您選擇的保護殼適合您的樹莓派型號。

電源供應器選擇

電源供應器需要提供穩定的5V直流電壓和足夠的電流，以滿足樹莓派的需求。以下是一些需要考慮的因素：

• 電源供應器的電壓是否穩定？確保電源供應器提供了穩定的5V直流電壓。
• 電源供應器的電流是否足夠？樹莓派4需要至少3A的電流，而早期版本則需要至少1A的電流。
• 電源供應器是否適合您的樹莓派型號？確保您選擇的電源供應器適合您的樹莓派型號。

其他考慮因素

• 保護殼和電源供應器的價格和品質。確保您選擇的保護殼和電源供應器提供了良好的品質和價格。
• 保護殼和電源供應器的相容性。確保您選擇的保護殼和電源供應器與您的樹莓派型號相容。

圖表翻譯：

上述流程圖顯示了選擇適合的保護殼和電源供應器的步驟。首先，需要選擇一個合適的保護殼，然後選擇一個合適的電源供應器。接下來，需要確認保護殼和電源供應器是否與您的樹莓派型號相容。最後，購買和安裝所選擇的保護殼和電源供應器，即可完成。

選擇合適的電源供應器

當處理器完全被佔用且附加了許多外圍裝置時，電流需求仍可能相當高，尤其是在Raspberry Pi 4的情況下。如圖1-8所示，如果您的Raspberry Pi需要長時間執行，Raspberry Pi 2（以及Raspberry Pi 3）將比最新的Raspberry Pi 4執行得更涼爽，同時耗費更少的功率。

在圖1-8中，您可以看到電流很少超過700mA。然而，在這種情況下，處理器並沒有做太多事情。一旦您開始播放HD影片，電流將會明顯增加。在選擇電源供應器時，總是更好地有一些備用容量。

選擇合適的作業系統

問題：有多種不同的Raspberry Pi作業系統，您不知道該使用哪一個。

解決方案：答案取決於您打算如何使用您的Raspberry Pi。對於一般用途或電子專案，您應該使用Raspbian，它是Raspberry Pi的標準和官方發行版。如果您計劃使用Raspberry Pi作為媒體中心，有多個發行版專門為此目的而設計（見配方4.1）。在本文中，我們幾乎只使用Raspbian，儘管大多數配方都可以與任何根據Debian的Linux發行版一起工作。

討論：如果您有興趣嘗試不同的發行版，您可以購買一些microSD卡（價格不貴），並將不同的發行版複製到它們上。如果您這樣做，保持您不想丟失的檔案在連線到Raspberry Pi的USB快閃記憶體驅動器上是一個好主意。

注意，如果您使用即將推出的配方之一來寫入自己的SD卡，您需要有一臺具有SD卡槽（和SD至microSD介面卡）的電腦，或者您可以購買一個便宜的USB SD卡讀取器。

使用NOOBS寫入microSD卡

問題：您想要使用NOOBS（New Out Of the Box Software）寫入microSD卡。

解決方案：NOOBS由玄貓提供。下載NOOBS檔案（選擇NOOBS而不是NOOBS Lite），解壓縮並將其放在microSD卡上。為此，您需要一臺具有SD卡槽或USB介面卡和SD至microSD介面卡的電腦。

下載NOOBS ZIP檔案後，解壓縮並將檔案夾內容複製到microSD卡上。注意，如果檔案解壓縮到一個名為NOOBS_v2_9_0或類別似的檔案夾中，則應將檔案夾內容複製到microSD卡的根目錄中，而不是檔案夾本身。

microSD卡 並非所有microSD卡都是一樣的，您的Raspberry Pi的效能將會因為更好的卡而有所改善。因此，請尋找一張被指定為“class 10”的卡。在容量方面，您應該尋找至少16 GB的卡，實際上，考慮到價格差異不大，32 GB的卡是更好的選擇，因為它將為您提供足夠的空間進行擴充。

將包含提取的NOOBS檔案的microSD卡插入您的Raspberry Pi，然後啟動您的Raspberry Pi。當它啟動時，將出現一個如圖1-9所示的視窗。從此螢幕中，選擇Raspbian，然後單擊“安裝”按鈕。圖1-9顯示了Raspberry Pi 4的選項。如果您在不同的Raspberry Pi上使用NOOBS，您將看到不同的選項範圍，因為可用的選項取決於Raspberry Pi的型號。

安裝作業系統

安裝作業系統是啟動 Raspberry Pi 的第一步。有兩種主要方法：使用 NOOBS（新手友好版）或直接安裝作業系統。以下將介紹這兩種方法。

使用 NOOBS 安裝作業系統

NOOBS 是一種易於使用的工具，允許您在 Raspberry Pi 上安裝多個作業系統。它提供了一個簡單的介面，讓您可以選擇要安裝的作業系統，並自動完成安裝過程。

1. 下載 NOOBS 或 NOOBS Lite。
2. 將 NOOBS 或 NOOBS Lite 複製到 microSD 卡中。
3. 將 microSD 卡插入 Raspberry Pi。
4. 連線 Raspberry Pi 到網路和顯示器。
5. 啟動 Raspberry Pi，NOOBS 會自動啟動。
6. 選擇要安裝的作業系統，然後按照提示完成安裝。

直接安裝作業系統

如果您想要更大的控制權，可以直接安裝作業系統到 microSD 卡中。

1. 下載您想要的作業系統的磁碟映像檔。
2. 使用 Etcher 或其他磁碟映像檔寫入工具將映像檔寫入 microSD 卡中。
3. 將 microSD 卡插入 Raspberry Pi。
4. 連線 Raspberry Pi 到網路和顯示器。
5. 啟動 Raspberry Pi，作業系統會自動啟動。

使用 Etcher 寫入磁碟映像檔

Etcher 是一種流行的磁碟映像檔寫入工具，支援多種平臺。

1. 下載 Etcher。
2. 啟動 Etcher。
3. 選擇要寫入的磁碟映像檔。
4. 選擇要寫入的 microSD 卡。
5. 點選「Flash」按鈕開始寫入過程。

選擇合適的 microSD 卡

選擇合適的 microSD 卡對於 Raspberry Pi 的效能有很大的影響。請選擇一張「class 10」的 microSD 卡，以確保最佳的效能。

圖表翻譯：

  graph LR
    A[下載 NOOBS 或 NOOBS Lite] --> B[將 NOOBS 或 NOOBS Lite 複製到 microSD 卡中]
    B --> C[將 microSD 卡插入 Raspberry Pi]
    C --> D[連線 Raspberry Pi 到網路和顯示器]
    D --> E[啟動 Raspberry Pi，NOOBS 會自動啟動]
    E --> F[選擇要安裝的作業系統，然後按照提示完成安裝]

內容解密：

上述流程圖展示了使用 NOOBS 安裝作業系統的步驟。首先，下載 NOOBS 或 NOOBS Lite，然後將其複製到 microSD 卡中。接下來，將 microSD 卡插入 Raspberry Pi，連線到網路和顯示器。啟動 Raspberry Pi，NOOBS 會自動啟動。最後，選擇要安裝的作業系統，然後按照提示完成安裝。

使用 Etcher 安裝作業系統

步驟 1：準備 SD 卡

將 SD 卡（或您想要安裝作業系統的媒體）插入電腦。同時，建議斷開其他可移除媒體，以避免誤刪錯誤的裝置。

步驟 2：啟動 Etcher

啟動 Etcher（圖 1-13），然後選擇映像檔（.iso 格式）。您也可以下載 ZIP 檔，Etcher 會自動處理。

步驟 3：選擇裝置

點選「選擇驅動器」，然後選擇 SD 卡或其他可移除媒體。注意，任何在此裝置上的資料都將被刪除，因此請小心不要選擇電腦的主硬碟。

步驟 4：燒錄映像檔

點選「燒錄」，等待映像檔被燒錄到可移除媒體上。

步驟 5：啟動 Raspberry Pi

將準備好的 SD 卡插入 Raspberry Pi，當 Raspberry Pi 啟動時，它將會啟動您安裝的作業系統。

從效能評估與使用者經驗的雙重視角來看，Raspberry Pi 4 B 雖然效能強大，但其高功耗和發熱特性在某些應用場景中並非最佳選擇。本文深入探討了從型號比較、系統連線、保護殼選擇到作業系統安裝的完整流程，多維度分析了不同 Raspberry Pi 型號的優劣。對於追求極致效能的使用者，Raspberry Pi 4 B 的強大處理器和豐富介面無疑是理想之選；但對於注重穩定性、低功耗和易用性的使用者，Raspberry Pi 3 B+ 或其他早期型號則更具優勢。技術限制方面，microSD 卡的讀寫速度和電源供應器的穩定性都會直接影響 Raspberry Pi 的效能表現，值得使用者關注。展望未來，隨著單板電腦技術的持續發展，更高效能、更低功耗的晶片以及更完善的軟體生態將進一步拓展 Raspberry Pi 的應用領域。對於追求價效比的使用者，選擇合適的型號並搭配穩定的電源和高速 microSD 卡，才能最大限度地發揮 Raspberry Pi 的潛力。玄貓認為，選擇 Raspberry Pi 型號應根據具體應用場景進行權衡，而非盲目追求最新款。