Raspberry Pi 系統設定與 Linux 基礎操作

– 11 分鐘閱讀

Raspberry Pi 的系統設定流程涉及硬體選擇和軟體安裝。選擇具備外接電源的 USB Hub 可以確保供電穩定，避免裝置因電力不足而故障。無線網路卡的選用也至關重要，建議選擇社群驗證過的相容型號，例如 Edimax EW-7811Un 或 Ralink RT5370，以確保網路連線穩定。系統安裝方面，使用 NOOBS 可以簡化 Raspbian 的安裝流程，並可依需求設定桌面環境、更新系統及進行必要的軟體組態。此外，正確的開關機順序和外設連線順序，可以有效延長 Raspberry Pi 的使用壽命，避免硬體損壞。

Raspbery Pi 入門

在這篇文章中，玄貓將帶你深入瞭解如何開始使用Raspberry Pi（樹莓派）。樹莓派是一款小巧且強大的單板電腦，適合各種DIY專案和教育用途。本文將介紹樹莓派的基本硬體元件、作業系統設定以及一些實務技巧。

選擇適合的USB Hub

在開始設定樹莓派之前，首先需要選擇一個適合的USB Hub。USB Hub 可以讓你連線多個USB裝置，如鍵盤、滑鼠和無線網路卡等。市面上有許多不同型號的USB Hub，但並非每一款都能與樹莓派完美相容。玄貓推薦選擇一款外接電源的USB Hub，這樣可以避免因電力不足而導致裝置不穩定。

常見問題與解決方法

  1. 電力不足：許多USB Hub 依賴於主機提供電力，這可能會導致樹莓派無法穩定供電給所有連線的裝置。因此，選擇一款外接電源的USB Hub 是非常重要的。
  2. 相容性問題：某些USB Hub 與樹莓派可能不相容，導致無法正常工作。這時可以嘗試更換不同品牌或型號的USB Hub。

實際案例

玄貓曾經使用過 Belkin F5U407 4-port Ultra Mini Hub，這款Hub雖然小巧便於攜帶，但並不具備外接電源功能。儘管如此，在特定情況下仍能正常執行。但為了避免潛在問題，建議選擇外接電源的USB Hub。

無線網路組態

樹莓派支援無線網路連線，但並非所有無線網路卡都能與樹莓派完美相容。在設定無線網路時，需要注意以下幾點：

WiFi 支援與組態

  1. WiFi 支援：ARM Linux 對 WiFi 的支援相對較弱，這意味著某些無線網路卡可能無法正常工作或導致系統當機。為了避免這些問題，建議選擇已知相容的無線網路卡。
  2. 推薦無線網路卡：根據社群經驗，以下兩款無線網路卡與樹莓派相容性良好：
    • Edimax EW-7811Un
    • Ralink RT5370

組態步驟

  1. 安裝無線網路卡：將無線網路卡連線到樹莓派的 USB 介面。
  2. 設定 WiFi：在 Raspbian 作業系統中設定 WiFi 連線。可以透過編輯 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 檔案來新增 WiFi 帳號和密碼。
sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

network={
    ssid="你的WiFi名稱"
    psk="你的WiFi密碼"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

內容解密：

sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

這行命令用於開啟 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 檔案進行編輯。nano 是一個簡單易用的文字編輯器，適合初學者使用。

network={
    ssid="你的WiFi名稱"
    psk="你的WiFi密碼"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

這段組態檔案用於設定 WiFi 連線。其中 ssid 是你的 WiFi 名稱，psk 是 WiFi 的密碼，key_mgmt=WPA-PSK 指定了加密方式。

作業系統安裝

樹莓派使用 Linux 作業系統，其中 Raspbian 是最常見且推薦的版本。以下是安裝 Raspbian 作業系統的步驟：

下載與安裝 NOOBS

  1. 下載 NOOBS：從 Raspberry Pi 官方網站下載 NOOBS（New Out Of Box Software）安裝包。
  2. 解壓縮並複製到 SD 卡：將下載的 NOOBS 安裝包解壓縮後複製到 SD 卡中。

安裝作業系統

  1. 插入 SD 卡：將 SD 卡插入樹莓派。
  2. 首次啟動：啟動樹莓派後，NOOBS 會顯示作業系統選項。
  3. 選擇 Raspbian：從選項中選擇 Raspbian 作為作業系統進行安裝。

外設連線順序

在連線外設時，建議按照以下順序進行：

  1. 插入 SD 卡
  2. 連線顯示器
  3. 連線 USB 外設（鍵盤、滑鼠和 USB Hub）
  4. 連線乙太網線（如果需要）
  5. 最後連線電源
小段落標題：為什麼要這樣做？

按照這個順序連線外設可以避免因電壓瞬間變化而導致硬體損壞。特別是電源應該最後連線，因為樹莓派沒有開關按鈕，一旦插入電源就會立即啟動。

問答環節：為什麼要選擇樹莓派？

玄貓認為樹莓派之所以受歡迎主要有以下幾個原因：

  • 小巧便攜：便於攜帶和搭配各種 DIY 專案。
  • 強大功能：儘管體積小巧，但效能強大，適合各種開發和教育用途。
  • 資源豐富：社群活躍且資源豐富，無論是初學者還是專業開發者都能找到所需資料。

問答環節：如何選擇合適的外設？

在選擇外設時應考慮以下幾點：

  • 相容性：確保所選外設與樹莓派相容。
  • 穩定性：優先選擇品牌知名且評價好的產品。
  • 實際需求：根據自己的需求選擇合適的外設。

問答環節：如何避免常見問題？

以下是一些避免常見問題的建議：

  • 確保穩定電源：使用外接電源 USB Hub 和穩定的電源供應器。
  • 檢查相容性：在購買前查閱社群評價和經驗分享。
  • 定期更新系統：保持作業系統和軟體更新以取得最新功能和修補程式。

希望這篇文章能夠幫助你順利開始使用樹莓派！如果你有任何問題或需要進一步指導，歡迎隨時聯絡我們！

Raspberry Pi 初次設定與基礎操作

Raspberry Pi 是一個強大且靈活的小型電腦，適合用於各種技術實驗和專案。以下是玄貓為你詳細介紹如何初次設定 Raspberry Pi，並進行基本的系統更新和關機操作。

初次啟動與系統安裝

當你第一次使用 NOOBS 卡啟動 Raspberry Pi 時，會看到一個選擇框，裡面有六個選項：Archlinux、OpenELEC、Pidora、RISC OS、RaspBMC 和 Raspbian。選擇 Raspbian，然後點選左上角的「Install OS」按鈕。確認後，等待系統影像被寫入 SD 卡。這個過程可能需要一些時間，但你可以利用這段時間閱讀進度視窗中的一些小提示。

當安裝完成後，點選「OK」，Raspberry Pi 會重新啟動並顯示黑色螢幕和滾動的文字行。等待它完成後，你會看到軟體組態工具（raspi-config）。這個工具提供了一些額外的選項，例如擴充套件檔案系統（這通常是個好主意）、更改使用者密碼以及超頻。使用箭頭鍵選擇你想要更改的選項，然後按 Tab 和 Enter 啟用你的選擇。

建議你啟用攝像頭功能，因為你稍後會使用到它。超頻可以提升效能，但要注意這可能會縮短 Raspberry Pi 的壽命。raspi-config 選單允許你將頻率提升到 1 GHz，但為了安全和穩定性，建議不要超過 900 MHz。

進階選項包括設定主機名稱和記憶體分割。你可以根據需求進行調整，但確保啟用 SSH 存取功能，因為我們稍後也會使用到它。在這個階段，你不需要擔心會損壞系統。如果你「磚化」了 SD 卡（使其無法使用），只需要使用 SDCard 工具重新格式化並再次複製 NOOBS 即可。

次段落標題

當你完成 raspi-config 的設定後，選擇「Finish」並按 Enter 鍵。

桌面環境設定

當 Raspbian 安裝完成後，你可能希望有一個正常的桌面環境。雖然不一定需要桌面環境來進行操作，但對於新手來說，看見桌面環境會讓人感到更舒適。如果你在 raspi-config 中沒有選擇直接啟動到桌面環境，輸入 $ pi 作為使用者名稱並輸入 $ raspberry 作為密碼登入 Raspberry Pi。接著，在提示符中輸入 $ startx 啟動桌面環境。

很快地，你會看到一個標準的桌面環境，上面有一個大大的草莓影像（如圖 1-6 所示）。螢幕左側的圖示是預先安裝在 Raspberry Pi 上的一些常用程式。它們的排列可能會與圖片中不同，因為發行版本會更新且你的系統可能與我寫作時不同。然而，你可能會看到 LXTerminal（用於命令列介面）、Midori（Pi 的原生網頁瀏覽器）、Pi Store、IDLE（用於 Python 工作）和 Debian Reference 等程式。

更新系統

現在，你的 Raspberry Pi 已經開始執行了！祝賀你！接下來的任務是確保所有軟體都是最新版本。大多數 Linux 發行版本都會定期發布更新和升級包，Raspbian 也不例外。從 Raspberry Pi 基金會發布 NOOBS 像檔可供下載到今天之間，很可能已經有幾個重要的軟體和核心升級。

次段落標題

要更新 Raspberry Pi 的軟體清單，在提示符中輸入：

$ sudo apt-get update

等待文字行滾動完成並傳回 $ 提示符後，再輸入：

$ sudo apt-get upgrade

如果有新軟體需要下載和安裝，Raspberry Pi 會詢問你是否要進行下載和安裝操作。按 Enter 鍵確認（預設選項）。當操作完成並傳回 $ 提示符後，所有軟體應該都是最新版本了。根據更新內容不同，可能需要重新啟動系統。如果需要重新啟動，請重新啟動桌面環境：

$ startx

安全關機

在開始探討 Linux 之前，我們來談談關機操作。事實上，關閉 Raspberry Pi 是不必要的；它是一個低功耗裝置，設計者期望我們將其長時間執行。儘管如此，為了節省一些電費以及延長裝置壽命，建議在不使用時關機。

由於沒有物理的「關閉」開關，「拔電源」也是可行的方法（假設你已經儲存所有工作並不在執行任何重要任務）。不過，「拔電源」對於許多電腦愛好者來說似乎有些粗暴。因此，「玄貓」教導正確且安全的關機方法：開啟終端機並在提示符中輸入：

$ sudo shutdown -r now

這樣可以讓處理器執行正確的關機序列並停止所有執行中的程式和執行緒等工作。完成後將帶回黑色、純文字啟動頁面或完全關閉 Raspberry Pi。一旦回到這個頁面就可以安全地拔掉電源了。

故障排除及維護

避免突然拔掉電源或其他硬體操作也能延長裝置壽命。「玄貓」建議：除了遠端管理外請適時關閉及清理灰塵降低熱量積累。

Linux作業系統基礎入門

Raspberry Pi 以 Linux 作為其標準作業系統，這意味著如果你對這個強大的作業系統不熟悉，那麼你將需要學習一些基本知識。不要擔心，玄貓會盡力讓這個過程變得輕鬆愉快。

很多人對 Linux 擁有各種誤解，但隨著時間的推移，Linux 已經從一個地下文化的標誌轉變為一個強大且易於使用的作業系統。現今最受歡迎的 Linux 發行版包括 Ubuntu 和 Mint，這些版本在視覺上與 Windows 和 Mac 非常相似，許多使用者發現切換到它們非常簡單且有趣。另一個流行的 Linux 版本是 Debian，這是 Raspberry Pi 的 Raspbian 作業系統所根據的發行版。Debian 自成立以來一直是最「開放」的 Linux 發行版之一，允許任何開發者和使用者貢獻程式碼。

Linux 的歷史與演變

Linux 是一個根據 Unix 作業系統的開源作業系統，1991 年由 Linus Torvalds 首次發布。它最初設計用於 Intel x86 處理器架構，但隨著時間的推移，Linux 已經被移植到各種裝置上，從主機和超級電腦到平板電腦電腦、電視和遊戲機。甚至 Android 作業系統也是根據 Linux 核心（Kernel）構建的。Linux 的發展得益於 Unix、BSD、Gnu 和 Minix 等早期作業系統和核心。Linus Torvalds 說過，如果 Gnu 或 BSD 在 1990 年代早期就完成了，他可能不會編寫自己的核心。他最初使用 Minix 作為開發平台，並增加了許多 Gnu 軟體應用程式。最終他將授權轉換為 Gnu GPL，這表示程式碼可以重複使用，但必須在相似的授權下發布。

隨著時間的推移，Linux 在使用者接受度和裝置相容性上都取得了顯著進展。目前，Linux 是全球最廣泛採用的作業系統之一。

在 Raspberry Pi 上開始使用 Linux

要與 Raspberry Pi 互動，你需要熟悉終端機（terminal），也稱為命令列介面（Command-Line Interface, CLI）。啟動 Raspberry Pi 桌面後，雙擊終端機圖示即可開始。由於你已經登入了系統，不會被要求輸入使用者名稱和密碼；相反地，提示符會顯示類別似以下內容：

pi@raspberrypi / $

這就是命令列介面（CLI），它告訴你目前是使用者 “pi” 已登入到 “raspberrypi” 機器並位於主目錄中。

此圖示

  graph TD
    A[pi@raspberrypi] --> B{/ $}
    A --> C[Command-Line Interface]
內容解密：
  • pi@raspberrypi：表示當前使用者是 pi ，並且已登入名為 raspberrypi 的機器。
  • / $：提示符顯示當前所在目錄（主目錄）以及命令結束符號 $。
  • Command-Line Interface (CLI)：這是使用者與系統進行互動的主要介面。

Linux 檔案與檔案系統

Linux 作業系統完全圍繞檔案與檔案系統構建。檔案是任何由檔名和位置識別的資訊片段——無論是文字、影像、影片或其他形式。位置也稱為目錄路徑（Directory Path），有助於區分每個檔案，因為位置技術上是檔名的一部分。

例如，

/wdonat/Desktop/MyFiles/file.txt

與

/wdonat/Desktop/MyOtherFiles/file.txt

是不同的檔案。

檔名也是區分大小寫的，這意味著 /file.txt 與 /FILE.txt 和 /File.txt 是不同的檔案。

在 Linux 中有五種常見的檔案型別：

  1. 使用者資料檔：包含你建立的資訊，如文字檔或影像。
  2. 系統資料檔：包含系統使用的資訊，如登入憑證、密碼等。
  3. 目錄檔（也稱為資料夾）：可以包含檔案和其他目錄。目錄中包含其他目錄稱為子目錄（Subdirectory），子目錄可以巢狀非常深。
  4. 特殊檔：代表硬體裝置或某些由作業系統使用的佔位符。
  5. 可執行檔：包含指令給作業系統執行或 Shell 指令碼的程式或指令碼。

整個 Linux 檔案系統都包含在一個根目錄中（root folder），表示為 /。在根目錄下有多個子目錄如 bin/、home/、proc/、var/ 和 dev/。每個子目錄中還有更多子目錄。如果你能從三維角度觀察整個檔案系統，它會看起來像一棵巨大倒立的樹。

/home/ 資料夾是你預設的家目錄（Home Directory），每位使用者在 Linux 或 Unix 系統上都有一個家目錄。在家目錄內，你可以自由地建立、執行和刪除檔案。如果需要操縱、編輯或刪除系統檔案時，你可能需要以 root 使用者身份登入或使用 sudo 命令來執行操作。

Root 使用者與 sudo

在每個 Linux 安裝中都有一個 root 使用者能夠管理所有系統檔案包括系統層級檔案。大多數普通使用者無法編輯 /var/ 資料夾中的檔案但 root 使用者可以。

由於這樣強大許可權可能造成誤用甚至事故發生所以大多數 linux 使用者絕不會以 root 身份長期登入；而是僅在必要時登入並快速完成任務然後離開登入狀態。

有一個方法可以暫時獲得 root 許可權：sudo 命令(sudo 是 Super User Do 的縮寫)，它允許你以 root 使用者身份執行命令。當你使用 sudo 命令時需要輸入 root 的密碼並執行命令，請務必確保你知道自己所輸入命令會產生何種影響！

此圖示

  graph TD
    B[B]
    A[Root User] --> B{Sudo Command}
    B --> C[Execute Command as Root]
    C --> D[Be Careful]
內容解密：
  • Root User：具有最高許可權的一個特別帳號。
  • Sudo Command：允許使用者以 root 許可權執行命令。
  • Execute Command as Root：執行帶有最高許可權的一條指令。
  • Be Careful：強調操作時應謹慎以免造成不可挽回之損害。

透過這些基本知識與概念初步認識了 Linux 作業系統及其基本運作方式。接下來將進一步探討如何實際操作及利用這些特性來達成我們所期望之功能。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。