Python 樹莓派開發從入門到精通

《Python樹莓派開發從入門到精通》從初學者角度出發，通過通俗易懂的語言、豐富多彩的實例，詳細介紹了使用Python樹莓派進行軟件和硬件項目開發需要掌握的技術。全書共分為4篇15章，包括樹莓派基礎、樹莓派使用Python、Linux命令、常用操作、常用服務、GPIO基礎、簡單硬件、高級硬件、控制電機、OpenCV應用、傳感器、擴展板、Arduino使用，以及4個小型軟件項目實戰和智能小車硬件項目實戰。書中所有知識都結合具體實例進行介紹，涉及的程序代碼給出了詳細的註釋，可以使讀者輕松領會樹莓派開發的精髓，快速提高開發技能。本書列舉了大量的小型實例、綜合實例和部分項目案例；所附資源包中有實例源程序及項目源碼等；本書的服務網站提供了模塊庫、案例庫、題庫、素材庫、答疑服務等。

明日科技，全稱是吉林省明日科技有限公司，是一家專業從事軟件開發、教育培訓以及軟件開發教育資源整合的高科技公司，其編寫的教材非常注重選取軟件開發中的必需、常用內容，同時也很注重內容的易學、方便性以及相關知識的拓展性，深受讀者喜愛。其教材多次榮獲“全行業品種”“全國高校出版社書”等獎項，多個品種長期位居同類圖書銷售排行榜的前列。

1篇 基礎知識
1章 樹莓派基礎 2
1.1 樹莓派簡介 2
1.1.1 起源 2
1.1.2 介紹 3
1.1.3 系統 4
1.1.4 應用 4
1.2 燒錄系統 4
1.2.1 電源 5
1.2.2 顯示器 5
1.2.3 TF內存卡 6
1.2.4 鍵盤和鼠標 7
1.2.5 可選設備 7
1.2.6 安裝系統 8
1.2.7 無顯示器安裝系統 9
1.3 小結 11

2章 樹莓派使用Python 12
2.1 樹莓派使用 12
2.1.1 Raspberry Pi OS簡介 12
2.1.2 使用LXDE 12
2.1.3 使用終端 14
2.1.4 使用SSH 14
2.1.5 使用VNC 15
2.1.6 中文輸入法 17
2.2 安裝Python 17
2.2.1 安裝Python 18
2.2.2 Python解釋器 19
2.2.3 使用Thonny 19
2.3 小結 20

3章 Linu命令 21
3.1 系統管理 21
3.1.1 用戶管理 21
3.1.2 進程和服務管理 22
3.1.3 系統重啟和關機 26
3.2 文件管理 27
3.2.1 創建和刪除 27
3.2.2 目錄切換 28
3.2.3 權限設置 29
3.2.4 查找 30
3.3 軟件管理 30
3.3.1 軟件安裝 31
3.3.2 軟件升級 31
3.3.3 軟件搜索 31
3.3.4 軟件卸載 32
3.4 性能監控 32
3.4.1 使用命令查看 32
3.4.2 使用腳本查看 33
3.5 小結 35

4章 常用作 36
4.1 樹莓派換源 36
4.1.1 查看系統版本 36
4.1.2 更換系統源 37
4.1.3 更換pip源 38
4.2 文件存儲 38
4.2.1 FTP服務 39
4.2.2 文件共享 40
4.3 系統備份 43
4.3.1 全卡備份 43
4.3.2 壓縮備份 44
4.4 小結 45

5章 常用服務 46
5.1 遠程監控 46
5.2 Web技術 48
5.2.1 ngin 48
5.2.2 內網穿透 49
5.2.3 Aria2 51
5.2.4 NTP 55
5.3 MariaDB 57
5.4 小結 60

2篇 核心技術
6章 GPIO基礎 62
6.1 GPIO簡介 62
6.1.1 GPIO定義 62
6.1.2 GPIO引腳佈局 63
6.2 連接GPIO 66
6.2.1 直接連接 66
6.2.2 使用T形擴展板 67
6.2.3 使用麵包板 67
6.3 使用RPi.GPIO模塊 68
6.3.1 基本用法 68
6.3.2 模塊的輸入 70
6.3.3 脈衝寬度調製 72
6.4 控制GPIO輸出 74
6.4.1 硬件連接 74
6.4.2 測試GPIO輸出 75
6.5 檢測GPIO輸入 77
6.5.1 硬件連接 77
6.5.2 下拉電阻 78
6.5.3 上拉電阻 79
6.5.4 反應測試 81
6.6 拓展GPIO 83
6.6.1 SPI通信協議 83
6.6.2 I2C通信協議 88
6.6.3 串口通信協議 90
6.7 小結 90

7章 簡單硬件 91
7.1 LED 91
7.1.1 控制亮度 91
7.1.2 改變顏色 92
7.1.3 RGB-LED燈條 95
7.1.4 LED矩陣 98
7.1.5 使用OLED 102
7.2 蜂鳴器 103
7.2.1 有源蜂鳴器 104
7.2.2 無源蜂鳴器 105
7.3 實時時鐘 108
7.4 小結 111

8章 高級硬件 112
8.1 GPS 112
8.1.1 連接GPS模塊 112
8.1.2 使用Python讀取數據 113
8.2 供電設備 116
8.2.1 鋰電池 116
8.2.2 不間斷電源 117
8.2.3 太陽能電池板 118
8.3 數字鍵盤 119
8.4 指紋識別 123
8.5 麥克風陣列 124
8.6 小結 128

9章 控制電機 129
9.1 直流電機 129
9.1.1 直流電機簡介 129
9.1.2 驅動直流電機 130
9.1.3 控制方向 132
9.1.4 控制轉速 133
9.2 伺服電機 135
9.2.1 伺服電機簡介 135
9.2.2 控制伺服電機 136
9.2.3 控制多台伺服電機 137
9.3 步進電機 139
9.3.1 步進電機簡介 139
9.3.2 單極步進電機 140
9.3.3 雙極步進電機 142
9.4 小結 147

10章 OpenCV應用 148
10.1 OpenCV基礎 148
10.1.1 OpenCV簡介 148
10.1.2 樹莓派安裝OpenCV 149
10.1.3 圖像處理過程 156
10.2 使用各類攝像頭 157
10.2.1 CSI攝像頭 157
10.2.2 USB攝像頭 160
10.3 圖像基礎作 161
10.3.1 加載和顯示圖像 162
10.3.2 輸出灰度圖像 163
10.3.3 繪圖 164
10.4 簡單的圖像識別 166
10.4.1 數字識別 166
10.4.2 英文識別 168
10.4.3 人臉識別 169
10.5 小 結 171

3篇 高級應用
11章 傳感器 174
11.1 氣體傳感器 174
11.1.1 二氧化碳傳感器 174
11.1.2 MQ系列傳感器 176
11.2 溫度、濕度和氣壓傳感器 179
11.2.1 溫度傳感器 179
11.2.2 濕度傳感器 181
11.2.3 氣壓傳感器 183
11.3 電阻式傳感器 185
11.3.1 熱敏電阻 185
11.3.2 光敏電阻 187
11.4 聲波傳感器 189
11.4.1 聲音傳感器—DO模塊 189
11.4.2 聲音傳感器—AO模塊 191
11.4.3 聲波傳感器 193
11.5 光傳感器 196
11.5.1 光照傳感器 196
11.5.2 紅外傳感器 198
11.5.3 紫外傳感器 199
11.5.4 激光傳感器 201
11.5.5 顏色傳感器 203
11.5.6 火焰傳感器 204
11.6 力傳感器 208
11.6.1 壓力傳感器 208
11.6.2 震動傳感器 211
11.6.3 電子羅盤傳感器 213
11.6.4 角速度和加速度傳感器 215
11.6.5 霍爾傳感器 219
11.7 小結 221

12章 擴展板 222
12.1 溫控風扇 222
12.1.1 溫控風扇簡介 222
12.1.2 溫控風扇使用方法 223
12.1.3 開機自啟 223
12.2 電源管理 224
12.2.1 X735擴展板簡介 224
12.2.2 X735使用方法 225
12.2.3 腳本安裝 226
12.3 存儲擴展 227
12.3.1 X872存儲擴展板簡介 227
12.3.2 X872和X735安裝方法 228
12.4 Sense Hat 228
12.4.1 Sense Hat簡介 228
12.4.2 控制LED 229
12.4.3 使用傳感器 232
12.4.4 控制縱桿 233
12.4.5 乒乓遊戲 235
12.5 無線通信 236
12.5.1 無線通信簡介 237
12.5.2 網絡連接 238
12.5.3 撥打電話 240
12.5.4 收發短信 242
12.5.5 GPS定位 244
12.6 模數轉換 246
12.6.1 模數轉換擴展板簡介 246
12.6.2 模擬信號轉數字信號 248
12.6.3 數字信號轉模擬信號 250
12.7 接口擴展 251
12.7.1 GPIO擴展 252
12.7.2 麵包板擴展 252
12.7.3 USB擴展 253
12.7.4 串口擴展 254
12.8 以太網供電 257
12.8.1 POE擴展板簡介 257
12.8.2 POE擴展板使用方法 257
12.9 繼電器 258
12.9.1 繼電器擴展板簡介 258
12.9.2 繼電器擴展板使用方法 259
12.10 小結 261

13章 Ardui使用 262
13.1 Ardui基本情況 262
13.1.1 Ardui簡介 262
13.1.2 Ardui的特點 262
13.1.3 Ardui版本 263
13.1.4 Ardui引腳 265
13.2 Ardui應用 266
13.2.1 IDE工具 266
13.2.2 點亮LED 268
13.2.3 Ardui語言 269
13.3 基礎函數庫 270
13.3.1 I/O函數 270
13.3.2 字符函數 273
13.3.3 數學庫 278
13.4 進階函數庫 282
13.4.1 脈衝寬度調製 283
13.4.2 隨機數 283
13.4.3 中斷 284
13.4.4 串口通信 285
13.4.5 I2C通信 287
13.4.6 串行外設接口 290
13.5 與樹莓派通信 292
13.5.1 樹莓派安裝Ardui IDE 292
13.5.2 通過USB進行通信 293
13.5.3 通過I2C進行通信 295
13.6 使用Python控制Ardui 297
13.6.1 使用PyFirmata簡單控制Ardui 298
13.6.2 控制Ardui的數字輸出 299
13.6.3 控制Ardui的PWM輸出 300
13.6.4 讀取Ardui的數字輸入 301
13.6.5 讀取Ardui的模擬輸入 303
13.7 小結 304

4篇 項目實戰
14章 項目實踐 306
14.1 家居控制 306
14.1.1 Home Assistant安裝 306
14.1.2 命令行基礎作 309
14.1.3 基礎配置 312
14.1.4 接入設備 314
14.1.5 綁定微信小程序 316
14.1.6 安裝Hass.io組件 317
14.2 智能音箱 319
14.2.1 wukong-robot安裝 319
14.2.2 更新喚醒詞 321
14.3 Android TV 325
14.3.1 Android TV簡介 325
14.3.2 安裝方法 326
14.4 個人博客網站 328
14.4.1 安裝依賴 328
14.4.2 數據庫配置 329
14.4.3 Gunicorn配置 331
14.4.4 Ngin配置 332
14.4.5 Supervisor配置 333
14.4.6 內網穿透 334
14.5 小結 334

15章 智能小車 335
15.1 開發準備 335
15.1.1 需求分析 335
15.1.2 開發環境 335