只有一根电源线?照样玩转树莓派Zero W!

本文最后更新于:2020年9月16日 上午

背景

最近从小伙伴那里低价“买”来了一个树莓派Zero W,但是上手后,如何连接树莓派Zero W就成了问题。我尝试借助搜索引擎解决我的问题,但并没有找到一篇很完整、很完美解决我问题的文章。因此,我决定将自己折腾的过程记录下来。通过这篇文章,您将了解到从格式化SD卡开始,到烧写镜像,最后连接树莓派的全过程。

我这篇文章的题目叫“只有一根电源线?照样玩转树莓派Zero W!”,这其实明确了我期望的使用场景:

  • 除了一根电源线,我不希望使用更多的配件了。比如额外的屏幕、键盘等等。插上电,我可以抱着自己的笔记本在房子里面到处走动,不需要担心一条随时会掉的“尾巴”。
  • 我不希望占用树莓派Zero W的串口。因为树莓派的串口默认是给蓝牙使用的,某些情况下我可能依然需要使用蓝牙。
  • 我不希望占用树莓派Zero W的USB数据接口,某些情况下我可能需要使用USB转TTL,连接一些传感器、模块。

面向搜索引擎解决问题的过程中,我搜到了一种解决方案:如何优雅地食用树莓派Zero W,但这种方式需要占用树莓派Zero的USB数据接口,因此不满足上述的要求。最终,我决定通过网络,使用SSH连接树莓派。但树莓派Zero W没有网口,所以最终就只能通过WiFi来连接了。

ps:你可能会发现,“我的树莓派Zero上电之后怎么什么都不亮”,这其实因为树莓派Zero没有电源灯,只有一个读写SD卡的指示灯,所以烧录好镜像以后,就会亮灯了因为这个事我一度怀疑我的小伙伴是奸商

所需材料

  • 树莓派Zero w
  • SD卡和读卡器
  • 数据线
  • 没有了

全过程

1.格式化SD卡

格式化SD卡,使用树莓派论坛推荐的SD Memory Card Formatter就行了,Windows和Mac平台都能使用(打不开官网的,给出百度云链接吧)。打开软件,选择对应的SD卡,点击格式化即可。

2. 烧写镜像

我们可以在树莓派的官网看到两种镜像:NOOBSRaspbian。NOOBS是树莓派官方发布的工具,其实是集成了安装程序、恢复程序和镜像等。NOOBS对初次接触树莓派的人非常友好,下载好NOOBS的镜像,把内容解压到SD卡根目录,给树莓派插上 SD卡、键盘、鼠标、屏幕,上电即可,之后根据提示即可完成系统的安装。由于本次我们不单独给树莓派配备屏幕等配件,所以选择安装RaspbianRaspbian“lite”、“desktop”或者“desktop and recommended software”几个版本。我是程序猿,我想装逼,我不需要图形界面,所以就选择“lite”了。开玩笑啦,其实,毕竟Zero的性能有限,我不需要使用它的图形界面做一些其他事,只想在上面跑一些python脚本。当然也可以选择“desktop”或者“desktop and recommended software”版本的镜像,安装好之后可以使用VNC连接Zero,不过这不是本篇文章讨论的内容。

树莓派官方推荐使用开源工具balenaEtcher完成烧写镜像的过程,对于大多数用户而言,这是最简单的选择。使用balenaEtcher烧写镜像的过程如下:

  • 下载balenaEtcher并安装
  • 把SD卡插入读卡器
  • 打开balenaEtcher并从硬盘中选择要写入SD卡的镜像文件(.img或.zip)
  • 选择要写入镜像的SD卡
  • 最后写入镜像即可

我在Windows平台测试,没有问题的,但是在Mac Mojave和Mac Catalina,该开源工具似乎并无法正常使用,不知道是不是我的打开姿势不对,所以无奈,Mac上只能使用命令行进行整个烧录过程。还是强烈建议各位使用balenaEtcher在Windows完成镜像的烧写过程,使用命令行烧写镜像,一旦选择错硬盘,将直接覆盖磁盘内的数据,三思而后行。

2.1 查找SD卡

格式化SD卡之后,首先使用diskutil list查找SD卡的磁盘,我们可以从磁盘的描述、容量信息以及名称(注意/dev/disk2后面括号内的(external,physical)标识,看出我们SD卡对应的磁盘,这里,我的SD卡为:/dev/disk2,如下所示:

scarleastdeMacBook-Pro:~ scarleast$ diskutil list
/dev/disk0 (internal, physical):
   #:                       TYPE NAME                    SIZE       IDENTIFIER
   0:      GUID_partition_scheme                        *500.3 GB   disk0
   1:                        EFI EFI                     314.6 MB   disk0s1
   2:                 Apple_APFS Container disk1         500.0 GB   disk0s2

/dev/disk1 (synthesized):
   #:                       TYPE NAME                    SIZE       IDENTIFIER
   0:      APFS Container Scheme -                      +500.0 GB   disk1
                                 Physical Store disk0s2
   1:                APFS Volume Macintosh HD - 数据     107.9 GB   disk1s1
   2:                APFS Volume Preboot                 82.4 MB    disk1s2
   3:                APFS Volume Recovery                528.9 MB   disk1s3
   4:                APFS Volume VM                      3.2 GB     disk1s4
   5:                APFS Volume Macintosh HD            10.6 GB    disk1s5

/dev/disk2 (external, physical):
   #:                       TYPE NAME                    SIZE       IDENTIFIER
   0:     FDisk_partition_scheme                        *15.9 GB    disk2
   1:             Windows_FAT_32 BOOT                    15.9 GB    disk2s1

2.2 为烧写镜像做准备

确定了SD卡的磁盘后,需要卸载SD卡,为烧写镜像做准备,使用diskutil unmountDisk /dev/disk<disk# from diskutil>即可,这里注意,需要自行替换/dev/disk<disk# from diskutil>为SD卡实际的设备名,如下所示(我的为/dev/disk2):

scarleastdeMacBook-Pro:~ scarleast$ diskutil unmountDisk /dev/disk2
Unmount of all volumes on disk2 was successful

2.3 烧写镜像

使用sudo dd bs=1m if=image.img of=/dev/rdisk<disk# from diskutil> conv=sync,即可将镜像烧录到SD卡中,几个参数的含义:

  • if:树莓派镜像的路径
  • of:SD卡的路径,务必确定这里填写的是SD卡的路径,否则有可能直接覆盖相应磁盘上的所有文件

执行命令后,需要输入root密码,之后等待即可,期间希望查看进度,可以按Ctrl + T查看,过程如下所示:

scarleastdeMacBook-Pro:~ scarleast$ sudo dd bs=1m if=~/Desktop/2019-09-26-raspbian-buster-lite.img  of=/dev/rdisk2  conv=sync
load: 1.98  cmd: dd 6571 uninterruptible 0.00u 0.05s
48+0 records in
47+0 records out
49283072 bytes transferred in 2.859712 secs (17233578 bytes/sec)
load: 1.98  cmd: dd 6571 uninterruptible 0.00u 0.07s
73+0 records in
72+0 records out
75497472 bytes transferred in 4.517975 secs (16710467 bytes/sec)
load: 1.98  cmd: dd 6571 uninterruptible 0.01u 0.08s
85+0 records in
84+0 records out
88080384 bytes transferred in 5.720841 secs (15396405 bytes/sec)
load: 1.98  cmd: dd 6571 uninterruptible 0.01u 0.10s
98+0 records in
97+0 records out
101711872 bytes transferred in 6.617933 secs (15369130 bytes/sec)
2144+0 records in
2144+0 records out
2248146944 bytes transferred in 165.306870 secs (13599840 bytes/sec)

烧写完成之后,SD卡会自动挂载到/Volume/<volume_label>路径下,可以直接查看SD卡中的内容:

 ls /Volumes/boot/
COPYING.linux			bcm2710-rpi-3-b.dtb		fixup4x.dat			start.elf
LICENCE.broadcom		bcm2710-rpi-cm3.dtb		fixup_cd.dat			start4.elf
bcm2708-rpi-b-plus.dtb		bcm2711-rpi-4-b.dtb		fixup_db.dat			start4cd.elf
bcm2708-rpi-b.dtb		bootcode.bin			fixup_x.dat			start4db.elf
bcm2708-rpi-cm.dtb		cmdline.txt			issue.txt			start4x.elf
bcm2708-rpi-Zero-w.dtb		config.txt			kernel.img			start_cd.elf
bcm2708-rpi-Zero.dtb		fixup.dat			kernel7.img			start_db.elf
bcm2709-rpi-2-b.dtb		fixup4.dat			kernel7l.img			start_x.elf
bcm2710-rpi-2-b.dtb		fixup4cd.dat			kernel8.img
bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb	fixup4db.dat			overlays

3. 设置wifi连接-重点

这一步是整个过程的重点,这一能让树莓派上电之后自动连接WiFi,连接了WiFi我们就可以通过SSH登录树莓派,进行一些操作了。

3.1 新建WiFi配置文件

用读卡器连接电脑,在SD卡根目录下,新建一个名称为wpa_supplicant.conf的文件,内容如下:

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1

network={
ssid="Test_WiFi_2.4G"
psk="HmBePxIi.3"
key_mgmt=WPA-PSK
}

我们只需要关注和修改network中的内容即可:

  • ssid:WiFi的名称
  • psk:WiFi的密码
  • key_mgmt:加密方式,以实际情况填写,家用目前通常为WPA/WPA2,我这里填写WPA-PSK即可。

3.2 为树莓派开启ssh

在SD卡根目录新建一个名称为ssh的空文件,可以使用touch命令,touch ssh

4. 上电

将SD卡安装到树莓派上,通电,等待1-2分钟,若配置没有问题,就可以在路由器的后台页面中,看到树莓派已经连接上WiFi了。

此时使用ssh,默认账户名pi,默认密码raspberry,即可连接树莓派:

scarleastdeMacBook-Pro:~ scarleast$ ssh pi@192.168.0.153
The authenticity of host '192.168.0.153 (192.168.0.153)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:w8A0kgEd0oZDCF08dfoRYy2YYPA+Q+r8SObvsmETL2w.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added '192.168.0.153' (ECDSA) to the list of known hosts.
pi@192.168.0.153's password: 
Linux raspberrypi 4.19.75+ #1270 Tue Sep 24 18:38:54 BST 2019 armv6l

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.

SSH is enabled and the default password for the 'pi' user has not been changed.
This is a security risk - please login as the 'pi' user and type 'passwd' to set a new password.

pi@raspberrypi:~ $ exit

最后,不要忘了根据命令行提示修改密码~

尾巴

其实之前,我一直使用使用的树莓派3b+,配套有屏幕和无线键盘鼠标,镜像也是选择NOOBS直接安装,连接树莓派选择就更多了。本文是在接触到了Zero之后,被逼无奈折腾的结果,有些时候不逼自己一把,怎么知道自己闲时间那么多呢?当然,这种配置WiFi的方式,在其他的树莓派硬件上同样适用。Happy Maker~