六步实现树莓派的系统安装与远程控制

众所周知，“树莓派”（RaspberryPi）是专为学生计算机编程教育或进行嵌入式开发而设计的一款基于ARM处理器的微型电脑主板，这种卡片式微型电脑具备电脑的所有基本功能，可用来编程、上网、听音乐、看电影、玩游戏等等——只需连接上显示器和键盘鼠标即可，也通过联网的电脑来进行远程登录操作。树莓派的操作系统（版本比较多）是基于Linux的，最常用的安装方式是将下载的镜像文件“烧录”至TF卡中；操作系统安装结束之后，我们就可以将TF卡插入至树莓派主板TF卡槽、HDMI输出接口连接显示器（通过VGA转接线）、USB口接入鼠标并通电进行正常的系统启动了。当然，为了以后操作的方便，一般都是将待使用的WiFi无线网络设置信息写入TF卡，然后就可以在Windows中使用“远程桌面连接”程序来进行远程控制了。

第一步 从官网下载Raspbian树莓派系统文件压缩包

适用于树莓派的操作系统比较多，可以满足不同人群的多种需求，官方推荐了NOOBS和Raspbian两种，尤其是后者是目前使用量最为广泛的操作系统，在此便以Raspbian为例。

在任意一台能够上网的电脑上访问树莓派官网下载区（https://www.raspberrypi.org/downloads/），点击顶端的“Downloads”（下载）项，接着点击第二项“Raspbian”；选择“Raspbian Buster with desktop and recommended software”，由于体积比较大（2.5G B），因此点击第一个“Download Torrent”按钮先进行种子文件的下载（大小仅为25KB），下载后再借用迅雷多进程下载ZIP类型的系统压缩文件（如图1所示）。

图1

第二步  将下载解压缩的IMG镜像文件“烧录”进TF卡

将下载到本地的“2019-09-26-raspbian-buster-full.zip”压缩文件解压缩，生成一个IMG类型的镜像文件(注意：解压的目标路径中不能含有中文)，大小为6.34GB；接着将TF卡正确装入读卡器后插入电脑，再下载一个名为“win32_disk_imager”的工具软件（https://pan.baidu.com/s/1LOwtJzsH4UEgfsnHBgFT3Q），解压缩后双击运行其中的Win32DiskImager.exe程序，点击文件夹图标定位至刚刚解压的IMG镜像文件，后面的“设备”处会自动选择刚刚插入的TF卡（H盘）——如果选择错误可进行手动定位；点击下方的“写入”按钮后，程序会提示“确认覆盖：写入物理设备可能会造成该设备不可使用（设备：[H:\]）是否继续？”，点击“Yes”按钮后继续，大约七八分钟后就会完成将操作系统“烧录”进TF卡的过程——提示“写入成功”，点击“OK”按钮再点击“退出”按钮即可（如图2所示）。

图2

值得一提的是，此时如果在Windows“我的电脑”中查看该TF卡的话，不难发现其容量会有严重的“缩水”现象：这个boot(H:)竟然显示“200MB可用，共252MB”（TF卡的实际容量应该是32GB的）。其实，这是由于Windows只识别出了Fat32类型的Boot启动分区，另外还有个6GB的主分区和24GB的未分配区（Ext4类型的Linux分区），可以这样来查看：在Windows的“开始”菜单上右击并选择“磁盘管理”项，选中其中的“boot(H:)”后，下方区域就出现了“磁盘3可移动29.72GB”等正常的详细分区容量信息（如图3所示）。

图3

第三步  写入“wpa_supplicant.conf”配置文件实现WiFi无线的自动接入

树莓派在首次使用时需要与联网远控的电脑连接到同一个WiFi中，一般的操作方法是使用Windows的记事本程序在根目录中新建一个名为“wpa_supplicant.conf”的文件（注意扩展名不是.txt），其内容为：

country=CN

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

update_config=1

network={

    ssid="TP-LINK_108"

      psk="zyyz0108"

      key_mgmt=WPA-PSK

      priority=1

}

注意：其中的“ssid="TP-LINK_108"”行意思是树莓派准备接入的WiFi服务集标识ssid为“TP-LINK_108”，而“psk="zyyz0108"”行则代表该WiFi的连接密码为“zyyz0108”，大家可根据实际情况进行修改设置。

第四步  获取树莓派操作系统的IP地址

如果之前通过连接显示器启动过树莓派操作系统的话，其实在它的“Welcome to the Raspberry Pi Desktop!”欢迎界面中会出现“IP：192.168.1.113”的提示。但是，如果并未注意该提示或者根本就没连接显示器进行启动，如何获取树莓派的IP地址呢（这个IP地址是由路由器的DHCP动态分配的，每次连入网络都有可能发生变化）？借助工具软件“Advanced IP Scanner”（https://pan.baidu.com/s/1HZSDZwjj3LeSnai1eRVJCQ）可以方便地进行IP地址段的扫描定位，下载解压缩后双击运行其中的Advanced IPScanner.exe程序，点击左上角的“扫描”按钮即可将当前连入该WiFi局域网的设备扫描出来，其中有个“制造商”为“Raspberry Pi Foundation”的“192.168.1.113”IP地址就是已经启动但未接入显示器的树莓派操作系统了（如图4所示）。

图4

获取到树莓派操作系统的IP地址后，此时还无法使用Windows的远程桌面进行连接（会有“远程桌面由于以下原因之一无法连接到远程计算机”的错误提示），因为相关的服务并未安装和启动。

第五步  为树莓派操作系统进行Xrdp服务的远程安装和启动

Xrdp 是 Microsoft 远程桌面协议 (RDP：RemoteDesktop Protocol) 的开源实现，允许我们以图形的方式去控制远程操作系统。在进行过多次直接在树莓派操作系统中安装Xrdp服务失败的尝试之后，最终还是通过在联网电脑上远程成功为其安装了Xrdp，过程如下：

首先下载解压缩putty-0.70cn（https://pan.baidu.com/s/1yq81CpybcS0aElO4COn2Aw）并运行其中的putty.exe程序，在右侧“主机名称（或IP地址）”处输入树莓派的IP地址“192.168.1.113”，保持下方“连接类型”为默认的“SSH”不变，点击底部的“打开”按钮（如图5所示）；

图5

此时Putty会弹出“黑窗口”命令行提示我们进行登录，在“login as:”后输入系统默认的账号“pi”；接着再输入默认的密码“raspberry”，回车后命令提示符变为“pi@raspberrypi:~$”；输入Xrdp服务的安装命令“sudo apt-get install xrdp”，回车后就开始软件包列表的读取与依赖关系树的分析等操作提示，接着还会进行若干个软件包的解压和设置等操作，一直到有“正在处理用于XXX的触发器”等提示结束后又出现“pi@raspberrypi:~$”命令行提示，表示Xrdp服务已经完成了安装（如图6所示）。

图6

接下来准备启动刚刚安装的Xrdp服务，方法是在提示符后输入命令“sudo service xrdprestart”，回车即可（如图7所示）。

图7

第六步  使用Windows的“远程桌面连接”实现对树莓派操作系统的“远控”

至此，所有的前期准备工作均已完成，我们可以在与树莓派连接于同一WiFi下的联网电脑Windows里启动“远程桌面连接”程序，输入IP地址“192.168.1.113”后点击下方的“连接”按钮，稍候就会弹出“Login to raspberrypi”窗口，分别在“username”和“password”中输入系统默认的账号“pi”密码“raspberry”（与使用Putty远程登录的账号和密码一致）后点击“OK”按钮，树莓派的远程桌面终于出现了，与直接从HDMI接口输出至显示器的画面是完全一致的（如图8所示）。现在，我们就完全可以让树莓派只保持通电的系统正常启动状态（不必使用单独的显示器和鼠标等外设），借助联网电脑的“远程桌面连接”来进行树莓派操作系统的各种真实操作（比如进行Python编程），非常方便。

图8