Raspberry Pi 錦囊妙計 第四版｜軟硬體問題與解決方案

　　Simon Monk對Raspberry Pi百科全書般的豐富知識讓本錦囊妙計第四版成為任何嘗試邁入數位製作世界者的完美指南。本書細節的廣度和深度同時適合初學者和經驗豐富的自造者！ ------Raspberry Pi的共同創造者Peter Lomas

　　如果你已經開始玩Raspberry Pi，將會發現它的能力持續在擴充。這本膾炙人口的錦囊妙計第四版提供超過200個實作範例(皆附上程式碼)，示範如何於此迷你且低成本的電腦執行Linux，用Python為它寫程式，將它接上感測器和馬達來玩物聯網(IoT)。此新版包含關於Raspberry Pi Pico和以Raspberry Pi做機器學習的新章節。

　　多產的駭客暨作者Simon Monk也會教導基本原則，引導你利用Raspberry Pi使用新技術。透過簡易的範例說明如何：
　　．設定你的Raspberry Pi並連接網路
　　．使用它的Linux作業系統
　　．用Python為你的Raspberry Pi寫程式
　　．使用電腦視覺賦予你的Pi一雙眼睛
　　．使用機器學習從影像和聲音辨識物體
　　．藉由GPIO連接器控制硬體
　　．使用你的Raspberry Pi控制不同類型的馬達和顯示器
　　．使用開關、數字鍵盤和其他數位輸入裝置
　　．使用感測器測量溫度、光線和距離
　　．以不同方法連接至Iot裝置來自動化你的家
　　．使用Raspberry Pi Pico微控制器版

作者簡介

Simon Monk

　　Simon Monk 是超過20本電子與開源硬體書籍的作者，包括《電子學錦囊妙計》(O'Reilly)和熱賣的《Arduino程式設計》(McGraw-Hill)。他也為MonkMakes設計產品，這是一間他和妻子Linda一起創辦的公司。早前他也共同創辦了行動軟體公司Momote Ltd。他是軟體工程學博士，且擁有控制論與電腦科學學位。

第一章 設定與管理
1.0 簡介
1.1 選擇 Raspberry Pi 機型
1.2 連接系統
1.3 幫 Raspberry Pi 加上外殼
1.4 選擇電源供應器
1.5 選擇作業系統
1.6 使用 Raspberry Pi Imager 安裝作業系統
1.7 第一次開機
1.8 設定無周邊 Raspberry Pi
1.9 從硬碟或隨身碟開機
1.10 連接 DVI 或 VGA 顯示器
1.11 使用 AV 端子顯示器／電視
1.12 調整顯示器的圖片大小
1.13 效能最大化
1.14 變更密碼
1.15 關閉 Raspberry Pi
1.16 安裝 Raspberry Pi 相機模組
1.17 使用藍牙

第二章 網路
2.0 簡介
2.1 連接有線網路
2.2 尋找 IP 位址
2.3 設定固定 IP 位址
2.4 設定 Raspberry Pi 的網路名稱
2.5 設定無線網路連線
2.6 連接 Console 連接線
2.7 以 SSH 遠端控制 Raspberry Pi
2.8 以 VNC 遠端控制 Raspberry Pi
2.9 用 Raspberry Pi 當網路硬碟
2.10 設定網路印表機

第三章 作業系統
3.0 簡介
3.1 圖形化瀏覽檔案
3.2 複製檔案到 USB 隨身碟
3.3 開啟終端機階段（Session）
3.4 使用終端機巡覽檔案系統
3.5 複製檔案或資料夾
3.6 檔案或資料夾重新命名
3.7 編輯檔案
3.8 查看檔案內容
3.9 不用編輯器建立檔案
3.10 建立目錄
3.11 刪除檔案或目錄
3.12 以超級使用者特權執行任務
3.13 瞭解檔案權限
3.14 更改檔案權限
3.15 更改檔案擁有者
3.16 螢幕截圖
3.17 以 apt 安裝軟體
3.18 以 apt 移除已安裝軟體
3.19 使用 pip3 安裝 Python 套件
3.20 從命令列提取檔案
3.21 以 Git 提取原始碼
3.22 提取本書隨附的程式碼
3.23 開機時自動執行程式
3.24 將程式自動啟動為服務
3.25 定期自動執行服務
3.26 尋找檔案
3.27 利用命令列歷史紀錄
3.28 監看處理器活動
3.29 處理壓縮檔
3.30 列出連接的 USB 裝置
3.31 將命令列輸出重新導向至檔案
3.32 連接檔案
3.33 使用管線
3.34 隱藏終端機輸出
3.35 在背景執行程式
3.36 建立命令別名
3.37 設定日期與時間
3.38 找出 SD 卡還有多少空間
3.39 找出執行的作業系統版本
3.40 更新 Raspberry Pi OS

第四章 使用現成軟體
4.0 簡介
4.1 建立媒體中心
4.2 安裝建議軟體
4.3 使用 Office 軟體
4.4 執行復古遊戲機模擬器
4.5 將 Raspberry Pi 變成無線電發射機
4.6 編輯點陣影像
4.7 編輯向量影像
4.8 使用 Bookshelf
4.9 播放網路廣播
4.10 使用 Visual Studio Code
4.11 控制雷射切割機

第五章 Python 基礎
5.0 簡介
5.1 決定用 Python 2 或 Python 3
5.2 選擇 Python 編輯器
5.3 以 Thonny 編輯 Python 程式
5.4 以 Mu 編輯 Python 程式
5.5 使用 Python 主控台
5.6 從終端機執行 Python 程式
5.7 為值賦名（變數）
5.8 顯示輸出
5.9 讀取使用者輸入
5.10 使用算術運算子
5.11 建立字串
5.12 連接字串
5.13 將數值轉換為字串
5.14 將字串轉換為數值
5.15 尋找字串長度
5.16 找出字串在另一字串中的位置
5.17 擷取部分字串
5.18 取代字串中的字元
5.19 轉換字串為大寫或小寫
5.20 有條件地執行指令
5.21 比較值
5.22 使用邏輯運算子
5.23 重複執行指令特定次數
5.24 重複執行指令直到條件改變
5.25 打斷迴圈
5.26 定義 Python 函式

第六章 Python 串列與字典
6.0 簡介
6.1 建立串列
6.2 存取串列元素
6.3 尋找串列長度
6.4 加入串列元素
6.5 移除串列元素
6.6 剖析字串來建立串列
6.7 迭代串列
6.8 列舉串列
6.9 測試元素是否在串列內
6.10 排序串列
6.11 分割串列
6.12 使用生成式
6.13 建立字典
6.14 存取字典
6.15 移除字典元素
6.16 迭代字典

第七章 Python 進階
7.0 簡介
7.1 格式化數值
7.2 格式化日期與時間
7.3 回傳超過一個數值
7.4 定義類別
7.5 定義方法
7.6 繼承
7.7 寫入檔案
7.8 讀取檔案
7.9 使用 Pickling 存取檔案的資料
7.10 處理例外
7.11 使用模組
7.12 產生隨機數值
7.13 從 Python 建立網路請求
7.14 在 Python 指定命令列引數
7.15 從 Python 執行 Linux 指令
7.16 從 Python 寄電子郵件
7.17 以 Python 寫簡單的網頁伺服器
7.18 在 Python 中什麼都不做
7.19 一次做超過一件事
7.20 剖析 JSON 資料
7.21 將字典存成 JSON 檔
7.22 建立使用者介面
7.23 用正規表達式尋找文字中的樣式
7.24 用正規表達式驗證資料項目
7.25 用正規表達式做網頁爬取

第八章 電腦視覺
8.0 簡介
8.1 安裝 OpenCV
8.2 設定電腦視覺用的 USB 相機
8.3 使用 Raspberry Pi 相機模組做電腦視覺
8.4 計數錢幣
8.5 臉部辨識
8.6 動作偵測
8.7 從影像擷取文字

第九章 機器學習
9.0 簡介
9.1 以 TensorFlow Lite 辨識影片中的物體
9.2 以 TensorFlow Lite 回應影片中的物體
9.3 以 TensorFlow Lite 辨識聲音
9.4 以 TensorFlow Lite 回應口哨
9.5 安裝 Edge Impulse
9.6 辨識語音指令（雲端）
9.7 辨識語音指令（本地端）
9.8 以 Python 回應語音指令

第十章 硬體基礎
10.0 簡介
10.1 熟悉 GPIO 接腳
10.2 使用 Raspberry Pi 400 的 GPIO 接腳
10.3 使用 GPIO 接腳時確保 Raspberry Pi 的安全
10.4 設定 I2C
10.5 使用 I2C 工具
10.6 設定 SPI
10.7 安裝 pySerial 以從 Python 存取序列埠
10.8 安裝 Minicom 測試序列埠
10.9 以跳線使用麵包板
10.10 使用 Raspberry Squid
10.11 使用 Raspberry Squid 按鈕
10.12 用兩個電阻轉換 5V 訊號至 3V
10.13 用邏輯電位轉換模組轉換 5V 訊號至 3V
10.14 以 LiPo 電池供電
10.15 Sense HAT 入門
10.16 Explorer HAT Pro 入門
10.17 製作 HAT
10.18 使用 Raspberry Pi Zero 2 與 Pi Zero 2 W

第十一章 控制硬體
11.0 簡介
11.1 連接 LED
11.2 保持 GPIO 針腳於安全狀態
11.3 控制 LED 亮度
11.4 用電晶體轉換高功率直流裝置
11.5 用繼電器轉換高功率裝置
11.6 用固態繼電器轉換
11.7 控制高電壓交流裝置
11.8 以 Android 和藍牙控制硬體
11.9 製作使用者介面當開關
11.10 製作使用者介面控制 LED 與馬達之 PWM 電源
11.11 製作使用者介面控制 RGB LED 的顏色
11.12 使用類比計當顯示器

第十二章 馬達
12.0 簡介
12.1 控制伺服馬達
12.2 精準控制伺服馬達
12.3 精準控制多個伺服馬達
12.4 控制直流馬達速度
12.5 控制直流馬達方向
12.6 使用單極步進馬達
12.7 使用雙極步進馬達
12.8 使用 Stepper Motor HAT 驅動雙極步進馬達

第十三章 數位輸入
13.0 簡介
13.1 連接按鈕開關
13.2 以按鈕開關切換
13.3 使用二段搖頭開關或滑動開關
13.4 使用三段搖頭開關或滑動開關
13.5 按鍵按壓去彈跳
13.6 使用外部上拉電阻
13.7 使用旋轉（正交）編碼器
13.8 使用數字鍵盤
13.9 偵測移動
13.10 為 Raspberry Pi 加上 GPS
13.11 攔截按鍵輸入
13.12 攔截滑鼠移動
13.13 為 Raspberry Pi 加上重置按鈕

第十四章 感測器
14.0 簡介
14.1 使用電阻式感測器
14.2 測量光線
14.3 用熱敏電阻測量溫度
14.4 偵測甲烷
14.5 測量空氣品質
14.6 測量土壤濕度
14.7 測量電壓
14.8 降壓以測量
14.9 以 ADC 搭配電阻式感測器
14.10 用 ADC 測量溫度
14.11 測量 Raspberry Pi CPU 溫度
14.12 以 Sense HAT 測量溫度、濕度與壓力
14.13 用數位感測器測量溫度
14.14 以 MMA8452Q 模組測量加速度
14.15 以 Sense HAT 尋找地磁北極
14.16 使用 Sense HAT 的慣性測量單元
14.17 以磁簧開關感測磁鐵
14.18 以 Sense HAT 感測磁鐵
14.19 用超音波測量距離
14.20 以飛時測距感測器測量距離
14.21 為 Raspberry Pi 加上觸控
14.22 以 RFID 讀取器／寫入器讀取智慧卡
14.23 顯示感測器數值
14.24 記錄到隨身碟

第十五章 顯示器
15.0 簡介
15.1 使用四位數七段顯示器
15.2 在 I2C LED 矩陣顯示圖形
15.3 使用 Sense HAT LED 矩陣顯示器
15.4 使用 OLED 圖形顯示器
15.5 使用 可定址 RGB LED 燈條
15.6 使用 Pimoroni Unicorn HAT
15.7 使用電子紙顯示器

第十六章 聲音
16.0 簡介
16.1 連接揚聲器
16.2 控制聲音輸出位置
16.3 不從音訊插孔播放聲音
16.4 從命令列播放聲音
16.5 從 Python 播放聲音
16.6 使用 USB 麥克風
16.7 發出蜂鳴聲

第十七章 物聯網
17.0 簡介
17.1 使用網頁介面控制 GPIO 輸出
17.2 在網頁顯示感測器數值
17.3 Node-RED 入門
17.4 以 IFTTT 傳送電子郵件或其他通知
17.5 使用 ThingSpeak 傳送推文
17.6 使用 CheerLights 改變 LED 顏色
17.7 傳送感測器資料至 ThinkSpeak
17.8 使用 Dweet 和 IFTTT 回應推文

第十八章 家庭自動化
18.0 簡介
18.1 以 Mosquitto 將 Raspberry Pi 變成訊息中介者
18.2 結合 Node-RED 與 MQTT 伺服器
18.3 燒錄 Sonoff WiFi 智慧型開關以使用 MQTT
18.4 設置 Sonoff WiFi 智慧型開關
18.5 以 MQTT 使用 Sonoff 網路開關
18.6 以 Node-RED 使用已燒錄之 Sonoff 開關
18.7 以 Node-RED Dashboard 當開關
18.8 以 Node-RED 安排事件執行時間
18.9 從 Wemos D1 發布 MQTT 訊息
18.10 以 Node-RED 使用 Wemos D1

第十九章 Raspberry Pi Pico 與 Pico W
19.0 簡介
19.1 連接 Pico 或 Pico W 至電腦
19.2 在 Pico 使用 Python Shell
19.3 使用 Pico 和麵包板
19.4 在 Pico 使用數位輸出
19.5 在 Pico 使用數位輸入
19.6 在 Pico 使用類比（PWM）輸出
19.7 在 Pico 使用類比輸入
19.8 從 Pico 控制伺服馬達
19.9 使用 Pico 和 Pico W 的檔案系統
19.10 利用第二核心
19.11 在 Pico W 執行無線網頁伺服器
19.12 使用 Pico 相容板
19.13 以電池供電 Pico

附錄A 零件與供應商
附錄B Raspberry Pi 針腳輸出