波仔
🍓 第一章 认识树莓派
📄 一句话概括

把一块树莓派摊开看，就是八类零件：SoC（CPU＋显卡合体）、内存、microSD 存储、网络、USB、视频输出、摄像头/屏幕排线口、40 针 GPIO——其中 GPIO 是它区别于普通电脑的灵魂。

📝 本节和前面几节的关系

1-2 讲「有哪些型号」，本节讲「一块板子上到底有什么」。这是第一次把板子当电路看：认识每个接口叫什么、能接什么。 本节和 1-4 是「板」与「配」的关系：本节说的是板子上有什么口，1-4 说每个口该配什么线。另外本节会第一次碰到 GPIO 的 3.3V 铁律——这是后面所有接线实验的安全底线。

一、八类零件总览

先看地图，后面逐个拆：

┌──────────────────────── Raspberry Pi 4 Model B ────────────────────────┐
│  [电源 USB-C]                          [3.5mm 音频/复合视频]           │
│                                                                        │
│   ┌──────────────┐   ┌──────────────┐        ┌────────────────────┐   │
│   │  SoC 主芯片  │   │  内存 RAM    │        │ USB 3.0 ×2（蓝）   │   │
│   │ BCM2711      │   │ 1/2/4/8 GB   │        ├────────────────────┤   │
│   │ CPU+GPU 合体 │   │              │        │ USB 2.0 ×2（黑）   │   │
│   └──────────────┘   └──────────────┘        └────────────────────┘   │
│                                                                        │
│   [千兆网口]   [microSD 插槽(背面)]   [双 micro-HDMI]                  │
│                                                                        │
│ ══════════════ 40 针 GPIO 排针（2×20）══════════════                   │
│   [CSI 摄像头排线口]              [DSI 显示屏排线口]                   │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
零件 干什么 备注
SoC（系统级芯片） CPU ＋ GPU 合成一颗 博通 BCM 系列，型号决定性能
内存 RAM 运行时的临时空间 板子上焊死，买定离手，不能升级
microSD 插槽 相当于硬盘 系统与数据都在卡上
网络 网口 ＋ Wi-Fi ＋ 蓝牙 3 代起内置无线
USB 接键鼠、硬盘、U 盘 4 代起有 USB 3.0
视频输出 HDMI 4 代起改 micro-HDMI，可双屏
排线接口 摄像头（CSI）、显示屏（DSI） 用扁平排线，不是插线
GPIO 40 针可编程引脚 接传感器的入口，3.3V 逻辑

二、SoC 与内存：性能的核心

SoC（System on Chip，系统级芯片） 是这块板子的心脏——它把 CPU（算数） 与 GPU（画图） 集成在一颗芯片里。各代芯片对照：

型号代际 SoC CPU 架构 大致性能
Pi 1 BCM2835 单核 ARM11 700MHz 弱，只能跑轻量任务
Pi 2 BCM2836 四核 Cortex-A7 900MHz 约等于 1 代 ×4
Pi 3 / 3 B+ BCM2837（3 B+ 为 2837B0） 四核 Cortex-A53 1.2/1.4GHz 能跑小服务
Pi 4 BCM2711 四核 Cortex-A72 1.5GHz 明显跃升，桌面可用
Pi 5 BCM2712 四核 Cortex-A76 2.4GHz 再翻一倍级别

内存（RAM）：1 / 2 / 4 / 8 GB 几档。它是焊在板子上的，买的时候选几 GB 就是几 GB，事后不能加。

选内存的经验值：

一句话：内存不是越大越好，是「你打算同时干几件事」决定的。

三、存储：为什么是 SD 卡

树莓派没有硬盘位，它的「硬盘」是一张 microSD 卡，插在板子背面。

这个设计带来三个必知后果：

  1. 卡的质量 ＝ 系统的寿命。劣质卡会在几个月内莫名损坏、数据全丢。买大牌、标 Class 10 / A1 / A2 的卡。
  2. 写入次数有限。SD 卡（闪存）有寿命。大量写日志、跑数据库会加速磨损——所以要定期备份（后面章节会讲）。
  3. 卡可以随身带。一张卡就是一个完整的「系统盘」，换卡＝换系统，这是树莓派独有的方便。

四、接口一览：每个口配什么

接口 长什么样 接什么 注意
电源口 micro-USB（3 代及以前）／USB-C（4、5 代） 电源适配器 5 代要 5V 5A，老充电头带不动
HDMI 标准口（1～3 代）／micro-HDMI（4、5 代） 显示器、电视 4 代起线不一样，买错了插不进
网口 RJ45（网线口） 网线 Zero 系列没有这个口
USB Type-A 键盘、鼠标、硬盘 4 代起蓝色的是 3.0（快 10 倍）
3.5mm 耳机孔 耳机、音箱 兼作复合视频输出
CSI 扁平排线座 摄像头模块 排线金属面朝向有讲究，插反会坏
DSI 扁平排线座 官方触摸屏 同上
GPIO 2×20 排针 面包板、传感器、HAT 下面单独讲，最容易烧板子的地方

五、GPIO：树莓派为什么是「树莓派」

GPIO ＝ General Purpose Input/Output，通用输入输出——40 根针，每一根都能在你的程序里被指定成「读一个信号」或者「输出一个电平」。

        3V3  ● ●  5V
       GPIO2 ● ●  5V
       GPIO3 ● ●  GND
       GPIO4 ● ●  GPIO14
          ...（共 40 针）
        GND  ● ●  GPIO21

40 根针分成三类：

【铁律】GPIO 是 3.3V 逻辑，不是 5V。 意思是：往 GPIO 输入 5V 电压，会把芯片烧掉。接传感器之前一定要确认它的工作电压——这是新手烧板子的头号原因，也是后面实验章节反复强调的第一条安全规则。

有了 GPIO，树莓派才能「伸出触手」：读温度、控继电器、点灯、驱动电机。没有 GPIO 它只是一台小电脑，有了 GPIO 它才是一台能控制物理世界的电脑。

六、动手 Demo：在你的板子上找到这七样

现在拿着实物（或对着商品详情页），逐样指认，每指一样念出它的名字：

  1. SoC——最大的那颗黑色方块芯片
  2. 内存——SoC 旁边那颗（4 代是两个叠在一起）
  3. 微 SD 插槽——板子背面，弹簧推拉式
  4. 40 针 GPIO——板子长边那一排两行的针
  5. CSI 排线座——板子短边那个窄窄的卡口
  6. USB 口——蓝色的（3.0）和黑色的（2.0）
  7. 电源口——4 代是 USB-C（椭圆小口），3 代是 micro-USB（梯形扁口）

指认完再敲一次：

cat /proc/device-tree/model
cat /proc/cpuinfo
pinout

对比输出，一头是物理世界（你手指着的零件），一头是软件世界（系统打印的信息）——这两个世界从此在你脑子里接上了，这是学硬件最重要的一步。

七、30 秒实验

拿起你手上的手机充电线，看一眼插头形状：

再想一个问题：如果你家只有 micro-USB 的线，却买了一台 4B，会发生什么？

答案：插不进去。这不是小事——线材买错是新手最常见的「买了却开不了机」原因之一，下一节 1-4 专门解决配件搭配问题。

八、常见误区

自测三问 1. 树莓派的内存为什么「买定离手」？（**焊死在板子上**，不能像台式机那样加内存条） 2. GPIO 为什么是树莓派的「灵魂」？（它是**与物理世界对话的入口**——程序通过它能读传感器、控电机；没有它只是一台普通小电脑） 3. GPIO 的逻辑电压是多少，为什么这条最要命？（**3.3V**；误接 5V 会烧芯片——是新手烧板子的头号原因）

相关笔记