树莓派SD卡疯狂发热

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关于树莓派sd卡坏快的问题 原创

2014-11-19 10:46:06



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y348  

书名：树莓派+传感器

作者：[印度]鲁什 贾加 Rushi Gajjar

译者：胡训强

豆瓣评分：74

出版社：机械工业出版社

出版年份：2016-3-1

页数：168

内容简介：

树莓派从2012年发行一个版本以来，由于其通用的架构、标准的接口和丰富的外围设备，吸引了无数硬件和软件工程师的眼球，将其视为投身物联网产业的必备法宝之一。本书详细讲解了如何将传感器集成到树莓派电脑板，创建令人难忘的交互式项目，并用Linux和Python深入挖掘树莓派的功能，为那些希望了解各种硬件和软件如何协同工作以及希望得到在树莓派上开发传感器和物联网项目的创造者们提供实用指南。

全书分为7章：第1章介绍市面上可找到的所有型号的树莓派，包括新发布的B型树莓派，并讨论安装 *** 作系统的方法以及将树莓派接入互联网的几种有趣的方式；第2章简要介绍树莓派的电子学基本知识；第3～7章则通过5个不同的项目分别详细讲解如何利用树莓派和传感器测量距离、监控温度和湿度、连接树莓派和传感器、在线上传数据以及图像与视频处理。书中最后的附录给出一份购物清单，可以作为读者进行项目开发时选购相应工具和元器件的参考。

作者简介：

Rushi Gajjar　是一位资深嵌入式系统硬件开发工程师，也是一名电子学爱好者，他的工作领域是针对物联网研究、开发高速单板嵌入式计算机以及传感器节点。除此以外，他还曾经在印度韦洛尔理工大学参与研究，并藉此获得嵌入式系统的工程硕士学位。

在此之前，他在电子硬件设计领域作为自由撰稿人从事了大量工作，这些工作让他开始涉足快速原型开发板（例如树莓派）。他在闲暇时间里喜欢在树莓派上开发项目，这些项目包括可视化、数据记录、Web服务器以及机器学习自动化系统。他热衷于向在校学生讲授树莓派项目。

他志在将世界上所有东西都接入互联网，以增强人们的生活体验，他的业余爱好是打手鼓、摄影和旅行。

  现在有很多流行的串行时钟芯片，如DS1302，DS1307，PCF8485等，由于简单的接口，低成本和易用性，他们被广泛应用于电话、传真、便携式仪器等产品领域。在本实验中，我们将使用DS1302实时时钟（RTC）模块获取当前日期和时间。

  DS1302可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析，及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。

  传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且，某些测控系统可能不允许。但是，如果在系统中采用时钟芯片DS1302，则能很好地解决这个问题。

★Raspberry Pi 3主板1

★树莓派电源1

★40P软排线1

★DS1302实时时钟模块1

★面包板1

★跳线若干

  DS1302是DALLAS(达拉斯)公司出的一款涓流充电时钟芯片，2001年DALLAS被MAXIM(美信)收购。

  DS1302实时时钟芯片广泛应用于电话、传真、便携式仪器等产品领域，他的主要性能指标如下：

  1、DS1302是一个实时时钟芯片，可以提供秒、分、小时、日期、月、年等信息，并且还有软年自动调整的能力，可以通过配置AM/PM来决定采用24小时格式还是12小时格式。

  2、拥有31字节数据存储RAM。

  3、串行I/O通信方式，相对并行来说比较节省IO口的使用。

  4、DS1302的工作电压比较宽，大概是20V~55V都可以正常工作。

  5、DS1302这种时钟芯片功耗一般都很低，它在工作电压20V的时候，工作电流小于300nA。

  6、DS1302共有8个引脚，有两种封装形式，一种是DIP-8封装，芯片宽度(不含引脚)是300mil，一种是SOP-8封装，有两 种宽度，一种是150mil，一种是208mil。我们看一下DS1302的引脚封装图：

  7、当供电电压是5V的时候，兼容标准的TTL电平标准，这里的意思是，可以完美的和单片机进行通信。

   8、由于DS1302是DS1202的升级版本，所以所有的功能都兼容DS1202。此外DS1302有两个电源输入，一个是主电源， 另外一个是备用电源，比如可以用电池或者大电容，这样是为了保证系统掉电的情况下，我们的时钟还会继续走。如果使用的是充电电池，还可以在正常工作时，设置充电功能，给我们的备用电池进行充电。

  DS1302的特点第二条“拥有31字节数据存储RAM”，这是DS1302额外存在的资源。这31字节的RAM相当于一个存储器一样，我们编写单片机程序的时候，可以把我们想存储的数据存储在DS1302里边，需要的时候读出来，这块功能和EEPROM有点类似，相当于一个掉电丢失数据的“EEPROM”，如果我们的时钟电路加上备用电池，那么这31个字节的RAM就可以替代EEPROM的功能了。

  DS1302一共有8个引脚，下边要根据引脚分布图和典型电路图来介绍一下每个引脚的功能：

  DS1302的电路一个重点就是时钟电路，它所使用的晶振是一个32768k的晶振，晶振外部也不需要额外添加其他的电容或者电阻电路了。时钟的精度，首先取决于晶振的精度以及晶振的引脚负载电容。如果晶振不准或者负载电容过大过小，都会导致时钟误差过大。在这一切都搞定后，最终一个考虑因素是晶振的温漂。随着温度的变化，晶振往往精度会发生变化，因此，在实际的系统中，其中一种方法就是经常校对。比如我们所用的电脑的时钟，通常我们会设置一个选项“将计算机设置于internet时间同步”。选中这个选项后，一般可以过一段时间，我们的计算机就会和internet时间校准同步一次。

  对DS1302的 *** 作就是对其内部寄存器的 *** 作，DS1302内部共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读/写除充电寄存器以外的寄存器。

  DS1302的一条指令一个字节8位，其中第7位(即最高位)是固定1，这一位如果是0的话，那写进去是无效的。第6位是选择RAM还是CLOCK的，这里主要讲CLOCK时钟的使用，它的RAM功能我们不用，所以如果选择CLOCK功能，第6位是0，如果要用RAM，那第6位就是1。从第5到第1位，决定了寄存器的5位地址，而第0位是读写位，如果要写，这一位就是0，如果要读，这一位就是1。

  DS1302时钟的寄存器，其中8个和时钟有关的，5位地址分别是00000一直到00111这8个地址，还有一个寄存器的地址是01000，这是涓流充电所用的寄存器，我们这里不讲。在DS1302的数据手册里的地址，直接把第7位、第6位和第0位值给出来了，所以指令就成了80H、81H那些了，最低位是1，那么表示读，最低位是0表示写。

  寄存器一：最高位CH是一个时钟停止标志位。如果我们的时钟电路有备用电源部分，上电后，我们要先检测一下这一位，如果这一位是0，那说明我们的时钟在系统掉电后，由于备用电源的供给，时钟是持续正常运行的；如果这一位是1，那么说明我们的时钟在系统掉电后，时钟部分不工作了。若我们的Vcc1悬空或者是电池没电了，当我们下次重新上电时，读取这一位，那这一位就是1，我们可以通过这一位判断时钟在单片机系统掉电后是否持续运行。剩下的7位高3位是秒的十位，低4位是秒的个位，这里注意再提一次，DS1302内部是BCD码，而秒的十位最大是5，所以3个二进制位就够了。

  寄存器二：bit7没意义，剩下的7位高3位是分钟的十位，低4位是分钟的个位。

  寄存器三：bit7是1的话代表是12小时制，是0的话代表是24小时制，bit6固定是0，bit5在12小时制下0代表的是上午，1代表的是下午，在24小时制下和bit4一起代表了小时的十位，低4位代表的是小时的个位。

  寄存器四：高2位固定是0，bit5和bit4是日期的十位，低4位是日期的个位。

  寄存器五：高3位固定是0，bit4是月的十位，低4位是月的个位。

  寄存器六：高5位固定是0，低3位代表了星期。

  寄存器七：高4位代表了年的十位，低4位代表了年的个位。这里特别注意，这里的00到99年指的是2000年到2099年。

  寄存器八：bit7是一个保护位，如果这一位是1，那么是禁止给任何其他的寄存器或者那31个字节的RAM写数据的。因此在写数据之前，这一位必须先写成0。

   物理上，DS1302的通信接口由3个口线组成，即RST，SCLK，I/O。其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，SCLK是时钟线，I/O是数据线。这个DS1302的通信线定义和SPI很像，事实上，DS1302的通信是SPI的变异种类，它用了SPI的通信时序，但是通信的时候没有完全按照SPI的规则来，下面我们介绍DS1302的变异SPI通信方式。

  请注意数据是对时钟信号敏感的，而且一般数据是在下降沿写入，上升沿读出。平时SCLK保持低电平，当需要写命令或者写数据时，在时钟输出变为高电平之前先输出数据；当需要读数据时，在时钟输出变为高电平之前采样读取数据。

   第1步： 连接电路。

   第2步： DS1302的Python程序比较复杂，我们先编写一个模块ds1302py，在里面创建一个类DS1302()，在里面编写读取时钟信息等方法。

   第3步： 编写实际控制程序，导入上面的模块ds1302。运行本文件，不断循环读取并打印时钟信息。

  实验结果示例：

树莓派是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD卡为内存硬盘，卡片主板周围有两个USB接口和一个网口，可连接键盘、鼠标和网线。

电脑主板是电脑最基本的一个重要部件，电脑主板上面是承载电脑大部分部件的地方。

在安装 *** 作系统前，还需要对BIOS进行相关的设置，以便系统安装工作顺序进行。

BIOS是一组固化到主板上一个ROM芯片中的程序，它保存着计算机最重要的基本输入/输出程序、系统设置信息、开机加电自检程序和系统启动自举程序等。计算机开

作为最常见的传感器，本篇（来自于知乎某大神的文章）实现气压传感的交互：

1先说明BMP180的特点

注意了该传感器是I2C接口的，因此在后续步骤要稍加注意。

2 接线

I2C 有两个总线：SCL 为时钟信号，和 SDA 为双向数据传输。 每个 I2C 器件采用独特的 7 位地址，这意味着你可以有超过 120 个独特的 I2C 器件共享总线， 并且可以同时控制这些器件一起工作。

将 BMP180 的 VCC 引脚用红色跳线连接树莓派的 3V3 （ 33 伏电源）。将 BMP180 的 SDA 引脚 接入树莓派的 SDA 引脚并将 BMP180 SCL 引脚接入树莓派的 SCL 引脚，该引脚提供一个规律的 时钟信号。SDA 传递数据信号。BMP180 的 GND 引脚通过黑色跳线连接树莓派的接地（ GND） 引脚。 在上电前，一定多检查两次接线的准确性。

3 环境和程序部分

配置文件 /boot/configtxt：

dtparam=i2c_arm=on

重启树莓派，用如下命令查看传感器是否接上：

i2cdetect -y 1

如果接上了的话会显示下图：

编写 BMP180py:

然后编写调用函数bmp180_examplepy:

执行/bmp180_examplepy就可以在终端看到实时的温度/气压输出。

用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,

总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。

总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还是1格式见下面图示如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。

The Raspberry Pi Foundation是英国一个小型的慈善组织，成立的宗旨在于推广科技，而非以销售技术来营利。该基金会过去从来没真的发表过一款产品，因而选择了两家全球渠道商e络盟和RS Components为其处理首批Raspberry Pi订单。面对的是业余爱好者和热心DIY 的科技迷，Raspberry Pi销售非常不错。

Raspberry Pi是一款针对电脑业余爱好者、教师、小学生以及小型企业等用户的迷你电脑，预装Linux系统，体积仅xyk大小，搭载ARM架构处理器，运算性能和智慧型手机相仿。

在接口方面，Raspberry Pi提供了可供键鼠使用的USB接口，此外还有快速乙太网接口、SD卡扩展接口以及1个HDMI高清视频输出接口，可与显示器或者TV相连。

基本介绍 中文名 ：树莓派 外文名 ：Raspberry Pi 全称 ：The Raspberry Pi Foundation 宗旨 ：推广科技 订单 ：Raspberry Pi 历史发展,版本配置,配件模组,相关图书,最新资讯,销量情况,国内渠道,社会评价, 历史发展 在查raspberry pi B版针脚定义的时候发现了r-pi短短的一年时间已经经历了4代了，下面就把我蒐集的几个版本分享给大家，简单说说各个版本的差别。 模型图 最早诞生时，测试版的raspberry pi诞生于英国 伦敦国王大学 King’s College London 简称KCL 该学校有完善的电子开发环境，包括自己印制电路板，所以在最初版的raspberry pi在树莓派Logo左侧有该电路板的编号 KCL-8-94V-0 ，板子所用零件都是杂七杂八非生产物料提供，最初版的实物照片只在官方论坛的一些内部用户帖子中出现，市面没有流通。 正式面世量产的第一版和它非常相向，基本零件规格使用上没有差别，只是插接件，贴片元件均使用工厂批量生产的规格，用料好，板子脱去了beta版的青涩，变得成熟性感。 正式第一版上市后各大媒体开始疯狂报导，树莓派的队伍也越来越壮大，raspberry pi扛不住全球Geek的摆弄，很早就有了超频的核心出现，直到2012-8-16开始，官方也提供了超频核心，并开放了configtxt用于自定义超频，不过，这是在发布第二版之后才官方开放的。原因就是从官方论坛的反馈来，发现了超频后温度大幅提高，特别是右上角那2个绿色的电阻因此寿命大减，所以官方在第二版中替换了标号”0000″的高性能电阻（感谢网友指正，应该是原本用于限流的电阻发热过大，同时导致u 输出电流过小，新版采用0欧的电阻来解决这一问题)，解决了这一问题。但是这并没有完，从官方论坛的反馈，以及中开始指明官方在Broadcom BCM2835 晶片中加入了电压检测，在加压超频的时候会失去保修，而的确超频后温度更高了，但cat /proc/cpuinfo中的Revision参数可能由2，3变为1，论坛的反馈也证实了这一点。 其实早在第一版获得了成功后，官方已经着手开发REV 20全改版，解决一些设计之初没考虑到的问题，并为方便安装，方便扩展提供更好支持，代价就是大幅改版使得一批老的针脚接口配件需要按照新的针脚定义重新编码。这次的改版时官方意义上的20，是真正的升级版。 ①两个螺丝孔 ②更改了GPIO部分引脚的定义…… ③纠正一处丝印：旧版“10M”，其实应为“100M” ④增加两个RESET插针，可以连一个重启按钮。 引用的是论坛一个朋友的总结，很多人认为这只是一个除bug版，但我认为这个版本奠定了后续版本的基础，因为第一版的成功，官方决定生产搬迁至英国，可想而知 也是支持的，在发烧友以及官方的双方努力下，raspberry pi项目必定会长久下去，也许就是另一个palm公司诞生了。那么这次的REV 20改版，官方一定会考虑更多今后的事情，也许新的高性能版已经在alpha之中了，但一定会以这个REV 20为基础，实现平滑升级。 所以，国内用户手里多半是第一版，超频做好散热，不用担心失去保修的问题，而近阶段20新版子也逐渐进入国内，可能出现第二版和新版Rev 20混杂的情况，不过非特殊需要完全不用考虑区别，因为做工质量都非常好，温度不用考虑，超频适量即可不要加额外电压。如果真想要新版Rev 20的，最好再等等，等商家消耗完老版本的库存再入手吧。 版本配置 根据公司的计画，Raspberry Pi 有两种模型，A 版 25 美元，B 版 35 美元。其不同之处在于第二个版本多了一些功能，比如乙太网接口以及USB接口。下面我们来看下这两个版本的配置区别： Raspberry Pi发布了Model B的升级版Model B+，Model B+也被视为第一代Raspberry Pi的"终极进化"版。最佳化后的Model B+新增了两个USB20接口，一个SD读卡器和14个GPIO引脚。而为了实现这些新功能，Model B+也不得不在原版的设计上做出一些"牺牲"：比如一个看似整洁却可能不太适套用户需求的布局，以及不再支持Wolfson音频卡而将视频和音频连线埠合为一体。虽然有了新变化，但Raspberry Pi承诺将保持英美两国的市场价格一致，并且会为喜欢旧版本的用户继续生产Model B。 硬体方面，Model B+仍然是512MB RAM，主要变化如下： 更多USB接口：增加了两个USB接口，拥有更好地热插拔支持 更多GPIO接口 SD卡变成了Micro SD卡，并且也不突出来了 将视频输出和耳机输出集成在一起 将电源输入从SD卡一侧移到了HDMI一侧 大大减少了电力消耗(05W~10W左右) Raspberry Pi升级版Model B+发布不久又新推出了Model A+版本。 RPi A+版本，既是ModelA的增强版，也是Model B+的精简版。相比Model A，主要有以下几方面的最佳化： 更多扩展接口：

和B+一样，现在扩展接口增加到了40pin，前26个定义仍然和以前一样，这就意味着你以前购置 的扩展板仍旧可以无缝使用。 Micro SD接口：

使用MicroSD卡槽，以前大的SD卡槽被替换成了现下的MicroSD卡槽 更好的音质：

音频电路采用了更好的低噪声电源 更小的尺寸：相比树莓派其他型号，尺寸更小，更薄 配件模组 摄像头模组 模组的设定“sudo raspi-config” 选择“ 树莓派摄像头 Camera（摄像头）”并启用。模组的使用，安装raspistill、raspivid和raspistillyuv 3个套用。使用命令行控制。拍摄一张照片“raspistill -o imagejpg”，拍摄视频“raspivid -o videoh264 -t 10000” 基于Scratch软体的PicoBoard感测器互动创新板 7寸高清树莓派液晶显示器 24G无线手持式触摸板键鼠一体机 Raspberry Pi专用5V/2A开关电源适配器 HDMI转VGA 视频接口转换器 Raspberry Pi 晶片纯铜散热片 通用AV视频数据线 金士顿预设系统SD存储卡 Raspberry Pi TF卡转SD卡座 可拼接Raspberry Pi 亚克力透明外壳 密封式进口Raspberry Pi透明外壳 安普（AMP）超五类网线 相关图书 爱上Raspberry Pi：Matt Richardson / Shawn Wallace著；李凡希译，科学出版社(2013-10出版) Raspberry Pi快速入门指南：Maik Schmidt著；王峰、王江伟、王汝波译，科学出版社（2014-01出版） Raspberry Pi Python 编程入门 ：Simon Monk 著；姜斐祚 译，科学出版社（2014-02-01出版） 树莓派套用速成 网路套用秘方：（美）Rick Golden　著；符鹏飞　译，科学出版社（2014-5-1出版） 树莓派套用速成 Raspbmc媒体中心 ：（美）Rick Golden　著；符鹏飞　译，科学出版社（2014-5-1出版） 最新资讯 据国外媒体报导，一家位于英国剑桥的咨询公司PA Consulting成功利用开源硬体Raspberry Pi个人电脑以及配套的软体，成功地模拟移动信号基站，并实现了所有移动信号基站的功能，然后“运营”了独一无二的专署行动网路。一个卡片大小的Raspberry Pi再加上一台砖头大小的信号传送接收器，就可以模拟甚至取代几十米高的信号塔。 在512M B的版本出来后，又做了一些改进。版本其中排线去掉了，用户可以另外订购。通常Video接口也不是黑色，变成**与蓝色。此信息请参考最近的树莓官网。 另外还有一种蓝色印刷的版本，用于1周年发行纪念。 国内的正式发行版本为红色版本，红色版本不允许印刷ce,f字样。出厂不含税价格约为238，国内批发价约为278，在淘宝上买大约278到328之间。具信息请参考ickey的网。 销量情况 Raspberry Pi这款产品自2012年2月份开始发售以来，至今销量已经突破100万台。 该项目基金会在其部落格上称位于英国的Raspberry Pi制造工厂每周能够生产4万台设备，但这依然不能满足全球的需求，截止2012年8月份Raspberry Pi的出货量就已经突破了50万台。为此Raspberry Pi基金会表示未来将会比如中国等更多国家寻求合作，以帮助缓解供需紧张的情况。截止到2013年10月份最后一周Raspberry Pi总计销量200万台。 国内渠道 1、ICkey-国内官方授权代理商 2、e络盟-树莓派官方主要合作分销商 3、RS-树莓派官方主要合作分销商 4、EGOMAN于2013年2月1日成为Raspberry Pi 中国区代理商商之一，自主生产和销售树莓派（颜色为红色，产品技术规格完全一致） 社会评价 Raspberry Pi的最大特点莫过于价格便宜，仅35美元的Raspberry Pi非常适合教育领域。高级产品经理尼克·威廉士（Nick Williams）说：“自从Raspberry Pi发布以来，我们的销售团队就一直在试图说服学校的IT设施部门接受Raspberry Pi，但是我们做的还不够，我们还有很大的上升空间”。

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