低成本的 Raspberry Pi 單板計算機已取得巨大成功，可為系統設計師提供負擔得起的控制器板，這種開發(fā)板可采用業(yè)內標準的Debian Linux 編程。 Pi 目前尚缺乏的就是集成無線功能。 Raspberry Pi A 和 B 以及 Pi2 都需要外部 Wi-Fi 或藍牙適配器，才能實現無線連接。 最新的版本 Raspberry Pi 3 增加了 64 位四核 ARM® Cortex®-A53 處理器，其頻率提升到 1.2 GHz，并增加了 Wi-Fi 和 Bluetooth Smart 4.0 功能，價格與之前版本相近。 該開發(fā)板在發(fā)布之前已經預先生產了數月，并可從 Seeed 等供應商處獲得。

這開啟了該開發(fā)板在物聯網 (IoT) 中使用的大好機會，它能輕松連接路由器或網關，進而傳輸傳感器數據，或者從智能手機或互聯網的終端進行控制。 四核處理器也具有強大的處理能力，可在本地進行數據分析、運行更廣泛的控制算法，以及提供更快的響應。

許多這些 IoT 應用都不使用屏幕，因此這些開發(fā)板通過“無頭”方式進行配置。 這種方法采用以太網或者串行控制臺電纜連接終端。 執(zhí)行這種連接的軟件包含在標準軟件映像中，這些映像文件隨 Raspbian 操作系統一起包含在插入到開發(fā)板的 SD 卡中。

Raspbian 基于 Debian Linux，定期使用 Raspberry Pi 基金會的庫進行更新，并通過開發(fā)板上的 NOOBS 安裝應用程序進行安裝。 然而，基金會刻意讓其它 ARM Linux 發(fā)行版更容易取代 SD 記憶卡上的根分區(qū)，使得開發(fā)板可以使用其它操作系統。 這些操作系統可在建立連接之前，通過與該開發(fā)板配合使用的 PC 或筆記本電腦下載到卡上。

圖 1： Raspberry Pi 3 開發(fā)板添加了 Wi-Fi 和 Bluetooth Smart 功能以及 1.2 GHz 四核 ARM Cortex-A53 處理器到同樣的開發(fā)板。

使用 Raspbian 配置無線連接的第一步是掃描本地網絡。 這可通過 sudo 命令完成，格式為

: sudo iwlist wlan0 scan

它將返回所有 Wi-Fi 網絡的列表，以及安全連接和其他詳細信息。

要連接到該開發(fā)板，所選 Wi-Fi 網絡的名稱將在 ESSID（擴展服務集標識）下方列出。 這還將包括所使用的驗證方法，可以是 WEP、WPA 或 WPA2。

這就提供了配置文件所需的數據。 訪問命令為：

: sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

在文件底部是需要根據本地網絡更改的 Wi-Fi 設置。

在 network= 區(qū)塊中，ssid="" 條目需更改為本地網絡，psk="" 需更改為 Wi-Fi 密碼。

然后按下鍵盤上的 CTRL+X 可保存配置文件，再按下 Y 和回車進行確認。 配置文件通常將在幾秒內更新，并嘗試連接到 Wi-Fi 網絡。 若 Wi-Fi 未連接，則可能需要使用 sudo reboot 進行重啟。 連接成功后，可通過 ifconfig 命令進行驗證：

: ifconfig wlan0

若 inet addr 字段返回 IP 地址，則連接成功，IP 地址在遠程連接到開發(fā)板時有用。

連接藍牙外設

Raspberry Pi 3 的優(yōu)勢之一是內置藍牙功能。 這樣藍牙外設可輕松連接開發(fā)板，建立 IoT 網絡。

連接藍牙設備的最佳方法是使用 Raspbian 操作系統中的命令行界面的 bluetoothctl 命令。

對于其他操作系統，藍牙模塊可以使用命令進行安裝：

: sudo apt-get install pi-bluetooth

運行 bluetoothctl 需要通過以下命令將藍牙芯片打開：

: power on

這將提供之前連接到該開發(fā)板的設備列表。 使用

: scan on

命令，進入發(fā)現模式，查找附近的藍牙設備。

然后，需要打開代理，處理外設和開發(fā)板的配對：

: agent on

需要外設 MAC 地址才能進行配對，該地址通常印刷在外設上，并使用該命令輸入

: pair MAC 地址

也可能出現要求輸入外設（如藍牙鍵盤）密碼的提示。

若外設經常使用，可使用命令將其添加到受信設備：

: trust MAC 地址

然后，使用命令進行連接

: connect MAC 地址

BeagleBone Green

其他流行的低成本單板計算機，如 BeagleBone Green，并未嵌入無線功能，因此需要配置適配器或軟件狗才能實現 Wi-Fi 連接。 配置方法隨使用的適配器而不同。 但是，這些通常是通過操作系統進行處理，對于 BeagleBone Green 而言是 Debian Linux 發(fā)行版 3.8 版。

圖 2： BeagleBone Green 開發(fā)板使用帶 ARM Cortex-A8 內核的 1 GHz Sitara 處理器

該開發(fā)板上 Wi-Fi 連接的一個問題是：Grove 端口的接地和電源層靠近可插入 Wi-Fi 適配器的 USB 端口。 這會使信號減弱，并導致連接不良。 對于許多無頭嵌入式應用，這些端口可能并不需要，并且可通過設備樹關閉。 對應的命令可在 uEnv.tx 文件中找到。

另一個方法是使用短 USB 延長線，這樣 Wi-Fi 適配器能與開發(fā)板相隔一段較短的距離，以避免這個問題。

開發(fā)板還需要為 Wi-Fi 適配器提供充足電源，至少需要1 A 、 5 V 電源。

無論哪種情況下，第一步要使用 SSH 將開發(fā)板上的 USB 端口連接到 PC，內核升級可確保 Wi-Fi 適配器使用最新的庫：

: cd /opt/scripts/tools/

: ./update_kernel.sh

內核映像應會自動下載并安裝，然后重啟。

通過添加小腳本，適配器會在開發(fā)板啟動時自動開啟，這有助于確?？梢允褂盟胁煌倪m配器。 方法如下 方法如下

: cd ~

: ntpdate -b -s -u pool.ntp.org

: apt-get update && apt-get install git

: git clone https://github.com/adafruit/wifi-reset.git

: cd wifi-reset

: chmod +x install.sh

: ./install.sh

該腳本在開發(fā)板啟動時自動開啟適配器，然后運行 iwconfig 命令，提供可用網絡列表，以及 /etc/network/interfaces 文件所需的 ESSID，從而指定適當的連接。

使用 nano 編輯器命令配置該文件：

: nano /etc/network/interfaces

這將顯示 Wi-Fi 的帶注釋配置塊：

# WiFi Example

#auto wlan0

#iface wlan0 inet dhcp

# wpa-ssid "essid"

# wpa-psk "password"

移除注釋，并用相應網絡名稱和密碼更換 ESSID 和密碼，以對適配器進行配置。 網絡連接可使用 ifup wln0 命令進行手動測試，這將返回該連接的 IP 地址，這在遠程訪問開發(fā)板時有用。 現在，重啟開發(fā)板將調用打開適配器并配置網絡連接的腳本。

結論

aspberry Pi 3 開發(fā)板加入Wi-Fi 和 Bluetooth Smart 功能，可讓開發(fā)人員通過簡單配置即可使用許多新的嵌入式無頭應用。 這樣，可通過 PC、智能手機和云服務遠程輕松訪問開發(fā)板。 但是，其他開發(fā)板的用戶仍可使用無線適配器提供同樣的功能。