樹莓派Python——從入門到入坑

樹莓派是一款單片計算機，可以通過 GPIO 接口來進行硬件編程，能夠實現電子製作及硬件控制應用。同時，它也可以運行 Python，並且 Python 是其預裝的編程語言。那麼，針對樹莓派 Python 的開發，我們應該如何入門呢？接下來，我們將從多個方面進行闡述。

一、GPIO & Python

樹莓派最重要的功能就是 GPIO 接口，在 Python 中的 gpiozero 庫提供了 GPIO 的抽象和簡化。使用 GPIO 控制 LED 燈是樹莓派的第一個 Python 實例。

from gpiozero import LED
from time import sleep

led = LED(17) 
while True:
    led.on()
    sleep(1)
    led.off()
    sleep(1)

代碼解析：

第一行是導入了 gpiozero 庫下的 LED 模塊；

第二行是導入了 time 庫下的 sleep 模塊；

第三行是將 LED 17 導入到了一個 led 的變量中；

第四至第九行是反覆執行的控制 LED 燈的循環。

二、系統監控及通知

對於一個開放的系統平台，系統監控是必不可少的，而在 Python 中 psutil 庫是對系統監控的利器。當系統遇到問題時，我們還需要獲得警告信息。那麼，在 Python 中，通過發送電子郵件來實現郵件通知，郵件的發送可以通過 smtplib 庫來實現。

import psutil
import smtplib
from email.mime.text import MIMEText
from email.header import Header

def monitor():
    while True:
        memory = psutil.virtual_memory()
        percent = memory.percent
        if percent > 80:
            msg = MIMEText('Warning, Server memory use a lot !', 'plain', 'utf-8')
            msg['From'] = Header('Server', 'utf-8')
            msg['To'] = Header('Admin', 'utf-8')
            msg['Subject'] = Header('Server Warning', 'utf-8')
            smtp = smtplib.SMTP()
            smtp.connect('smtp.163.com', 25)
            smtp.login('example@163.com', 'password')
            smtp.sendmail('example@163.com', 'admin@example.com', msg.as_string())
            sleep(30)

if __name__ == '__main__':
    monitor()

代碼解析：

第一行是導入了 psutil 庫；

第二至第五行是導入了用於電子郵件發送的庫；

第七行至第二十行是對服務器狀態進行監控並警告的代碼。

三、圖像處理

將樹莓派與攝像頭相結合，運用 Python 進行圖像處理也是一項很有趣的項目。Python 中的 OpenCV 庫是進行圖像處理的利器。

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:
    ret,frame = cap.read()
    gray = cv2.cvtColor(frame,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    cv2.imshow('frame', gray)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

代碼解析：

第一行是導入了 OpenCV 庫；

第三至第九行是視頻捕獲，並將視頻轉換成灰度圖像並顯示的代碼；

最後，按下 q 鍵退出。

四、Web應用

Python web 應用是樹莓派 Python 開發的重點應用之一。Python 中的 Flask 庫可以用於創建輕量級的 Web 應用。

from flask import Flask, jsonify

app = Flask(__name__)

@app.route('/getjson')
def get_data():
    return jsonify({'hello': 'world'})

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=8000, debug=True)

代碼解析：

第一行是導入了 Flask 庫；

第三行創建了一個 Flask 應用；

第五至第七行通過路由的方式返回 JSON 格式的數據；

最後，啟動 Flask 應用。

五、AI探索

樹莓派 Python 還可以應用在人工智能的領域。Python 中的 TensorFlow 庫是應對人工智能領域的利器，可以用於機器學習和深度學習。

import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.applications.mobilenet_v2 import MobileNetV2
from tensorflow.keras.layers import Input, Dense, Flatten
from tensorflow.keras.models import Model

num_classes = 10
input_shape = (224,224,3)
inputs = Input(shape=input_shape)
base_model = MobileNetV2(input_shape=input_shape, weights='imagenet', include_top=False)
x = base_model(inputs, training=False)
x = Flatten()(x)
outputs = Dense(num_classes, activation='softmax')(x)
model = Model(inputs, outputs)
print(model.summary())

代碼解析：

第一行是導入了 TensorFlow 庫；

第二至第九行是創建了一個用於對圖片進行分類的機器學習模型；

最後，打印出模型的結構。

六、總結

樹莓派 Python 的開發，從最基本的硬件控制到各種實際應用，無不體現了 Python 的多用途和靈活性。希望通過這篇文章，能夠讓您更深入了解樹莓派 Python 的開發，從入門到入坑。