树莓派开发实战(第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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韩波 编

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• 树莓派
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店铺： 木垛图书旗舰店

出版社： 人民邮电

ISBN：9787115447203

商品编码：12152777091

开本：16

出版时间：2017-05-01

基本信息

• 商品名称：树莓派开发实战(第2版)
• 作者：(英)蒙克|译者:韩波
• 定价：89
• 出版社：人民邮电
• ISBN号：9787115447203

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2017-05-01
• 印刷时间：2017-05-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：417
• 字数：560千字

内容提要

树莓派（Raspberry Pi）是一款基于Linux系统 的、只有一张信用卡大小的卡片式计算机。研发树莓 派的起初目的是通过低价硬件和自由软件来推动学校 的基础计算机学科教育，但很快树莓派就得到计算机 和硬件爱好者的青睐；他们用它学习编程，并创造出 各种各样新奇的、风靡一时的软硬件应用。
     蒙克所著的《树莓派开发实战（第2版）》是将 内容进行全面升级之后的第2版，囊括了丰富的实践 示例，详细讲解了树莓派的配置与管理、网络连接、 操作系统及软件。另外，本书还介绍了使用Python进 行树莓派开发的各项技巧，书中介绍了有关Python编 程的基础知识、列表与字典、Python**特性。同时 ，本书还介绍了有关机器视觉、硬件基础、控制硬件 、电机、数字输入、传感器、显示设备、物联网及 Arduino等相关知识。
     本书适合程序员和计算机软、硬件爱好者，以及 对树莓派感兴趣的读者阅读，也适合作为树莓派相关 实践课程的指导用书。
    

目录

**章 配置与管理
1.0 引言
1.1 选择树莓派型号
1.2 封装树莓派
1.3 选择电源
1.4 选择操作系统发行包
1.5 通过NOOBS刷写microSD卡
1.6 装配系统
1.7 连接DVI或VGA显示器
1.8 使用复合视频显示器/TV
1.9 调整显示器中的图像尺寸
1.10 优化性能
1.11 修改密码
1.12 让树莓派开机后直接进入窗口系统
1.13 关闭树莓派
1.14 安装树莓派摄像头模块
1.15 使用蓝牙设备
第2章 网络连接
2.0 引言
2.1 连接有线网络
2.2 查看自己的IP地址
2.3 配置静态IP地址
2.4 为树莓派配置网络名称
2.5 配置无线网络连接
2.6 使用控制台线联网
2.7 利用SSH远程控制树莓派
2.8 利用VNC远程控制树莓派
2.9 利用RDP远程控制树莓派
2.10 在Mac网络中实现文件共享
2.11 在Mac上共享树莓派的屏幕
2.12 将树莓派用作网络存储服务器
2.13 网络打印
第3章 操作系统
3.0 引言
3.1 通过图形界面移动文件
3.2 启动一个终端会话
3.3 利用终端浏览文件系统
3.4 复制文件或文件夹
3.5 重命名文件和文件夹
3.6 编辑文件
3.7 查看文件内容
3.8 不借助编辑器的情况下创建文件
3.9 创建目录
3.10 删除文件或目录
3.11 以超级用户权限执行任务
3.12 理解文件权限
3.13 修改文件的权限
3.14 修改文件的属主
3.15 屏幕截图
3.16 利用apt-get安装软件
3.17 删除利用apt-get安装的软件
3.18 利用Pip安装Python软件包
3.19 通过命令行获取文件
3.20 利用Git获取源代码
3.21 在系统启动时自动运行程序或脚本
3.22 让程序或脚本作为服务自动运行
3.23 定期自动运行程序或脚本
3.24 搜索功能
3.25 使用命令行历史记录功能
3.26 监视处理器活动
3.27 文件压缩
3.28 列出已连接的USB设备
……
第4章 软件
第5章 Python入门
第6章 Python语言中的列表与字典
第7章 Python**特性
第8章 机器视觉
第9章 硬件基础
**0章 控制硬件
**1章 电机
**2章 数字输入
**3章 传感器
**4章 显示设备
**5章 物联网
**6章 Arduino与树莓派
附录A 配件与供应商
附录B 树莓派引脚

《嵌入式系统设计与应用：从理论到实践》 引言 在当今技术飞速发展的时代，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能家电、汽车电子到工业自动化、医疗设备，无处不在。它们是现代科技的核心驱动力，赋予了无数设备“智慧”和自主性。然而，要真正掌握嵌入式系统的设计与开发，绝非一蹴而就。这需要对底层硬件原理有深刻的理解，对操作系统和实时性有精准的把握，对各种外设接口的操作了如指掌，更需要扎实的编程功底和严谨的工程思维。 本书旨在为读者构建一个全面、系统且贴近实际的嵌入式系统学习路径。我们不局限于某一特定平台的零散技巧，而是着重于构建一套完整的知识体系，帮助读者理解嵌入式系统设计的核心理念，掌握从硬件选型、软件开发到系统调试的整个流程。本书内容丰富，理论与实践相结合，旨在培养读者独立解决嵌入式系统开发问题的能力，为他们在嵌入式领域深入发展打下坚实的基础。 第一部分：嵌入式系统基础理论 本部分将为读者奠定坚实的嵌入式系统理论基础，帮助理解嵌入式系统的工作原理和设计哲学。 第一章：嵌入式系统概述 1.1 什么是嵌入式系统？ 定义与特征：深入剖析嵌入式系统的本质，强调其“嵌入性”、“专用性”、“实时性”和“智能化”等关键特征。 与通用计算系统的区别：详细对比嵌入式系统与PC、服务器等通用计算系统的架构、设计目标、资源限制以及应用场景。 嵌入式系统的发展历程与趋势：回顾嵌入式技术的发展脉络，展望物联网、人工智能等前沿技术对嵌入式系统的影响。 1.2 嵌入式系统的组成 硬件组成： 微处理器（MPU）与微控制器（MCU）：讲解不同类型处理器的核心原理、性能指标、功耗特点及其在嵌入式系统中的作用，例如ARM Cortex-M系列、RISC-V架构等。 存储器：深入介绍RAM（SRAM、DRAM）、ROM（Flash、EEPROM）、Cache等存储器的工作原理、读写机制、速度和容量差异，以及它们在嵌入式系统中的典型应用。 输入/输出（I/O）接口：全面介绍GPIO、UART、SPI、I2C、USB、Ethernet、CAN等常用接口的通信协议、工作原理、硬件连接和软件配置。 其他外设：讲解定时器、中断控制器、ADC/DAC、PWM、DMA、RTC等关键外设的功能、原理和应用场景。 软件组成： 嵌入式操作系统（EOS）：介绍实时操作系统（RTOS）的核心概念，如任务调度、进程间通信（IPC）、内存管理、中断处理等，并分析FreeRTOS、RT-Thread、Zephyr等主流RTOS的特点。 驱动程序：阐述驱动程序在硬件与操作系统之间的桥梁作用，讲解设备驱动的开发流程、工作机制和常见问题。 应用软件：介绍嵌入式应用软件的开发模型、功能实现和性能优化。 1.3 嵌入式系统的应用领域 工业控制：PLC、SCADA系统、机器人控制、自动化生产线等。 消费电子：智能手机、平板电脑、智能穿戴设备、高清电视、数码相机等。 汽车电子：发动机控制单元（ECU）、车载信息娱乐系统（IVI）、ADAS（高级驾驶辅助系统）等。 医疗设备：监护仪、诊断设备、手术机器人、可穿戴健康监测器等。 通信设备：路由器、交换机、基站、物联网网关等。 国防军工：雷达系统、导航系统、武器控制系统等。 第二章：微处理器与微控制器原理 2.1 CPU架构与指令集 RISC与CISC架构：深入剖析精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）的根本区别，理解RISC架构在嵌入式领域的优势。 ARM处理器架构：详细讲解ARMv7-M、ARMv8-M等主流ARM架构的特点，包括寄存器、流水线、中断机制、内存管理单元（MMU）/内存保护单元（MPU）等。 指令集体系结构（ISA）：理解指令集的作用，介绍常见指令类型（数据传输、算术逻辑、控制流、系统指令）及其在程序执行中的地位。 2.2 存储器管理 内存分类与特性：区分 SRAM, DRAM, Flash, EEPROM 等存储器的原理、速度、功耗和适用场景。 内存映射：讲解物理地址和虚拟地址的概念，理解内存映射的工作机制。 内存保护与管理单元（MPU/MMU）：介绍MPU和MMU在嵌入式系统中的作用，如何实现内存访问控制、提高系统稳定性和安全性。 2.3 中断与异常处理 中断机制：深入理解中断的产生、响应、优先级、嵌套等概念，掌握中断向量表和中断服务程序的编写。 异常处理：讲解除零、非法指令、访问违例等异常情况的处理流程。 中断控制器（NVIC）：分析NVIC在多核处理器或复杂系统中如何管理和调度中断。 2.4 总线与接口 总线结构：介绍AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）等嵌入式总线标准，理解AHB、APB等不同类型总线在处理器、存储器和外设间的通信方式。 外设通信接口原理： GPIO：通用输入输出端口的基本操作、配置和应用。 UART：异步串行通信原理、波特率、校验位、数据位等参数配置。 SPI：同步串行通信原理、主从模式、时钟同步、数据传输。 I2C：串行同步通信原理、地址寻址、 ACK/NACK 机制。 DMA：直接内存访问原理、通道分配、传输模式及其在减轻CPU负担中的作用。 第三章：嵌入式程序设计与开发工具 3.1 C语言在嵌入式开发中的应用 C语言基础回顾与强化：重点回顾指针、结构体、联合体、位操作等在嵌入式开发中至关重要的C语言特性。 内存访问与管理：掌握通过指针直接访问硬件寄存器，理解栈、堆、全局变量等内存区域的分配和使用。 嵌入式C语言的编写规范与技巧：强调代码的可读性、可维护性和效率，介绍常见的优化技巧。 3.2 汇编语言入门与混合编程 汇编语言基础：介绍常见汇编指令、寄存器、寻址方式，理解其与机器码的对应关系。 汇编与C语言混合编程：讲解如何在C语言代码中嵌入汇编语句，以及汇编函数调用C函数的机制，用于性能关键部分或底层硬件操作。 3.3 嵌入式开发工具链 交叉编译环境：理解交叉编译的概念，介绍GCC、Clang等交叉编译器的使用。 集成开发环境（IDE）：介绍Keil MDK、IAR Embedded Workbench、VS Code with PlatformIO等主流IDE的功能，包括代码编辑、编译、调试、仿真等。 调试工具： JTAG/SWD接口：讲解JTAG和SWD接口的工作原理，及其在硬件调试中的作用。 调试器（Debugger）：介绍调试器的使用，如设置断点、单步执行、查看变量、内存监视等。 仿真器（Emulator）与模拟器（Simulator）：讲解仿真器和模拟器在软件开发和早期测试中的应用。 版本控制系统：Git等版本控制工具在嵌入式项目管理中的重要性。 第二部分：嵌入式操作系统与驱动开发 本部分将深入探讨嵌入式操作系统（RTOS）的工作原理，以及如何编写设备驱动程序，实现硬件与软件的有效协同。 第四章：嵌入式实时操作系统（RTOS） 4.1 RTOS核心概念 任务（Task）与线程（Thread）：理解任务的定义、状态（就绪、运行、阻塞、挂起）、属性，以及任务创建、删除、切换的过程。 任务调度： 调度策略：讲解优先级调度、时间片轮转调度、协作式调度等常见调度算法，理解其对系统实时性的影响。 调度器：介绍RTOS调度器的实现原理，如何根据调度策略选择下一个运行的任务。 任务间通信（IPC）： 消息队列（Message Queue）：介绍消息队列的工作机制、发送与接收操作，及其在数据传递中的应用。 信号量（Semaphore）：讲解二元信号量和计数信号量的作用，如何用于资源互斥访问和同步。 互斥锁（Mutex）：深入理解互斥锁的特性，如何避免竞态条件（Race Condition）和死锁（Deadlock）。 事件标志（Event Flags）：介绍事件标志在任务间异步事件通知中的应用。 中断与RTOS的结合：讲解中断服务例程（ISR）如何与RTOS配合，如何安全地向任务发送信号或数据。 内存管理：介绍RTOS中的内存分配与回收机制，如静态分配、动态分配、内存池等。 4.2 主流RTOS介绍与选型 FreeRTOS：分析FreeRTOS的轻量级、易移植性，以及其在资源受限设备中的广泛应用。 RT-Thread：介绍RT-Thread的组件化设计、丰富的中间件以及国内开发者社区的支持。 Zephyr OS：讲解Zephyr OS的模块化、可配置性和对安全性的高度关注。 其他RTOS：简要介绍uCOS、VxWorks等其他知名RTOS的特点。 RTOS选型原则：根据项目需求（实时性、资源占用、功耗、成本、社区支持等）进行RTOS选型。 4.3 RTOS应用实践 任务创建与管理：演示如何创建、启动、挂起和恢复任务。 IPC机制的灵活运用：通过实例展示消息队列、信号量、互斥锁在解决实际问题中的应用，例如生产者-消费者模型。 定时器与延时：理解RTOS提供的定时器功能和延时机制，用于实现周期性任务和控制程序流程。 中断处理与RTOS集成：编写包含中断处理的示例，展示中断如何触发RTOS任务。 第五章：设备驱动程序开发 5.1 设备驱动程序概述 驱动程序的作用与分类：讲解驱动程序作为硬件抽象层（HAL）的核心功能，介绍字符设备、块设备、网络设备等驱动类型。 驱动程序与操作系统的交互：理解驱动程序如何通过系统调用、API等与应用程序交互，以及如何与内核紧密配合。 硬件抽象层（HAL）：介绍HAL的概念，它如何提供统一的接口，屏蔽底层硬件差异。 5.2 常用硬件接口驱动开发 GPIO驱动：如何配置GPIO为输入/输出，读取/输出高低电平。 UART驱动：实现串口的发送、接收，配置波特率、数据位、校验位等。 SPI驱动：实现SPI总线的主/从设备通信，数据读写。 I2C驱动：实现I2C总线的主/从设备通信，地址寻址，数据传输。 ADC/DAC驱动：如何配置ADC/DAC，读取模拟量，输出模拟量。 PWM驱动：利用PWM输出控制舵机、LED亮度等。 5.3 中断驱动开发 中断服务例程（ISR）的设计：编写高效、简洁的ISR，避免在ISR中进行耗时操作。 中断触发与响应：理解中断控制器如何工作，如何设置中断优先级，如何编写中断触发与处理代码。 中断与任务的解耦：通过信号量、消息队列等机制，将ISR中的复杂处理逻辑转移到任务中执行，提高系统响应速度和稳定性。 5.4 驱动程序调试与优化 调试技巧：利用打印信息、逻辑分析仪、示波器等工具进行驱动程序调试。 性能优化：分析驱动程序中的性能瓶颈，如减少CPU占用、提高数据吞吐量等。 错误处理与鲁棒性：编写能够处理异常情况、保证系统稳定性的驱动程序。 第三部分：嵌入式系统集成与应用开发 本部分将引导读者将所学的理论知识和技术手段应用于实际的嵌入式系统开发，从系统集成到应用程序的开发与优化。 第六章：嵌入式系统集成与构建 6.1 硬件选型与评估 CPU/MCU选型：根据项目需求（性能、功耗、成本、接口数量等）选择合适的处理器。 存储器选型：选择合适的Flash、RAM容量和类型。 外设选型：根据功能需求选择合适的传感器、通信模块、显示器等。 电源管理：理解电源系统的设计、功耗优化策略。 6.2 Bootloader设计与实现 Bootloader的作用：讲解Bootloader在系统启动过程中的关键作用，如初始化硬件、加载操作系统。 Bootloader的类型：介绍不同类型的Bootloader，如二级Bootloader、多阶段Bootloader。 Bootloader的开发：理解Bootloader的程序结构，如何实现对Flash的读写，如何加载应用程序。 OTA（Over-The-Air）升级机制：探讨Bootloader在实现无线固件升级中的作用。 6.3 嵌入式Linux系统构建（可选） Linux内核裁剪与配置：学习如何根据硬件平台和应用需求裁剪和配置Linux内核。 根文件系统构建：介绍Buildroot、Yocto Project等工具，如何构建根文件系统。 设备树（Device Tree）：理解设备树在描述硬件信息中的作用，以及如何编写和使用设备树。 6.4 嵌入式系统镜像生成 固件（Firmware）的打包：将应用程序、操作系统、驱动程序等打包成可执行的固件镜像。 烧写工具：介绍不同嵌入式平台的固件烧写工具和方法。 第七章：嵌入式应用程序开发与用户界面 7.1 应用程序设计模式 事件驱动模型：理解事件驱动在嵌入式系统中的重要性，如何通过事件处理实现交互。 状态机模型：如何利用状态机管理复杂的系统行为和逻辑。 多任务协同：如何在RTOS环境下设计和实现多任务应用程序。 7.2 用户界面（UI）设计与实现 嵌入式GUI库：介绍LVGL、Qt for Embedded等常用的嵌入式图形用户界面库。 UI元素与交互：讲解按钮、标签、滑块、菜单等UI元素的创建和事件处理。 触摸屏/按键输入：如何处理触摸屏和物理按键的输入事件。 显示驱动与UI集成：将GUI库与显示驱动相结合，实现图形界面的显示。 7.3 通信协议与网络应用 TCP/IP协议栈：理解TCP/IP协议栈在嵌入式网络通信中的作用。 HTTP/MQTT/CoAP等应用层协议：学习如何在嵌入式设备上实现这些协议，用于物联网通信。 蓝牙/Wi-Fi通信：讲解如何使用相应的模块和协议栈实现无线通信。 7.4 数据存储与管理 文件系统：介绍嵌入式文件系统（如FATfs, JFFS2, UBIFS）的应用。 数据库：了解SQLite等轻量级数据库在嵌入式设备上的使用。 EEPROM/Flash数据存储：如何安全地在非易失性存储器中存储配置信息和数据。 第八章：嵌入式系统调试、测试与优化 8.1 系统调试技术 远程调试：通过网络或串口进行远程调试。 日志记录与分析：设计有效的日志记录机制，用于排查问题。 逻辑分析仪与示波器的应用：利用硬件调试工具进行信号分析和时序验证。 性能剖析（Profiling）：找出应用程序的性能瓶颈，进行针对性优化。 8.2 系统测试方法 单元测试：对独立的模块和函数进行测试。 集成测试：测试不同模块协同工作时的功能和性能。 系统测试：在真实环境下对整个系统进行全面测试。 压力测试与稳定性测试：模拟极端条件，评估系统的可靠性。 8.3 功耗优化 低功耗模式：利用MCU/MPU的低功耗模式，如睡眠模式、待机模式。 电源管理策略：优化硬件和软件设计，降低功耗。 功耗分析工具：使用专业工具测量和分析系统功耗。 8.4 安全性考虑 代码安全：防止缓冲区溢出、SQL注入等安全漏洞。 通信安全：使用加密和认证机制保护数据传输。 固件安全：防止固件被篡改或非法访问。 结论 本书通过对嵌入式系统设计与应用各个环节的深入讲解，旨在为读者提供一套完整的学习框架。从基础理论的扎实掌握，到操作系统和驱动程序的精通，再到系统集成和应用开发的实践，本书力求全面覆盖嵌入式系统开发的各个关键领域。我们鼓励读者动手实践，通过大量的代码示例和项目案例，将理论知识转化为实际能力。掌握嵌入式系统开发，不仅意味着能够驱动硬件工作，更意味着能够创造智能化的解决方案，引领技术创新的浪潮。希望本书能成为您踏入嵌入式开发领域，或在已有基础上更进一步的宝贵参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的修订版（第2版）带来的更新感非常强，它紧跟了树莓派硬件和相关软件生态的最新发展。我注意到书中对新一代操作系统的特性和新引入的库函数都有详细的说明和适配，这对于保证读者所学知识的时效性至关重要。在我看来，一本好的实战书籍应该具备“面向未来”的特性，而这本书无疑做到了。例如，关于Docker和容器化部署的介绍，在老版本中可能是不存在的，但在这里却得到了充分体现，这让我提前接触到了现代软件工程中的前沿部署理念。整个学习过程就像是与时俱进地升级我的技术栈，而不是在学习一套过时的技术规范。对于希望将自己的树莓派项目推向更专业、更具可维护性的方向发展的爱好者来说，这种与时俱进的内容更新简直是雪中送炭，确保了我们投入的时间和精力能够转化为持久的技能资产。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度超出了我最初的预期，我原以为这只是一本针对初学者的入门指南，没想到它在进阶内容的覆盖上也做得非常扎实。特别是涉及到网络通信和物联网（IoT）应用的部分，内容组织得极具条理性和前瞻性。书中详细介绍了如何利用树莓派搭建一个稳定可靠的家庭自动化服务器，其中对MQTT协议的讲解，以及如何结合Node-RED进行可视化编程的章节，简直是干货满满。我跟随书中的步骤，成功地将家里的几个智能设备接入了自建的监控平台，那种掌控一切的感觉非常棒。此外，书中对Linux操作系统的常用命令和Shell脚本编写的介绍，也让我对树莓派背后的操作系统有了更深刻的理解，这对于后续进行系统级别的优化和故障排查至关重要。它不仅仅是教你使用树莓派的功能，更是在培养你作为嵌入式开发者应有的系统思维。对于已经有一定基础，希望将树莓派能力“榨干”的爱好者来说，这本书的价值是巨大的。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我这种树莓派入门者量身定做的“宝典”！我之前尝试过好几次接触树莓派，总是被那些晦涩难懂的官方文档和零散的网上教程搞得晕头转向。直到我翻开这本书，才真正体会到什么叫“柳暗花明”。作者的讲解方式极其平易近人，完全没有那种高高在上的技术腔调。从最基础的硬件认识、系统安装配置，到后期的软件环境搭建，每一步都像是有一位经验丰富的朋友手把手在教你。我尤其欣赏书中对每一个代码块的细致解析，不仅仅告诉你“怎么做”，更深入地解释了“为什么这么做”。比如，关于GPIO编程的部分，作者没有停留在简单的“点亮LED”示例上，而是引入了更复杂的传感器数据采集和控制逻辑，这让我立刻感觉自己的动手能力得到了质的飞跃。这本书最大的优点在于它的实战导向性，每一个章节的学习成果都能立即在实际项目中得到验证，这种即时反馈极大地增强了我的学习兴趣和成就感。对我这种需要清晰、结构化学习路径的读者来说，这简直是不可多得的资源。

评分☆☆☆☆☆

作为一本工具书，它的排版和结构设计也值得称赞。很多技术书籍往往内容充实但阅读体验极差，但这本《树莓派开发实战(第2版)》在这方面做得非常出色。图文并茂的风格贯穿始终，无论是电路图的绘制还是代码界面的截图，都清晰锐利，几乎没有产生任何阅读障碍。更重要的是，作者在每个项目开始前都会提供一个“项目目标与所需材料清单”，这极大地帮助了我提前准备工作，避免了编写到一半发现缺少关键元件的尴尬。我最喜欢它对错误排查（Troubleshooting）部分的重视，书中收录了许多新手常犯的错误及其对应的解决方案，这充分体现了作者的匠心和对读者体验的关怀。这使得我在遇到挫折时，不再需要漫无目的地在搜索引擎中“打捞”，而是能快速定位问题所在，这极大地提升了学习效率。这本书的实用主义色彩非常浓厚，读起来非常顺畅，让人有种“一气呵成”的感觉。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和工程实践之间的平衡拿捏得恰到好处，这在我阅读过的众多技术书籍中是比较少见的。它没有陷入纯理论的泥潭，也没有沦为简单的“操作手册”。例如，当介绍到使用Python进行数据处理时，书中不仅展示了基础的库调用，还融入了性能优化和内存管理的考量，这对于那些希望将树莓派用于长时间稳定运行的嵌入式项目的人来说，是非常关键的知识点。我特别留意了关于摄像头模块和OpenCV的章节，作者通过构建一个实时的物体识别Demo，清晰地展示了如何将计算能力与实际物理世界相结合。这种将抽象的算法概念具体化为可触摸、可运行的项目的方式，极大地激发了我对计算机视觉领域的兴趣。这本书可以说是为我们搭建了一座坚实的桥梁，连接了计算机科学的理论知识和树莓派这一强大的硬件平台。