2.1 派能吃，但“派”不能吃#

树莓派、香橙派、蓝莓派，本质上都是“单板计算机”（SBC，Single Board Computer），它在一块 PCB 上集成了处理器、内存、存储、电源和常用接口，能运行 Linux 或 Android 操作系统。而 ESP32、STM32 这类单片机一般只运行裸机程序或 RTOS。

一块派就是一台电脑，以树莓派 4B 为例，板子上的核心角色大致是：

• 主控 SoC：博通 BCM2711，4 核 Cortex-A72，CPU、GPU、内存控制器等都集成在这一颗芯片里，相当于电脑的 CPU 加主板芯片组。
• 内存：LPDDR4，程序运行的地方，相当于电脑的内存条。
• 存储：microSD 卡（树莓派 4B 没有板载存储），相当于电脑的硬盘，用来放系统和文件。
• 电源部分：USB-C 输入的 5V 经过板载 DC-DC 转换，产生芯片需要的多路电压。
• 无线模块：CYW43455，提供 Wi-Fi 5 和蓝牙 5.0。
• 接口与外围：2 个 micro-HDMI、2 个 USB 3.0、2 个 USB 2.0、千兆网口、3.5mm 音频口、40Pin GPIO、CSI/DSI 排线座等。

后面画原理图，其实就是把这些器件按正确的方式连起来。蓝莓派上的器件型号不同，但作用却是相似的。

2.2 硬件常用术语#

2.3 高速电路，信号的高速路#

这里说的“高速”，不只是主频高，而是指信号变化太快，铜线不能再当成一根理想的导线，而要当成传输线来对待。

高速电路信号线包括 DDR 内存、USB、HDMI 的走线。它们要么速率高，要么边沿非常陡，处理不好会出现花屏、识别不到设备、死机等问题。所以这里引出 PCB 设计里的相关概念：

• 阻抗匹配：高速信号在传输线上传播时，如果走线阻抗与源端、负载不匹配，信号会在末端反射，产生过冲和振铃。设计时需要控制线宽、线距以及与参考平面的距离，让特性阻抗保持稳定（单端常见 50Ω，差分常见 90Ω 或 100Ω）。
• 等长：DDR 这类并行总线对时序很敏感，同一组信号的走线长度要匹配，否则到达时间不一致会压缩有效时序窗口；USB、HDMI 等差分对的内部也要等长。
• 参考平面：高速信号下方需要一层完整的地平面（或电源平面）作为回流路径。它既能控制阻抗，又能减小回流环路面积、降低串扰和 EMI；参考平面被分割或开槽，会导致阻抗突变和信号质量下降。
• 层叠：多层板要提前决定每一层是信号层、地层还是电源层，以及介质厚度和铜厚。合理的层叠能为高速信号提供稳定的参考平面、控制阻抗并减少层间串扰，是 PCB 设计的基础。

硬件部分先聊到这里。接下来是软件部分——一块板子只有硬件是跑不起来的。

2.4 Linux 和 Android，给板子选个操作系统#

硬件有了，接下来要决定让板子跑什么系统。对树莓派这类单板计算机来说，最常见的选择就是 Linux 和 Android。

Linux 是一类系统，不是某一个系统。 严格来说 Linux 只是内核，我们平时说的 Linux 通常指基于它的发行版，比如 Ubuntu、Debian、Armbian、Raspberry Pi OS 等。它们开放、可裁剪、软件生态成熟，适合做桌面、服务器、NAS、软路由和嵌入式设备。

Android 同样基于 Linux 内核，但重点在应用框架、图形界面和移动应用生态。它更适合触屏设备、电视盒子、平板这类场景，开发板通常使用 AOSP 或 Android TV 版本，应用以 APK 分发，整体更偏向开箱即用。

两者的关系可以简单理解为Android 是在 Linux 内核上搭起来的一套移动系统；Linux 发行版则是更通用、更贴近传统电脑的系统。

后面我们主要以 Linux 为例，因为它的资料更多，也更适合折腾。

2.5 软件常用术语#

2.6 软件相关工具#

• SDK / BSP：芯片厂商提供的软件开发包和板级支持包，通常包含 U-Boot、内核、驱动和编译工具。
• 交叉编译器：在 x86 电脑上编译出能在 ARM 板子上运行的程序。
• 烧录工具：把系统镜像写进 eMMC 或 TF 卡。通用场景可以用 balenaEtcher。
• 串口调试：USB 转 TTL 模块 + PuTTY/minicom，是最可靠的“看板子说话”的方式，常用 115200 8N1。
• SSH / SCP：系统跑起来之后，通过网络登录板子、传文件，比来回拔卡方便得多。

2.7 插电开机，午安大电牛#

插上电源之后，板子并不会“直接进入桌面”。它更像一场接力赛：每一棒把控制权交给下一棒，直到你的程序跑起来。整个过程大致是下面这样：

1. BootROM：芯片内部固化的代码，上电后第一个运行，判断从 eMMC、TF 卡还是 USB 启动。
2. boot0 / SPL：BootROM 把这一小段程序加载到片内 SRAM 运行，由它初始化 DRAM 和时钟，为后面的大程序准备场地。
3. U-Boot：内存可用后，U-Boot 会被加载到 DRAM。U-Boot 负责初始化更完整的外设、读取设备树、加载 Linux 内核。
4. Linux 内核：内核接管 CPU、内存、中断和外设，根据设备树加载对应驱动，最后挂载根文件系统。
5. init / 系统服务：内核启动第一个用户空间程序，由它拉起网络、串口登录、图形界面等服务。
6. 应用程序：系统准备好之后，你的程序或者桌面、Web 服务才开始运行。

近年支持较好的芯片如下：#

瑞芯微（Rockchip）：

全志（Allwinner）：

常用开发板厂商官网：#

• EmbedFire（野火）：LubanCat（鲁班猫）系列
• FriendlyElec（友善电子）：NanoPi 系列
• Radxa（瑞莎）：ROCK 系列
• Orange Pi（香橙派）：Orange Pi 系列
• Firefly（萤火虫）：ROC-RK 系列
• ArmSoM：Sige 系列
• Banana Pi（香蕉派）：BPI 系列
• Walnut Pi（核桃派）：Walnut Pi 系列

需求分析和选型的完整思路，参考文章已经写得很详细，这里不再展开，总而言之尽量选择软硬件开放度高、支持好的型号。