第1章 树莓派的诞生

2006年，剑桥大学年轻的助教埃本·厄普顿（Eben Upton）（如图1-1所示）在为新入学的本科生头痛。

无疑，那些能进入剑桥大学的新生都有聪明的脑瓜。他们拿着傲人的A-Level考试成绩进入计算机系。从成绩上看，这些野心勃勃的年轻人无可挑剔，可坐在电脑前，这些新生就露馅了。大多数人只会摆弄Word和Excel，水平好一些的，也只不过会做一两个简单的网页。新生们的计算机水平让厄普顿和他的同事们摇头不止。

曾经，玩计算机的都是一群极客。他们的考试成绩或许不是那么优异，也不一定能在考试中过五关斩六将进入剑桥。但这些极客都是从小玩着UNIX系统和编译器长大的。按理说，到了2006年，家用电脑早已普及，越来越多的学生乐于选择计算机作为专业，计算机水平应该越来越高超。然而，厄普顿看到的实际情况却是新生的计算机水平很糟糕。

当然，剑桥有能力把新生培养成合格的计算机专业毕业生，但像厄普顿这样的内行明白，高手的养成有赖于青少年时期的动手实践。他自己就是个很好的例子。厄普顿成长于20世纪80年代。那个年代的英国人充满了动手精神。英国男人们以改装汽车和修冰箱为乐。厄普顿的父亲虽然是一位语言学教授，却也喜欢在业余时间带着自己的儿子们把引擎大卸八块，或者用继电器拼装起奇形怪状的家电。相同的手工精神也弥漫于计算机领域。计算机爱好者们不但对软件编程很熟练，对硬件调试也手到擒来。

在这种手工精神的鼓励下，市面上出现了很多为青少年设计的电脑，如Commodore 64和BBC Micro。Commodore 64是由Commodore公司推出的低端家用电脑，售价595美元。BBC Micro（如图1-2所示）是BBC电视台推出的教育电脑，单价200到300英镑。这些低端电脑性能一般，有时还会出不少bug。但它们售价便宜，让学校和普通家庭也可以轻松负担。由于母亲是学校老师，厄普顿本来可以免费使用学校的机房，但厄普顿的小伙伴们都有了自己的BBC Micro，而且一聚在一起就大聊各自的使用经验。不甘落后的厄普顿存够了200多英镑，给自己添置了一台BBC Micro。

这款电脑有些像中国早年流行的学习机，预装了很多游戏和教育软件。更令人惊讶的是，BBC Micro非常尊重孩子们使用电脑的自由。它不但自带了编译环境，而且开放了大多数的设备接口。这意味着，电脑的功能全面地开放给了孩子们。如果喜欢，孩子们可以进行任何层面的编程，从而自由地发挥电脑的功能。对于厄普顿这样喜欢探索的孩子来说，BBC Micro提供了广阔的空间。

有一次，厄普顿想给自己的电脑增加一个鼠标，那时的鼠标可是新鲜出炉的“黑科技”。当然，新科技有很多不完善的地方，厄普顿买回来的鼠标就没有驱动。厄普顿的父亲帮他打电话到鼠标公司，结果对方的销售人员恶狠狠地回复：“如果你的儿子不会写驱动，那他就不该买鼠标。”

年少的厄普顿天真地相信了销售员的话，他决定自己写鼠标驱动。给硬件写驱动，大概是让成年人都会生畏的任务。幸好，BBC Micro开放的接口给鼠标驱动的开发提供了可能性。厄普顿用轮询的方式给自己的鼠标写了一个简单的驱动。当这个驱动运行时，这台简陋的BBC Micro就会变得异常缓慢，但总归可以看到鼠标的移动了。

相比于少年时的厄普顿，剑桥新生们能接触到性能高得多的电脑。这些电脑上配备的Windows系统，也比BBC Micro强大得多，但20世纪80年代的动手精神似乎忽然消失了。个人电脑成了很多家庭的工作和娱乐中心，花大价钱买高性能电脑的父母们，当然不想让自己的熊孩子把牛奶泼洒在键盘上。小孩子们再也不能像对待自己的BBC Micro那样，任意实验疯狂的想法。另一方面，新时代的电脑预装的都是Windows操作系统。Windows看似友好的图形化界面，把计算机真正的工作流程都隐藏在了幕后，让青少年们失去了进一步探索的动力。在Windows平台上，编程开发软件需要额外花钱购买。正因为如此，剑桥新生们反而没有20世纪80年代的厄普顿幸运。

少年时的情怀再次萌动，厄普顿想再造一台BBC Micro，让新时代的青少年可以尽情探索。他很快用各种电子元件在面包板上拼凑出一台粗糙无比的电脑，得意地展示给同事们。他的同事们都夸奖厄普顿“了不起”。可那些夸奖，听起来更像夸奖一个会打铁的现代人，颇有些猎奇的味道。毕竟，厄普顿的手工电脑性能太差。个人电脑尽管昂贵又没个性，却在性能上强大得多。没有哪个人会在家里用厄普顿的老古董。

厄普顿意识到，就算是简易电脑，还是要保持一定的性能。可是为了能让一般用户满意，成本就会迅速往上蹿。除非批量生产，否则简易电脑的成本根本无法降低到合理的水平。但厄普顿不知道自己的简易电脑能卖多少台，一千台？两千台？这样的订单数量，只会让供应商和制造工厂哂然一笑。

就在厄普顿想要放弃时，麻省理工学院传出消息，想要以Apple-II为蓝本，制作一款廉价的简易电脑。“我们可不能输。”这是剑桥计算机实验室的第一反应，所有人立刻想起厄普顿快要进棺材的手工电脑。名校的竞争精神再次复活了厄普顿的项目。一个以厄普顿为首的小圈子形成，他们用电子邮件积极交流制造廉价电脑的想法。为了方便指代厄普顿的电脑，一封邮件中使用了“树莓”这种水果的名字。树莓从此成为项目的代称。由于原型机上只支持Python编程语言，“树莓”后面又跟上了代表Python的“派”。树莓派（Raspberry Pi）就这样诞生了。厄普顿于2009年成立了慈善性质的“树莓派基金会”。这个基金会是管理运营树莓派的主要机构。树莓派的标志，如图1-3所示。

2011年，BBC科技记者罗伊的一篇博客文章，让“树莓派”进入公众视野。很多极客开始关注树莓派的产品开发。但实验原型和正式产品还有很遥远的距离。成本是最大的挑战。厄普顿的销售定价是15英镑。但对于无法预估销售量的新产品，供应商不愿给出太多优惠。幸好，厄普顿新入职的工作岗位带来了机会。他供职的博通公司（Broadcom）正在为手机生产ARM处理器，其性能和成本正符合厄普顿的预期。厄普顿决定使用ARM架构，从而解决了最关键的成本问题。

即便如此，树莓派的总成本还是难以控制在15英镑以下。很多同事劝厄普顿调高售价预期。但厄普顿不愿放弃，拼了命地想要压低每一分钱的成本。曾经的极客少年成了锱铢必较的“狡猾”商贩。他在市场上搜寻每一种型号的元器件，以便获得最优惠的价格。为了能降低以太网接口的成本，他拜访了从原厂到代理到经销商的每一个环节，最终从一家欧洲经销商处获得了半价折扣。为了寻找合适的代工厂，他几乎走遍欧美和东亚，向经理们描述着自己的教育梦。冲着厄普顿的热忱，中国台湾的一家电路板厂商才以近乎赔钱的价格接下了最初的树莓派订单。

2012年2月，树莓派（如图1-4所示）终于解决了最后一个关键问题：把Linux操作系统导入到充当文件系统的SD卡上。这个信用卡大小的电脑，与这个星球上最流行的开源操作系统合体了。Linux平台的所有功能向树莓派开放。厄普顿终于实现了自己的目标。公众也对这款区区15英镑的电脑充满好奇，总是不停地访问树莓派官网，想要获知产品发售的消息，甚至造成网站不断地死机。在同年2月底，树莓派刚刚发售，订单就纷至沓来。厄普顿惊讶地发现，自己大着胆子准备的一万台树莓派很快就销售一空。他的问题变成了甜蜜的痛苦：如何生产更多的树莓派来满足市场需求。

从一开始，树莓派的影响就远远超出了教育领域。由于树莓派的小尺寸和低功耗，你可以把它当作很多移动平台的“大脑”。本来需要一台PC控制的机器人改用树莓派，体形一下就轻盈了许多。无人机控制同样是树莓派大显身手的地方。航天爱好者还把树莓派绑在高空气球上，以便能从几十公里的高空俯拍地球。英国宇航局甚至带了两块树莓派进空间站。树莓派成本低廉，立即成为智能家居和工业控制的重要组件。一些爱好者用树莓派来控制灯光和风扇，以便远程照顾自己的多肉植物。不少工厂用树莓派来执行关键作业，不但降低了成本，机器的运行也更加稳定。

厄普顿的简易电脑无意间填补了硬件开发的市场空白。那些支持厄普顿的供应商也因此获得了数百万的订单。但对于厄普顿来说，他最开心的事情，就是孩子们有了一款可以随便玩的电脑。直到今天，树莓派基金会依然致力于计算机教育项目。