树莓派3b + Ubuntu mate 18.04 + ROS Melodic + 另一台主机ROS通信【上】

• 时间：20200923

一、参考资料

1. Install Ubuntu MATE 18.04 on Raspberry Pi 3 B+
2. Downloading Ubuntu MATE 18.04.2 Bionic Beaver for arm64 systems
3. 解决树莓派Unbuntu mate 使用VNC连接灰屏报错“Could not acquire name on session bus”问题
4. ubuntu mate 18.04官网下载，烧录及安装

二、前言

• 为什么用Ubuntu mate，因为官方提供的用于树莓派的Ubuntu不包含桌面，命令行进入后设置wifi等比较麻烦，完事后还是要安装桌面系统，不如直接一步到位，mate是比较轻便的一种。
• 为什么18.04，由于16.04马上失去支持，目前主流还是18.04，并且另外的主机上也是18.04的系统，为了ROS版本也统一为melodic，树莓派也选择了18.04安装。
• 烧录SD卡的软件使用了Ubuntu官方推荐的balenaEtcher，SD卡用了32G的闪迪。
• 本文主要记录出现的问题详解，比较通用的流程比如烧录SD卡的细节，安装ubuntu的细节等等，就一带而过了，可以配合其他教程一起服用。

三、Ubuntu mate 18.04 + ROS 安装流程

1. 下载镜像，下载链接见参考资料2，烧录镜像，等待烧录完毕，插卡到树莓派，启动系统。

2. 出现问题 初次开机，接上鼠标键盘，接上hdmi的显示器，发现显示器闪烁，不能正常显示。造成这个问题的原因很多，但是好在大部分可以通过修改config.txt文件来解决，我这里产生该问题的原因是由于我用了DVI转HDMI的接线，所以hdmi driver= 的设置要改成DVI对应的数字1，直接在windows下打开sd卡，修改根目录下的config.txt文件保存即可。我是在这里找到答案的Ubuntu MATE 18.04 on Raspberry Pi 3 B won’t boot into GUI，参考了一个路人的经验如下。

   Hi, this thread helped me thanks, because I was connected to a screen through DVI, using an HDMI to DVI convertor. I had to go into the mentioned config.txt on the boot partition and changed the HDdrive setting from HDMI to DVI. This solved it for me.It worked straight strangely enough when I was using a vga screen with VGA to HDMI convertor. It seems that connecting via DVI does not trigger the autodetection in the boot config.
   

   类似的问题和解决办法还有这些，可以顺着不同的思路找找原因

   • 树莓派 respbian和Ubuntu mate 18.04接hdmi后不显示
   • Ubuntu MATE Pi not connecting to monitor?
   • Ubuntu Server for Raspberry Pi HDMI Problem

3. 进入界面后，一路往下点，没什么好说的，我这里选择的英文，进去再装输入法和中文也可以，因为我们要进去换国内源，速度更快。进入桌面后，赶紧换源，可以使用如下命令，不需要打开文件编辑，如果想打开文件编辑，推荐使用pluma编辑器（系统自带）打开，跟gedit没什么区别，命令参考了这个树莓派 Ubuntu Mate 更换国内软件源，注意18.04对应bionic。

   sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bkp
   sudo sed -i 's#://ports.ubuntu.com#s://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports#g' /etc/apt/sources.list
   sudo apt-get update 
   sudo apt-get upgrade
   

4. 出现问题 这里最后升级完可能会有一个Error提醒sub process usr/bin/dpkg returned an error code 1，报错信息是dpkg安装一个关于linux-firmware-respi2_1的包失败，经过一顿查阅和折腾（网上的常见办法均试过，换源也试了），最后也没有很好的解决这个问题，但是好在发现，最后对ROS安装和使用没什么影响，不升级也无所谓，暂时不理会这个问题。

5. 安装 ROS Melodic，完全按照官网流程，自愿安装合适的版本，树莓派计算能力有限，一般也只是拿来作为数据中继站，或者一个通信节点，所以gazebo即使安装了，使用体验应该也不会太好，我这里选择安装desktop的版本，一般来说，只要使用了国内ROS镜像走到下面这两步之前，都没什么问题。

   sudo rosdep init
   rosdep update
   

6. 出现问题 在进行上面两步的时候失败，要么是网络不行导致失败，要么是github的网址污染，我这里提供一个方法，是我尝试很多网络上的方案都没有得到很好解决后想到的一种办法，虽然稍微有一点麻烦，但我从来没失败过，所提供的文件针对Arm x64（树莓派）和Amd x64（台式机）都是可用的，测试没有问题。本来是免费提供的，CSDN自动加了积分，要是不嫌麻烦，也可以自己一个一个去保存。Ubuntu 18.04 安装 ROS Melodic 中 sudo rosdep init 和 rosdep update 一定能成功的方法，就硬干。

7. 测试小乌龟，这里不再多说，前面都没问题的话，这里也不会有啥问题，至此 Ubuntu mate 18.04 + ROS Melodic 就安装完事了。

8. 激活树莓派的ssh功能，主要是安装ssh server并设置开机启动。

   sudo apt install openssh-server
   sudo systemctl enable ssh.service
   sudo systemctl start ssh.service
   sudo dpkg-reconfigure openssh-server
   

9. 无界面远程控制 为了测试方便，还需要配置远程控制树莓派，可以通过SSH在Win或者Linux下连接树莓派进行无界面控制，win下可以使用putty下载putty，linux下直接使用ssh命令，通过下面的命令可以快速查看树莓派的IP，例如在win下，安装并打开putty，输入该IP，点击Open，然后输入树莓派的账户名和密码后回车，就进入到树莓派的命令行环境。linux下更简单，直接输入命令 ssh username@ip即可。

   hostname -I #树莓派下命令，查看IP地址，和主机在同一局域网
   

10. 图形界面控制 如果需要图形界面，可以使用VNC，软件下载链接 VNC-Viewer 控制端，注意明确概念，树莓派作为被控端，需要安装vnc server，而win或linux主机是远程控制端，需要安装vnc viewer进行查看。这里我用我的win10笔记本安装vnc-viewer，并在树莓派的ubuntu mate上安装vnc-server。Real VNC官网提供了一个arm版本的server，但是32位的，我的树莓派安装了64位系统，所以安装另外的vnc server，主要流程如下

    sudo apt-get install tightvncserver #轻量级vnc server
    vncserver #提示输入密码，确认
    vncserver #再次输入，提示生成新的X桌面
    

    出现问题 上述设置完毕，去电脑端打开viewer输入ip连接可能会报错无法连接，解决办法如下，VNC远程连接树莓派报错问题解决-- “由于目标计算机积极拒绝，无法连接”。连接树莓派ip时注意设置端口号。

    出现问题 连接树莓派成功，但是viewer这边是灰色屏幕，并且可能报一个错(如果你用tightvnc viewer)，tightvnc error: Could not acquire name on session bus，这个问题的解决方案在这里，解决树莓派Unbuntu mate 使用VNC连接灰屏报错“Could not acquire name on session bus”问题， 在编辑完文件后，继续打开一个server并设置分辨率，viewer那边连接可能还是灰色屏幕，那么可能是你这会树莓派还连着屏幕，重启树莓派，并拔掉hdmi屏幕，等待一会开机后，我们用ssh先连上命令行，然后打开vnc server，这时候在电脑上用viewer去连，应该就没问题了，我到这里就成功了。罗列一下server的常用命令。

    vncserver -geometry 1024x768 :1 #分辨率自己设置，开启一个该分辨率的服务,ID号自己设置
    sudo pluma ~/.vnc/startup #修改vnc的启动文件
    vncserver -kill :1 #ID号自己指定，关闭某个server
    sudo chmod +x ~/.vnc/startup #赋予执行权限
    sudo rm -r ~/.vnc #删除配置，重设密码
    ifconfig #查看ip信息
    

11. 最后一步，设置开机启动 vnc server，操作如下

    sudo pluma /etc/systemd/system/tightvncserver.service
    

    输入以下内容，这里有一个小tips，如果你默认使用的是zsh，那么记得把#!/bin/sh换成#!/bin/zsh，否则可能并没有开机启动。

    #!/bin/sh
    ### BEGIN INIT INFO
    # Provides: tightvncserver
    # Required-Start: $syslog $remote_fs $network
    # Required-Stop: $syslog $remote_fs $network
    # Default-Start: 2 3 4 5
    # Default-Stop: 0 1 6
    # Short-Description: Starts VNC Server on system start.
    # Description: Starts tight VNC Server. Script written by James Swineson.
    ### END INIT INFO
    # /etc/init.d/tightvncserver
    VNCUSER='user_name'
    case "$1" instart)su $VNCUSER -c '/usr/bin/tightvncserver -geometry 1024x768 :1'echo "Starting TightVNC Server for $VNCUSER";;stop)pkill Xtightvncecho "TightVNC Server stopped";;*)echo "Usage: /etc/init.d/tightvncserver {start|stop}"exit 1;;
    esac
    exit 0
    

    赋予执行权限并更新，重启后就可以直接用vnc viewer连接了。

    sudo chmod 755 /etc/init.d/tightvncserver
    sudo update-rc.d tightvncserver defaults
    

12. 到此，ubuntu 安装，ROS 安装，远程控制，开机自启server都弄好了。

四、小结

• 安装过程中还是会有很多小问题，比如树莓派下面的浏览器还是很慢的，我都是在笔记本查好，保存成txt拷贝过去直接复制命令。
• 手边尽可能准备一个好用的梯子，尽管百度能搜到大量教程，但是CSDN上冗余的文章太多了，不太容易找到一个好用的方案，我也是尽可能用心写每一篇博客，不光是为了自己备忘，也希望不要误导别人，搜索记得多加限定词，看准是不是对应的系统和版本。
• 由于篇幅太长，本篇是上下篇中的上篇，主要集中在前期环境的配置和安装，没有添加图片，是因为网上有大量的图片，为了保持简洁，我这里只是描述性的文字。