用Raspberry Pi組裝一套小朋友使用的電腦

之前嘗試過組裝一些智能玩具,但能讓小朋友持續保持興趣遊玩的並不多。我發現這些玩具一旦需要編程時,多少還是需準備一台電腦。與大人共用電腦多有不便,因此不如就再利用每個人家中多出的Raspberry Pi(?)與生灰的電子設備,幫小朋友準備好所需的相關材料,協助他組一台精簡卻堪用的電腦吧。

使用的設備列表

我參考的BUILD(最近Switch上的暗黑破壞神3玩多了…)是KANO Computer Kit Touch套件,這是一套由專門售賣以Raspberry Pi為核心的教育用電腦提供商KANO製作的。現在整套特價在~$230左右,相較其他的STEM教具,整套的價格相當合理。如果你人在美國,家中沒有冗餘的電腦設備或想追求更好的使用體驗,相當建議直接購買一套。

這邊是其他人的開箱影片評測,介紹了使用到的硬體與作業系統

以下列出我有用到的設備列表,價格是當初印象裡購入各種設備時的價錢。

  • Raspberry Pi 主版
    • 建議使用 3B 或 3B+,速度上才接近可用的電腦
    • (Raspberry Pi 3B ~NT 1450)
  • 支援HDMI的螢幕
    • (手邊現有的23吋桌面螢幕 ~NT 4300)
    • (打算再購買10吋觸控螢幕 ~NT 3000)
  • 播音設備
    • 沒有喇叭的話,用手機附的耳機聽也行 (但為了小朋友聽力,要用耳機也建議用耳罩式或頭戴式)
    • (手機附的耳機, ~NT 0)
    • (考慮弄個手機喇叭來接 ~NT 100)
  • 電源
    • 可用舊手機的 Micro USB 充電線與充電頭,或任何手邊的行動電源
    • (小米行動電源 5000 ~NT 300)
  • USB 鍵盤/滑鼠
    • 重用任何現有的鍵鼠,如果有觸控螢幕就不用準備滑鼠
    • (可以找到帶觸控版的鍵盤 ~NT600, 我是拿手邊羅技Unifying鍵盤/滑鼠。)
  • Micro SD卡 >16GB
    • (32GB SD卡 ~NT400)

準備記憶卡(作業系統)

作業系統我的選擇並非常見的Raspbian,而是刷上「KANO」公司為他們販賣的套件提供的 KANO OS。KANO OS作業系統與相關設備的說明書都有提供自由下載使用。

將zip檔下載下來後,將Micro SD卡放入轉接器並插入電腦,用任意映像檔燒錄軟體將系統燒錄進SD卡中備用。

組裝

由於Raspberry Pi把組裝電腦時複雜的部份都簡化了,組裝起來非常簡單,即使是國小小朋友也能順利完成。

  • 將Micro SD記憶卡插入Raspberry Pi (對低年級小朋友來說插卡的動作太精細了,可以先幫忙做)
  • 插上鍵盤/滑鼠用的USB接收器
  • 接上Micro USB與電源
  • 將HDMI線接到螢幕上

最後連接好的架構大概是這樣:

graph TD pi[Raspberry Pi] --HDMI-->S[螢幕] K[鍵盤] -- USB --> pi M[滑鼠] -- USB --> pi p((電源)) -- MicroUSB --- pi pi --> v[喇叭] m[記憶卡] -.- pi

上手體驗

雖然手邊還沒有合用的觸控螢幕可試,但即使用滑鼠鍵盤操作,感覺 KANO OS 介面也很親和。從插上記憶卡,接上 Micro USB 初次開機開始,KANO OS 將整個電腦的啟動流程,變成了一段難忘的遊戲過程。

KANO OS 除了提供 Raspbian 中也有附的 Minecraft 等遊戲和各種教育應用,還提供了一套將電腦教學與各種小遊戲/程式整合成的像素RPG。

使用者在電腦設備化成的地圖中行走,初次進入地點是在SD沙灘(SD Beach),可前往向量村(Vector Village),網路港(Port Ether),蟒蛇叢林(Python Jungle)等地,探索電腦世界的奧秘。

在SD沙灘上,馬上可以玩到PONG這個在電子遊戲歷史中,也具有非凡意義的經典遊戲。

走到向量村則是玩Make Art遊戲,可以用鍵盤輸入程式命令來繪圖。KANO近期特別活動是畫骷髏頭(Skull)等萬聖節相關圖案,整個過程都可照著一個步驟一個步驟輸入的提示進行,相當友善。

到了蟒蛇叢林,則是從使用命令行開始玩起。透過輸入python snake命令來啟動文字版貪食蛇遊戲:過程中會提示使用者可以在輸入命令時加入一些參數,加入參數後遊戲的設定也會跟著調整,使用者可以在遊玩過程中學到命令行的用法,非常地高竿。

我在整個陪伴孩子使用的過程中,感覺就算大人玩起來,KANO OS內容也相當豐富而有趣。KANO OS做到了讓使用電腦充滿樂趣。非常推薦刷來試試,比起Raspberry Pi常搭配的 Raspbian 作業系統,KANO OS 包含更多的教學與引導,更適合入門人群與日常使用(缺點是沒中文介面,但也讓小朋友更有動力學英文)

其他心得

如果和我一樣是羅技鍵盤/滑鼠,但是是分別購買的,其實有方法不需要在機器上插兩個Unifying接收器。只要到羅技網站下載Unifying軟體到你常用的作業系統上,安裝後即可設定鍵盤/滑鼠共用同個Unifying接收器,設定完成後,將這個Unifying接收器插到Raspberry Pi上後開機,Raspberry Pi也可以認得你的鍵盤/滑鼠。

Raspberry Pi 3B所要求的2.5A USB電源其實並不容易找到,一般我用1.5A的充電頭也能運作。

Raspberry Pi 也支援HDMI聲音輸出,但需要另行設定。切換過去後,可能是因為同時要傳輸畫面與聲音,得消耗更多電源,開機容易出現Low Voltage Detected訊息,並導致無法正常開機。可以在開機畫面中按Shift鍵進入Recovery模式,將hdmi_drive=2(強制使用HDMI輸出聲音)註解掉。