ASUS Tinker Board 2S新版Debian 10 V2.0.3系統與相依套件安裝

ASUS Tinker Board 2 / 2S 推出至今，搭配Debian操作系統操作的版本也從先前介紹的2.0.0版更新到了2.0.3版，這次華碩IoT團隊更新了Debian操作系統的內容，這次更新的內容強化了通訊的功能、周邊接口存取的功能，相關的更新內容請參考下表：

https://tinker-board.asus.com/download-list.html?product=tinker-board-2s

1. Fix OV5647 mirror issue

2. Fix ufw and iptables not working inDebian 10

3. xfce4-power-manager: set blank after to“never”

4. Add auto_ums config in config.txt

5. Add modem manager

6. Add ASUS.GPIO library for Python 3

7. Support Quectel EM06-E LTE module

8. Support USB to Serial Chip CH934X

9. Support WinChipHead CH340/CH341

10. Add support for ASUS API

11. Enable CONFIG_TUN kernel config

12. Power Manager add support for GPU configuration

13. Fix Debian apt-get repo issue

14. Fix UART0 RTS not working

本文將主要說明各種常用的Python相依套件程序安裝流程，也透過本篇的內容強化即將使用Tinker Board 2S進行各種項目開發的朋友，有更多可以參考的文件，這些Python相依套件基本上都已經過各種范例的實測，在目前最新發表的Debian-10 2.0.3版操作系統都是可以正常操作。

本次的安裝介紹主要是針對新版核心(Debian-10 2.0.3版)進行安裝，相關安裝流程與較舊版本核心的安裝流程略有差異，若是新版核心建議還是按照本篇教學進行安裝，以確保相關的套件流程都可以正確安裝與執行。

本文將會針對以下這些AI應用程序設計中常用的套件程序安裝進行說明：

1. nano (用于簡易文本編輯器操作)

2. OpenCV 4.5.0 (用于相關視覺影像的接口操作)

3. imutils (用于視覺圖像處理的接口操作)

4. pillow (用于視覺圖像處理的接口操作)

5. tkinter (用于圖形用戶界面 GUI 程序設計)

6. Tensorflow 2.4.1 與Tensorflow-Lite Runtime 2.5.0 (用于神經網絡運算)

7. SciKit-Learn (用于神經網絡運算)

8. mediapipe(用于各種人體肢體或表情變化偵測操作)

9. pygame(用于各種多媒體游戲或媒體撥放功能操作)

10. AudioPlayer、Playsound(用于撥放mp3或wav音訊檔案)

11. I2C接口與PCA9685電路驅動(用于周邊電路的控制)

一、安裝簡易文本編輯器nano

由于在許多的終端機操作環境下需要快速編修文件，采用精巧且功能完整的 nano 文本編輯器，一直是許多系統操作者的最愛之一，以下說明安裝流程：

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

sudoapt-get install nano

二、安裝GTK-2.0相依套件libgtk2.0-dev

本次安裝測試的過程當中，在安裝OpenCV 4.5.0套件程序時，發生了相依套件斷裂的問題，在Tinker Board 2S的Debian 10 Linux系統中因為沒有安裝GTK-2.0 的libgtk2.0-dev套件程序，這將導致在OpenCV4.5.0因cmake無法將 libgtk2.0-dev相依套件進行編譯設定，雖然在后續的make流程都能完成，但最后會在最后Python程序運行時間無法正確使用如imshow、putText等畫面顯示或繪圖的函數，并且會在運行時間報錯，并且提示需要重新進行cmake。

為了將libgtk2.0-dev相依套件程序安裝至系統，筆者初期使用sudo apt-get install libgtk2.0-dev這種方式安裝相依套件程序，但系統卻又報錯，表示還有許多其他相關相依套件有「相依斷裂」的問題，筆者嘗試再以sudo apt-get install去安裝那些相依套件程序，卻依然發現更多的「相依斷裂」，更糟糕的是還發生「循環相依」，所謂「循環相依」表示其他的相依套件程序又循環相依libgtk2.0-dev。

為了解決這種「相依斷裂」與「循環相依」的問題，最后只能透過額外安裝「套件安裝設定程序」的方式來解決，本文將透過 aptitude 套件程序來解決這個問題。

透過「aptitude」套件程序便可以進行libgtk2.0-dev套件程序安裝，以下說明安裝流程：

sudo apt-get install aptitude

sudo aptitude install libgtk2.0-dev

三、安裝OpenCV 4.5.0套件

本文使用 OpenCV 4.5.0 來進行視覺影像接口處理，筆者曾嘗試以 sudo apt-get install python-opencv 來安裝。但經過檢查發現，以這種方式安裝的OpenCV版本是3.6版，雖然簡單Python程序函式還是可以執行，可是當遇到更進階的函式如DNN等相關進階應用時，便會產生函數缺漏的問題，有鑒于此，筆者選擇重新以Build from Source的方式進行安裝。

在這里要特別強調一個重要關鍵，在安裝OpenCV 4.5.0套件程序之前，「一定要」先裝好上一步的GTK-2.0相依套件 libgtk2.0-dev，切莫跳過這個重要步驟。

由于OpenCV 4.5.0的安裝過程需要大量的內存運作空間以進行后續的make流程，因此必須先行安裝虛擬內存的套件程序，并且將虛擬內存設為10240MB，并且將Tinker Board 2S重新啟動，以下說明虛擬內存設定流程：

sudo apt-getupdate

sudoapt-get upgrade

#安裝dphys-swapfile套件程序

sudoapt-get install dphys-swapfile

#以nano編輯 /etc/dphys-swapfile配置文件案

sudonano /etc/dphys-swapfile

#尋找#CONF_SWAPSIZE= 字符串內容，并且將批注符號# 取消。

#設定CONF_SWAPSIZE=10240

#離開nano文本編輯器

sudoreboot #重新啟動

下載并編譯安裝OpenCV 4.5.0，請注意，這個階段的安裝時間非常久，筆者大約安裝了近4小時，且在make階段時Tinker Board 2S的散熱片會產生高溫。筆者使用 make -j4 等多核心編譯指令來以加快make流程。另外在編譯過程務必確保電源穩定，最好拿電風扇幫忙散熱，以確保編譯過程順利完成。以下說明OpenCV 4.5.0的安裝流程：

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

sudoapt-get install cmake git libgtk2.0-dev pkg-config libavcodec-devlibavformat-dev libswscale-dev

sudoapt-get install libjpeg-dev libpng-dev

sudoapt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev

sudoapt-get install libgtk2.0-dev libcanberra-gtk* libgtk-3-dev

sudoapt-get install python3-dev python3-numpy python3-pip

sudoapt-get install libtbb2 libtbb-dev libdc1394-22-dev

sudoapt-get install libv4l-dev v4l-utils

sudoapt-get install libopenblas-dev libatlas-base-dev libblas-de

sudoapt-get install liblapack-dev gfortran libhdf5-dev

sudoapt-get install libprotobuf-dev libgoogle-glog-dev libgflags-dev

sudoapt-get install protobuf-compiler

sudoapt-get install qt5-default

wget -Oopencv.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/4.5.0.zip

wget -Oopencv_contrib.zip https://github.com/opencv/opencv_contrib/archive/4.5.0.zip

unzipopencv.zip

unzipopencv_contrib.zip

mvopencv-4.5.0 opencv

mvopencv_contrib-4.5.0 opencv_contrib

更新并取得 openCV

cd~/opencv

mkdirbuild

cd build

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE

-D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local

-DOPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/opencv_contrib/modules

-DENABLE_NEON=ON

-DWITH_OPENMP=ON

-DBUILD_TIFF=ON

-DWITH_FFMPEG=ON

-DWITH_TBB=ON

-DBUILD_TBB=ON

-DBUILD_TESTS=OFF

-DWITH_EIGEN=OFF

-DWITH_GSTREAMER=OFF

-DWITH_V4L=ON

-DWITH_LIBV4L=ON

-DWITH_VTK=OFF

-DWITH_QT=ON

-DOPENCV_ENABLE_NONFREE=ON

-DINSTALL_C_EXAMPLES=OFF

-DINSTALL_PYTHON_EXAMPLES=OFF

-DBUILD_NEW_PYTHON_SUPPORT=ON

-DBUILD_opencv_python3=TRUE

-DOPENCV_GENERATE_PKGCONFIG=ON

-DBUILD_EXAMPLES=OFF

-DWITH_GTK=ON ..

make -j4

sudomake install

sudoldconfig

makeclean

buildand make

接著要透過 .bashrc 設定OpenCV 4.5.0路徑，安裝完成OpenCV 4.5.0之后，必須要設定相關執行路徑，若跳過這個步驟，會導致Python程序在 import cv2 時產生allocation memory 報錯，以下說明 .bashrc 路徑設定方式：

cd ~

#以nano文本編輯器編輯 .bashrc配置文件

sudonano ~/.bashrc

#到文件末端將以下敘述補在最后一行

exportLD_PRELOAD=/usr/lib/aarch64-linux-gnu/libgomp.so.1

#執行 .bashrc 內容

source~/.bashrc

四、安裝其他視覺圖像處理與圖形用戶界面套件程序

本段要安裝多個乘用的圖像處理與 GUI 套件

#安裝pillow套件程序

cd ~

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

pip3install setuptools

pip3install pillow

#安裝tkinter套件程序

cd ~

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

sudoapt-get install python3-tk

sudoapt-get install python3-pil.imagetk

#安裝imutils套件程序

cd ~

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

pip3install imutils

五、安裝Tensorflow 2.4.1 神經網絡運算套件程序

Tinker Board 2S 具有強大的CPU與GPU運算效能，可進行神經網絡運算，搭配OpenCV可以進行各種AI影像辨識的應用，依照Tinker Board 2S的各種硬件規格，筆者認為神經網絡的框架可采用Tensorflow 2.4.1來進行神經網絡的推論(Inference)運算，以下說明套件程序安裝流程：

#更新操作系統套件信息

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

#更新安裝pip3套件程序

sudoapt-get install python-pip python3-pip

#移除舊版Tensoflow套件程序

sudo pipuninstall tensorflow

sudopip3 uninstall tensorflow

#安裝各種系統相依套件程序

sudoapt-get install gfortran

sudoapt-get install libhdf5-dev libc-ares-dev libeigen3-dev

sudoapt-get install libatlas-base-dev libopenblas-dev libblas-dev

sudoapt-get install liblapack-dev

#安裝各種Python3各種套件程序

sudo -Hpip3 install --upgrade setuptools

sudo -Hpip3 install pybind11

sudo -Hpip3 install wrapt

sudo -Hpip3 install termcolor

sudo -Hpip3 install Cython==0.29.21

sudo -Hpip3 install h5py==2.10.0

更新系統套件

#安裝下載工具

pip3install gdown

sudo cp~/.local/bin/gdown /usr/local/bin/gdown

#下載Tensorflow2.4.1套件程序安裝文件

gdownhttps://drive.google.com/uc?id=1WDG8Rbi0ph0sQ6TtD3ZGJdIN_WAnugLO

#安裝Tensorflow2.4.1套件程序

sudo -Hpip3 install tensorflow-2.4.1-cp37-cp37m-linux_aarch64.whl

安裝 tensorflow

六、安裝Tensorflow-Lite Runtime 2.5.0 套件程序

對于Tinker Board 2S / 2GB而言，由于受限于主存儲器僅有2GB的緣故，因此對于神經網絡進行推論運算時所需使用的主存儲器容量，就必須要謹慎運用這有限的容量，若需要在神經網絡推論時有較高的運算效能，往往就必須要選擇神經網絡模型規模較小的模型格式，在Tensorflow族系里有種Tensorflow-Lite格式就是一種模型規模較小的格式，在Tensorflow的原廠網站里也特別將Tensorflow-Lite格式定義適用于物聯網應用場域。

以下說明套件程序安裝的方式

cd ~

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

pip3installhttps://github.com/google-coral/pycoral/releases/download/v2.0.0/tflite_runtime-2.5.0.post1-cp37-cp37m-linux_aarch64.whl

更新系統與安裝 tf runtime

使用 tfruntime 執行視覺分類

七、安裝其他支持神經運算的套件程序SciKit-Learn

cd ~

sudoapt-get update

sudoapt-get upgrade

sudopip3 install sklearn

八、安裝mediapipe Python相依套件

Google mediapipe 是一款非常熱門的 ML 套件，把各種視覺辨識變得更簡單好用

sudo aptupdate

sudo aptinstall -y python3-dev protobuf-compiler python3-pip git make libssl-dev

sudopip3 install pip --upgrade

sudopip3 install opencv_contrib_python

gitclone https://github.com/PINTO0309/mediapipe-bin && cd mediapipe-bin

./v0.8.4/numpy120x/mediapipe-0.8-cp37-none-linux_aarch64_numpy120x_download.sh

sudopip3 install

cmake-3.20.2-cp37-none-linux_aarch64.whl

numpy-1.20.3-cp37-none-linux_aarch64.whl

mediapipe-0.8-cp37-none-linux_aarch64.whl

sudopip3 install opencv-python dataclasses

安裝 mediapipe 與相關套件

mediapipe – facemesh

mediapipe – hand

九、安裝pygame套件

https://www.pygame.org/news

sudoaptitude install libsdl-image1.2-dev

wgethttps://files.pythonhosted.org/packages/0f/9c/78626be04e193c0624842090fe5555b3805c050dfaa81c8094d6441db2be/pygame-1.9.6.tar.gz

sudoapt-get install python-dev libsdl-image1.2-dev libsdl-mixer1.2-dev libsdl-ttf2.0-devlibsdl1.2-dev libsmpeg-dev python-numpy subversion libportmidi-dev ffmpeglibswscale-dev libavformat-dev libavcodec-dev

sudoapt-get install libfreetype6-dev

pip3install pygame-1.9.6.tar.gz

十、安裝AudioPlayer套件

https://pypi.org/project/audioplayer/

sudoapt-get install python-gst-1.0

sudoapt-get install gir1.2-gstreamer-1.0

sudoapt-get install gstreamer1.0-tools

sudoapt-get install gir1.2-gst-plugins-base-1.0

sudoapt-get install gstreamer1.0-plugins-good

sudoapt-get install gstreamer1.0-plugins-ugly

pip3install audioplayer

pip3install playsound==1.2.2

十一、安裝Playsound套件

https://pypi.org/project/playsound/

sudoapt-get install python-gst-1.0

sudoapt-get install gir1.2-gstreamer-1.0

sudoapt-get install gstreamer1.0-tools

sudoapt-get install gir1.2-gst-plugins-base-1.0

sudoapt-get install gstreamer1.0-plugins-good

sudoapt-get install gstreamer1.0-plugins-ugly

pip3install playsound==1.2.2

十二、安裝I2C接口與PCA9685電路驅動套件程序

在操作I2C接口驅動套件程序安裝之前，必須先至 tinker-config 系統管理工具啟用 I2C 接口服務，之后才能安裝相關套件與操作范例程序。

sudo tinker-config

以空格鍵進行點選(打星號)

完成設定后，選擇，并且立刻進行重新啟動即可進行后續套件程序的安裝。

設定完成之后，繼續安裝，快完工了！

https://pypi.org/project/smbus2/

pip3install SMBUS2

pip3install setuptools

sudopip3 install adafruit-circuitpython-servokit

sudopip3 install adafruit-pca9685

總結

本次的安裝介紹主要是針對新版核心(Debian-10 2.0.3版)進行安裝，相關安裝流程與較舊版本核心的安裝流程略有差異，若是新版核心建議還是按照本篇介紹進行安裝，以確保相關的套件流程都可以正確安裝與執行。

審核編輯：湯梓紅