没有公网IP，花生壳+树莓派实现远程开发51单片机！

2021 年 3 月 9 日
筆記

疫情防控常态化的今天，像我一样的应届毕业生大多面临着“毕业即失业”的压力，但咱们也不能因此停止学习。这不，为了提高自己的敲代码能力，突发奇想能不能远程敲代码做实验？

说干就干，经过一番折腾，终于实现了用树莓派远程开发51单片机。

项目原件清单

1.用来远程连接的树莓派3B（已经吃灰很久了….）

2.执行程序的51开发板；

3.显示图像的摄像头（翻出了一个10年前的老USB摄像头…）

4.内网穿透工具花生壳；

5.一些继电器（是不是猜不到这个是干嘛的，先保密）

项目流程

虽然树莓派可以通过vnc进行远程桌面，但喜欢折腾的我怎么能甘心必须安装客户端呢？这绝对不行！！！所以我选择了带有html5解析vnc协议的novnc，远程部分ok。

51单片机的编译软件我选择的是sdcc进行编译，编译后会出现hex文件，但对于很多朋友来说这还不够，hex格式的文件还是很大，我们要用bin！！！大家可以使用Hex2bin来进行转换，okok现在就剩下串口下载了，我们来解决远程下载，这里我选择的是开源的stcgal进行烧写。

最后我们再来看看远程摄像头，远程摄像头的方案就有很多了，这里我选择的是motion。

分析完了就让我们撸起袖子加油干吧！

1. 烧录完成系统后，老规矩来给树莓派更换国内源；

sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak

sudo cp /etc/apt/sources.list.d/raspi.list /etc/apt/sources.list.d/raspi.list.bak

修改软件更新源，执行如下命令：

sudo vi /etc/apt/sources.list

按i进入编辑模式，改成清华的软件源地址，按ESC退出，然后 😡 回车保存退出。

deb //mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi

deb-src //mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi

修改系统更新源，执行如下命令：

sudo vi /etc/apt/sources.list.d/raspi.list

将原镜像用#号注释掉，然后插入清华的系统源地址，保存退出：

deb //mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberrypi/ buster main ui

同步更新源及更新软件包，执行如下命令：

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

2. 更换完成源以后，开启树莓派自带的开启VNC

在终端输入以下命令进入配置界面。

sudo raspi-config

依次操作：Interfacing Options -> VNC -> Yes。之后系统会提示你是否要安装 VNC 服务，输入 y 之后回车，等待系统自动下载安装完成，如果祖师爷还是爱我们的话应该已经开启成功了。

稳妥起见我们还是来查看本地是否安装了vncserver（其实就是看看上面祖师爷有没有显灵）

whereis vncserver

如果没有请手动安装

yum install -y tigervnc-server

如果按照成功了就看这里哦

使用下面的命令来运行vnc

vncserver

此时会要求输入密码。这里需要注意：

The VNC server will run in the background. The port that it runs on is the display number + 5900 (i.e. 5901 in the case above).

意思就是当你执行vncserver :1设置为1时，下面要运行VNC是的端口号应该是5900+1，那就是5901，VNC的默认端口是5900。

3. 安装novnc

#安装git

sudo apt-get install git

#获取novnc的源码

git clone //github.com/kanaka/noVNC

进入novnc的目录

cd noVNC

运行novnc（第一次运行的时候会下载一个端口转发的程序可能需要一些时间）

./utils/launch.sh –vnc localhost:5901

4. 安装51开发环境

这里的开发环境依赖python3，需要确保已安装python3， pip3.

如果没有下载pip3请下载安装

安装sdcc

sudo apt-get install sdcc

编译程序例子：

sdcc 1.c

安装hex2bin（如果是不是专业开发者感觉可以不安装）

百度网盘分享地址：

链接：//pan.baidu.com/s/1iky8HsB-nVn1p5J3EzB8NQ

提取码：tg3v

安装pyserial

sudo pip3 install pyserial

安装stcgal

pip3 install stcgal

测试

stcgal -h

#下载程序样例（建议完成安装ch340后在进行下载测试）

stcgal 1.ihx

5. 树莓派安装CH340驱动

驱动下载官方网址（linux版本）

//www.wch.cn/download/CH341SER_LINUX_ZIP.html

cd 进入文件夹

安装依赖环境

sudo apt-get install linux-headers

修改make文件

打开ch34x.c源码，添加#include <linux/sched/signal.h>，并注释掉waitqueuet wait

编译并加载驱动

make

make load

6. 安装usb摄像头监控界面

sudo apt-get install motion

然后打开 motion daemon 守护进程，让他可以一直在后台运行：

sudo nano /etc/default/motion

＃no修改成yes:

start_motion_daemon=yes

修改motion的配置文件：

sudo vim /etc/motion/motion.conf

#deamon off 改成 on

deamon on

#设置分辨率

width 800

height 600

#关闭 localhost 的限制

webcam_localhost off

然后运行 motion：

sudo motion

现在我们的摄像头已经变成了一台网络摄像头。在chrome浏览器下访问 //[your.domain]:8081 即可看到摄像头当前拍摄的画面。

7. 简单修改novnc界面

在onvnc源码的app目录下面添加camera文件夹

这里是jq的一个小插件实现了一个可以拖动的小框框

链接：//pan.baidu.com/s/1VZSh14pUXK36NcxrYTM1-A

提取码：swk9

最后修改vnc.html文件让我们把摄像头和远程界面合二为一

<!DOCTYPE html>

<head>

<!–

noVNC example: simple example using default UI

noVNC is licensed under the MPL 2.0 (see LICENSE.txt)

This file is licensed under the 2-Clause BSD license (see LICENSE.txt).

Connect parameters are provided in query string:

//example.com/?host=HOST&port=PORT&encrypt=1

or the fragment:

//example.com/#host=HOST&port=PORT&encrypt=1

–>

<title>noVNC</title>

<!– Icons (see app/images/icons/Makefile for what the sizes are for) –>

<!– Firefox currently mishandles SVG, see #1419039

–>

<!– Repeated last so that legacy handling will pick this –>

<!– Apple iOS Safari settings –>

<!– Home Screen Icons (favourites and bookmarks use the normal icons) –>

<!– Stylesheets –>

<style>

html, body {

width: 100%;

height: 100%;

background-color: gainsboro;

}

.content {

margin: 10px;

}

#element {

height: 280px;

width: 340px;

top: 240px;

left: 240px;

background-color: #82ABC0;

}

</style>

</head>

<body>

<!– 摄像头显示框–>

</div>

<div>

<div>noVNC encountered an error:</div>

<br>

</div>

<!– noVNC Control Bar –>

<!– Drag/Pan the viewport –>

<input type=”image” alt=”Drag” src=”app/images/drag.svg”

id=”noVNC_view_drag_button” class=”noVNC_button noVNC_hidden”

title=”Move/Drag Viewport”>

<!–noVNC Touch Device only buttons–>

<input type=”image” alt=”Keyboard” src=”app/images/keyboard.svg”

id=”noVNC_keyboard_button” class=”noVNC_button” title=”Show Keyboard”>

</div>

<!– Extra manual keys –>

<input type=”image” alt=”Extra keys” src=”app/images/toggleextrakeys.svg”

id=”noVNC_toggle_extra_keys_button” class=”noVNC_button”

title=”Show Extra Keys”>

<input type=”image” alt=”Ctrl” src=”app/images/ctrl.svg”

id=”noVNC_toggle_ctrl_button” class=”noVNC_button”

title=”Toggle Ctrl”>

<input type=”image” alt=”Alt” src=”app/images/alt.svg”

id=”noVNC_toggle_alt_button” class=”noVNC_button”

title=”Toggle Alt”>

<input type=”image” alt=”Windows” src=”app/images/windows.svg”

id=”noVNC_toggle_windows_button” class=”noVNC_button”

title=”Toggle Windows”>

<input type=”image” alt=”Tab” src=”app/images/tab.svg”

id=”noVNC_send_tab_button” class=”noVNC_button”

title=”Send Tab”>

<input type=”image” alt=”Esc” src=”app/images/esc.svg”

id=”noVNC_send_esc_button” class=”noVNC_button”

title=”Send Escape”>

<input type=”image” alt=”Ctrl+Alt+Del” src=”app/images/ctrlaltdel.svg”

id=”noVNC_send_ctrl_alt_del_button” class=”noVNC_button”

title=”Send Ctrl-Alt-Del”>

</div>

<!– Shutdown/Reboot –>

<input type=”image” alt=”Shutdown/Reboot” src=”app/images/power.svg”

id=”noVNC_power_button” class=”noVNC_button”

title=”Shutdown/Reboot…”>

<img alt=”” src=”app/images/power.svg”> Power

</div>

</div>

<!– Clipboard –>

<input type=”image” alt=”Clipboard” src=”app/images/clipboard.svg”

id=”noVNC_clipboard_button” class=”noVNC_button”

title=”Clipboard”>

<img alt=”” src=”app/images/clipboard.svg”> Clipboard

</div>

<br>

<input id=”noVNC_clipboard_clear_button” type=”button”

value=”Clear” class=”noVNC_submit”>

</div>

<!– Toggle fullscreen –>

<input type=”image” alt=”Fullscreen” src=”app/images/fullscreen.svg”

id=”noVNC_fullscreen_button” class=”noVNC_button noVNC_hidden”

title=”Fullscreen”>

<!– Settings –>

<input type=”image” alt=”Settings” src=”app/images/settings.svg”

id=”noVNC_settings_button” class=”noVNC_button”

title=”Settings”>

<ul>

<img alt=”” src=”app/images/settings.svg”> Settings

</li>

<li>

<label><input id=”noVNC_setting_shared” type=”checkbox”> Shared Mode</label>

</li>

<li>

</li>

<li>

<label><input id=”noVNC_setting_view_clip” type=”checkbox”> Clip to Window</label>

</li>

<li>

<label for=”noVNC_setting_resize”>Scaling Mode:</label>

<option value=”scale”>Local Scaling</option>

<option value=”remote”>Remote Resizing</option>

</select>

</li>

<li>

<div class=”noVNC_expander”>Advanced</div>

<li>

<label for=”noVNC_setting_quality”>Quality:</label>

</li>

<li>

<label for=”noVNC_setting_compression”>Compression level:</label>

</li>

<li>

<label for=”noVNC_setting_repeaterID”>Repeater ID:</label>

</li>

<li>

<div class=”noVNC_expander”>WebSocket</div>

<li>

<label><input id=”noVNC_setting_encrypt” type=”checkbox”> Encrypt</label>

</li>

<li>

</li>

<li>

</li>

<li>

</li>

</ul></div>

</li>

<li>

<label><input id=”noVNC_setting_reconnect” type=”checkbox”> Automatic Reconnect</label>

</li>

<li>

<label for=”noVNC_setting_reconnect_delay”>Reconnect Delay (ms):</label>

</li>

<li>

<label><input id=”noVNC_setting_show_dot” type=”checkbox”> Show Dot when No Cursor</label>

</li>

<!– Logging selection dropdown –>

<li>

<label>Logging:

</select>

</label>

</li>

</ul></div>

</li>

<span>Version:</span>

</li>

</ul>

</div>

<!– Connection Controls –>

<input type=”image” alt=”Disconnect” src=”app/images/disconnect.svg”

id=”noVNC_disconnect_button” class=”noVNC_button”

title=”Disconnect”>

</div>

</div> <!– End of noVNC_control_bar –>

<!– Status Dialog –>

<!– Connect button –>

<img alt=”” src=”app/images/connect.svg”> Connect

</div></div>

</div>

<!– Password Dialog –>

<ul>

<label>Username:</label>

</li>

<label>Password:</label>

</li>

<li>

</li>

</ul>

</form></div>

</div>

<!– Transition Screens –>

<div>

</div>

</div>

<!– This is where the RFB elements will attach –>

<!– Note that Google Chrome on Android doesn’t respect any of these,

html attributes which attempt to disable text suggestions on the

on-screen keyboard. Let’s hope Chrome implements the ime-mode

style for example –>

<textarea id=”noVNC_keyboardinput” autocapitalize=”off”

autocomplete=”off” spellcheck=”false” tabindex=”-1″></textarea>

</div>

</audio>

let options = {close: false };

interactive(‘element’, options);

</script>

</body>

</html>

8. 编写继电器控制脚本控制单片机上电

首先我们选用树莓派上的一个引脚来控制继电器，而继电器来控制单片机的通电与断电。脚本代码如下，大家可以选择不同的引脚进行控制，不再做过多的赘述。

# -*- coding: utf-8 -*-

import RPi.GPIO as GPIO

import time

# BOARD编号方式，基于插座引脚编号

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

# 输出模式

GPIO.setup(0, GPIO.OUT)

GPIO.output(0, GPIO.HIGH)

time.sleep(1)

GPIO.output(0, GPIO.LOW)

time.sleep(1)

这里运行这个代码以后我们会看到一个警告如下

RuntimeWarning: This channel is already in use, continuing anyway. Use GPIO.setwarnings(False) to disable warnings.

这个警告我们直接忽略就好~

9. 内网穿透配置

我们可以先到下面的URL中下载花生壳软件，我们这里使用的是树莓派当然要使用树莓派版本的软件了。

//hsk.oray.com/download/

在下载软件的界面中我们有可以看到帮助选项，这里有很多我们可以参考的设置例子

安装第一步

sudo -s //切换到管理员权限

dpkg -i <安装包名称> //回车，等待安装完成。

我们可以使用下面的命令启动花生壳服务，更多命令可以到帮助网页中查看

phddns start //启动花生壳

phddns enable //设置花生壳开机自启

然后我们可以用过下面的网址远程设置花生壳

//b.oray.com

首次登录，需先激活。提供扫码激活和密码激活两种方式

激活成功后，进入花生壳管理平台。

添加内网穿透映射时，点击页面上的“增加映射”按钮。根据页面提示填写映射所需的信息(10022端口）为例：

1：自定义；2：选择HTTP（因为我们要映射的部分都是网页）；3：选择用作外网访问的域名；4：选择动态端口；5：树莓派设备的内网IP地址；6：映射的服务类型对应端口；确认映射内容无误后，点击“确定”。

映射添加完成，生成格式为：域名+5位数端口号的外网访问地址。

好了，完美实现远程开发51单片机，本次分享到这里！学习大家的耐心阅读。平时大家在工作学习中遇到没有公网IP情况下的远程访问时，都可以通过花生壳来进行内网穿透，像开发调试、游戏联机、NAS访问、FTP文件共享等，花生壳都可以实现。

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