沒有公網IP，花生殼+樹莓派實現遠程開發51單片機！

2021 年 3 月 9 日
筆記

疫情防控常態化的今天，像我一樣的應屆畢業生大多面臨著「畢業即失業」的壓力，但咱們也不能因此停止學習。這不，為了提高自己的敲代碼能力，突發奇想能不能遠程敲代碼做實驗？

說干就干，經過一番折騰，終於實現了用樹莓派遠程開發51單片機。

項目原件清單

1.用來遠程連接的樹莓派3B（已經吃灰很久了….）

2.執行程序的51開發板；

3.顯示圖像的攝像頭（翻出了一個10年前的老USB攝像頭…）

4.內網穿透工具花生殼；

5.一些繼電器（是不是猜不到這個是幹嘛的，先保密）

項目流程

雖然樹莓派可以通過vnc進行遠程桌面，但喜歡折騰的我怎麼能甘心必須安裝客戶端呢？這絕對不行！！！所以我選擇了帶有html5解析vnc協議的novnc，遠程部分ok。

51單片機的編譯軟件我選擇的是sdcc進行編譯，編譯後會出現hex文件，但對於很多朋友來說這還不夠，hex格式的文件還是很大，我們要用bin！！！大家可以使用Hex2bin來進行轉換，okok現在就剩下串口下載了，我們來解決遠程下載，這裡我選擇的是開源的stcgal進行燒寫。

最後我們再來看看遠程攝像頭，遠程攝像頭的方案就有很多了，這裡我選擇的是motion。

分析完了就讓我們擼起袖子加油干吧！

1. 燒錄完成系統後，老規矩來給樹莓派更換國內源；

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

修改軟件更新源，執行如下命令：

sudo vi /etc/apt/sources.list

按i進入編輯模式，改成清華的軟件源地址，按ESC退出，然後 😡 回車保存退出。

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

修改系統更新源，執行如下命令：

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

將原鏡像用#號注釋掉，然後插入清華的系統源地址，保存退出：

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

同步更新源及更新軟件包，執行如下命令：

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

2. 更換完成源以後，開啟樹莓派自帶的開啟VNC

在終端輸入以下命令進入配置界面。

sudo raspi-config

依次操作：Interfacing Options -> VNC -> Yes。之後系統會提示你是否要安裝 VNC 服務，輸入 y 之後回車，等待系統自動下載安裝完成，如果祖師爺還是愛我們的話應該已經開啟成功了。

穩妥起見我們還是來查看本地是否安裝了vncserver（其實就是看看上面祖師爺有沒有顯靈）

whereis vncserver

如果沒有請手動安裝

yum install -y tigervnc-server

如果按照成功了就看這裡哦

使用下面的命令來運行vnc

vncserver

此時會要求輸入密碼。這裡需要注意：

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).

意思就是當你執行vncserver :1設置為1時，下面要運行VNC是的端口號應該是5900+1，那就是5901，VNC的默認端口是5900。

3. 安裝novnc

#安裝git

sudo apt-get install git

#獲取novnc的源碼

git clone //github.com/kanaka/noVNC

進入novnc的目錄

cd noVNC

運行novnc（第一次運行的時候會下載一個端口轉發的程序可能需要一些時間）

./utils/launch.sh –vnc localhost:5901

4. 安裝51開發環境

這裡的開發環境依賴python3，需要確保已安裝python3， pip3.

如果沒有下載pip3請下載安裝

安裝sdcc

sudo apt-get install sdcc

編譯程序例子：

sdcc 1.c

安裝hex2bin（如果是不是專業開發者感覺可以不安裝）

百度網盤分享地址：

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

提取碼：tg3v

安裝pyserial

sudo pip3 install pyserial

安裝stcgal

pip3 install stcgal

測試

stcgal -h

#下載程序樣例（建議完成安裝ch340後在進行下載測試）

stcgal 1.ihx

5. 樹莓派安裝CH340驅動

驅動下載官方網址（linux版本）

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

cd 進入文件夾

安裝依賴環境

sudo apt-get install linux-headers

修改make文件

打開ch34x.c源碼，添加#include <linux/sched/signal.h>，並注釋掉waitqueuet wait

編譯並加載驅動

make

make load

6. 安裝usb攝像頭監控界面

sudo apt-get install motion

然後打開 motion daemon 守護進程，讓他可以一直在後台運行：

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

#設置分辨率

width 800

height 600

#關閉 localhost 的限制

webcam_localhost off

然後運行 motion：

sudo motion

現在我們的攝像頭已經變成了一台網絡攝像頭。在chrome瀏覽器下訪問 //[your.domain]:8081 即可看到攝像頭當前拍攝的畫面。

7. 簡單修改novnc界面

在onvnc源碼的app目錄下面添加camera文件夾

這裡是jq的一個小插件實現了一個可以拖動的小框框

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

提取碼：swk9

最後修改vnc.html文件讓我們把攝像頭和遠程界面合二為一

<!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>

<!– 攝像頭顯示框–>

</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. 編寫繼電器控制腳本控制單片機上電

首先我們選用樹莓派上的一個引腳來控制繼電器，而繼電器來控制單片機的通電與斷電。腳本代碼如下，大家可以選擇不同的引腳進行控制，不再做過多的贅述。

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

import RPi.GPIO as GPIO

import time

# BOARD編號方式，基於插座引腳編號

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

# 輸出模式

GPIO.setup(0, GPIO.OUT)

GPIO.output(0, GPIO.HIGH)

time.sleep(1)

GPIO.output(0, GPIO.LOW)

time.sleep(1)

這裡運行這個代碼以後我們會看到一個警告如下

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

這個警告我們直接忽略就好~

9. 內網穿透配置

我們可以先到下面的URL中下載花生殼軟件，我們這裡使用的是樹莓派當然要使用樹莓派版本的軟件了。

//hsk.oray.com/download/

在下載軟件的界面中我們有可以看到幫助選項，這裡有很多我們可以參考的設置例子

安裝第一步

sudo -s //切換到管理員權限

dpkg -i <安裝包名稱> //回車，等待安裝完成。

我們可以使用下面的命令啟動花生殼服務，更多命令可以到幫助網頁中查看

phddns start //啟動花生殼

phddns enable //設置花生殼開機自啟

然後我們可以用過下面的網址遠程設置花生殼

//b.oray.com

首次登錄，需先激活。提供掃碼激活和密碼激活兩種方式

激活成功後，進入花生殼管理平台。

添加內網穿透映射時，點擊頁面上的「增加映射」按鈕。根據頁面提示填寫映射所需的信息(10022端口）為例：

1：自定義；2：選擇HTTP（因為我們要映射的部分都是網頁）；3：選擇用作外網訪問的域名；4：選擇動態端口；5：樹莓派設備的內網IP地址；6：映射的服務類型對應端口；確認映射內容無誤後，點擊「確定」。

映射添加完成，生成格式為：域名+5位數端口號的外網訪問地址。

好了，完美實現遠程開發51單片機，本次分享到這裡！學習大家的耐心閱讀。平時大家在工作學習中遇到沒有公網IP情況下的遠程訪問時，都可以通過花生殼來進行內網穿透，像開發調試、遊戲聯機、NAS訪問、FTP文件共享等，花生殼都可以實現。

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