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没有公网IP,花生壳+树莓派实现远程开发51单片机

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 :x 回车保存退出。

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

deb-src http://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 http://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

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)

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)

在WCH官网下载驱动

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

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>

<html>

<head>

<!--

noVNC example: simple example using default UI

Copyright (C) 2019 The noVNC Authors

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:

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

or the fragment:

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

-->

<title>noVNC</title>

<meta charset="utf-8">

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

<link rel="icon" sizes="16x16" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-16x16.png">

<link rel="icon" sizes="24x24" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-24x24.png">

<link rel="icon" sizes="32x32" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-32x32.png">

<link rel="icon" sizes="48x48" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-48x48.png">

<link rel="icon" sizes="60x60" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-60x60.png">

<link rel="icon" sizes="64x64" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-64x64.png">

<link rel="icon" sizes="72x72" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-72x72.png">

<link rel="icon" sizes="76x76" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-76x76.png">

<link rel="icon" sizes="96x96" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-96x96.png">

<link rel="icon" sizes="120x120" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-120x120.png">

<link rel="icon" sizes="144x144" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-144x144.png">

<link rel="icon" sizes="152x152" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-152x152.png">

<link rel="icon" sizes="192x192" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-192x192.png">

<!-- Firefox currently mishandles SVG, see #1419039

<link rel="icon" sizes="any" type="image/svg+xml" href="app/images/icons/novnc-icon.svg">

-->

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

<link rel="icon" sizes="16x16" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-16x16.png">

<!-- Apple iOS Safari settings -->

<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no">

<meta name="apple-mobile-web-app-capable" content="yes">

<meta name="apple-mobile-web-app-status-bar-style" content="black-translucent">

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

<link rel="apple-touch-icon" sizes="60x60" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-60x60.png">

<link rel="apple-touch-icon" sizes="76x76" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-76x76.png">

<link rel="apple-touch-icon" sizes="120x120" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-120x120.png">

<link rel="apple-touch-icon" sizes="152x152" type="image/png" href="app/images/icons/novnc-152x152.png">

<!-- Stylesheets -->

<link rel="stylesheet" href="app/styles/base.css">

<script src="app/error-handler.js"></script>

<script type="module" crossorigin="anonymous" src="app/ui.js"></script>

<link rel="stylesheet" type="text/css" href="app/camera/css/normalize.css" />

<link href="app/camera/src/css/interactive.css" rel="stylesheet" />

<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 id="element" name="Close false">

<div>

<img style="-webkit-user-select: none;margin: auto;" src="http://192.168.3.208:8081/">

</div>

</div>

<div id="noVNC_fallback_error">

<div>

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

<br>

<div id="noVNC_fallback_errormsg"></div>

</div>

</div>

<!-- noVNC Control Bar -->

<div id="noVNC_control_bar_anchor">

<div id="noVNC_control_bar">

<div id="noVNC_control_bar_handle" title="Hide/Show the control bar"><div></div></div>

<div>

<h1 translate="no"><span>no</span><br>VNC</h1>

<!-- 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-->

<div id="noVNC_mobile_buttons">

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

id="noVNC_keyboard_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"

title="Show Extra Keys">

<div>

<div id="noVNC_modifiers">

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

id="noVNC_toggle_ctrl_button"

title="Toggle Ctrl">

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

id="noVNC_toggle_alt_button"

title="Toggle Alt">

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

id="noVNC_toggle_windows_button"

title="Toggle Windows">

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

id="noVNC_send_tab_button"

title="Send Tab">

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

id="noVNC_send_esc_button"

title="Send Escape">

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

id="noVNC_send_ctrl_alt_del_button"

title="Send Ctrl-Alt-Del">

</div>

</div>

<!-- Shutdown/Reboot -->

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

id="noVNC_power_button"

title="Shutdown/Reboot...">

<div>

<div id="noVNC_power">

<div>

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

</div>

<input type="button" id="noVNC_shutdown_button" value="Shutdown">

<input type="button" id="noVNC_reboot_button" value="Reboot">

<input type="button" id="noVNC_reset_button" value="Reset">

</div>

</div>

<!-- Clipboard -->

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

id="noVNC_clipboard_button"

title="Clipboard">

<div>

<div id="noVNC_clipboard">

<div>

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

</div>

<textarea id="noVNC_clipboard_text" rows=5></textarea>

<br>

<input id="noVNC_clipboard_clear_button" type="button"

value="Clear">

</div>

</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"

title="Settings">

<div>

<div id="noVNC_settings">

<ul>

<li>

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

</li>

<li>

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

</li>

<li>

<label><input id="noVNC_setting_view_only" type="checkbox"> View Only</label>

</li>

<li><hr></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>

<select id="noVNC_setting_resize" name="vncResize">

<option value="off">None</option>

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

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

</select>

</li>

<li><hr></li>

<li>

<div>Advanced</div>

<div><ul>

<li>

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

<input id="noVNC_setting_quality" type="range" min="0" max="9" value="6">

</li>

<li>

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

<input id="noVNC_setting_compression" type="range" min="0" max="9" value="2">

</li>

<li><hr></li>

<li>

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

<input id="noVNC_setting_repeaterID" type="text" value="">

</li>

<li>

<div>WebSocket</div>

<div><ul>

<li>

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

</li>

<li>

<label for="noVNC_setting_host">Host:</label>

<input id="noVNC_setting_host">

</li>

<li>

<label for="noVNC_setting_port">Port:</label>

<input id="noVNC_setting_port" type="number">

</li>

<li>

<label for="noVNC_setting_path">Path:</label>

<input id="noVNC_setting_path" type="text" value="websockify">

</li>

</ul></div>

</li>

<li><hr></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>

<input id="noVNC_setting_reconnect_delay" type="number">

</li>

<li><hr></li>

<li>

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

</li>

<li><hr></li>

<!-- Logging selection dropdown -->

<li>

<label>Logging:

<select id="noVNC_setting_logging" name="vncLogging">

</select>

</label>

</li>

</ul></div>

</li>

<li><hr></li>

<li>

<span>Version:</span>

<span></span>

</li>

</ul>

</div>

</div>

<!-- Connection Controls -->

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

id="noVNC_disconnect_button"

title="Disconnect">

</div>

</div>

<div id="noVNC_control_bar_hint"></div>

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

<!-- Status Dialog -->

<div id="noVNC_status"></div>

<!-- Connect button -->

<div>

<div id="noVNC_connect_dlg">

<div translate="no"><span>no</span>VNC</div>

<div id="noVNC_connect_button"><div>

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

</div></div>

</div>

</div>

<!-- Password Dialog -->

<div class="noVNC_center noVNC_connect_layer">

<div id="noVNC_credentials_dlg"><form>

<ul>

<li id="noVNC_username_block">

<label>Username:</label>

<input id="noVNC_username_input">

</li>

<li id="noVNC_password_block">

<label>Password:</label>

<input id="noVNC_password_input" type="password">

</li>

<li>

<input id="noVNC_credentials_button" type="submit" value="Send Credentials">

</li>

</ul>

</form></div>

</div>

<!-- Transition Screens -->

<div id="noVNC_transition">

<div id="noVNC_transition_text"></div>

<div>

<input type="button" id="noVNC_cancel_reconnect_button" value="Cancel">

</div>

<div></div>

</div>

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

<div id="noVNC_container">

<!-- 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 id="noVNC_bell">

<source src="app/sounds/bell.oga" type="audio/ogg">

<source src="app/sounds/bell.mp3" type="audio/mpeg">

</audio>

<script src="app/camera/src/interactive.js"></script>

<script>

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。

花生壳官方下载页hsk.oray.com

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

花生壳官方管理平台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”。

下面给出两个配置示例大家可以参考:

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。

直接访问上图中花生壳设置后的地址。

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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