学生党进阶指南：用闲置树莓派远程开发51单片机-大数据专区

学生党进阶指南：用闲置树莓派远程开发51单片机

作者：厂商动态编辑：杜思雨 2021-10-21 15:33 来源：厂商稿

　　51单片机因为指令系统、内部结构相对简单，被国内许多高校用来进行单片机的入门教学。在今年年初的疫情防控期间，就有一名应届毕业生使用闲置的树莓派进行远程开发51单片机，以此锻炼自己的敲代码能力。

　　远程连接上，因为没有公网IP，该同学使用花生壳内网穿透实现了远程开发。值得一提的是，花生壳目前向学生群体免费开放了旗下“青春版”服务，学生可以用来更好地进行远程学习、开发调试等。

　　下面是该同学使用树莓派搭配花生壳，实现远程开发51单片机的具体步骤分享：

　　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 https://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：https://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）

　　http://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 http://[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noVNC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：https://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>

　　<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:

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

　　or the fragment:

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

　　-->

　　<title>noVNC</title>

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

　　-->

　　<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>

　　<div>

　　</div>

　　<div>

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

　　<br>

　　</div>

　　<div>

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

　　id="noVNC_view_drag_button" class="noVNC_button noVNC_hidden"

　　title="Move/Drag Viewport">

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

　　id="noVNC_keyboard_button" title="Show Keyboard">

　　</div>

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

　　id="noVNC_toggle_extra_keys_button"

　　title="Show Extra Keys">

　　<div>

　　<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>

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

　　id="noVNC_power_button"

　　title="Shutdown/Reboot...">

　　<div>

　　<div>

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

　　</div>

　　</div>

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

　　id="noVNC_clipboard_button"

　　title="Clipboard">

　　<div>

　　<div>

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

　　</div>

　　<br>

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

　　value="Clear">

　　</div>

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

　　id="noVNC_fullscreen_button" class="noVNC_button noVNC_hidden"

　　title="Fullscreen">

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

　　id="noVNC_settings_button"

　　title="Settings">

　　<div>

　　<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>

　　</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>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>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>

　　<li>

　　<label>Logging:

　　</select>

　　</label>

　　</li>

　　</ul></div>

　　</li>

　　<li>

　　<span>Version:</span>

　　</li>

　　</ul>

　　</div>

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

　　id="noVNC_disconnect_button"

　　title="Disconnect">

　　</div>

</div>

　　<div>

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

　　</div></div>

　　</div>

　　<ul>

　　<label>Username:</label>

　　</li>

　　<label>Password:</label>

　　</li>

　　<li>

　　</li>

　　</ul>

　　</form></div>

　　</div>

　　<div>

　　</div>

　　</div>

<!-- 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. 花生壳内网穿透配置

　　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。

　　https://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

　　http://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：

　　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，直接选择注册帐号时花生壳免费赠送的壳域名即可；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；7：确认映射内容无误后，点击“确定”。

　　下面对摄像头和noVNC进行映射，映射添加完成将生成格式为域名+5位数端口号的外网访问地址：

　　然后，在远程外网环境下，直接访问花生壳生成的域名地址就可以实现远程开发51单片机了。好了，本次分享到这里！感谢大家的耐心阅读。

　　值得强调的是，花生壳可以将自己的电脑迅速变成一台云服务器，运行基于http的web服务、基于socket的通讯项目等，如远程访问NAS、Web网站、数据库、Windows RDP远程桌面、游戏联机等，通过内网穿透实现没有公网IP时各种局域网服务的跨网段远程访问。有需要的童鞋，可以直接到花生壳官网“未来之星”页面“白嫖”花生壳“青春版”服务。

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