51微控制器因為指令系統、內部結構相對簡單，被國內許多高校用來進行微控制器的入門教學。在今年年初的疫情防控期間，就有一名應屆畢業生使用閒置的樹莓派進行遠端開發51微控制器，以此鍛鍊自己的敲程式碼能力。

學生党進階指南：用閒置樹莓派遠端開發51微控制器

遠端連線上，因為沒有公網IP，該同學使用花生殼內網穿透實現了遠端開發。值得一提的是，花生殼目前向學生群體免費開放了旗下“青春版”服務，學生可以用來更好地進行遠端學習、開發除錯等。

下面是該同學使用樹莓派搭配花生殼，實現遠端開發51微控制器的具體步驟分享：

專案原件清單

1.用來遠端連線的樹莓派3B（已經吃灰很久了….）

2.執行程式的51開發板；

3.顯示影像的攝像頭（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）

專案流程

雖然樹莓派可以透過vnc進行遠端桌面，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，遠端部分ok。

51微控制器的編譯軟體我選擇的是sdcc進行編譯，編譯後會出現hex檔案，但對於很多朋友來說這還不夠，hex格式的檔案還是很大，我們要用bin！！！大家可以使用Hex2bin來進行轉換，okok現在就剩下串列埠下載了，我們來解決遠端下載，這裡我選擇的是開源的stcgal進行燒寫。

最後我們再來看看遠端攝像頭，遠端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幹吧！

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

修改軟體更新源，執行如下命令：

sudo vi /etc/apt/sources.list

按i進入編輯模式，改成清華的軟體源地址，按ESC退出，然後 :x 回車儲存退出。

deb buster main contrib non-free rpi

deb-src 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

將原映象用#號註釋掉，然後插入清華的系統源地址，儲存退出：

deb buster main ui

同步更新源及更新軟體包，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介面。

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檢視本地是否安裝了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

使用下面的命令來執行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設定為1時，下面要執行VNC是的埠號應該是5900+1，那就是5901，VNC的預設埠是5900。

3. 安裝noVNC

#安裝git

sudo apt-get install git

#獲取novnc的原始碼

git clone

進入novnc的目錄

cd noVNC

執行novnc（第一次執行的時候會下載一個埠轉發的程式可能需要一些時間）

./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

編譯程式例子：

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：

提取碼：tg3v

安裝pyserial

sudo pip3 install pyserial

安裝stcgal

pip3 install stcgal

測試

stcgal -h

#下載程式樣例（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）

cd 進入資料夾

安裝依賴環境

sudo apt-get install linux-headers

修改make檔案

開啟ch34x.c原始碼，新增#include <linux/sched/signal.h>，並註釋掉waitqueuet wait

編譯並載入驅動

make

make load

6. 安裝usb攝像頭監控介面

sudo apt-get install motion

然後開啟 motion daemon 守護程式，讓他可以一直在後臺執行：

sudo nano /etc/default/motion

＃no修改成yes:

start_motion_daemon=yes

修改motion的配置檔案：

sudo vim /etc/motion/motion.conf

#deamon off 改成 on

deamon on

#設定解析度

width 800

height 600

#關閉 localhost 的限制

webcam_localhost off

然後執行 motion：

sudo motion

現在我們的攝像頭已經變成了一臺網路攝像頭。在chrome瀏覽器下訪問 http://[your.domain]:8081 即可看到攝像頭當前拍攝的畫面。

7. 簡單修改noVNC介面

在noVNC原始碼的app目錄下面新增camera資料夾

這裡是jq的一個小外掛實現了一個可以拖動的小框框

連結：

提取碼：swk9

最後修改vnc.html檔案讓我們把攝像頭和遠端介面合二為一

<!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:

or the fragment:

-->

<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. 編寫繼電器控制指令碼控制微控制器上電

首先我們選用樹莓派上的一個引腳來控制繼電器，而繼電器來控制微控制器的通電與斷電。指令碼程式碼如下，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)

這裡執行這個程式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. 花生殼內網穿透配置

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

在下載軟體的介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定例子

安裝第一步

sudo -s //切換到管理員許可權

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檢視

phddns start //啟動花生殼

phddns enable //設定花生殼開機自啟

然後我們可以用過下面的網址遠端設定花生殼

首次登入，需先啟用。提供掃碼啟用和密碼啟用兩種方式

啟用成功後，進入花生殼管理平臺。

學生党進階指南：用閒置樹莓派遠端開發51微控制器

新增內網穿透對映時，點選頁面上的“增加對映”按鈕，根據頁面提示填寫對映所需的資訊：

學生党進階指南：用閒置樹莓派遠端開發51微控制器

1：自定義；2：選擇HTTP（因為我們要對映的部分都是網頁）；3：選擇用作外網訪問的域名，直接選擇註冊帳號時花生殼免費贈送的殼域名即可；4：選擇動態埠；5：樹莓派裝置的內網IP地址；6：對映的服務型別對應埠；7：確認對映內容無誤後，點選“確定”。

下面對攝像頭和noVNC進行對映，對映新增完成將生成格式為域名+5位數埠號的外網訪問地址：

學生党進階指南：用閒置樹莓派遠端開發51微控制器

然後，在遠端外網環境下，直接訪問花生殼生成的域名地址就可以實現遠端開發51微控制器了。好了，本次分享到這裡！感謝大家的耐心閱讀。

學生党進階指南：用閒置樹莓派遠端開發51微控制器

值得強調的是，花生殼可以將自己的電腦迅速變成一臺雲伺服器，執行基於http的 web服務、基於socket的通訊專案等，如遠端訪問 NAS、Web網站、資料庫、Windows RDP遠端桌面、遊戲聯機等，透過內網穿透實現沒有公網IP時各種區域網服務的跨網段遠端訪問。有需要的童鞋，可以直接到花生殼官網“未來之星”頁面“白嫖”花生殼“青春版”服務。

學生党進階指南：用閒置樹莓派遠端開發51微控制器

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