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1. 背景

由于公司的办公电脑也用于深度学习的模型训练,该电脑就不能同时大型软件(连Chrome也不能多开标签),避免影响训练。于是就想把新手机“红米Note 12 Turbo”利用起来,处理一些“轻办公”的工作。

找到方案是:

  • 方案1:Android系统利用chroot安装完整Linux系统,运行基于X11的图形化软件(例如Chrome),PC端运行X server
  • 方案2:手机运行Android桌面模式,并投屏到PC。

由于方案1运行不流畅、不能方便利用GPU加速、软件兼容不佳等,只能放弃。方案2整理了一下,能达到比较高的实用性。

2. 原理

据说从Android 10开始,Android系统内置了桌面模式。该模式下,App可以自由拖动显示位置,并调整窗口大小(跟PC操作系统一样)。

有趣的是,“开发者选项”里开启了“模拟辅助显示设备”,就可以启用桌面模式,而且基本不影响手机正常显示模式。可以认为同一个Android手机上同时运行“手机模式”和“桌面模式”,App能在这两个模式之间显示。

最后,利用scrcpy把“模拟辅助显示设备”投屏到PC端,就可以使用大屏幕显示“桌面模式”,并且利用鼠标键盘进行输入。

据说手机直连显示器(需要手机直接输出HDMI功能),或者无线连接Miracast,都可以显示“桌面模式”。但是手上没有相关设备,不能验证。

3. 配置

3.1. PC端软件

3.2. Android必要配置

  • 启用“开发者模式”。
  • 进入“设置” -> “系统” -> “开发者选项”,勾选“启用可自由调整的窗口”、“强制使用桌面模式”。

    • 其中“强制使用桌面模式”,就是“模拟辅助显示设备”启用桌面模式。

3.3. 启动命令

在PC端的命令窗口执行以下命令即可启动。Linux Shell脚本参考如下:

#!/bin/bash

CMD_ADB=/opt/android-sdk/platform-tools/adb
CMD_SCRCPY=/opt/scrcpy/scrcpy
PHONE_NAME=MyPhone

# Turn on Simulate secondary displays of android phone
"${CMD_ADB}" shell settings put global overlay_display_devices 1920x1080/180

# Get display-id of Simulate secondary displays
DISPLAY_ID=$("${CMD_SCRCPY}" --list-displays | "${CMD_ADB}" shell "grep -o 'display-id=[1-9][0-9]*' | sed 's/display-id=\([1-9][0-9]*\)/\1/'")
echo Display ID: ${DISPLAY_ID}

# Cast screen
"${CMD_SCRCPY}" --display-id=${DISPLAY_ID} --keyboard=uhid --mouse=sdk --no-audio --power-off-on-close --shortcut-mod="lctrl,rctrl" --stay-awake --turn-screen-off --window-title="${PHONE_NAME} - Android Desktop Mode" --window-x=0 --window-y=25

# Turn off Simulate secondary displays of android phone
${CMD_ADB} shell settings put global overlay_display_devices null

说明:

  • CMD_ADB设置adb命令所在位置。
  • CMD_SCRCPY设置scrcpy命令所在位置。
  • PHONE_NAME设置手机名称,作为投屏窗口的标题。
  • adb shell settings put global overlay_display_devices用于开启或关闭Android上“模拟辅助显示设备”。

    • 如果在“开发者选项”中开启“模拟辅助显示设备”,没有DPI选项,所以这里通过命令开启。
    • 值为1920x1080/180,设置“模拟辅助显示设备”的分辨率为1920x1080,DPI为180。此值适合针对20吋左右的屏幕。DPI的值,主要影响“模拟辅助显示设备”UI效果,包括字体大小,但不影响手机正常模式。
    • 值为"1920x1080/180\;1920x1080/180",显示两个“模拟辅助显示设备”。多个“模拟辅助显示设备”的配置,需要用双引号(")包裹,并以\;分隔。
    • 值为null,关闭“模拟辅助显示设备”。
  • 获取“模拟辅助显示设备”的“display-id”,用于scrcpy投屏。

    • 这里利用了Android自带的grepsed实现字符串匹配提取,避免操作系统缺乏相关命令(例如Windows的CMD)。
    • 如果PC端是Linux设备,可以改为“DISPLAY_ID=$(${CMD_SCRCPY} --list-displays | grep -oP '(?<=display-id=)1-9*')”,简化命令。
  • 启动scrcpy

    • 相关参数可以通过scrcpy --help查阅。
  • 关闭“模拟辅助显示设备”。

    • 由于scrcpy运行时,会占着终端,同时暂停了Shell脚本的运行。那么scrcpy停止后,就可以自动执行关闭“模拟辅助显示设备”。

Windows的CMD批处理脚本,参考如下:

@echo off

set PHONE_NAME=MyPhone
set CMD_ADB=D:\Program Files\android-sdk\platform-tools\adb.exe
set CMD_SCRCPY_PATH=D:\Program Files\scrcpy
set CMD_SCRCPY=scrcpy.exe
set TEMP_FILE="C:\Users\%username%\AppData\Local\Temp\scrcpy_display_id_%RANDOM%.txt"

rem Turn on auxiliary display device
"%CMD_ADB%" shell settings put global overlay_display_devices 1920x1080/180

rem Get display id of auxiliary display device
"%CMD_SCRCPY_PATH%\%CMD_SCRCPY%" --list-displays | "%CMD_ADB%" shell "grep -o 'display-id=[1-9][0-9]*' | sed 's/display-id=\([1-9][0-9]*\)/\1/'" > %TEMP_FILE%
set /p DISPLAY_ID=<%TEMP_FILE%
del %TEMP_FILE%
echo Display id: %DISPLAY_ID%

rem adb shell am start-activity --display %DISPLAY_ID% cu.axel.smartdock/cu.axel.smartdock.activities.MainActivity
rem adb shell am stack list | adb shell "grep 'cu.axel.smartdock/cu.axel.smartdock.activities.MainActivity' | sed 's/^[[:space:]]*taskId=\([1-9][0-9]*\).*/\1/i'"

rem Run scrcpy
"%CMD_SCRCPY_PATH%\%CMD_SCRCPY%" --display-id=%DISPLAY_ID% --keyboard=uhid --mouse=sdk --no-audio --power-off-on-close --shortcut-mod="lctrl,rctrl" --stay-awake --turn-screen-off --window-title="%PHONE_NAME% - Android Desktop Mode" --window-x=0 --window-y=25

rem Turn off auxiliary display device
"%CMD_ADB%" shell settings put global overlay_display_devices null

年初给老婆入手了“红米Note 12 Turbo”,整机较轻,运行速度快,最大惊喜是可以运行“yuzu”(Switch模拟器),可以玩“星之卡比:探索发现”。于是上个月也给自己入手一台(终于脱离“红米K30 5G”的苦海…)。

优点:

  • SoC采用高通的骁龙7+Gen2,高性能。
  • SoC能耗比高,OLED屏幕加持,续航很出色。
  • 塑料机身,取消屏幕支架,整机重量不到190g。
  • X轴线性马达,打字的震动反馈舒适。
  • 双扬声器。

缺点:

  • OLED屏幕,会有烧屏风险。
  • 即使国外有销售(国外名称为Poco F5),LineageOS官方没有支持。
  • Android 14的第三方ROM,自动亮度失效。

1. 刷机

此机型有很多第三方ROM可选,推荐两个:

本人喜欢“Uvite 14”,下面介绍对应的刷机方法:

1.1. 下载文件

1.2. 刷ROM

注:

  • 刷机前,需要利用小米手机解锁工具进行解锁(此处略)。
  • 由于使用了A/B分区,Recovery集成在boot分区(跟系统Rom集成),所以刷入的第三方Recovery会被系统Rom所覆盖。
  • 由于Recovery集成在boot分区,所以就建议使用Fastboot模式刷系统Rom。

方案1,使用Recovery

手机开机进入Fastboot模式(同时按音量减和开机键),刷入Recovery并进入,参考命令如下:

# 刷入Recovery
fastboot devices
fastboot flash recovery twrp-3.7.1_12-v8.6_A14-marble-skkk.img
fastboot reboot recovery

进入Revocery后,就是常规操作了:

  • 格式化data
  • Recovery刷入“Uvite 14”的Recovery版
  • 重启后完成

方案2,使用Fastboot

Paranoid官方提供了Fastboot的刷机工具:https://github.com/ghostrider-reborn/aospa-flashing-kit/tree/marble

如果手工执行刷机,可参考以下步骤:

  • 手机开机进入Fastboot模式
  • 电脑端执行以下命令,期间手机会重启,不要管

    # Fastboot模式刷ROM
    fastboot update --skip-reboot aospa-uvite-beta-marble-20240420-image.zip
  • 电脑端直到提示successful,才重启手机,并进入系统

2. 获取Root权限

推荐使用KernelSU,天然自带隐藏功能,避免App检测Root。

参考资料:

参考步骤:

  • 在github下载最新的KernelSU apk,并在手机安装。
  • 从“Uvite 14”的Fastboot版的刷机包中,提取boot.img文件,并放到手机上。
  • 手机上使用KernelSU apk对boot.img打补丁。
  • 把打补丁后的boot.img刷入手机。

    • 这一步,我的做法是把打补丁后的boot.img,替换“Uvite 14”的Fastboot版的刷机包对应文件,并使用刷ROM的操作刷入。
  • 重启手机后,再打开KernelSU,就提示正常工作了。

3. 刷成砖

值得记录的是,试过使用Recovery刷Rom导致刷成砖。主要是刷机过程中,Recovery自动重启,导致刷机过程终端,手机被刷成砖,不能启动,也不能进入Fastboot模式。

由于采用高通的SoC,这个情况,可以进入9008模式,刷入Rom,实现拯救手机。而Android手机进入9008模式的方式,主要有两个,一个是使用刷机线,另一个是开机过程短接主板上的特定触点。查了下,这个手机只能通过“短接触点”的方式进入9008。由于我直接申请售后,就没有继续深入研究了。

关于9008刷机线(以下内容来源网络,没有实践过):

  • 使用Micro USB数据线,即USB 2.0的数据线。
  • 剥开“绿色”和“黑色”的线,露出金属,用于短接。
  • 使用此数据线连上电脑,另一头接上Type C转接头。
  • 手机关机状态下,短接“绿色”和“黑色”线(用手摁住即可),Type C转接头连上手机,几秒后松开两个金属线,在电脑设备管理器(我的电脑-右键-管理-设备管理器-端口COM和LPT)中可以看到9008端口。
  • 如果嫌麻烦,可以直接购买9008刷机线,有个按钮可以实现短接“绿色”和“黑色”的线。

上个月,发现“cloudflare.com”被解析为“127.0.0.1”,于是研究了一下DNS污染。

1. 检测

可以直接使用相关网站,检查各个DNS针对指定域名的解析是否正确。例如:

也可以使用命令或工具,查询使用指定DNS解析指定域名的结果。nslookup命令的示例如下:

# nslookup 域名 DNS地址
nslookup cloudflare.com 223.5.5.5

2. 解决方案

一般设置DNS为可靠的共用DNS即可。由于是网络运营商的DNS发现的污染,所以不推荐使用三大运营商的DNS。暂时改为使用“阿里公共DNS”。

最简单的是,修改网络出口设备(例如路由器)的DNS,所有网络设备(例如手机、电脑)都使用其默认DNS。比较麻烦的是,各个网络设备各自设置DNS。

国内外的免费公共DNS,可参考:

几个比较有名的DNS如下:

3. 扩展内容

3.1. 关于nslookup命令

一般各大系统都有nslookup命令。对于Debian 11和Ubuntu 22.04,可能没有默认安装nslookup,需要手动安装。

# Debian或Ubuntu,安装nslookup命令
sudo apt install bind9-dnsutils

# 查看域名的DNS A记录解析
nslookup -type=A cloudflare.com 223.5.5.5

该命令的详细说明,可以参考man nslookup或Debian官方文档:nslookup(1) — bind9-dnsutils — Debian bookworm — Debian Manpages

3.2. 如何修改DNS配置

3.2.1. 总结

  • 路由器,进入其管理后台,修改DNS配置。
  • 网络终端设备(电脑,手机等),需要明确配置DNS的范围,一般是:全局、指定网络接口、指定代理服务。
  • 全局DNS,需确定管理DNS服务的程序,再修改其配置文件。
  • 指定网络接口的DNS,一般修改其网卡设置。
  • 代理服务的DNS,一般不走本地设置,需要参考该代理服务的配置说明。

3.2.2. 关于配置全局DNS

对于Linux(例如Debian 12),一般查看/etc/resolv.conf文件,可以了解当前使用什么DNS。直接修改该文件,可以更改当前全局DNS,例如:

# 设置DNS为阿里DNS
nameserver 223.5.5.5

但是,如果有其它程序接管了/etc/resolv.conf文件,比如systemd-resolved服务,系统重启后会该文件被重置,导致设置无效。注意各个系统的情况不同,比如:

  • Debian 11/12,默认没有安装systemd-resolved
  • Ubuntu 22.04,默认安装并启用systemd-resolved

3.2.3. 关于配置网络接口DNS

  • 图形界面,通过网络配置,修改相应的DNS。

    • 例如Ubuntu 22.04,使用NetworkManager管理。网络接口的配置文件在/etc/NetworkManager/system-connections/
  • 命令界面,一般修改配置文件/etc/network/interfaces

    • 例如Debian 11/12,其示例配置如下:
# This file describes the network interfaces available on your system
# and how to activate them. For more information, see interfaces(5).

source /etc/network/interfaces.d/*

# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback

# The primary network interface
allow-hotplug enp3s0
#iface enp3s0 inet dhcp
iface enp3s0 inet static
    address 192.168.0.100
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.0.1
    dns-nameservers 223.5.5.5 192.168.0.1

3.3. 管理DNS缓存

3.3.1. Linux的DNS缓存

  1. 使用systemd-resolve,适合Ubuntu 20.04及以下、Debian 11/12等。
# 清除DNS缓存
sudo systemd-resolve --flush-caches

# 查看DNS缓存情况
sudo systemd-resolve --statistics

对于Debian 11/12,需要启用systemd-resolve服务。

sudo systemctl enable systemd-resolved.service
  1. 使用resolvectl,适合Ubuntu 20.04以上。
# 清除DNS缓存
sudo resolvectl flush-caches

# 查看DNS缓存情况
sudo resolvectl statistics
  1. 重启网络服务,清除DNS缓存,适合一般Linux。
# 基于Init.d的系统
sudo /etc/init.d/networking restart

# 基于SystemD的系统
sudo service networking restart

3.3.2. Windows的DNS缓存

rem 清除DNS缓存
ipconfig /flushdns

3.3.3. Chrome浏览器的DNS缓存

Chrome本身建立了自己的DNS缓存,并提供简单的管理功能。打开链接:chrome://net-internals/#dns 即可。

由于需要开发移动端App,有机会用上了Apple M1 CPU的Mac Mini。对比过Windows 11、Ubuntu 22.04,感觉是目前最好的 App开发机。

1. 优点

1.1. 唯一支持两大移动平台

没办法,Build iOS App和提交Apple Store,都只能使用Xcode ,也就离不开Mac OS。

Android就随意了。

1.2. 支持两大平台的模拟器,且很爽

支持iOS和Android的模拟器,除了Android SDK下载镜像慢,创建很快、运行很流畅。能满足大部分需要兼容多个系统版本的开发测试的场景。相比购买和使用一堆实体机器进行开发测试,这个方便太多。

但是模拟器具体有哪些不支持的功能,需要使用实体机验证的,暂时没遇到。

2. 缺点

2.1. 快捷键不习惯

估计Mac OS新手用户,特别是从Windows或Linux切换过来的,都有这个问题吧。网上有解决方案,调整快捷键。但我选择了去适应它。

2.2. 随机弹出屏幕保护程序

这个屏幕保护程序,即使设置了关闭,也会弹出。主要是使用VNC远程时关不掉,导致不能进入桌面。解决方案见“附录”。

2.3. 使用 VNC 远程桌面比较卡

由于使用非Mac的电脑远程过去,只能使用VNC。用Mac远程到Mac,可能是另一种体验。

2.4. 不支持多人同时远程桌面

由于习惯了Windows、Linux的服务器,可以多人同时远程上去,特别是Windows远程桌面可以多人同时使用,所以提出这个问题。某个程序员的社交网站发过贴请教,结果被吐槽为什么不是人手一台Mac……当然,人手一台Mac的话,就不会有这个应用场景和问题了。

另外,Mac的SSH服务是可以多人同时登录。

3. 附录

踩过的坑,参考:Headless Mac Mini 折腾记

3.1 远程访问

最好是同时开启屏幕共享(vnc)远程登录(ssh)。遇到万不得已的情况,可以SSH进去执行sudo reboot重启。

3.2 关闭屏幕保护

在图形界面“设置”关闭了屏幕保护后,仍然会随机运行。可使用以下命令设置关闭:

sudo defaults write /Library/Preferences/com.apple.screensaver loginWindowIdleTime 0

如果屏幕保护程序在运行且不能退出的情况,可以使用以下命令(可以通过SSH执行)去关闭其进程,实现退出屏幕保护:

killall ScreenSaverEngine

1 背景

烘焙咖啡豆的过程中,为了更好地测量和记录温度及其变化,使用ESP32C3制作了一个温度监控模块。

2 需求

如果从烘焙咖啡豆的角度去考虑,参照商用机器的设计,这个温度监测会有很多功能要实现。作为起始的设计,还是先简化需求,逐步实现更多功能。所以第一版先确定以下需求:

  • 计时。这个实现起来简单,记录的温度也需要跟时间关联。
  • 读取测量出的温度值。用于展示、分析、记录等。
  • 展示温度变化。显示当前温度值,和温度与时间的曲线。

3 设计

3.1 元件

  • 主控:ESP32C3-Core,刷上MicroPython固件

    • 此开发板很廉价,最低9.9 RMB包邮。
    • 支持WiFi和蓝牙,数据可以很方便地同步到其它设备。
    • 基于MicroPython开发程序,调试很方便。
  • 温度检测模块:MAX6675,K型热电偶温度传感模块,SPI接口。

    • 廉价。
    • 最低精度为0.25 °C,够用。
  • 温度检测探头:K型铠装热电偶,探头为可弯曲、接壳式、304不锈钢材质。

    • 这个探头比温度检测模块附送的灵敏很多。
    • 一般型号为WRNK191。
    • 参考规格:直径1mm,插深50mm,线长500mm。
  • 显示模块:SSD1306,单色OLED屏,0.96英寸,分辨率128x64,两线I2C接口。

    • 廉价。
    • I2C接口的数据线只有两根,减少GPIO的占用。

3.2 接线

这里忽略电源(VCC 3.3V)和接地(GND)的连接。详细如下:

ESP32C3的接口模块接口
GPIO10MAX6675SO
GPIO02MAX6675SCK
GPIO12MAX6675CS
GPIO05SSD1306SCL
GPIO04SSD1306SDA

接线不是固定的,可以根据实际调整,但是要改main.py的对应配置。

4 程序

相关代码文件:

  • max6675.py:MAX6675的驱动程序。
  • ssd1306.py:SSD1306的驱动程序。
  • series_list.py:温度数据类,方便后面扩展对温度数据的保存。
  • main.py:主程序。

4.1 MAX6675的驱动程序

文件名max6675.py

# from https://github.com/BetaRavener/micropython-hw-lib/blob/master/MAX6675/max6675.py

import time


class MAX6675:
    MEASUREMENT_PERIOD_MS = 220

    def __init__(self, sck, cs, so):
        """
        Creates new object for controlling MAX6675
        :param sck: SCK (clock) pin, must be configured as Pin.OUT
        :param cs: CS (select) pin, must be configured as Pin.OUT
        :param so: SO (data) pin, must be configured as Pin.IN
        """
        # Thermocouple
        self._sck = sck
        self._sck.off()

        self._cs = cs
        self._cs.on()

        self._so = so
        self._so.off()

        self._last_measurement_start = 0
        self._last_read_temp = 0
        self._error = 0

    def _cycle_sck(self):
        self._sck.on()
        time.sleep_us(1)
        self._sck.off()
        time.sleep_us(1)

    def refresh(self):
        """
        Start a new measurement.
        """
        self._cs.off()
        time.sleep_us(10)
        self._cs.on()
        self._last_measurement_start = time.ticks_ms()

    def ready(self):
        """
        Signals if measurement is finished.
        :return: True if measurement is ready for reading.
        """
        return time.ticks_ms() - self._last_measurement_start > MAX6675.MEASUREMENT_PERIOD_MS

    def error(self):
        """
        Returns error bit of last reading. If this bit is set (=1), there's problem with the
        thermocouple - it can be damaged or loosely connected
        :return: Error bit value
        """
        return self._error

    def read(self):
        """
        Reads last measurement and starts a new one. If new measurement is not ready yet, returns last value.
        Note: The last measurement can be quite old (e.g. since last call to `read`).
        To refresh measurement, call `refresh` and wait for `ready` to become True before reading.
        :return: Measured temperature
        """
        # Check if new reading is available
        if self.ready():
            # Bring CS pin low to start protocol for reading result of
            # the conversion process. Forcing the pin down outputs
            # first (dummy) sign bit 15.
            self._cs.off()
            time.sleep_us(10)

            # Read temperature bits 14-3 from MAX6675.
            value = 0
            for i in range(12):
                # SCK should resemble clock signal and new SO value
                # is presented at falling edge
                self._cycle_sck()
                value += self._so.value() << (11 - i)

            # Read the TC Input pin to check if the input is open
            self._cycle_sck()
            self._error = self._so.value()

            # Read the last two bits to complete protocol
            for i in range(2):
                self._cycle_sck()

            # Finish protocol and start new measurement
            self._cs.on()
            self._last_measurement_start = time.ticks_ms()

            self._last_read_temp = value * 0.25

        return self._last_read_temp

4.2 SSD1306的驱动程序

文件名ssd1306.py

这个驱动继承了FrameBuffer类,显示文字或绘图的方法,参考FrameBuffer类的文档即可(代码有说明)。

# MicroPython SSD1306 OLED driver, I2C and SPI interfaces
# from https://github.com/micropython/micropython-lib/blob/master/micropython/drivers/display/ssd1306/ssd1306.py

from micropython import const
import framebuf


# register definitions
SET_CONTRAST = const(0x81)
SET_ENTIRE_ON = const(0xA4)
SET_NORM_INV = const(0xA6)
SET_DISP = const(0xAE)
SET_MEM_ADDR = const(0x20)
SET_COL_ADDR = const(0x21)
SET_PAGE_ADDR = const(0x22)
SET_DISP_START_LINE = const(0x40)
SET_SEG_REMAP = const(0xA0)
SET_MUX_RATIO = const(0xA8)
SET_IREF_SELECT = const(0xAD)
SET_COM_OUT_DIR = const(0xC0)
SET_DISP_OFFSET = const(0xD3)
SET_COM_PIN_CFG = const(0xDA)
SET_DISP_CLK_DIV = const(0xD5)
SET_PRECHARGE = const(0xD9)
SET_VCOM_DESEL = const(0xDB)
SET_CHARGE_PUMP = const(0x8D)

# Subclassing FrameBuffer provides support for graphics primitives
# http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/library/framebuf.html
class SSD1306(framebuf.FrameBuffer):
    def __init__(self, width, height, external_vcc):
        self.width = width
        self.height = height
        self.external_vcc = external_vcc
        self.pages = self.height // 8
        self.buffer = bytearray(self.pages * self.width)
        super().__init__(self.buffer, self.width, self.height, framebuf.MONO_VLSB)
        self.init_display()

    def init_display(self):
        for cmd in (
            SET_DISP,  # display off
            # address setting
            SET_MEM_ADDR,
            0x00,  # horizontal
            # resolution and layout
            SET_DISP_START_LINE,  # start at line 0
            SET_SEG_REMAP | 0x01,  # column addr 127 mapped to SEG0
            SET_MUX_RATIO,
            self.height - 1,
            SET_COM_OUT_DIR | 0x08,  # scan from COM[N] to COM0
            SET_DISP_OFFSET,
            0x00,
            SET_COM_PIN_CFG,
            0x02 if self.width > 2 * self.height else 0x12,
            # timing and driving scheme
            SET_DISP_CLK_DIV,
            0x80,
            SET_PRECHARGE,
            0x22 if self.external_vcc else 0xF1,
            SET_VCOM_DESEL,
            0x30,  # 0.83*Vcc
            # display
            SET_CONTRAST,
            0xFF,  # maximum
            SET_ENTIRE_ON,  # output follows RAM contents
            SET_NORM_INV,  # not inverted
            SET_IREF_SELECT,
            0x30,  # enable internal IREF during display on
            # charge pump
            SET_CHARGE_PUMP,
            0x10 if self.external_vcc else 0x14,
            SET_DISP | 0x01,  # display on
        ):  # on
            self.write_cmd(cmd)
        self.fill(0)
        self.show()

    def poweroff(self):
        self.write_cmd(SET_DISP)

    def poweron(self):
        self.write_cmd(SET_DISP | 0x01)

    def contrast(self, contrast):
        self.write_cmd(SET_CONTRAST)
        self.write_cmd(contrast)

    def invert(self, invert):
        self.write_cmd(SET_NORM_INV | (invert & 1))

    def rotate(self, rotate):
        self.write_cmd(SET_COM_OUT_DIR | ((rotate & 1) << 3))
        self.write_cmd(SET_SEG_REMAP | (rotate & 1))

    def show(self):
        x0 = 0
        x1 = self.width - 1
        if self.width != 128:
            # narrow displays use centred columns
            col_offset = (128 - self.width) // 2
            x0 += col_offset
            x1 += col_offset
        self.write_cmd(SET_COL_ADDR)
        self.write_cmd(x0)
        self.write_cmd(x1)
        self.write_cmd(SET_PAGE_ADDR)
        self.write_cmd(0)
        self.write_cmd(self.pages - 1)
        self.write_data(self.buffer)


class SSD1306_I2C(SSD1306):
    def __init__(self, width, height, i2c, addr=0x3C, external_vcc=False):
        self.i2c = i2c
        self.addr = addr
        self.temp = bytearray(2)
        self.write_list = [b"\x40", None]  # Co=0, D/C#=1
        super().__init__(width, height, external_vcc)

    def write_cmd(self, cmd):
        self.temp[0] = 0x80  # Co=1, D/C#=0
        self.temp[1] = cmd
        self.i2c.writeto(self.addr, self.temp)

    def write_data(self, buf):
        self.write_list[1] = buf
        self.i2c.writevto(self.addr, self.write_list)


class SSD1306_SPI(SSD1306):
    def __init__(self, width, height, spi, dc, res, cs, external_vcc=False):
        self.rate = 10 * 1024 * 1024
        dc.init(dc.OUT, value=0)
        res.init(res.OUT, value=0)
        cs.init(cs.OUT, value=1)
        self.spi = spi
        self.dc = dc
        self.res = res
        self.cs = cs
        import time

        self.res(1)
        time.sleep_ms(1)
        self.res(0)
        time.sleep_ms(10)
        self.res(1)
        super().__init__(width, height, external_vcc)

    def write_cmd(self, cmd):
        self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0)
        self.cs(1)
        self.dc(0)
        self.cs(0)
        self.spi.write(bytearray([cmd]))
        self.cs(1)

    def write_data(self, buf):
        self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0)
        self.cs(1)
        self.dc(1)
        self.cs(0)
        self.spi.write(buf)
        self.cs(1)

4.3 温度数据类

文件名series_list.py

想模拟成时序数据库,目前只是保存了屏幕可以显示的数据数量。

class SeriesList:
    
    def __init__(self, maxLen: int, firstVal: float):
        self._maxLen = 1 if maxLen <= 0 else maxLen
        self._list = [firstVal]
        self._len = len(self._list)
    
    def append(self, val: float):
        self._list.append(val)
        if (self._len + 1) > self._maxLen:
            delVal = self._list.pop(0)
        else:
            self._len += 1
    
    def last(self, index: int = 0) -> int:
        return self._list[self._len - index -1]
    
    def histogram(self, maxRange: int) -> list:
        hList = self._list.copy()
        hMax = int(max(self._list))
        hMin = int(min(self._list))
        hRange = hMax - hMin + 1
        rate = 1 if hRange <= maxRange else (maxRange / hRange)
        if rate == 1:
            for i, v in enumerate(hList):
                hList[i] = int(v) - hMin
        else:
            for i, v in enumerate(hList):
                hList[i] = int((int(v) - hMin) * rate)
        return hList

4.4 主程序

文件名main.py

总结一下:

  • 使用了定时任务(Timer)去探测温度和更新显示,每秒执行一次。
  • 每次执行最大耗时约150毫秒,绘画曲线的代码可以再优化。
  • 绘画曲线时,如果把整个区域置黑,再画曲线,性能比较高,但是会闪屏。目前是逐列置黑,再画,虽然慢了点,但观感良好。
  • 展示的曲线是为了直观看到温度变化,如果显示范围内的温度差超过屏幕区域的分辨率,曲线会按比例压缩。
from micropython import const
import time
from machine import Pin, SoftI2C, Timer
from max6675 import MAX6675
from ssd1306 import SSD1306_I2C
from series_list import SeriesList

UNIT_60 = const(60)
SCREEN_W = const(128)
SCREEN_H = const(64)
HISTOGRAM_X = const(0)
HISTOGRAM_Y = const(10)
HISTOGRAM_W = const(SCREEN_W)
HISTOGRAM_H = const(SCREEN_H - HISTOGRAM_Y)

""" init MAX6675 ################################## """
print('init MAX6675')
so = Pin(10, Pin.IN) # GPIO10
sck = Pin(2, Pin.OUT) # GPIO02
cs = Pin(12, Pin.OUT) # GPIO12
max = MAX6675(sck, cs, so)
time.sleep(1)
curTemp = max.read()

""" init OLED ################################## """
print('init OLED')
i2c = SoftI2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4))
oled = SSD1306_I2C(SCREEN_W, SCREEN_H, i2c)

""" init Ticks ################################## """
ticksStart = time.ticks_ms()

""" init Temperature list ################################## """
sList = SeriesList(SCREEN_W, curTemp)

""" init Timer ################################## """
def timerRefresh(t):
    global max, curTemp, oled, timeSec, sList
    
    duration = 0 if ticksStart==None else int(time.ticks_diff(time.ticks_ms(), ticksStart) / 1000)
    dSec = duration % UNIT_60
    dMin = int(duration / UNIT_60)
    
    curTemp = max.read() # Current temperature
    sList.append(curTemp)
    
    oled.fill(0)
    oled.text('{:02d}:{:02d} | {:>6.2f} C'.format(dMin, dSec, curTemp) , 0, 0)
    hList = sList.histogram(HISTOGRAM_H)
    hLen = len(hList)
    hPre = 0
    hCur = 0
    startX = SCREEN_W - hLen
    startY = HISTOGRAM_Y + HISTOGRAM_H - 1
    for i, v in enumerate(hList):
        hPre = v if i == 0 else hCur
        hCur = v
        oled.vline(startX + i, startY - hCur, (hCur - hPre if hPre < hCur else 1), 1)
        if hPre > hCur:
            oled.vline(startX + i - 1, startY - hPre, hPre - hCur, 1)
    oled.show()

timerTemp = Timer(0)
timerTemp.init(period=500, mode=Timer.PERIODIC, callback=timerRefresh) # Every 1 second

print('start run')

春节前,以35rmb入手了Kido x3儿童智能手表,刷上基于官方系统修改的第三方ROM,尝试成为日常通讯设备,以失败告终。

1. 背景

随着时代的变化,现在已经日常使用两个手机SIM卡。一个是“保号卡”,以低价月租套餐保留手机号,一般用于注册、认证、社交等。另一个是“流量卡”,主要使用大流量套餐,子卡互打免费等。这个方案方便更换更优惠的手机流量套餐,同时避免更换手机号。

然后就想,是否可以把“保号卡”插上轻量化设备,比如可插卡的智能手表,避免别人联系不上。此时,“流量卡”可以插上其它智能设备,比如平板、笔记本电脑之类。

决定入手Kido x3,去实行这个想法。

2. 硬件介绍

Kido x3相关介绍视频:

其配置不算突出,吸引我的地方主要是:

  • 可破解,有定制系统。
  • 可插SIM卡,支持4G LTE和WiFi。
  • 价格便宜,当时只要35rmb。
  • 电池容量为900mAh,比同类产品高。
  • 防水级别为IP68,日常生活防水。

其详细配置如下:

  • CPU: Qualcomm® Snapdragon Wear™ 2100
  • 内存: 512 MB
  • 闪存: 4 GB(用户可用不到2GB)
  • 电池: 900 mAh
  • 重量: 57.4g
  • 屏幕: 1.55英寸IPS,320 * 360像素
  • 按键: 两个
  • 摄像头: 侧边500万像素、前置200万像素
  • 移动网络: 4G全网通(可插1个SIM卡)
  • WiFi: 只支持2.4GHz
  • 蓝牙: (未知)
  • GPS: L1+L5 Dual-Frequency GPS
  • 防水级别: IP68
  • 充电: 磁吸线、无线充
  • 系统:Android 7.1.1

3. 刷机

主要思路是,重启进入高通9008模式,利用高通刷机工具,刷入userdata、system、boot三个分区。

刷机前,需要制作数据线,把手表背面的4个触点连上USB 2.0的线。

具体过程,可参照ROM维护者的说明文档。

4. 缺点

  1. 定制系统优化不足。

由于原版系统没有开源,只能在原版ROM基础上修修补补。虽然可以获得root权限,但是改得有限。最致命的缺点是不够省电。虽然其电池容量比同类要大,但是开启4G流量后电量雪崩,而且是关屏待机状态,也不能坚持一天。对比孩子的“小天才”电话手表,启用流量后,能待机两天多。

还出现过致命问题,别人打不进电话!虽然重启后恢复正常,但完全没办法知道什么时候又不行了。

  1. 配套软件不足。

主要是屏幕太小,而一般App都是针对手机设计,用起来就是手机屏幕缩小的效果。缓解的办法是,系统设置三击屏幕后放大显示。

虽然有一些小市场收集了专门的App,但是App数量实在少得可怜。

  1. 抬腕操作很累。

抬腕看手表屏幕的动作,持续太久,手臂会累。另外,手表也有点重,毕竟电池容量大,日常佩戴会感到累。

  1. 一般功能的缺失。

很多传感器,比如计步、GPS等,是没有的。估计是驱动问题吧。

5. 收获

  1. 手环更实用

使用“小米手环3 NFC”已经好几年了。没有连上手机,只是作为手表(看时间)、闹钟、计步、久坐提醒、公交卡等,只需一个月充电一次。相比之下,这个手表相差太远。

  1. 体会到儿童手表的优化

以前一直很鄙视那些系统版本低下的儿童手表,例如某品牌基于Android 4.4改造还卖得贼贵。但用过才知道,儿童手表都做了大量优化,特别是省电方面的。比如我孩子的“小天才 Q2”,开启4G流量后,仍能待机两天多。另外,UI优化、配套App等,就不用多说了。

  1. 表带螺丝的替代

由于到手的kido x3只有本体,没有表带。即使购买了合适的表带,也找到合适的表带螺丝。后来才了解到,可以使用“舌钉”、“乳环”之类代替表带螺丝,确实刷新了对世界的认识(奇怪的知识有增加了)。

  1. 破解系统

kido x3的背面,4个触点,就是对应USB 2.0的四条线。接上USB后,就可以使用ADB连上系统。不少儿童手表都可以用这个方法破解。另外,这个手表是基于高通的CPU,也有专用工具刷入分区镜像,实现破解。

  1. 儿童微信

用过儿童微信,不算好用,但是提供了一个实现微信分身的方法。同一个微信号,可以同时登录手机和儿童微信,而且各不影响接收消息。不过安装儿童微信需要license,可从相关的儿童手表获取,或者直接到“咸鱼”购买。

  1. 涨价

可能由于视频的宣传带动,这货居然涨价了。折腾一番后,仍能高于原价卖出,真好~

采用MicroPython编写的定时任务,特别是在实际环境测试,一般不能看到错误信息。因此,需要做log记录。

找到一个实现Logger功能的项目ulogger,其代码没有依赖其它库,使用方式也符合一般的Logger用法。相关信息如下:

相关代码复制了一份过来,取消了TextIOWrapper的引用:

"""
- project: micropython-ulogger
  https://github.com/whales-chen/micropython-ulogger
- code from
  https://github.com/whales-chen/micropython-ulogger/blob/main/ulogger/__init__.py
- version
  ec4f6b3842c677fbb457f6bc6d88afd8a82eeed6
"""
try:    import time
except: import utime as time

try:    from micropython import const
except: const = lambda x:x # for debug

#from io import TextIOWrapper
import io

__version__ = "v1.2"

DEBUG:    int = const(10)
INFO:     int = const(20)
WARN:     int = const(30)
ERROR:    int = const(40)
CRITICAL: int = const(50)

TO_FILE = const(100)
TO_TERM = const(200)

# fmt map 的可选参数
_level  = const(0)
_msg    = const(1)
_time   = const(2)
_name   = const(3)
_fnname = const(4)


def level_name(level: int, color: bool = False) -> str:
    if not color:
        if level == INFO:
            return "INFO"
        elif level == DEBUG:
            return "DEBUG"
        elif level == WARN:
            return "WARN"
        elif level == ERROR:
            return "ERROR"
        elif level == CRITICAL:
            return "CRITICAL"
    else:
        if level == INFO:
            return "\033[97mINFO\033[0m"
        elif level == DEBUG:
            return "\033[37mDEBUG\033[0m"
        elif level == WARN:
            return "\033[93mWARN\033[0m"
        elif level == ERROR:
            return "\033[35mERROR\033[0m"
        elif level == CRITICAL:
            return "\033[91mCRITICAL\033[0m"


class BaseClock ():
    """
    This is a BaseClock for the logger.
    Please inherit this class by your custom.
    """

    def __call__(self) -> str:
        """
        Acquire the time of now, please inherit this method.
        We will use the return value of this function as the time format of the log,
        such as `2021 - 6 - 13` or `12:45:23` and so on.

        :return: the time string.
        """
        return '%d' % time.time()


class Handler():
    """The Handler for logger.
    """
    _template: str
    _map: bytes
    level: int
    _direction: int
    _clock: BaseClock
    _color: bool
    _file_name: str
    _max_size: int
    #_file = TextIOWrapper
    _file = None

    def __init__(self,
        level: int = INFO,
        colorful: bool = True,
        fmt: str = "&(time)% - &(level)% - &(name)% - &(msg)%",
        clock: BaseClock = None,
        direction: int = TO_TERM,
        file_name: str = "logging.log",
        max_file_size: int = 4096
        ):
        """
        Create a Handler that you can add to the logger later

        ## Options available for fmt.
        - &(level)%  : the log level
        - &(msg)%    : the log message
        - &(time)%   : the time acquire from clock, see `BaseClock`
        - &(name)%   : the logger's name
        - &(fnname)%  : the function name which you will pass on.
        - more optional is developing.

        ## Options available for level.
        - DEBUG
        - INFO
        - WARN
        - ERROR
        - CRITICAL

        ## Options available for direction.
        - TO_FILE : output to a file
        - TO_TERM : output to terminal

        :param level: Set a minimum level you want to be log
        :type level: int(see the consts in this module)

        :param colorful: Whether to use color display information to terminal(Not applicable to files)
        :type colorful: bool

        :param fmt: the format string like: "&(time)% - &(level)% - &(name)% - &(fnname)% - &(msg)%"(default)
        :type fmt: str

        :param clock: The Clock which will provide time str. see `BaseClock`
        :type clock: BaseClock(can be inherit )

        :param direction: Set the direction where logger will output
        :type direction: int (`TO_FILE` or `TO_TERM`)

        :param file_name: available when you set `TO_FILE` to param `direction`. (default for `logging.log`)
        :type file_name: str
        :param max_file_size: available when you set `TO_FILE` to param `direction`. The unit is `byte`, (default for 4k)
        :type max_file_size: str
        """
        #TODO: 文件按日期存储, 最大份数的设置.
        self._direction = direction
        self.level = level
        self._clock = clock if clock else BaseClock()
        self._color = colorful
        self._file_name = file_name if direction == TO_FILE else ''
        self._max_size = max_file_size if direction == TO_FILE else 0

        if direction == TO_FILE:
            self._file = open(file_name, 'a+')

        # 特么的re居然不能全局匹配, 烦了, 只能自己来.
        # m = re.match(r"&\((.*?)\)%", fmt)
        # i = 0
        # while True:
        #     # 由于蛋疼的 ure 不能直接获取匹配结果的数量, 只能使用这种蠢蛋方法来循环.
        #     try:
        #         text = m.group(i)

        #     except:
        #         # 发生错误说明已经遍历完毕
        #         break

        #     # 使用指针代替文本来减少开销
        #     if text == "level":
        #         self._map.append(_level)
        #     elif text == "msg":
        #         self._map.append(_msg)
        #     elif text == "time":
        #         self._map.append(_time)
        #     elif text == "name":
        #         self._map.append(_name)
        #     elif text == "fnname":
        #         self._map.append(_fnname)

        #     i += 1

        # 添加映射
        self._map = bytearray()
        idx = 0
        while True:
            idx = fmt.find("&(", idx)
            if idx >= 0:  # 有找到
                a_idx = fmt.find(")%", idx+2)
                if a_idx < 0:
                    # 没找到后缀, 报错
                    raise Exception(
                        "Unable to parse text format successfully.")
                text = fmt[idx+2:a_idx]
                idx = a_idx+2  # 交换位置
                if text == "level":
                    self._map.append(_level)
                elif text == "msg":
                    self._map.append(_msg)
                elif text == "time":
                    self._map.append(_time)
                elif text == "name":
                    self._map.append(_name)
                elif text == "fnname":
                    self._map.append(_fnname)
            else:  # 没找到, 代表后面没有了
                break

        # 将 template 变成可被格式化的文本
        # 确保最后一个是换行字符

        self._template = fmt.replace("&(level)%", "%s")\
            .replace("&(msg)%", "%s")\
            .replace("&(time)%", "%s")\
            .replace("&(name)%", "%s")\
            .replace("&(fnname)%", "%s")\
            + "\n" if fmt[:-1] != '\n' else ''

    def _msg(self, *args, level: int, name: str, fnname: str):
        """
        Log a msg
        """
        
        if level < self.level:
            return
        # generate msg
        temp_map = []
        text = ''
        for item in self._map:
            if item == _msg:
                for text_ in args:  # 将元组内的文本添加到一起
                    text = "%s%s" % (text, text_)  # 防止用户输入其他类型(int, float)
                temp_map.append(text)
            elif item == _level:
                if self._direction == TO_TERM:  # only terminal can use color.
                    temp_map.append(level_name(level, self._color))
                else:
                    temp_map.append(level_name(level))
            elif item == _time:
                temp_map.append(self._clock())
            elif item == _name:
                temp_map.append(name)
            elif item == _fnname:
                temp_map.append(fnname if fnname else "unknownfn")

        if self._direction == TO_TERM:
            self._to_term(tuple(temp_map))
        else:
            self._to_file(tuple(temp_map))
        # TODO: 待验证: 转换为 tuple 和使用 fromat 谁更快

    def _to_term(self, map: tuple):
        print(self._template % map, end='')

    def _to_file(self, map: tuple):
        fp = self._file
        # 检查是否超出大小限制.
        prev_idx = fp.tell()  # 保存原始指针位置
        # 将读写指针跳到文件最大限制的地方,
        # 如果能读出数据, 说明文件大于指定的大小
        fp.seek(self._max_size)
        if fp.read(1):  # 能读到数据, 说明超出大小限制了
            fp = self._file = open(self._file_name, 'w')  # 使用 w 选项清空文件内容
        else:
            # 没有超出限制
            fp.seek(prev_idx)  # 指针回到原来的地方

        # 检查完毕, 开始写入数据
        fp.write(self._template % map)
        fp.flush()


class Logger():
    _handlers: list

    def __init__(self,
        name: str,
        handlers: list = None,
        ):

        self.name = name
        if not handlers:
            # 如果没有指定处理器, 自动创建一个默认的
            self._handlers = [Handler()]
        else:
            self._handlers = handlers

    @property
    def handlers(self):
        return self._handlers

    def _msg(self, *args, level: int, fn: str):

        for item in self._handlers:
            #try:
            item._msg(*args, level=level, fnname=fn, name=self.name)
            #except:
            #    print("Failed while trying to record")

    def debug(self, *args, fn: str = None):
        self._msg(*args, level=DEBUG, fn=fn)

    def info(self, *args, fn: str = None):
        self._msg(*args, level=INFO, fn=fn)

    def warn(self, *args, fn: str = None):
        self._msg(*args, level=WARN, fn=fn)

    def error(self, *args, fn: str = None):
        self._msg(*args, level=ERROR, fn=fn)

    def critical(self, *args, fn: str = None):
        self._msg(*args, level=CRITICAL, fn=fn)


__all__ = [
    Logger,
    Handler,
    BaseClock,


    DEBUG,
    INFO,
    WARN,
    ERROR,
    CRITICAL,

    TO_FILE,
    TO_TERM,

    __version__
]

近来搞电脑的远程启动搞上瘾了。使用网络启动(Wake on Lan),确实带来很多玩法。为了进一步降低电费,减少电脑非使用时段(例如晚上睡觉时段)待机而产生的功耗,采用ESP32C3(刷上MicroPython)来作为远程开机设备。即:

  • 普通x86电脑,在晚上或无需使用的时间正常关机,并开启网络启动功能。
  • ESP32C3开发板保持24小时开机并联网,可在需要时远程启动所需x86电脑。

于是找了下,在MicroPython上发送Wake on Lan的实现代码。参考了以下文章:

整理出可用代码,保存为文件wol.py,如下:

"""
Small module for use with the wake on lan protocol.

Reference:
- https://pypi.org/project/wakeonlan/
- https://www.cnblogs.com/Yogile/p/16488281.html
"""
import socket
import ubinascii


BROADCAST_IP = "255.255.255.255"
DEFAULT_PORT = 9
SO_BROADCAST = 20

def create_magic_packet(macaddress: str) -> bytes:
    """
    Create a magic packet.

    A magic packet is a packet that can be used with the for wake on lan
    protocol to wake up a computer. The packet is constructed from the
    mac address given as a parameter.

    Args:
        macaddress: the mac address that should be parsed into a magic packet.

    """
    if len(macaddress) == 17:
        sep = macaddress[2]
        macaddress = macaddress.replace(sep, "")
    elif len(macaddress) == 14:
        sep = macaddress[4]
        macaddress = macaddress.replace(sep, "")
    if len(macaddress) != 12:
        raise ValueError("Incorrect MAC address format")
    #return bytes.fromhex("F" * 12 + macaddress * 16)
    return ubinascii.unhexlify("F" * 12 + macaddress * 16)


def send_magic_packet(
    *macs: str,
    ip_address: str = BROADCAST_IP,
    port: int = DEFAULT_PORT,
    interface: str = None
) -> None:
    """
    Wake up computers having any of the given mac addresses.

    Wake on lan must be enabled on the host device.

    Args:
        macs: One or more macaddresses of machines to wake.

    Keyword Args:
        ip_address: the ip address of the host to send the magic packet to.
        port: the port of the host to send the magic packet to.
        interface: the ip address of the network adapter to route the magic packet through.

    """
    try:
        sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 1)
        
        if interface is not None:
            sock.bind((interface, 0))
        sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, 1)
        sock.connect((ip_address, port))
        for mac in macs:
            packet = create_magic_packet(mac)
            sock.send(packet)
            print("send magic packet to MAC [%s]" % (mac))
    except:
        print('send magic packet failed')
        pass
    finally:
        sock.close()

使用示例:

import wol

mac = '12:ab:12:ab:12:ab' # 必填参数。要启动电脑的网卡MAC
broadcastIp = '192.168.0.255'  # 可选参数。广播的地址,一般填对应网段的255地址

wol.send_magic_packet(mac, ip_address=broadcastIp)

1 背景

受“新冠肺炎疫情”影响,出现不能回办公室上班的问题,所以制定一套安全的远程办公方案。

由于办公室有外网IP,原来的方案就是利用路由器的端口映射功能,把各个台式机(操作系统是Windows)的“远程桌面”端口直接映射到外网。这方案缺点如下:

  • “远程桌面”如果存在漏洞,比如绕过登录,电脑上的资料就可能被随意访问。
  • 需要远程访问的台式机,要24小时开机,否则连不上。
  • 需要远程访问的台式机,起码占用路由器的一个端口。

2 解决方案

结合SSH服务、wake on lan、远程桌面,实现更安全和灵活的远程办公。

  • 部署Linux服务器,只映射其SSH服务端口到外网,作为安全入口。
  • SSH客户端几乎覆盖所有平台(包括移动平台),且其功能强大。
  • 使用SSH的端口转发(Port Forward)功能,连上办公室内网的指定IP的“远程桌面”端口。
  • 各个台式机开启wake on lan功能,实现按需开机,工作完关机。
  • 各种操作系统有对应的远程客户端。Windows,使用微软的“远程桌面”客户端,全平台支持;Linux,使用SSH客户端;Mac操作系统,使用VNC客户端。

但是此方案仍有缺点:

  • 需要用户理解SSH及其功能。
  • 使用Linux远程开机命令(wakeonlan),即使把命令简化为Shell脚本,也不是普通人会用。
  • M系列CPU的Mac电脑,不能使用wake on lan,目前只能长期开机。

3 办公室部署

3.1 路由器

路由器的网络需要可外网访问,并且支持端口映射功能。基本路由器都支持端口映射,具体配置参考路由器说明书。

配置路由器外网端口,映射到Linux服务器的SSH服务端口。

3.2 Linux服务器

  1. 安装wakeonlan命令。

Debian或Ubuntu,执行以下命令安装

sudo apt install wakeonlan
  1. 部署SSH服务,作为安全入口。需要SSH服务的安全配置,例如:
  • 仅使用SSHv2协议

    Protocol 2
  • 禁止root用户登录。

    PermitRootLogin no
  • 禁止用户空密码登录。

    PermitEmptyPasswords no
  • 指定白名单用户。

    AllowUsers user1 user2 user3
  • 指定禁止登录的用户(一般指定白名单即可)。

    DenyUsers root user4 user5
  • 限制身份验证最大重试次数。

    MaxAuthTries 3
  • 登录用户的密码,使用强密码,甚至配置使用“密钥”验证登录。
  • 显示最后一次登录的日期和时间。

    PrintLastLog yes
  • 防止特权升级(一般默认配置)

    UsePrivilegeSeparation sandbox
  • 禁用 GSSAPI 认证

    GSSAPIAuthentication no

更详细的设置,可以搜索“Secure SSH”或者“SSH安全加固”等内容。

另外,最好配置一下服务器保持TCP连接的选项,避免客户端自动断开:

  • 开启保持TCP连接

    TCPKeepAlive yes
  • 向客户端发送是否存活的消息的时间间隔,单位是秒,默认是0,不发送

    ClientAliveInterval 30
  • 请求后客户端无响应则自动断开的最大次数

    ClientAliveCountMax 3

3.3 台式机

  1. 主板开启wake on lan功能。具体BIOS设置,需要查询主板的说明书。一般注意以下几点:

    • 板载有线网卡设置启用。
    • wake on lan设置启用。
    • 启动项,允许PCIE设备启动。
    • 启动项,出现pxe rom可选。
  2. 操作系统开启wake on lan功能。即操作系统执行关机时,让主板不要完全断电,并允许网卡运行于可接收Magic Package的状态,用于网络启动电脑。

  3. 开启远程访问服务。各个操作系统配置如下:

    • windows,开启“远程桌面”服务。
    • Linux,开启SSH服务。一般默认开启的。
    • Mac OS,开启“远程访问”服务,可以SSH客户端访问,即字符界面。
    • Mac OS,开启“远程桌面”服务,可以VNC客户端访问,即图形界面。

4 客户端部署

主要就是SSH客户端 + 远程客户端。

4.1 SSH客户端

4.1.1 Linux

一般Linux操作系统默认安装SSH客户端,如果没有,安装“OpenSSH”或者“Dropbear SSH”的客户端即可。

4.1.2 Windows

Windows 10或11可以通过“WinGet”命令安装“OpenSSH”客户端。例如:

winget install opensssh

Windows 7可以使用“PuTTY”。Windows都可以安装这个。

4.1.3 Android

可以使用“Termux”,再安装“OpenSSH”。

pkg install openssh

或者使用其它SSH客户端App。

4.1.4 iOS

安装Termius。需要注册账号,免费版可以使用SSH客户端和端口转发功能。

4.2 远程桌面客户端

  • Windows,自带“远程桌面”客户端。
  • Linux,推荐安装“Remmina”。
  • Android,安装微软官方“远程桌面”App。
  • iOS,安装微软官方“远程桌面”App。

4.3 VNC客户端

  • Windows,使用开源的“TightVNC”。
  • 其它,待补充。

5 客户端使用

以Windows远程桌面为例,其默认端口为3389,并假设该台式机的IP为192.168.0.123。其它服务类似操作。

  1. 远程开机。

    启动SSH客户端并登录,使用wakeonlan命令 + MAC地址,启动对应的台式机。注意,需要记录该台式机有线网卡的MAC地址。
  2. 开启端口转发。

    启动SSH客户端,设置本地端口(例如 43389)转发到办公室内网指定电脑端口(例如 192.168.0.123:3389)。
  3. 连接远程桌面。

    远程桌面客户端连接到本机端口(例如 127.0.0.1:43389),即可访问。如果是管理员帐号登录,需勾选“管理员模式”。

5.2 远程开机

普通用户执行wakeonlan命令,参数是对应台式机网卡的MAC地址。然后使用ping命令,检查该台式机是否开机成功。

要注意,Windows操作系统,不要使用shutdown /s命令关机,会导致wakeonlan命令无法开机。

5.3 开启端口转发

假设,办公室的外网域名为remote.office.com,SSH映射外网端口为22222,SSH登录用户为r-user,需要通过访问192.168.0.123:3389的“远程桌面”服务,并且本机开启43389端口去访问。

5.3.1 SSH命令

使用SSH客户端(例如OpenSSH客户端)的,直接执行以下命令,然后输入密码,让其一直运行即可。

ssh -f -N -L 43389:192.168.0.123:3389 r-user@remote.office.com -p 22222 -o ServerAliveInterval=30

关键参数说明如下:

  • -f后台运行。
  • -N不执行命令。
  • -L 43389:192.168.0.123:3389是把本机43389端口转发到办公室内网的192.168.0.123:3389端口。
  • -o ServerAliveInterval=30是每30秒向服务器发生一条表示客户端存活的消息,用于保持连接。

关于客户端保持连接,可以修改/etc/ssh/ssh_config文件,在Host *的配置下,加入以下配置。然后运行ssh命令,不用加上-o ServerAliveInterval=30这个参数。

ServerAliveInterval 30
ServerAliveCountMax 3

5.3.2 PuTTY设置

  1. 点Category -> Session,在Host name填remote.office.com,Port填22222,Connection Type选SSH。
  2. 点Category -> Connection -> Data,在Auto-login username填r-user
  3. 点Category -> Connection -> SSH -> Tunnels,Add new forward port下,Source port填43389,Destination填192.168.0.123:3389,勾选下面的“Local”和“Auto”,再点“Add”。
  4. 点Category -> Connection,在Seconds between keepalives (0 to turn off)填10,并勾选Enable TCP keepalives (SO_KEEPALIVE option)选项。这一步是设置客户端保持连接。
  5. 点Category -> Session,在Saved Sessions填remote_office,再点“Save”保存配置。
  6. 连接时,点Category -> Session,选中remote_office,点“Open”。输入密码后让其保持运行即可。

5.3.3 iOS设置Termius

  1. 安装Termius,并注册账户。
  2. 设置保持后台运行。

    • 在Settings -> SESSIONS -> 开启”Active Connect Saver“和”Save Location Data“。
    • 据说是使用了“获取地理位置”权限,实现App保持后台运行。
  3. 新建Hosts。

    • 填写连接到办公室的域名remote.office.com和SSH端口22222,然后命名为remote_office
  4. 新建Port Forwarding。

    • 在Port Forwarding,点“+”新建。
    • -> 选Local,点Continue。
    • ->“Set the local port and binding address”的Port number填写映射到本机的端口,例如3389,点CONTINUE。
    • -> 点Select a host,并选sdoffice。
    • -> “Set the destination host”填写目标电脑的内网IP和远程桌面端口,例如address为192.168.0.123,port为3389,点CONTINUE。
    • -> 最后填写标签,例如101-rdp,点DONE
  5. 连接。

    • 在Port Forwarding,长按101-rdp,点Connect。

5.4 远程桌面客户端

添加电脑,电脑名称为127.0.0.1:43389。如果是使用管理员账号,记得开启“管理员模式”。

6 其它方案

6.1 前端安全替代

  1. 使用虚拟内网,即VPN。连上VPN就等于进入办公室内网。

    • Android和iOS原生支持L2TP、IPSec、IKEv2等协议,不用安装客户端。
    • 路由器同样只需映射VPN服务的端口。
  2. 使用堡垒机做入口。

    • JumpServer。未了解。
    • Next Terminal。了解过,当前版本安全方面考虑不足,手机访问“远程桌面”不支持触屏等。
  3. 其它商业解决方案

    • TeamViewer
    • 向日葵远程控制软件

6.2 网络启动功能替代

可以使用WiFi开关 + 电脑通电启动,实现替代,但需要购买WiFi开关硬件。

本来为了ESP32-C3刷上LVGL,才玩Arduino。但是Arduino确实没MicroPython好玩,而且,我真的需要LVGL吗?这里先记录一下相关操作。

1 刷Arduino固件

使用Arduino IDE操作,最简单。

参考教程:

1.1 设置开发板为ESP32-C3

安装好Arduino IDE(本文所用版本是1.8.19),运行。进入“File” -> “Preferences” -> “Settings”,在“Additional Boards Manager URLs”输入以下网址,并点“OK”。

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_dev_index.json

要注意,如果本机不能访问以上链接,可在“File” -> “Preferences” -> “Network”设置代理。

然后进入“Tools” -> “Board: xxx” -> “Boards Manager…”。在“Boards Manager”弹出框,搜“esp32”,并选择最高版本,点“Install”。

安装完成后,再次进入“Tools” -> “Board: xxx”,选中“ESP32C3 Dev Module”即可。可以看到“Tools”菜单显示“Board: ESP32C3 Dev Module”,并在下面显示硬件相关信息。

1.2 刷入固件

先在“Tools” -> “Flash Mode”要选“DIO”(这个很重要), 再点“Tools” -> “Burn Bootloader”,等待刷入成功即可。

“Tools”显示的硬件信息参考:

Board: "ESP32C3 Dev Module"
Upload Speed: "921600"
USB CDC on Boot: "Disabled"
CPU Frequency: "160MHz (WiFi)"
Flash Frequency: "80MHz"
Flash Mode: "DIO"
Flash Size: "4MB (32Mb)"
Partition Scheme: "Default 4MB with spiffs (1.2MB APP/1.5MB SPIFFS)"
Core Debug Level: "None"
Erase All Flash before Sketch Upload: "Disabled"
Port: "/dev/ttyACM0"

2 使用I2C OLED屏

这里使用的I2C OLED屏,SSD1315(可用SSD1306的驱动),0.96寸,4针。详细参考如下:

2.1 接线

OLED屏 ESP32-C3
GND<-->25, GND
VCC<-->26, 3.3V
SCL<-->27, GPIO05, I2C_SCL
SDA<-->28, GPIO04, I2C_SDA

2.2 示例代码

以下示例是在屏幕上显示一行文字”Hello, Fox!“。其最麻烦的地方,是找个合适的字体。上传程序前,记得“Tools” -> “Flash Mode”要选“DIO”。

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>

#ifdef U8X8_HAVE_HW_SPI
#include <SPI.h>
#endif
#ifdef U8X8_HAVE_HW_I2C
#include <Wire.h>
#endif

U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE, /* clock=*/ 5, /* data=*/ 4);

void setup(void) {
  u8g2.begin();
}

void loop(void) {
  u8g2.clearBuffer();         // clear the internal memory
  u8g2.setFont(u8g2_font_chargen_92_mf); // choose a suitable font
  u8g2.drawStr(0,14,"Hello, Fox!");  // write something to the internal memory
  u8g2.sendBuffer();          // transfer internal memory to the display
  delay(1000);  
}