1. 概述

• 本文介紹了一個(gè)簡單的嵌入式項(xiàng)目的的開發(fā)過程；
• 從需求到實(shí)踐，本文對整個(gè)過程做了全面的介紹，本文所介紹的設(shè)備容易獲得且價(jià)格低廉；
• 本文涉及了 *linux* 下 C 語言下的網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)廣播、*Magic Packet*、內(nèi)網(wǎng)穿透、反向代理等概念；
• 本文所涉及的一些技術(shù)概念讀者可以自行參考其它的文章；
• 本文可能并不適合初學(xué)者

---

2. 需求

• 家里放了一臺(tái)服務(wù)器，差不多我所有的東西都在服務(wù)器上，不管在家里還是其它地方，都需要連接這臺(tái)服務(wù)器才能做事情；
• 這臺(tái)服務(wù)器白天開著，晚上就關(guān)了(省點(diǎn)電:))；每天起床以后要想著按一下服務(wù)器的電源開關(guān)，每天睡覺前要記得把服務(wù)器關(guān)了；
• 晚上忘記關(guān)服務(wù)器，通常不會(huì)有什么問題；但有時(shí)早上沒有打開服務(wù)器，可能就要有麻煩了；
• 尷尬的時(shí)候就是早上沒有打開服務(wù)器，然后外出，然后剛好需要登錄服務(wù)器，這才想起來服務(wù)器沒開；
• 所以吶，我需要有個(gè)機(jī)制，可以 **遠(yuǎn)程打開我的服務(wù)器**，這樣我就不會(huì)再出現(xiàn)尷尬了；

---

3. 簡要解決方案

• 我們把要完成的這個(gè)需求當(dāng)作一個(gè)項(xiàng)目來做，可以把這個(gè)項(xiàng)目叫做服務(wù)器遠(yuǎn)程開機(jī)
• 首先要確保服務(wù)器的主板支持網(wǎng)絡(luò)喚醒，否則不太好辦，不過現(xiàn)在的絕大多數(shù)主板都是支持的(PCI 2.2 以后的主板一般都支持，而 PCI 2.2 的標(biāo)準(zhǔn)是1998年提出的)，有些主板可能需要 BIOS 設(shè)置，請自行搜索解決方案；
• 第二是在家里的局域網(wǎng)上要有一個(gè)小設(shè)備是 24 小時(shí)運(yùn)行的，通過這臺(tái)設(shè)備在局域網(wǎng)上廣播 Magic Packet 來喚醒服務(wù)器，這臺(tái)設(shè)備應(yīng)該是一臺(tái)低功耗設(shè)備，越小越簡單越好；我們姑且把這個(gè)設(shè)備叫做 wakener；
• 第三是要在這個(gè) wakener 上編寫一個(gè)簡單的程序，這個(gè)程序可以在局域網(wǎng)上廣播 Magic Packet，以喚醒服務(wù)器，這個(gè)程序我們稱為 wakeOnLan；
• 第四是要有一個(gè)機(jī)制可以從互聯(lián)網(wǎng)上訪問到這臺(tái) wakener，只有這樣才能從互聯(lián)網(wǎng)上操控 wakener 上的軟件，其實(shí)這是一個(gè)內(nèi)網(wǎng)穿透的問題，要做到這一點(diǎn)或許需要一臺(tái)連接到互聯(lián)網(wǎng)上的輕量級(jí)服務(wù)器(VPS就可以)；
• 這樣我不管在哪里，通過終端(筆記本、臺(tái)式機(jī)、手機(jī)、平板等)登錄家里24小時(shí)開機(jī)的 wakener，運(yùn)行 wakeOnLan，就可以打開我的服務(wù)器；
• 這臺(tái)24小時(shí)運(yùn)行的設(shè)備(wakener)有可能為你完成更多的事情，比如 NAS、遠(yuǎn)程開空調(diào)等等，但是重要的是完成眼前這個(gè)第一步。

---

4. 技術(shù)要點(diǎn)

上面的解決方案顯然非常粗糙，但是這個(gè)項(xiàng)目本身確實(shí)也比較簡單，沒有必要做非常詳盡的設(shè)計(jì)方案，所以我們下面僅列出一些可能的要點(diǎn)及解決方法

本項(xiàng)目的基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

下面是一個(gè)簡單的示意圖，表達(dá)了這個(gè)項(xiàng)目中各個(gè)設(shè)備是如何連接和互相影響的，其中 Local Server 是我們要遠(yuǎn)程開機(jī)的服務(wù)器，Server 是一臺(tái)連接在互聯(lián)網(wǎng)上的 VPS，用于內(nèi)網(wǎng)穿透

圖1：wake on lan架構(gòu)圖

Magic Packet

遠(yuǎn)程喚醒其實(shí)是網(wǎng)卡的一個(gè)功能，在 PCI 2.2 之后，信號(hào)線上多了一個(gè) PME 信號(hào)，主機(jī)關(guān)閉電源后進(jìn)入休眠狀態(tài)，可以繼續(xù)為網(wǎng)卡供電，網(wǎng)卡在收到一個(gè)叫做 Magic Packet 的數(shù)據(jù)包后，檢測出該數(shù)據(jù)包是發(fā)給自己的，則會(huì)在 PCI 上發(fā)出 PME 信號(hào)，從而控制電腦啟動(dòng)，這個(gè)功能被稱為 網(wǎng)絡(luò)喚醒

網(wǎng)絡(luò)喚醒其實(shí)并不復(fù)雜，在局域網(wǎng)中，從一臺(tái)電腦以廣播的形式發(fā)送 Magic Packet，那么在 Magic Packet 中指定的 mac 地址對應(yīng)的電腦就會(huì)被喚醒；

Magic Packet 就是一個(gè)指定格式的數(shù)據(jù)包，其格式為：6 個(gè) 0xff，然后 16 組需要被網(wǎng)絡(luò)喚醒的電腦的 MAC 地址，比如需要被喚醒的電腦的 MAC 為：00:e0:2b:69:00:03，則 Magic Packet 為(16進(jìn)制表述)：

ff ff ff ff ff ff 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03 
00 e0 2b 69 00 03 00 e0 2b 69 00 03

通常 Magic Packet 的廣播使用 UDP 發(fā)送，端口號(hào)可以任意，通常使用 7 或者 9

關(guān)于 Magic Packet 的更多的信息請參考

• [wikipidia-網(wǎng)絡(luò)喚醒](https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E5%96%9A%E9%86%92)
• [wikipedia-Wake-On-Lan](https://en.wikipedia.org/wiki/Wake-on-LAN)

從圖1中可以看出，Wakener 通過路由器向局域網(wǎng)內(nèi)廣播 Magic Packet，從而喚醒 Local Server；

要注意的是，Magic Packet 只對有線網(wǎng)卡有效，所以，服務(wù)器要使用網(wǎng)線連接到路由器上；

---

內(nèi)網(wǎng)穿透

在這個(gè)項(xiàng)目里，內(nèi)網(wǎng)穿透指的是：使用一定的技術(shù)手段讓我們可以從互聯(lián)網(wǎng)上直接訪問到家里的一臺(tái)設(shè)備上，這臺(tái)設(shè)備通過普通家用寬帶連接互聯(lián)網(wǎng)，家用寬帶可能沒有公網(wǎng) IP；

如果家里的寬帶有公網(wǎng) IP，穿透內(nèi)網(wǎng)并不是一個(gè)很困難的事，大致需要三個(gè)步驟：

1. 在家里路由器上設(shè)置一個(gè) NAT 讓外網(wǎng)的訪問直接轉(zhuǎn)發(fā)到局域網(wǎng)內(nèi)某個(gè)指定設(shè)備的指定端口上；
2. 局域網(wǎng)中的一個(gè)設(shè)備(或者路由器本身)向某個(gè)有權(quán)限的公網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送心跳包，使這個(gè)服務(wù)器可以知道家里寬帶的公網(wǎng) IP；
3. 互聯(lián)網(wǎng)上的終端設(shè)備通過服務(wù)器獲知家里寬帶的公網(wǎng) IP，直接訪問即可；

如果家里的寬帶沒有公網(wǎng) IP(大多數(shù)寬帶應(yīng)該是這樣的)，穿透內(nèi)網(wǎng)就要麻煩一些，通常需要使用反向代理來實(shí)現(xiàn)，這需要一個(gè)公網(wǎng)服務(wù)器；

• 公網(wǎng)服務(wù)器上安裝有支持反向代理的服務(wù)器端軟件，比如 *sshd*；
• 局域網(wǎng)的設(shè)備上裝有反向代理的客戶端軟件，比如 *ssh*，通過向公網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送反向代理的指令可以建立一個(gè)反向代理隧道(*tunnel*)，*tunnel* 建立起來以后，訪問公網(wǎng)服務(wù)器的某個(gè)指定端口將被映射到訪問局域網(wǎng)中某個(gè) IP 地址下的某個(gè)端口，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)穿透；

目前有很多的內(nèi)網(wǎng)穿透的工具，其原理其實(shí)都是反向代理，但通常比直接用 ssh 要好用得多，至少 ssh 在意外斷開后不會(huì)自動(dòng)重連，這些工具都會(huì)解決這些問題；

本文所使用的嵌入式 Linux 系統(tǒng)將是 openwrt，理論上可以使用向日葵的內(nèi)網(wǎng)穿透插件，愿意折騰的讀者可以嘗試折騰一下向日葵插件；

本文在內(nèi)網(wǎng)穿透上將使用一個(gè)叫 frp 的開源項(xiàng)目，后面會(huì)給出這個(gè)項(xiàng)目的具體網(wǎng)址

---

其它要面對的麻煩

為硬件燒錄或編譯一個(gè)定制的 *Linux* 操作系統(tǒng)，還好本文的例子并不需要自己編譯一個(gè) *Linux*，燒錄就好了；

交叉編譯環(huán)境，這個(gè)是做嵌入式開發(fā)必須面對的，無法回避。

---

5. 簡單的嵌入式開發(fā)步驟

1. 需求分析
2. 概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)
3. 硬件開發(fā)及驗(yàn)證
4. 編譯與硬件相適應(yīng)的操作系統(tǒng)及所需工具
5. 建立在相應(yīng)硬件上進(jìn)行軟件開發(fā)的交叉編譯環(huán)境；
6. 嵌入式軟件開發(fā)；
7. 調(diào)試

下面我們會(huì)依照這個(gè)開發(fā)步驟去實(shí)現(xiàn)我們的方案

---

6. 具體實(shí)踐

需求分析和設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的開發(fā)的需求分析和設(shè)計(jì)已經(jīng)在前面完成，鑒于該項(xiàng)目比較簡單，就不做更詳細(xì)設(shè)計(jì)了

硬件開發(fā)和驗(yàn)證

• 要找一個(gè)24小時(shí)運(yùn)行的設(shè)備

我有一個(gè)早就不用的 迅雷一代賺錢寶(以下簡稱賺錢寶)，不知道為何物的自己去百度一下

賺錢寶這個(gè)玩意 CPU 用的是 Amlogic S805，ARM Cortex-A5 架構(gòu)，4核1.5GHz，功耗非常低，記住這個(gè) CPU 的型號(hào)，記住這個(gè) CPU 是32位的；

圖2：賺錢寶外觀

圖3：賺錢寶主板

這個(gè)玩意有 *256M* 內(nèi)存，1G 的 *Flash*，*100M* 網(wǎng)口和一個(gè) *USB* 口，足夠用了；

以前有一些廠家用這個(gè) *CPU* 做網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒，現(xiàn)在應(yīng)該沒人用了；

淘寶上查了一下，賺錢寶一代是買不到了，但三代(玩客云)還有二手賣，大概在45 - 55元，用的CPU和一代一樣，只是內(nèi)存大了，如果你想折騰，也可以買一個(gè)來玩；

• 硬件驗(yàn)證

這個(gè)設(shè)備的硬件顯然不需要驗(yàn)證，迅雷已經(jīng)幫我們驗(yàn)證了；

實(shí)際上，這個(gè)設(shè)備可以有多種選擇，如果你的路由器是 OEM 的，上面通常運(yùn)行的都是 openwrt，那么你可以直接使用它；

或者你手頭有閑置的機(jī)頂盒等，都有可能用得上；但是通常不建議使用平板，一是太耗電，二是把Android/ target=_blank class=infotextkey>安卓刷成 *Linux* 有難度。

操作系統(tǒng)

賺錢寶上原有的 Linux 應(yīng)該是迅雷自己編譯的，很難知道迅雷在這個(gè)系統(tǒng)上做了什么，所以還是不用為好，需要刷個(gè)新的系統(tǒng)，CPU 為 S805 的設(shè)備通常都是支持 USB 刷機(jī)的，所以其實(shí)根本不用把它拆開，直接一條 USB 線就可以刷新系統(tǒng)了；

刷個(gè) openwrt 是比較現(xiàn)實(shí)的，有現(xiàn)成的教程，而且 openwrt 資料豐富，便于今后折騰；

刷機(jī)教程：[廢物利用之閑置礦渣迅雷賺錢寶一代刷OpenWrt固件發(fā)揮余熱_智能設(shè)備_什么值得買]；

刷機(jī)包及相應(yīng)軟件：(
https://pan.baidu.com/s/1E4Ls05lPHHHhv0Ou8fb7GA)；提取碼：ow2l

刷機(jī)包提供了 openwrt 18 和 19 兩個(gè)，建議刷 openwrt 19(因?yàn)槲宜⒌氖?nbsp;openwrt 19)

具體刷機(jī)過程自己去享受吧；

刷好的機(jī)器應(yīng)該是可以使用 ssh 登錄的

• 首先要從你的路由器上找到這臺(tái) openwrt 的 IP 地址，比如為：192.168.2.100，然后用 ssh 登錄，新刷的 openwrt 沒有密碼

ssh [email protected]

• 我這里登錄以后的樣子，登錄以后一定要改一下 root 的密碼

圖4：ssh登錄openwrt

• openwrt 還會(huì)有一個(gè) web 界面，直接在瀏覽器上輸入 IP 即可進(jìn)入

圖5：登錄openwrt的web界面

圖6：openwrt的web界面

• 這臺(tái)設(shè)備最好不要使用 DHCP，而是使用固定 IP，這樣便于以后遠(yuǎn)程登錄，有三種方法設(shè)置固定 IP

1. 直接修改配置文件

openwrt 的網(wǎng)絡(luò)配置文件放在 /etc/config.NETwork 文件中，可以直接修改這個(gè)文件，改成下面這個(gè)樣子：

圖7：openwrt 改成固定 IP

2. 使用 openwrt 的 web 界面修改

從瀏覽器登錄 openwrt 的 web 頁面，其密碼與 ssh 的密碼一致，選擇：Network --> Interfaces --> Edit

圖8：通過openwrt的web界面修改固定IP

圖9：通過openwrt的web界面修改固定IP

圖10：通過openwrt的web界面修改固定IP

3. 在路由器上用 *MAC* 地址綁定 IP

實(shí)際上就是在路由器上設(shè)置 DHCP 每次分配 IP 時(shí)，給指定 MAC 地址的設(shè)備分配一個(gè)固定的 IP，這樣，你的 openwrt 設(shè)備就不必設(shè)置固定 IP了，每種路由器的設(shè)置方法不一樣，我的路由器的界面像這個(gè)樣子

圖11：通過路由器設(shè)定openwrt的固定IP

 

建立交叉編譯環(huán)境

要在賺錢寶上寫程序，需要我們在本地電腦完成編程，然后用交叉編譯的工具編譯成在賺錢寶上可以運(yùn)行的程序，傳到賺錢寶上才可以在賺錢寶上運(yùn)行；

所以我們需要有一個(gè)工具鏈，對我們編寫的程序進(jìn)行交叉編譯；

這個(gè)工具鏈不是放在 wakener 上的，因?yàn)?nbsp;wakener 通常性能比較差，而且為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，上面通常只放一些運(yùn)行時(shí)(runtime)庫，不具備開發(fā)的能力；所以這個(gè)工具鏈要放在另外一臺(tái)運(yùn)行著 Linux 的機(jī)器上，也可以運(yùn)行在虛擬機(jī)上，我們把這臺(tái)電腦叫做 開發(fā)機(jī)，建議在開發(fā)機(jī)上運(yùn)行 ubuntu；

下面是建立這個(gè)編譯環(huán)境的過程

• 首先 *ssh* 登錄你剛刷的 *openwrt*，查看你刷的 *openwrt* 的版本號(hào)：

 

圖12：查看openwrt的版本號(hào)

• 下載適當(dāng)?shù)?sdk

去 [openwrt官網(wǎng)](
https://downloads.openwrt.org) 找到你所需要的版本號(hào)下的 sdk，要選擇 at91/sama5 目錄下的，這個(gè)是 cortex-A5 架構(gòu)(CPU S805 的架構(gòu))的工具鏈

[我的工具鏈的下載地址](
https://downloads.openwrt.org/releases/19.07.7/targets/at91/sama5/openwrt-sdk-19.07.7-at91-sama5_gcc-7.5.0_musl_eabi.Linux-x86_64.tar.xz)

注意這個(gè)工具鏈只能運(yùn)行在 Linux 下，我是運(yùn)行在 Ubuntu 下，而且 openwrt-19.07.7 的 SDK 只有 64 位 X86 版本；

先將這個(gè)工具鏈下載到 ~/Downloads/ 目錄下

wget https://downloads.openwrt.org/releases/19.07.7/targets/at91/sama5/openwrt-sdk-19.07.7-at91-sama5_gcc-7.5.0_musl_eabi.Linux-x86_64.tar.xz -C ~/Downloads/

 

再將其解壓出來

cd ~/Downloads
tar -xvf openwrt-sdk-19.07.7-at91-sama5_gcc-7.5.0_musl_eabi.Linux-x86_64.tar.xz

 

在 ~/Downloads/ 目錄下會(huì)建立一個(gè)新目錄
openwrt-sdk-19.07.7-at91-sama5_gcc-7.5.0_musl_eabi.Linux-x86_64，進(jìn)入到這個(gè)目錄，可以看到一個(gè) staging_dir 目錄

 

cd openwrt-sdk-19.07.7-at91-sama5_gcc-7.5.0_musl_eabi.Linux-x86_64/ 
ls

這個(gè) staging_dir 目錄下的所有內(nèi)容就是一個(gè)完整的工具鏈，我們可以把這個(gè)工具鏈單獨(dú)拿出來使用；

我把這個(gè)目錄拷貝到了 ~/tooschain/openwrt-a5/ 下，我們之所以放到 ~/toolschain/ 下，是因?yàn)槲覀冞€可能有別的設(shè)備的工具鏈，都放到這個(gè)目錄下便于管理

mkdir -p ~/toolschain/openwrt-a5/
cp -fr ~/Downloads/openwrt-sdk-19.07.7-at91-sama5_gcc-7.5.0_musl_eabi.Linux-x86_64/staging_dir/* ~/toolschain/openwrt-a5/

現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一個(gè)完整的工具鏈，但這個(gè)工具鏈基本上是沒辦法用的，我們需要簡單的配置一下，其實(shí)就是設(shè)置一些環(huán)境變量；

在 HOME 目錄下編輯一個(gè)文件 a5.sh，內(nèi)容如下：

#!/bin/bash
#A5 arm-linux-musl-eabi工具鏈，用于一代賺錢寶openwrt 
export PATH=/home/whowin/toolschain/openwrt-a5/toolchain-arm_cortex-a5+vfpv4_gcc-7.5.0_musl_eabi/bin:$PATH
export STAGING_DIR=/home/whowin/toolschain/openwrt-a5

其中 /home/whowin 為我的 HOME 目錄，你要更改為你的 HOME 目錄；

其實(shí)這個(gè)文件就是修改了環(huán)境變量 PATH，然后增加了一個(gè)環(huán)境變量 STAGING_DIR，這些設(shè)置都是為了能夠正常使用這個(gè)工具鏈；

將這個(gè)文件設(shè)置為可執(zhí)行，然后把這個(gè)文件拷貝到 /bin/ 下：

cd ~
vi a5.sh
(編輯內(nèi)容并存盤)
chmod 755 a5.sh
sudo cp a5.sh /bin/

放到 /bin/ 目錄下只是為了用起來方便，并沒有特別的含義；

下面我們可以試一下這個(gè)工具鏈

source /bin/a5.sh
arm-openwrt-linux-gcc -v

下面是在我的機(jī)器上的輸出：

圖13：測試工具鏈

源程序

有了工具鏈就可以編程了，編程的過程要在開發(fā)機(jī)上完成，不是在 openwrt 下，但是用這個(gè)源程序編譯出來的可執(zhí)行文件是要在 openwrt 下運(yùn)行的；

下面是這個(gè)項(xiàng)目中需要在 openwrt 下運(yùn)行的程序 wakeOnLan 的源程序

/******************************************************************************
      File Name: wakeOnLan.c
      Description:  向局域網(wǎng)中的計(jì)算機(jī)發(fā)出遠(yuǎn)程喚醒的指令
                    該程序?qū)⑦\(yùn)行在迅雷一代賺錢寶上(已刷openwrt)，用于喚醒主機(jī)

      Compile:  source /bin/a5.sh
                arm-openwrt-linux-gcc -Wall wakeOnLan.c -o wakeOnLan

      Usage: wakeOnLan [boradcast IP] [MAC]
      Example: sudo ./wakeOnLan 192.168.2.255 00:e0:2b:68:00:03

      Date: 2022-07-26
 *******************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

#define  BIND_PORT         7                   // 端口號(hào)
#define  MSG_LEN           102                 // magic packet的長度
#define  USAGE             "wakeOnLan [broadcast IP] [MAC]n" 
"Example: sudo ./wakeOnLan 192.168.1.255 00:e0:2b:69:00:03n"

/*****************************************************
 * Function: int is_IP(char *IP)
 * Description: 檢查IP是否為一個(gè)合法的IPv4
 * Return: 1    合法的IPv4
 *         0    非法的IPv4
 *****************************************************/
int is_IP(char *IP) {
  int a, b, c, d;
  char e;

  if (4 == sscanf(IP, "%d.%d.%d.%d%c", &a, &b, &c, &d, &e)) {
    if (a >= 0 && a < 256 &&
        b >= 0 && b < 256 &&
        c >= 0 && c < 256 &&
        d >= 0 && d < 256) {
      return 1;
    }
  }
  return 0;
}

/*************************************************************************
 * Function: int is_MAC(char *mac_str, char *mac)
 * Description: 檢查MAC是否為合法的MAC格式，如果合法，將其轉(zhuǎn)換成6組數(shù)字放到mac中
 * 
 * Return: 1    合法的MAC，char *mac中為轉(zhuǎn)換后的mac地址
 *         0    非法的MAC
 *************************************************************************/
int is_MAC(char *mac_str, char *mac) {
  int temp[6];
  char e;
  int i;

  if (6 == sscanf(mac_str, "%x:%x:%x:%x:%x:%x%c", &temp[0], &temp[1], &temp[2], &temp[3], &temp[4], &temp[5], &e)) {
    for (i = 0; i < 6; ++i) {
      if (temp[i] < 0 || temp[i] > 255) break;
    }
    if (i == 6) {
      for (i = 0; i < 6; ++i) {
        mac[i] = temp[i];
      }
      return 1;
    }
  }
  return 0;
}

// ===================主程序================================================
int main(int argc, char *argv[]) {
  struct sockaddr_in sin;
  char *broadcast_ip;
  char wol_msg[MSG_LEN + 2];                           // magic packet
  char mac[6];
  int socket_fd;
  int i, j;
  int on = 1;

  // 檢查參數(shù)數(shù)量
  if (argc < 3) {
    // 參數(shù)數(shù)量不對
    printf("Incorrect input parameters.n");
    printf(USAGE);
    return -1;
  }

  // 檢查第一個(gè)參數(shù)是否為一個(gè)IP地址
  if (! is_IP(argv[1])) {
    printf("%s is an invalid IPv4.n", argv[1]);
    printf(USAGE);
    return -1;
  }

  // 檢查第二個(gè)參數(shù)是否為一個(gè)MAC地址
  if (! is_MAC(argv[2], mac)) {
    printf("%s is an invalid MAC address.n", argv[2]);
    printf(USAGE);
    return -1;
  }
  printf("MAC is %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02xn", mac[0], mac[1],mac[2],mac[3],mac[4],mac[5]);

  // 建立socket
  socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  if (socket_fd < 0) {
    printf("Can not set up socket. Program exits(%d).n", socket_fd);
    return -1;
  }

  // 為IP地址分配內(nèi)存
  broadcast_ip = calloc(strlen(argv[1]) + 1, sizeof(char));
  if (! broadcast_ip) {
    printf("Can not allocate memory. Program exitsn");
    return -1;
  }
  // 允許在 socket_fd 上發(fā)送廣播消息
  setsockopt(socket_fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &on, sizeof(on));

  memset((void *)&sin, 0, sizeof(sin));
  sin.sin_family = AF_INET;
  sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(broadcast_ip);       // 廣播IP
  sin.sin_port = htons(BIND_PORT);                     // 端口號(hào)

  // 6個(gè) ff
  for (i = 0; i < 6; i++) {
    wol_msg[i] = 0xFF;
  }
  // 16遍 mac 地址
  for (j = 0; j < 16; j++) {
    for (i = 0; i < 6; i++) {
      wol_msg[6 + j * 6 + i] = mac[i];
    }
  }
  // 發(fā)送 magic packet
  sendto(socket_fd, &wol_msg, MSG_LEN, 0, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));
  close(socket_fd);
  // 釋放前面分配的內(nèi)存空間
  free(broadcast_ip);

  printf("Magic Packet has been sended.n");

  return 0;
}

這個(gè)程序本身比較簡單，注釋比較完整，也沒什么好說明的。

交叉編譯

交叉編譯當(dāng)然也是在開發(fā)機(jī)上完成；

假定我們把上面這個(gè)源程序放在 ~/wake_on_lan/ 目錄下，下面是交叉編譯的過程：

cd ~/wake_on_lan 
source /bin/a5.sh 
arm-openwrt-linux-gcc -Wall wakeOnLan.c -o wakeOnLan

交叉編譯的過程難免出錯(cuò)，請自行排錯(cuò)；

交叉編譯完成的程序是不能在開發(fā)機(jī)上運(yùn)行的，需要拷貝到 openwrt 上才能運(yùn)行，仍然假定 openwrt 的 IP 地址為：192.168.2.100，則可以這樣將已經(jīng)編譯好的程序拷貝到 openwrt 上，操作在開發(fā)機(jī)上完成

cd ~/wake_on_lan 
scp wakeOnLan [email protected]:/root/

 

在 openwrt 上運(yùn)行程序

用 ssh 登錄到 openwrt，登錄后應(yīng)該就在 /root/ 目錄下，因?yàn)?nbsp;/root/ 是 root 用戶的 HOME 目錄，然后運(yùn)行程序

ssh [email protected]
./wakeOnLan 192.168.2.255 00:e0:2b:69:00:03

 

第一個(gè)參數(shù)是局域網(wǎng)上的廣播 IP，第二個(gè)參數(shù)是要被遠(yuǎn)程喚醒的機(jī)器的 MAC 地址，請根據(jù)你的具體情況進(jìn)行修改

在我的機(jī)器上運(yùn)行效果是這樣的

圖14：在openwrt上運(yùn)行wakeOnLan

 

軟件調(diào)試

- 這個(gè)程序的調(diào)試主要是確保程序能夠正確地發(fā)出 magic packet，需要在局域網(wǎng)上找另一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行數(shù)據(jù)包的監(jiān)聽，這臺(tái)監(jiān)聽的機(jī)器既可以運(yùn)行 windows 也可以運(yùn)行 Linux，最好是使用準(zhǔn)備遠(yuǎn)程喚醒機(jī)器作為監(jiān)聽的機(jī)器，我們以一臺(tái)運(yùn)行 ubuntu 的機(jī)器為例來完成調(diào)試

使用 ubuntu 下的工具 tcpdump 來進(jìn)行數(shù)據(jù)包的監(jiān)聽，tcpdump 必須在 root 權(quán)限下運(yùn)行；

首先在監(jiān)聽機(jī)器上運(yùn)行 tcpdump

sudo tcpdump -vv -x udp port 7

這行命令的意思就是監(jiān)聽 udp 端口 7 的數(shù)據(jù)包，-vv 的意思是顯示詳細(xì)的信息，-x 的意思是按照 16 進(jìn)制顯示，這兩個(gè)參數(shù)也可以寫成 -vvx

在 openwrt 上運(yùn)行 wakeOnLan

./wakeOnLan 192.168.2.255 00:e0:2b:69:00:03

 

其中的廣播 IP 和 MAC 地址請按照實(shí)際情況填寫

正常情況下，在監(jiān)聽機(jī)器上可以看到程序發(fā)出的 Magic Packet，仔細(xì)看一下這個(gè)數(shù)據(jù)包的格式是否正確

在我的環(huán)境下，看到的輸出如下：

圖15：偵聽Magic Packet

其中黃線標(biāo)識(shí)的部分是 IP 頭，占 20 個(gè)字節(jié)；綠線標(biāo)識(shí)的部分是 UDP 頭，占 8 個(gè)字節(jié)，剩下的就是 Magic Packet；

如果你正常地偵聽到了一個(gè)完整且正確的 Magic Packet，那么恭喜你，就快要成功了；

如果你使用 windows 偵聽 Magic Packet 數(shù)據(jù)包，通常使用著名的 Wireshark。

局域網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)喚醒測試

- 把需要網(wǎng)絡(luò)喚醒的機(jī)器關(guān)機(jī)，如果需要設(shè)置 BIOS，要先設(shè)置好 BIOS 再關(guān)機(jī)；

- 使用局域網(wǎng)內(nèi)的另一臺(tái)電腦 ssh 登錄 openwrt，或者使用手機(jī)登錄 openwrt，如果使用手機(jī)登錄，需要在手機(jī)上安裝一個(gè)終端 App，我使用安卓手機(jī)，安裝的 app 叫 ConnetcBot，推薦大家試一下；

在 openwrt 運(yùn)行你編寫的程序 wakeOnLan，如果你運(yùn)氣好，你那臺(tái)剛剛關(guān)機(jī)的電腦應(yīng)該被默默的打開了電源

但是，通常都沒有那么好的運(yùn)氣，那么可能的問題如下：
1. 程序里的廣播 IP 是不是正確？
2. Magic Packet 中的 MAC 地址是否正確？
3. Magic Packet 的格式是否正確？
4. 被喚醒的機(jī)器是否與 openwrt 在同一個(gè)網(wǎng)段？
5. 路由器是否限制了 UDP 的端口 7？
6. 如果以上都沒有問題，恐怕只能懷疑你那臺(tái)要被喚醒的機(jī)器不支持網(wǎng)絡(luò)喚醒，或者 BIOS 設(shè)置的不正確

內(nèi)網(wǎng)穿透

做到現(xiàn)在這樣，我們已經(jīng)完成了大部分工作，下面唯一要做的是如何從外網(wǎng)上訪問到這臺(tái) openwrt 的設(shè)備，這就是前面說過的 內(nèi)網(wǎng)穿透；

搞內(nèi)網(wǎng)穿透是需要在互聯(lián)網(wǎng)上有一臺(tái)服務(wù)器(VPS)的，可以是那種很便宜性能很弱的VPS，因?yàn)槲覀儾桓蓜e的事，就是轉(zhuǎn)發(fā)一下數(shù)據(jù)而已；

我自己使用的是一臺(tái)俄羅斯的 VPS，價(jià)格只有 US$13.04/年，512M內(nèi)存，5G的SSD，運(yùn)行 ubuntu 20.04，雖然配置低，但是用起來感覺還是不錯(cuò)的，我很樂意推薦給大家：

• [俄羅斯VPS](https://justhost.ru/?ref=149230)

前面說過我使用的內(nèi)網(wǎng)穿透的工具是一個(gè)開源項(xiàng)目，叫做 frp，項(xiàng)目地址如下：

• [frp內(nèi)網(wǎng)穿透項(xiàng)目](https://github.com/fatedier/frp)
• 該項(xiàng)目有中文文檔，大家可以按照文檔下載適當(dāng)?shù)?nbsp;release，其服務(wù)器軟件 frps 運(yùn)行在服務(wù)器(VPS)上，客戶端 frpc 運(yùn)行在 openwrt 上；
• 通常服務(wù)器端軟件都是 64 位的 X86 架構(gòu)，比較容易搞定；
• 要注意的是，要看清楚運(yùn)行 openwrt 的設(shè)備是什么架構(gòu)，是 32 位的還是 64 位的，比如本文中的設(shè)備 CPU 為 S805，就是一個(gè) 32 位的 arm 架構(gòu)，否則你下載的客戶端軟件可能無法運(yùn)行；
• 這個(gè)軟件的設(shè)置還是要費(fèi)一些功夫，請認(rèn)真閱讀該項(xiàng)目的文檔，并參考其范例；這里我給出我的實(shí)例

服務(wù)器端配置文件：frps.ini，其中的 xxx.xxx.xxx.xxx 請按照實(shí)際情況設(shè)置，frp_log_path 請指向?qū)嶋H存放 frp 日志的目錄

[common]
bind_addr = xxx.xxx.xxx.xxx
bind_port = 57000
bind_udp_port = 57001
kcp_bind_port = 57000
proxy_bind_addr = xxx.xxx.xxx.xxx
vhost_http_port = 58080
vhost_https_port = 58443

log_file = /frp_log_path/frps.log
log_level = info
log_max_days = 3
disable_log_color = false

detailed_errors_to_client = true

authentication_method = token
authenticate_heartbeats = false
authenticate_new_work_conns = false
token = skyline.admin

oidc_client_id =
oidc_client_secret = 
oidc_audience = 
oidc_token_endpoint_url = 

allow_ports = 58000-59000,50000-53000
max_pool_count = 15
max_ports_per_client = 0
tls_only = false
subdomain_host = frps.com
tcp_mux = true

客戶端配置文件：frpc.ini，其中的 xxx.xxx.xxx.xxx 請按照實(shí)際情況設(shè)置；openwrt.aaa.com 是一個(gè) A 記錄指向 VPS 的域名(子域名)，也要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置

[common]
server_addr=xxx.xxx.xxx.xxx
server_port=57000
log_file=/tmp/frpc.log
log_level=info
log_max_days=3
disable_log_color=false
token=skyline.admin
pool_count=5
tcp_mux=true
user=whowin
login_fail_exit=false
protocol=tcp
tls_enable=falset
DNS_server=8.8.8.8
admin_addr=127.0.0.1
admin_port=7400
admin_user=skyline
admin_pwd=admin

[ssh]
type=tcp
local_ip=192.168.2.100
local_port=22
use_encryption=false
use_compression=false
custom_domain=openwrt.aaa.com
remote_port=52998
health_check_type=tcp
health_check_timeout_s=3
health_check_max_failed=10
health_check_interval_s=30

[openwrt_web]
type=http
local_ip=192.168.2.100
local_port=80
use_encryption=false
use_compression=true
custom_domains=openwrt.aaa.com
header_X-From-Where=frp           
health_check_type=http    
health_check_url=/        
health_check_interval_s=90 
health_check_max_failed=3
health_check_timeout_s=3

啟動(dòng) VPS 上的 frps，path_to 指向?qū)嶋H路徑

/path_to/frps -c /path_to/frps.ini &

 

 

啟動(dòng) openwrt 上的 frpc，path_to 指向?qū)嶋H路徑

/path_to/frpc -c /path_to/frpc.ini &

 

 

如遇問題，強(qiáng)烈建議認(rèn)真查看 frps.log 和 frpc.log；

正常情況下，現(xiàn)在你已經(jīng)可以在互聯(lián)網(wǎng)上通過 frp 訪問你家里的 openwrt 了，像這樣：

ssh [email protected] -p 52998

 

 

其中：xxx.xxx.xxx.xxx 為 VPS 的 IP 地址，52998 是在 frpc.ini 中設(shè)置的端口號(hào)，也可以設(shè)置一個(gè)域名指向 VPS 的 IP，比如設(shè)置 vps.aaa.com 的 A 記錄指向 VPS，則可以這樣登錄 openwrt：

ssh [email protected] -p 52998

 

同樣，按照上面的設(shè)置，如果要訪問 openwrt 的 web 界面，在瀏覽器上輸入：openwrt.aaa.com:58080 即可，58080 是在 frps.ini 中設(shè)置的一個(gè)端口號(hào)；

特別要注意的是，要在 VPS 上設(shè)置好防火墻，放開可能用到的端口，否則 frp 將無法正常工作。

遠(yuǎn)程開機(jī)測試

測試遠(yuǎn)程開機(jī)使用的電腦、平板或者手機(jī)，不能連接到家里的 wifi 上，建議使用手機(jī)，關(guān)掉 wifi，打開 ConnectBot

設(shè)置連接如下：

圖16：在ConnectBot上設(shè)置連接

通過 *frp* 連接到 *openwrt*

圖17：在ConnectBot上連接openwrt

 

在 openwrt 上運(yùn)行 wakeOnLan

圖18：在openwrt上運(yùn)行wakeOnLan

正常情況下，MAC 地址指定的機(jī)器應(yīng)該已經(jīng)開機(jī)了；為了運(yùn)行方便，你可以在 openwrt 上寫一個(gè) shell 腳本，免得每次都要輸入 IP 地址和 MAC 地址，像下面這樣，注意，openwrt 下的 shell 是 ash

$ cat wakeOnLan.sh 
#!/bin/ash
/home/whowin/wakeOnLan 192.168.2.255 00:e0:2b:68:00:03 
$

7. 后記

前面提過，Magic Packet 可以在任意端口發(fā)送，通常使用端口 7 或 9，我們這個(gè)例子使用端口 7 發(fā)送，讀者可以試一下從其他端口發(fā)送，比如端口 1234；

實(shí)際上，openwrt 是有現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)喚醒模塊的，可以在 openwrt 的 web 界面上搜索 luci-app-wol，安裝這個(gè)軟件的同時(shí)，還會(huì)安裝一個(gè) etherwake 的軟件，安裝好以后，可以使用類似 etherwake -b AA:BB:CC:DD:EE:FF 的命令發(fā)送 Magic Packet 喚醒指定的機(jī)器，也可以通過 web 界面喚醒指定的電腦

圖19：在web界面上發(fā)送Magic Packet

至此，我們的這個(gè)項(xiàng)目就算做完了，我們基本上經(jīng)歷了一個(gè)嵌入式開發(fā)的全過程，只是每一個(gè)階段都比較簡單而已，嵌入式開發(fā)，貌似復(fù)雜，其實(shí)并沒有想象的那么難；

在嵌入式項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，我們需要有足夠的知識(shí)儲(chǔ)備以便為我們的需求提出最合理的方案，在這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，正是由于我們儲(chǔ)備了 Magic Packet 和反向代理的知識(shí)，才可以為我們的需求提出這樣一個(gè)軟硬件結(jié)合的方案；

我們這個(gè)項(xiàng)目基本沒有硬件開發(fā)，但是通常情況下，嵌入式開發(fā)的軟件工程師是需要參與到硬件開發(fā)中去的，包括芯片方案的選擇等都要參與意見，以便設(shè)計(jì)開發(fā)的硬件產(chǎn)品在今后的軟件開發(fā)中可以比較順利，所以嵌入式軟件工程師同樣要具備閱讀芯片的 datasheet 的能力和看懂硬件原理圖的能力，好的嵌入式軟件工程師也可以擁有非常不錯(cuò)的焊接技能；

嵌入式開發(fā)的最關(guān)鍵的地方還是軟件開發(fā)，但比普通的軟件開發(fā)所要了解的知識(shí)要多很多，比如在我們這個(gè)項(xiàng)目中，我們必須要知道我們所用的硬件的 CPU 是什么，甚至要知道這個(gè) CPU 的架構(gòu)，否則，我們無法為這個(gè)硬件構(gòu)建正確的操作系統(tǒng)，也無法在開發(fā)機(jī)上為這個(gè)硬件構(gòu)建正確的交叉編譯環(huán)境；

如果你喜歡做嵌入式開發(fā)，希望這篇文章能給予你幫助。

最后歡迎訪問我的博客：https://whowin.gitee.io