Web编程大作业(一)树莓派环境配置、Wifi搭建

1.项目要求和一点想法

第一步当然是先把树莓派的硬件装起来

然后第二步就不知道干啥了

简单分析一下，这个项目可以分成两个相对独立的部分，第一部分是在本地先把网站的大多数功能实现，（不同类型用户登录、即时文件共享、WebSocket下发文件、Canvas绘图、视频推流、弹幕、人脸识别签到等等），第二部分是通过树莓派热点，作为网站的服务器，使得连接热点的设备能够访问网站。

这样来看其实树莓派占的比重是很小的，核心业务逻辑还是体现在网站本身（emm大概）。

那么就先从可能比较简单但是非常陌生的树莓派环境配置开始吧。

可能是没有现成代码可以抄的原因，第二个项目的方向感明显弱了很多。但是总归要先做些什么，才有机会让想法自己浮现出来吧。

2.树莓派环境配置

烧录Raspbian buster系统

我们的硬件条件大概是这样的：

寄过来的时候老师已经提前把系统烧好，并且设置了固定的ip，可以直接通过VNC访问。

但是因为经过我一些乱七八糟的设置（后面会提到），后来它就连不上了。于是正好自己重新装一遍系统。由于我没有合适的显示器（其实有，但是觉得太麻烦了），这里介绍的是只需要用一根网线的方法。

当然，方法有很多。。就是因为方法太多，细节也太多了，所以很容易走弯路。以下是我自己这两天摸索出来的一个方法，也不一定对每个人都通用。

1. 下载Raspbian系统映像文件
   https://www.raspberrypi.org/downloads/raspberry-pi-os/

2. 安装etcher，通过读卡器烧录

3. 在root中创建一个名为ssh（无拓展名）的空文件。（开启ssh功能，默认关闭）

4. 弹出读卡器，将TF卡插入树莓派，用网线连接电脑

通过网线连接电脑，进入VNC远程桌面

1. 首先修改电脑的原先的网络适配器，打开internet共享
   

2. 在命令行中输入arp -a，查看树莓派动态分配的ip
   
   上图中192.168.137.20就是树莓派的ip，一个特征是它的物理地址肯定和其他几项不一样。

3. 用putty访问该地址
   默认名称：pi，密码：raspberry
   
   进入该界面说明连接成功

4. 在putty中输入sudo raspi-config进行设置

5. 选项5.Interfacing Options中开始SSH和VNC功能

6. 选项7.Advanced Options->A5 Resolution->Mode 85设置分辨率（否则VNC中无法显示桌面）

7. 此时可以通过VNC连接桌面了（用同样的ip）
   

设置静态ip

1. eth0是有线网卡的端口，要修改eth0为静态ip。这里有两种方法，最简单的是直接通过右上角的GUI设置eth0。
   
   也可以修改/etc/dhcpcd.conf，在末尾加上以下几句，效果一样
   
2. 之后需要将以太网的ip和网关设置一样的（192.168.137.1）
   
   这样修改之后，就可以通过192.168.137.20的静态ip访问了，也可以设置成别的静态ip，但网关和ip地址需要在同一波段。

ps：一开始就是因为乱改了dhcpcd.conf中的配置信息，导致静态ip和网关不匹配，于是就无法连接了。

3. 创建Web服务器

安装nodejs

1. 通过VNC，访问nodejs官网，选ARMv7这个
   
2. 下载，解压，将文件名修改为node（非必要）
   
   可以通过node -v，npm -v检验是否生效
   
3. 用ln命令创建链接文件，将node和npm命令添加到环境变量
   
4. 直接输入node -v检验，显示版本号则安装完成

用express框架搭建本地web服务器

1. 在npm安装成功的前提下，用npm install express -g和npm install express-generator -g即可。
2. 安装后的express也需要通过链接文件添加环境变量。即

sudo ln -s /home/pi/node/bin/express /usr/bin/express

安装完成后，创建文件夹并用express -e生成脚手架。效果如图

接下来只要安装依赖项就可以了。
为了检验服务器能否联通，我们做一个简单的index.html放在public下。

终端搭建web服务器

node /home/pi/website/bin/www

在电脑浏览器中输入树莓派ip+:3000(192.168.137.20:3000)，可以查看到该网页，同时可以看到后端的反应

4.通过Wifi热点访问自建的网站

以上实现了树莓派本地web服务器的搭建，接下来要将树莓派作为一个Wifi热点，给连接的设备分配ip地址，并能够连接到自建的网站。

其实看这个就好了https://www.qter.org/portal.php?mod=view&aid=5516

1. 安装hostapd（可能需要先sudo apt update)

sudo apt install hostapd
sudo systemctl stop hostapd

2. 修改/etc/hostapd/hostapd.conf（没有则创建）

interface=wlan0
driver=nl80211
ssid=Raspberrypi
hw_mode=g
channel=7
wmm_enabled=0
macaddr_acl=0
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=12345678
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP

修改/etc/default/hostapd
，将DAEMON_CONF的注释去掉并修改为

3. 此时wifi已经建立好，但是还不能连接，因为还没有设置分配的ip。修改wlan0端口为静态。方法类似修改eth0。应该只要改ip就可以了。值得一提，这里设置的ip不能和eth0产生冲突。（前三位不能都一样）
   

4. 安装dnsmasq
   这个是用来分配ip的

sudo apt install dnsmasq
sudo systemctl stop dnsmasq

5. 修改/etc/dnsmasq.conf，加上下面这段，其他的都注释掉

interface=wlan0
dhcp-range=192.168.4.2,192.168.4.20,255.255.255.0,24h

6. 配置应该就设置好了。sudo reboot重启一下，然后依次开启wifi功能和网站服务器

sudo systemctl start hostapd
node /home/pi/website/bin/www

用手机测试一下Wifi，再看看能不能连接192.168.4.1:3000


ok，可以看到树莓派给手机分配了一个ip地址，手机也能访问到我们自建的网站。那么可以说就达到预期的目标了，接下来只需要专注于制作网站本身，并将做好的网站连同框架整个发送给树莓派就可以了。

虽然这个过程看起来挺流畅的，其实坑很多。。有时需要通过路由器获取树莓派的ip，再远程连接控制，有时连路由器都找不到ip，只能重装系统从头搞一遍。。很多问题都要一点点排查，稍微走偏一点都会浪费很多时间。。虽然这些实质上都是因为对计算机网络本身的了解还不够充分，但是还是想说，搞硬件搞配置真的太夭寿了。。。

好在暂时应该不用管树莓派的事了，后续就只要想办法把网页做好就行了。当然，因为现在没代码抄了，看来只能把之前第一个项目逃过的课补起来了。