树莓派通过 .NET 6 和libusb操作USB读写

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树莓派通过 .NET 6 和libusb操作USB读写

2024-07-16 11:42:33| 来源: 网络整理| 查看: 265

喜欢电子和DIY硬件的朋友对稚晖君(https://github.com/peng-zhihui)应该都不陌生，他定期都会分享一些自己做的好玩的硬件，他之前做了一个ElectronBot(https://github.com/peng-zhihui/ElectronBot)桌面机器人我就很感兴趣，所以就自己也做了一个。

起初我只是自己开发了一个叫电子脑壳的上位机软件，大家在之前的博客里应该也有见到，是个用WinUI（WASDK)开发的Windows应用软件。

ElectronBot机器人要一直和电脑连接通过应用进行控制，很多的网友都想ElectronBot脱离电脑使用，于是我也想着能有什么好办法，所以也就有了这个标题的想法。

项目代码地址：https://github.com/maker-community/ElectronBot.DotNet

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技术选型

大家想到树莓派肯定就会想起python,大学的时候玩树莓派确实用python比较多，但是作为一个.NET开发人员当然要尝试下.NET的跨平台能力到底如何了。

由于先有了之前写的上位机软件电子脑壳，也想着让之前封装的SDK能够直接用在树莓派上，所以选择.NET是顺理成章的事情了。

应用开发选择.NET框架通讯方式选择GRPCUSB操作选择LibUsbDotNet(https://github.com/LibUsbDotNet/LibUsbDotNet)调用libusb

整体方案如下图：

环境配置1、树莓派系统安装及网络配置

树莓派支持的系统有很多种，像官方的Debian，Ubuntu等等。我平时使用Debian比较多，但是测试的时候好像usb操作有些问题，应该是我用的.net互操作库对Debian支持的不太好，所以我选择了ubuntu的系统。

Raspberry Pi Imager 树莓派官方的系统烧录工具(https://www.raspberrypi.com/software/)Ubuntu系统下载地址 Download Ubuntu Server(https://ubuntu.com/download/raspberry-pi)

安装烧录工具，下载系统，然后烧录系统。如下图所示：

目前树莓派Zero 2 W的Ubuntu只有Server版本和Core版本，需要使用命令行做操作。

网络配置可以参考下面的文章进行配置。

树莓派4B ubuntu server ssh服务器部署全过程详解（内网穿透）(https://blog.csdn.net/weixin_45259896/article/details/122503158)

能正常联网安装软件就可以了。

2、.NET6 的运行环境

由于.NET 6 Arm64官方没提供包管理安装，所以需要大家通过脚本，或者下载文件安装。网络好的可以通过脚本安装，简单，本文以脚本安装示例。

参考文档如下：

使用安装脚本或通过提取二进制文件在 Linux 上安装 .NET(https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/install/linux-scripted-manual#scripted-install)

下载安装脚本dotnet-install.sh放到用户家目录

执行以下指令添加执行权限

sudo chmod +x ./dotnet-install.sh

执行指令安装

./dotnet-install.sh -c Current

下载解压结束需要我们配置环境变量，就像windows安装软件一样，配置完环境变量，才可以直接通过dotnet直接使用了，不然是提示找不到指令的。

以下指令是编辑环境变量的，我选择了~/.bashrc，在文档最底部添加环境变量内容。

sudo vim ~/.bashrc

内容

export DOTNET_ROOT=$HOME/.dotnet export PATH=$PATH:$HOME/.dotnet:$HOME/.dotnet/tools

保存并退出，然后执行dotnet如果正常就可以进行下面的操作了。

实践过程记录

1、GRPC服务的开发与调试

首先用创建一个grpc服务

微软官方的文档协议文件编写介绍(https://learn.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/grpc/protobuf?view=aspnetcore-6.0)

协议文件编写和服务编写

以我的协议内容为例包含了float，bool，bytes类型

float 对应 c# float

bool 对应 c# bool

bytes 对应 c# byte[]

syntax = "proto3"; option csharp_namespace = "Verdure.ElectronBot.GrpcService"; package electronbotactiongrpc; // The electronbotaction service definition. service ElectronBotActionGrpc { // Sends a greeting rpc PlayEmoticonAction (EmoticonActionFrameRequest) returns (EbHelloReply); } // The request message containing the user's name. message EmoticonActionFrameRequest { float J1 = 1; float J2 = 2; float J3 = 3; float J4 = 4; float J5 = 5; float J6 = 6; bool Enable = 7; bytes FrameBuffer = 8; } // The response message containing the greetings. message EbHelloReply { string message = 9; }

然后生成对应的服务代码

主要注意点是bytes类型的转换

服务端写好了以后，就可以写调用端代码了，为了图方便我就在电子脑壳代码里加了调用代码。

WinUI调用GRPC注意事项

直接将gprc相关的东西放到winui项目里好像有一些问题，所以我把它放到了一个库项目里进行操作了。

配置协议文件生成client代码

电子脑壳注入grpc-client

services.AddGrpcClient(o => { o.Address = new Uri("http://192.168.3.236:5241"); });

数据发送端也要注意bytes类型的转换

grpc服务的打包发布

打包的时候选择目标运行时为可移植（windows和linux都可以运行）

项目代码地址：https://github.com/maker-community/ElectronBot.DotNet

2、服务的部署与效果验证

通过ftp工具将grpc服务放到树莓派上，首先需要连接ElectronBot之后再运行服务

进入项目所在目录执行指令如下：

dotnet Verdure.ElectronBot.GrpcService.dll --urls="http://*:5241"

如果通讯正常，那么应该会报错，提示libusb找不到，系统已经安装了libusb，只是.net调用的时候目录没有找到，需要我们创建软连接。

LibUsbDotNet README最底部有说(https://github.com/LibUsbDotNet/LibUsbDotNet)

树莓派实际操作如下：

sudo find / -name "libusb-1.0*.so*" //列出库的目录位置 cd /usr/lib/aarch64-linux-gnu/ //进入库所在目录 sudo ln -s libusb-1.0.so.0 libusb-1.0.so //创建链接

通过上面的操作 libusb的操作应该就没有问题了。

运行的效果如下图：

特殊问题与心得体会

最大的一个问题就是在sdk放到linux系统上测试写入数据异常。

需要sdk单独处理linux环境需要sdk补一些内核驱动卸载逻辑特别注意otg数据线不要使用那种一拖几的，用一个口的就行不然数据发送不过去

由于使用的LibUsbDotNet上述逻辑没暴露到上层，我只好拉了一个分支改了发了一个包，问pr也没人理我。

sdk内部特别处理的代码如下：

执行了一个设备的SetAutoDetachKernelDriver

if (wholeUsbDevice.DriverMode == UsbDevice.DriverModeType.MonoLibUsb) { _logger.LogInformation("MonoLibUsb DetachKernelDriver"); var retDetach = wholeUsbDevice.SetAutoDetachKernelDriver(true); _logger.LogInformation(retDetach.ToString()); }

通过这次的尝试，我算是明白了理想很丰满，现实很骨感的意思，本来觉得树莓派Zero 2 W小巧便携，而且我只是用它接收数据发送数据，结果数据发送的时候屏幕的刷新很慢，不知道是性能差劲，还是usb传输是瓶颈。下次换个4b进行测试一下。

至此整个过程就分享完了，这个项目基本上涵盖了.net技术内的很多东西，如果ElectronBot和树莓派结合独立以后能够很好的使用，我觉得用MAUI开发一个手机端的管理工具也是顺理成章了，可以期待一下，能看到这里的可以在评论区给点意见了。

电子脑壳 GRPC服务项目代码地址

https://github.com/maker-community/ElectronBot.DotNet

LibUsbDotNet地址：https://github.com/LibUsbDotNet/LibUsbDotNet

原文链接：http://cnblogs.com/GreenShade/p/16795988.html临时加更干货分享

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