树莓派打造最强车载娱乐终端（1）音乐和WiFi
本帖最后由 lou 于 2020-5-6 13:44 编辑树莓派打造最强车载娱乐终端（1）音乐和WiFi
开车跑长途的时候总觉得无聊，就会想起飞机上的娱乐终端，那么我们就来自己做一个吧！这一系列文章里，我会按照功能划分，列出需要的软硬件，尽量做到互相独立，方便自由组合。今天我们先来实现最基本的音乐播放和WiFi共享。
所需硬件：1.树莓派（建议3B+而不是4）2.外壳3.存储设备4.3.5mm公对公音频线5.USB充电线6.车载充电器（建议至少2个USB口）
先来解释一下为什么用树莓派3而不是4呢？主要是为了下一步游戏篇做准备，游戏方面我们将会使用RetroPie方案，而RetroPie目前为止还不能很好的支持树莓派4和Buster系统，所以最好是用3B+和Stretch系统。如果你手里有现成的4也没关系，RetroPie早晚会更新的。外壳最好是有，毕竟我们是做车载终端，稍微保护一下免得短路什么的。随便买个亚克力盒子就行，哪怕你找个合适的硬纸盒都行，反正3B+无需主动散热。存储方面最好是找个大容量的tf卡，虽然u盘甚至移动硬盘也是可以的，但是后面扩展功能的时候你会发现USB口可能很紧张，能省一个是一个，而且USB口总电流就那么大，太多设备来分的话可能会供电不足。如果你一定要用移动硬盘，那么请用固态移动硬盘，不然没几天颠坏了别怪我没提醒你。有人可能会说我的车可以直接播放u盘或者iPhone的音乐，干嘛非要用树莓派做播放器？首先大部分车自带的播放功能都处理不了500首以上的音乐列表，其次手机的存储空间可贵多了，再说后续的其他功能也需要把音频通过车载音响播放出来，现在连接好没坏处。我默认读这篇文章的人都知道该怎么烧写树莓派的系统镜像，但是恐怕不是每个人都有Stretch版本的系统镜像，https://downloads.raspberrypi.org/raspbian/images/raspbian-2019-04-09/这里是官方历史镜像，如果一直返回上一级你可以找到任何官方发布过的版本，当然这里我们就用Stretch的最终版。下载、烧写、联网、启用ssh和vnc，还有更新系统，这些都是基本动作我就不啰嗦了，直接来主菜。我们首先要做的是把系统设置为默认登录到命令行界面。那为什么不直接装个lite版系统呢？因为视频播放等功能还是要图形界面。那又为什么要默认登录到命令行界面呢？水字数也不是这样水的啊！因为命令行界面启动快，正常来讲从通电开始10秒钟之内命令行已经完成启动并且把我们今天要做的音乐播放和WiFi共享服务加载完毕了，几乎和原车音响一个速度；而且我们将要做的游戏模拟器也是要从命令行环境启动。设置为默认登录到命令行界面的方法如下：
sudo raspi-config
先选择第三项“BootOptions”，然后选择“B1 Desktop / CLI”，紧接着是选择“B2 Console Autologin”，之后重启，默认就是命令行界面且pi用户自动登录好了，等待你的指令。其次我们还要禁用树莓派的IPv6模块，方法是编辑boot分区的cmdline.txt，在最后增加一段“ ipv6.disable=1”，这主要是因为有些软件对IPv6兼容还不是很好，禁用掉最省心。无论你是通过电脑打开或者
sudo nano /boot/cmdline.txt
都可以。在实际操作之前我们还得做点环境准备工作，建立好数据目录并且设置好访问权限：
sudo mkdir -p /mnt/sdcard/media/audio/
sudo mkdir /mnt/sdcard/media/video
sudo mkdir /mnt/sdcard/rom
sudo chmod 777 -R /mnt/sdcard/
音乐播放我们用mpd，安装命令：
sudo apt-get install mpd mpc gmpc
sudo apt-get install mpd mpc gmpc
其中mpd是音乐播放的守护进程，mpc是命令行版本的播放控制程序，而gmpc是图形界面的播放控制程序。安装完成后我们得对mpd做些配置，
sudo mkdir -p /mnt/sdcard/media/audio/.mpd/playlists
sudo nano /etc/mpd.conf
第一步还是准备好目录，然后编辑配置文件。mpd.conf文件很长，需要修改的重点是下面这些内容：
music_directory，修改为 "/mnt/sdcard/media/audio"
playlist_directory，修改为 "/mnt/sdcard/media/audio/.mpd/playlists"
db_file，修改为 "/mnt/sdcard/media/audio/.mpd/tag_cache"
log_file，修改为 "/mnt/sdcard/media/audio/.mpd/mpd.log"
pid_file，修改为 "/mnt/sdcard/media/audio/.mpd/pid"
state_file，修改为 "/mnt/sdcard/media/audio/.mpd/state"
sticker_file，修改为 "/mnt/sdcard/media/audio/.mpd/sticker.sql"
上面这些是必选项，作用大多可以望文生义，都集中在配置文件开头部分。下面还有些可选项，我会逐条解释。bind_to_address，默认为 "localhost"，建议修改为 "192.168.200.1"。这一行的作用是控制mpd守护进程监听的IP地址，如果播放控制程序和mpd在同一台设备上的话，默认值localhost就能工作的挺好，但是如果你想要跨设备控制mpd的话，就得指定为mpd进程所在的设备IP，不然控制端可能会找不到服务端。"192.168.200.1"这个IP地址是等下我们做WiFi共享功能时将要指定给树莓派的地址，所以也不是随便写的。auto_update "yes"，这一行默认是被注释掉的，我们需要启用它。这个设置项的功能是自动扫描music_directory并且更新媒体库。如果你新增或者删除了某些音乐文件但是没有更新媒体库的话，mpd会找不到新的音乐。zeroconf_enabled "yes"，这一行默认也是被注释掉的，作用是在网络上广播mpd服务。同样的如果你想通过网络控制mpd的话，最好启用它。紧跟着还有一项zeroconf_name"Music Player"，这个是广播出去的媒体播放服务器的名字，可以改成你喜欢的。其他的配置项没有特殊需求就不用管了。修改完之后重启mpd服务让新设置生效。
sudo systemctl restart mpd
音乐播放服务我们就算搞定了，但是你可能会发现什么都播放不了，特别是如果你还修改了bind_to_address这一项的话，网上搜出来的“mpc listall”也只会甩给你一句“mpd error: Connection refused”，没关系我们马上就解决它。
sudo apt-get install hostapd dnsmasq
这两个是WiFi共享的关键服务，但是安装完成之后我们立刻要做的就是停止并禁用它们。
sudo systemctl stop hostapd
sudo systemctl stop dnsmasq
sudo systemctl disable hostapd
sudo systemctl disable dnsmasq
sudo systemctl unmask hostapd
原因是如果你没有禁用它们，又意外的在没有准备好之前就重启了，那就很难再通过网络访问树莓派了，还有可能把你网络上的其他设备给带歪了。“systemctl unmask”这个命令很多人可能会有点陌生，某些服务是会被mask（罩）住的，意思就是你没事了别动它，连start都不行，为了操作这些被masked服务就得先unmask了它们。我们先来配置dnsmasq服务。先“sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.orig”把默认配置文件改个名字，然后“sudo nano /etc/dnsmasq.conf”直接建一个新的，默认配置文件实在是有点啰嗦，我们这种简单的需求只要下面这几句就够了。
interface=wlan0 #服务监听在无线网卡上
server=8.8.8.8 #默认DNS服务器
dhcp-range=192.168.200.101,192.168.200.200,12h #IP地址池及租期
注意到了吗？我们的地址池就是192.168.200段的，和刚刚mpd配置文件里一样，等下我们会把192.168.200.1指定给树莓派自己。如果你按自己的喜好做了修改，请保持各处一致。下面是hostapd的配置。“sudo nano /etc/hostapd/hostapd.conf”之后输入下面内容。
interface=wlan0
driver=nl80211#nl（小写字母L）80211（数字1）
hw_mode=g
channel=6
ieee80211n=1
wmm_enabled=0
macaddr_acl=0
ignore_broadcast_ssid=0
auth_algs=1
wpa=2
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP
ssid=Pi3-AP# 网络名称
wpa_passphrase=raspberry# 网络密码
紧接着“sudonano /etc/default/hostapd”，因为全文都是被注释掉的，所以直接在最下面增加一句
DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"
就好了。然后还要“sudo nano /etc/init.d/hostapd”，就在开头的位置找到并修改
DAEMON_CONF=/etc/hostapd/hostapd.conf
还没完！
sudo cp /etc/dhcpcd.conf /etc/dhcpcd.conf.wifi
sudo cp /etc/dhcpcd.conf /etc/dhcpcd.conf.ap
sudo nano /etc/dhcpcd.conf.ap
最后的命令是把我们刚刚复制得到的/etc/dhcpcd.conf.ap打开，输入下列内容
interface wlan0
static ip_address=192.168.200.1/24
nohook wpa_supplicant
整理一下思路，我们现在有3份dhcpcd.conf，默认的dhcpcd.conf、和默认的dhcpcd.conf一模一样的dhcpcd.conf.wifi，还有刚刚修改好的dhcpcd.conf.ap。你肯定看出来了，最后的dhcpcd.conf.ap才是我们共享WiFi会主要用的配置文件，其中也包含了我们给无线网卡指定的IP地址。如果现在重启，什么都不会发生，树莓派官方系统可不会读取我们刚刚改好的dhcpcd.conf.ap，而且hostapd和dnsmasq两个服务也被我们禁用了，那么接下来做什么？如果我们用dhcpcd.conf.ap替换掉dhcpcd.conf，然后启用hostapd和dnsmasq两个服务，再重启，将会得到一个没有互联网出口的无线ap，你可能会说我可以给LAN口插网线啊，那出门怎么办？别忘了我们是要做车载终端的。显然出门的时候我们最方便能使用的互联网连接就是手机了，现在我们就来把手机的网络共享给树莓派。安卓手机不需要额外安装软件，数据线连接好手机和树莓派，在手机上启用USB热点共享，回到树莓派上使用命令“ifconfig -s”就可以看到一个名为“usb0”的网络接口，为了真正能够使用这个接口，我们得使用命令“sudo nano/etc/network/interfaces.d/tether_android”，输入以下内容：
allow-hotplug usb0
iface usb0 inet dhcp
苹果手机就稍微麻烦一点，需要安装一些软件。
sudo apt-get install usbmuxd ipheth-utils libimobiledevice-utils
sudo aptitude install ifuse
以后只要连好手机，打开热点，你的树莓派就可以通过手机网络上网了，超赞的！现在我们有了互联网连接，才能说到共享出去的事。
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o usb0 -j MASQUERADE#通过安卓绑定转发
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j MASQUERADE#通过iPhone绑定转发
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE#通过有线接口转发
sudo sh -c "iptables-save > /etc/iptables.ipv4.nat"#保存上述路由表
sudo sh -c "echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward"#立即启动ipv4转发
如果你是直接操作树莓派而不是通过ssh，那现在使用dhcpcd.conf.ap这个配置文件重启dhcpcd服务、启动hostapd和dnsmasq，树莓派就变成一个路由器了，无论你是插网线还是接手机都可以自动共享出去。可是这样的操作好像很绕啊，完全没必要每次手工启动服务。嗯，因为我的目的是让树莓派可以很方便的在作为ap和使用WiFi两种状态之间切换。下面是原创干货时间，先贴脚本后解释。
1，switch2ap#切换到ap模式
#!/bin/sh
touch /boot/ap
cp /etc/dhcpcd.conf.ap /etc/dhcpcd.conf
systemctl daemon-reload
systemctl restart dhcpcd
systemctl start hostapd
systemctl start dnsmasq
sh -c "echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward"
iptables-restore < /etc/iptables.ipv4.nat
exit 0
2，switch2wifi#切换到WiFi模式
#!/bin/sh
rm /boot/ap
sh -c "echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward"
cp /etc/dhcpcd.conf.wifi /etc/dhcpcd.conf
systemctl daemon-reload
systemctl stop hostapd
systemctl stop dnsmasq
rmmod brcmfmac
modprobe brcmfmac
systemctl restart dhcpcd
exit 0
经过前面的配置，树莓派已经做好了两手准备，但是默认是被放在WiFi模式下。执行”sudo switch2ap“就可以切换到ap模式，switch2wifi则是从ap模式切回WiFi模式，两种模式之间切换不需要重启（实测偶尔会切换失败需要重启，但是几率很小）。当然实际应用中我们肯定不想每次都手工执行切换，且大部分情况应该都是会跑在ap模式下，所以我们可以通过rc.local自动执行switch2ap。为了更方便，我又做了个标志位，即boot分区里一个名为”ap“的文件。rc.local中实际命令是这样的：
[ -f /boot/ap ] && /usr/bin/switch2ap || /usr/bin/switch2wifi
如果存在”/boot/ap“这个文件则自动进入ap模式，否则就保持在WiFi模式。这样的话如果树莓派需要连上WiFi进行升级调试等操作，只需要用读卡器删掉boot分区的ap文件再开机即可。同理新建一个ap文件再开机，就会自动进入ap模式。通过脚本切换的话也会自动处理ap文件。现在我们回过头来把音乐播放给彻底搞定。首先我们得拷贝点音乐进去，这个最好是通过网络解决，不然读写树莓派的ext4分区还是个小麻烦。这个简单我们装上samba服务。sudo apt-get install samba老规矩还要修改配置文件/etc/samba/smb.conf，在最后面加上
path = /mnt/sdcard
browseable = yes
guest ok = yes
read only = no
create mask = 0777
directory mask = 0777
然后重启samba服务
sudo systemctl restart smbd
好了，现在可以通过网上邻居访问树莓派，先随便拷几首歌到audio里面做做测试。拷贝完成之后
mpc listall
可以看到媒体库里的文件，然后
mpc listall | mpc add
添加到当前播放列表，最后
mpc play
播放当前列表。很麻烦是吧？所以我们才装了gmpc这个图形控制界面啊！当然还有另一种方式，就是通过手机来控制。还记得我们给mpd指定了IP地址吗？现在就用上了！iPhone到Appstore搜索”MPD js“，安卓搜索”MPDroid“，这两个都是简单好用的控制端。装好之后把手机连接到树莓派ap上，打开App会自动搜索网络内的mpd服务器，连接过去就可以控制播放了。不过播放列表第一次做好之后基本上也不用管了，每次开机会自动从上次中断的地方继续播放，而且后续给树莓派接上屏幕之后我们会做个更简单的控制，先请稍安勿躁。
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