505 lines
22 KiB
Python
505 lines
22 KiB
Python
#!/usr/bin/env python3
|
||
# -*- coding: utf-8 -*-
|
||
"""
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||
远程显示 Web 服务 - Flask + WebSocket 实现
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||
|
||
通过 RemoDispBus 协议与 DTU 装置通信，将远程 LCD 画面以 Web 页面形式展示。
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||
前端通过 WebSocket 连接，服务端主动推送屏幕数据，实现低延迟传输。
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||
|
||
用法: python remo_disp_server.py [装置IP]
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||
启动后访问 http://localhost:8181
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||
依赖: pip install flask flask-socketio pillow loguru
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||
|
||
日志级别: 在代码中设置 LOG_LEVEL（见下方），"INFO" 不显示 DEBUG，"DEBUG" 显示调试信息。
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||
"""
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||
|
||
# base64：将二进制 PNG 编码为字符串，便于通过 JSON/WebSocket 传输
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||
import base64
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||
# socket：与 DTU 装置的 TCP 通信
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||
import socket
|
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# struct：将整数打包为二进制（如起始地址 4 字节）
|
||
import struct
|
||
# threading：后台线程持续拉取屏幕并推送
|
||
import threading
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||
# sys：读取命令行参数（装置 IP）
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||
import sys
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# os：获取当前脚本目录、路径与文件检查
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||
import os
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||
# io：BytesIO 用于在内存中保存 PNG
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||
import io
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||
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||
|
||
def _get_base_path() -> str:
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||
"""打包成 exe 时资源在 sys._MEIPASS，否则为脚本所在目录。"""
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if getattr(sys, "frozen", False):
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||
return sys._MEIPASS # type: ignore[attr-defined]
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||
return os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
|
||
# typing：类型注解
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||
from typing import Optional, Tuple, Set
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||
# loguru：结构化日志，记录错误与调试信息
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from loguru import logger
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||
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||
# Flask：Web 框架，提供 HTTP 路由
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from flask import Flask, request, send_file
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||
# SocketIO：WebSocket 支持，实现实时双向通信
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from flask_socketio import SocketIO, emit
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||
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||
# =============================================================================
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||
# 协议常量（RemoDispBus）
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# =============================================================================
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# TAG_CLIENT 0xAA：客户端发送帧的帧头标识
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# TAG_DEVICE 0xBB：设备回复帧的帧头标识
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||
TAG_CLIENT, TAG_DEVICE = 0xAA, 0xBB
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||
# PORT 7003：RemoDispBus 协议默认端口
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||
PORT = 7003
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# CMD_KEEPLIVE 0：保活
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# CMD_INIT 1：初始化，获取屏幕宽高、显存大小
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||
# CMD_KEY 2：按键
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||
# CMD_LCDMEM 3：读取显存（屏幕画面）
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||
CMD_KEEPLIVE, CMD_INIT, CMD_KEY, CMD_LCDMEM = 0, 1, 2, 3
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||
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||
# =============================================================================
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||
# 日志级别（在代码中直接修改）
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||
# =============================================================================
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||
# "INFO"：仅输出 INFO/WARNING/ERROR，不显示 DEBUG
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||
# "DEBUG"：输出包括 DEBUG 在内的全部日志
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||
LOG_LEVEL = "INFO"
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||
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||
# =============================================================================
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||
# 全局状态
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||
# =============================================================================
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||
# _sock：与 DTU 装置的 TCP socket，None 表示未连接
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||
_sock: Optional[socket.socket] = None
|
||
# _screen_clients：当前需要接收屏幕推送的 WebSocket 客户端 sid 集合
|
||
_screen_clients: Set[str] = set()
|
||
# _refresh_thread：后台刷新线程，持续拉取屏幕并推送
|
||
_refresh_thread: Optional[threading.Thread] = None
|
||
# _refresh_stop：Event，set 时刷新线程退出
|
||
_refresh_stop = threading.Event()
|
||
|
||
|
||
# =============================================================================
|
||
# 协议帧编解码
|
||
# =============================================================================
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||
|
||
def calc_crc(data: bytes) -> int:
|
||
"""
|
||
对数据区逐字节异或，取低 8 位作为 CRC 校验码。
|
||
协议规定：CRC = data[0] ^ data[1] ^ ... ^ data[n-1]，取低 8 位。
|
||
"""
|
||
crc = 0 # 初始值为 0
|
||
for b in data:
|
||
crc ^= b # 逐字节异或
|
||
return crc & 0xFF # 取低 8 位作为最终 CRC
|
||
|
||
|
||
def build_frame(cmd: int, data: bytes) -> bytes:
|
||
"""
|
||
构造一帧发送数据，格式: [TAG(1)][cmd(1)][len_hi(1)][len_lo(1)][data][crc(1)]
|
||
length 大端 2 字节；crc 对 data 计算。
|
||
"""
|
||
length = len(data) # 数据区长度
|
||
# 构造帧头：TAG_CLIENT + cmd + 长度高字节 + 长度低字节（大端序）
|
||
header = bytes([TAG_CLIENT, cmd & 0xFF, (length >> 8) & 0xFF, length & 0xFF])
|
||
return header + data + bytes([calc_crc(data)]) # 帧头 + 数据 + CRC
|
||
|
||
|
||
def parse_frame(raw: bytes) -> Optional[Tuple[int, bytes]]:
|
||
"""
|
||
解析设备回复帧，返回 (cmd, data) 或 None。
|
||
帧格式: [TAG(1)][cmd(1)][len_hi(1)][len_lo(1)][data(length)][crc(1)]
|
||
最短合法帧长度为 5 字节（长度为 0 时: 1+1+2+0+1）。
|
||
"""
|
||
if len(raw) < 5 or raw[0] != TAG_DEVICE: # 至少 5 字节且帧头为 TAG_DEVICE
|
||
logger.error(
|
||
"[parse_frame] 帧太短或帧头不是 TAG_DEVICE(0xBB), len={len_}",
|
||
len_=len(raw),
|
||
)
|
||
return None
|
||
length = (raw[2] << 8) | raw[3] # 大端序解析数据区长度
|
||
if len(raw) < 4 + length + 1: # 检查是否收齐整帧（头4字节+数据+CRC1字节）
|
||
logger.error(
|
||
"[parse_frame] 数据不完整, 需要 {need} 字节, 实际 {actual} 字节",
|
||
need=4 + length + 1,
|
||
actual=len(raw),
|
||
)
|
||
return None
|
||
data = raw[4:4 + length] # 提取数据区
|
||
if calc_crc(data) != raw[4 + length]: # CRC 校验失败
|
||
logger.error("[parse_frame] CRC 校验失败")
|
||
return None
|
||
cmd = raw[1]
|
||
logger.debug("[parse_frame] 成功解析帧 cmd={cmd:#x}, length={length}", cmd=cmd, length=length)
|
||
return (cmd, data) # 返回 (命令码, 数据)
|
||
|
||
|
||
# =============================================================================
|
||
# 连接与收发
|
||
# =============================================================================
|
||
|
||
def connect(host: str, port: int = PORT) -> bool:
|
||
"""
|
||
建立与 DTU 装置的 TCP 连接。
|
||
若有旧连接则先关闭；连接时超时 3 秒；连接成功后设为 2 秒。
|
||
"""
|
||
global _sock
|
||
try:
|
||
if _sock:
|
||
_sock.close() # 关闭旧连接
|
||
logger.info("[connect] 已关闭旧连接")
|
||
_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建 TCP socket
|
||
_sock.settimeout(3.0) # 连接阶段超时 3 秒
|
||
_sock.connect((host, port)) # 连接目标主机和端口
|
||
_sock.settimeout(2.0) # 连接成功后收发超时 2 秒
|
||
logger.info("[connect] 连接 DTU 成功: {host}:{port}", host=host, port=port)
|
||
return True
|
||
except Exception as e:
|
||
logger.exception("[connect] 连接失败: {host}:{port} - {err}", host=host, port=port, err=e)
|
||
return False
|
||
|
||
|
||
def _send(cmd: int, data: bytes = b"") -> bool:
|
||
"""发送一帧到设备"""
|
||
if not _sock:
|
||
logger.error("[_send] 未连接设备，无法发送 cmd={cmd:#x}", cmd=cmd)
|
||
return False
|
||
try:
|
||
frame = build_frame(cmd, data)
|
||
_sock.sendall(frame) # 构造帧并一次性发送
|
||
logger.debug("[_send] 已发送 cmd={cmd:#x}, data_len={length}", cmd=cmd, length=len(data))
|
||
return True
|
||
except Exception as e:
|
||
logger.exception("[_send] 发送失败 cmd={cmd:#x} - {err}", cmd=cmd, err=e)
|
||
return False
|
||
|
||
|
||
def _recv() -> Optional[Tuple[int, bytes]]:
|
||
"""
|
||
从设备接收一帧。若首次接收长度不足，会再尝试接收最多 2 次（共 3 次），
|
||
拼齐整帧后再解析。单次 recv 最多 256KB。
|
||
"""
|
||
if not _sock:
|
||
logger.error("[_recv] 未连接设备，无法接收数据")
|
||
return None
|
||
try:
|
||
buffer = b""
|
||
max_attempts = 3 # 首次 + 最多再收 2 次
|
||
for attempt in range(max_attempts):
|
||
chunk = _sock.recv(256 * 1024)
|
||
if not chunk:
|
||
logger.debug("[_recv] 第 {n} 次 recv 收到空数据，连接可能已关闭", n=attempt + 1)
|
||
break
|
||
buffer += chunk
|
||
if len(buffer) < 5: # 至少需要 5 字节才能解析头
|
||
logger.debug("[_recv] 第 {n} 次 recv 后共 {len_} 字节，继续接收", n=attempt + 1, len_=len(buffer))
|
||
continue
|
||
data_len = (buffer[2] << 8) | buffer[3] # 数据区长度
|
||
need = 4 + data_len + 1 # 整帧长度
|
||
if len(buffer) >= need:
|
||
logger.debug("[_recv] 第 {n} 次 recv 后收齐整帧 len={len_}", n=attempt + 1, len_=need)
|
||
return parse_frame(buffer[:need])
|
||
logger.debug(
|
||
"[_recv] 第 {n} 次 recv 后共 {have} 字节，需要 {need} 字节，继续接收",
|
||
n=attempt + 1,
|
||
have=len(buffer),
|
||
need=need,
|
||
)
|
||
if len(buffer) < 5:
|
||
logger.error("[_recv] 接收数据太短, len={len_}", len_=len(buffer))
|
||
return None
|
||
need = 4 + ((buffer[2] << 8) | buffer[3]) + 1
|
||
logger.error(
|
||
"[_recv] 尝试 {max_attempts} 次后数据仍不完整, 需要 {need} 字节, 实际 {actual} 字节",
|
||
max_attempts=max_attempts,
|
||
need=need,
|
||
actual=len(buffer),
|
||
)
|
||
return None
|
||
except Exception as e:
|
||
logger.exception("[_recv] 接收异常 - {err}", err=e)
|
||
return None
|
||
|
||
|
||
def send_key(code: int) -> bool:
|
||
"""发送按键码到设备"""
|
||
return _send(CMD_KEY, bytes([code & 0xFF])) # 按键码单字节
|
||
|
||
|
||
def fetch_screen() -> Optional[bytes]:
|
||
"""
|
||
向设备请求当前屏幕显存，返回 1bpp 位图数据。
|
||
发送 CMD_LCDMEM + 起始地址 0；设备回复 payload 前 4 字节为地址，后续为位图，返回 payload[4:]。
|
||
"""
|
||
if not _sock:
|
||
logger.error("[fetch_screen] 未连接设备，无法读取屏幕")
|
||
return None
|
||
if not _send(CMD_LCDMEM, struct.pack(">I", 0)): # 发送读取显存命令，起始地址 0（大端 4 字节）
|
||
logger.error("[fetch_screen] 发送 CMD_LCDMEM 失败")
|
||
return None
|
||
logger.debug("[fetch_screen] 发送 CMD_LCDMEM 成功")
|
||
result = _recv() # 接收设备回复
|
||
if not result:
|
||
logger.error("[fetch_screen] 未收到任何回复（result=None）")
|
||
return None
|
||
cmd, payload = result
|
||
if cmd != CMD_LCDMEM:
|
||
# 可能是按键 ACK、保活等其他短帧，按键操作时较常见，这里只做调试日志，不视为错误
|
||
logger.debug("[fetch_screen] 收到非 LCDMEM 帧 cmd={cmd:#x}，忽略", cmd=cmd)
|
||
return None
|
||
# 确认为 LCDMEM 回复
|
||
if len(payload) >= 4: # 前 4 字节为地址，后面是位图
|
||
logger.debug("[fetch_screen] 收到 LCDMEM，payload_len={len_}", len_=len(payload))
|
||
return payload[4:]
|
||
logger.debug("[fetch_screen] 收到 LCDMEM，payload_len={len_} (<4)", len_=len(payload))
|
||
return payload or None
|
||
|
||
|
||
def mono_to_png(data: bytes, width: int, height: int) -> Optional[bytes]:
|
||
"""
|
||
将 1bpp 位图转为 PNG 字节流。
|
||
每字节 8 像素，高位在前；bi=(y*w+x)//8 为字节索引，bit=7-(x%8) 为位索引；1 为白 255，0 为黑 0。
|
||
"""
|
||
try:
|
||
from PIL import Image
|
||
logger.debug(
|
||
"[mono_to_png] 开始转换为 PNG，width={width}, height={height}, data_len={len_}",
|
||
width=width,
|
||
height=height,
|
||
len_=len(data),
|
||
)
|
||
img = Image.new("1", (width, height)) # 创建 1bpp 黑白图像
|
||
pix = img.load() # 获取像素访问对象
|
||
'''
|
||
for y in range(height):
|
||
for x in range(width):
|
||
bi = (y * width + x) // 8 # 字节索引：每 8 像素一字节
|
||
bit = 7 - (x % 8) # 位索引：高位在前
|
||
pix[x, y] = 0 if (bi < len(data) and (data[bi] >> bit) & 1) else 255 # 1→白 0→黑
|
||
'''
|
||
for y in range(height):
|
||
for x in range(width):
|
||
pix[x, y] = data[y * width + x]
|
||
buf = io.BytesIO() # 内存缓冲区
|
||
img.save(buf, format="PNG") # 保存为 PNG 格式
|
||
png_bytes = buf.getvalue()
|
||
logger.debug("[mono_to_png] 转换 PNG 成功, png_len={len_}", len_=len(png_bytes))
|
||
return png_bytes # 返回 PNG 字节流
|
||
except ImportError:
|
||
logger.error("[mono_to_png] 缺少 PIL/Pillow, 请执行 pip install pillow")
|
||
return None
|
||
except Exception as e:
|
||
logger.exception("[mono_to_png] 转换 PNG 失败 - {err}", err=e)
|
||
return None
|
||
|
||
|
||
def disconnect_device():
|
||
"""关闭与设备的连接"""
|
||
global _sock
|
||
try:
|
||
if _sock:
|
||
logger.info("[disconnect_device] 正在关闭与 DTU 的连接")
|
||
_sock.close() # 关闭 socket
|
||
_sock = None # 清空引用
|
||
except Exception as e:
|
||
logger.exception("[disconnect_device] 关闭连接时异常 - {err}", err=e)
|
||
|
||
|
||
# =============================================================================
|
||
# 屏幕推送线程
|
||
# =============================================================================
|
||
|
||
def _screen_refresh_loop():
|
||
"""
|
||
后台线程：每约 100ms 拉取一帧屏幕，转 PNG 后 base64 推送给各 WebSocket 客户端。
|
||
若检测到远程服务端断开（连续多次拉取失败），则断开设备并停止重复请求。
|
||
_refresh_stop.wait(0.1) 既作间隔，也便于收到 set 时快速退出。
|
||
"""
|
||
global _screen_clients, _refresh_stop
|
||
logger.info("[_screen_refresh_loop] 刷新线程启动")
|
||
# 连续拉取失败次数，超过阈值则认为远程已断开
|
||
MAX_CONSECUTIVE_FAILURES = 5
|
||
consecutive_failures = 0
|
||
try:
|
||
while not _refresh_stop.is_set(): # 未被要求停止时持续循环
|
||
if _screen_clients and _sock: # 有客户端且已连接设备
|
||
data = fetch_screen() # 拉取屏幕位图
|
||
logger.debug("[fetch_screen] 拉取屏幕位图数据: {data}", data=data)
|
||
if data:
|
||
consecutive_failures = 0 # 成功则清零
|
||
# 当前协议未返回宽高，这里固定为 160x160，可根据实际情况调整
|
||
w, h = 160, 160
|
||
png = mono_to_png(data, w, h) # 转为 PNG
|
||
if png:
|
||
b64 = base64.b64encode(png).decode("ascii") # base64 编码便于 JSON 传输
|
||
for sid in list(_screen_clients): # 复制列表避免迭代时修改
|
||
try:
|
||
socketio.emit(
|
||
"screen",
|
||
{"png": b64, "w": w, "h": h},
|
||
room=sid,
|
||
) # 推送给该客户端
|
||
except Exception as e:
|
||
logger.exception(
|
||
"[_screen_refresh_loop] 推送 screen 给 {sid} 失败 - {err}",
|
||
sid=sid,
|
||
err=e,
|
||
)
|
||
else:
|
||
# 拉取失败，累计连续失败次数
|
||
consecutive_failures += 1
|
||
if consecutive_failures >= MAX_CONSECUTIVE_FAILURES:
|
||
logger.warning(
|
||
"[_screen_refresh_loop] 连续 {n} 次拉取失败，判定远程服务端已断开，停止请求并断开连接",
|
||
n=consecutive_failures,
|
||
)
|
||
disconnect_device()
|
||
# 通知所有订阅客户端：设备已断开
|
||
for sid in list(_screen_clients):
|
||
try:
|
||
socketio.emit("device_disconnected", {"reason": "remote_closed"}, room=sid)
|
||
except Exception as e:
|
||
logger.debug("[_screen_refresh_loop] 推送 device_disconnected 失败 sid={sid} - {err}", sid=sid, err=e)
|
||
consecutive_failures = 0
|
||
else:
|
||
consecutive_failures = 0 # 无客户端或未连接时清零，便于下次连接后重新计数
|
||
_refresh_stop.wait(timeout=0.1) # 等待 100ms，若被 set 则立即返回
|
||
finally:
|
||
logger.info("[_screen_refresh_loop] 刷新线程退出")
|
||
|
||
|
||
# =============================================================================
|
||
# Flask + SocketIO
|
||
# =============================================================================
|
||
|
||
app = Flask(__name__) # 创建 Flask 应用
|
||
app.config["SECRET_KEY"] = "remo_disp" # 会话密钥
|
||
socketio = SocketIO(app, cors_allowed_origins="*") # 创建 SocketIO，允许跨域
|
||
|
||
FAVICON_PATH = os.path.join(_get_base_path(), "static", "favicon.ico") # favicon 文件路径
|
||
|
||
|
||
@app.route("/favicon.ico")
|
||
def favicon():
|
||
"""提供网站图标"""
|
||
if os.path.exists(FAVICON_PATH):
|
||
return send_file(FAVICON_PATH, mimetype="image/x-icon")
|
||
return "", 404 # 不存在则返回 404
|
||
|
||
|
||
@app.route("/")
|
||
@app.route("/index.html")
|
||
def index():
|
||
"""主页，返回前端 HTML"""
|
||
return send_file(
|
||
os.path.join(_get_base_path(), "remo_disp_ui.html"),
|
||
mimetype="text/html; charset=utf-8",
|
||
)
|
||
|
||
|
||
@socketio.on("connect")
|
||
def on_connect():
|
||
"""WebSocket 客户端连接时触发（可留空）"""
|
||
logger.info("[on_connect] WebSocket 客户端已连接 sid={sid}", sid=request.sid)
|
||
|
||
|
||
@socketio.on("disconnect")
|
||
def on_disconnect():
|
||
"""WebSocket 客户端断开（关标签页等）时，从 _screen_clients 移除，若无客户端则断开设备"""
|
||
global _screen_clients, _refresh_thread, _refresh_stop
|
||
sid = request.sid # 获取断开客户端的 session id
|
||
logger.info("[on_disconnect] WebSocket 客户端断开 sid={sid}", sid=sid)
|
||
if sid in _screen_clients:
|
||
_screen_clients.discard(sid) # 从订阅列表移除
|
||
if not _screen_clients: # 若无其他客户端
|
||
_refresh_stop.set() # 通知刷新线程停止
|
||
disconnect_device() # 断开设备连接
|
||
|
||
|
||
@socketio.on("connect_device")
|
||
def on_connect_device(data):
|
||
"""前端请求连接设备：连接成功后加入 _screen_clients，启动刷新线程，回复 connect_result"""
|
||
global _screen_clients, _refresh_thread, _refresh_stop
|
||
host = (data.get("host") or "").strip() # 从 data 取 host，去空格
|
||
port = int(data.get("port") or PORT) # 从 data 取 port，缺省 7003
|
||
logger.info("[on_connect_device] 请求连接 DTU: {host}:{port}", host=host, port=port)
|
||
ok = connect(host, port) # 建立 TCP 连接
|
||
if ok:
|
||
_screen_clients.add(request.sid) # 将当前客户端加入屏幕订阅
|
||
_refresh_stop.clear() # 清除停止标志，允许刷新线程运行
|
||
if _refresh_thread is None or not _refresh_thread.is_alive(): # 刷新线程未运行
|
||
_refresh_thread = threading.Thread(target=_screen_refresh_loop, daemon=True) # 创建后台线程
|
||
_refresh_thread.start() # 启动线程
|
||
logger.info("[on_connect_device] 已启动屏幕刷新线程")
|
||
emit("connect_result", {"success": True}) # 回复连接成功
|
||
logger.info("[on_connect_device] 连接 DTU 成功，已加入订阅 sid={sid}", sid=request.sid)
|
||
else:
|
||
logger.error("[on_connect_device] 连接 DTU 失败: {host}:{port}", host=host, port=port)
|
||
emit("connect_result", {"success": False, "error": "connect failed"}) # 回复连接失败
|
||
|
||
|
||
@socketio.on("disconnect_device")
|
||
def on_disconnect_device():
|
||
"""前端请求断开设备：从 _screen_clients 移除，若无客户端则断开设备，回复 disconnect_result"""
|
||
global _screen_clients, _refresh_stop
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sid = request.sid
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logger.info("[on_disconnect_device] 前端请求断开设备 sid={sid}", sid=sid)
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_screen_clients.discard(sid) # 从订阅列表移除
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if not _screen_clients: # 若无其他客户端
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_refresh_stop.set() # 通知刷新线程停止
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disconnect_device() # 断开设备连接
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emit("disconnect_result", {"ok": True}) # 回复断开成功
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logger.info("[on_disconnect_device] 设备已断开（若为最后一个客户端）")
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@socketio.on("key")
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def on_key(data):
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"""前端发送按键：从 data 取 code，转发给设备"""
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code = int(data.get("code", 0)) # 按键码，缺省 0
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logger.debug("[on_key] 收到按键 code={code:#x}", code=code)
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send_key(code) # 发送给 DTU 设备
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# 启动
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# =============================================================================
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def _configure_log_level():
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"""根据全局 LOG_LEVEL 配置日志级别（见文件顶部 LOG_LEVEL 常量）。"""
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level = LOG_LEVEL.upper() if isinstance(LOG_LEVEL, str) else "INFO"
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if level not in ("TRACE", "DEBUG", "INFO", "WARNING", "ERROR", "CRITICAL"):
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level = "INFO"
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logger.remove() # 移除默认的 stderr 输出
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logger.add(sys.stderr, level=level, format="<green>{time:HH:mm:ss}</green> | <level>{level: <8}</level> | <level>{message}</level>")
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logger.add(
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"remo_disp.log",
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rotation="1 week",
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encoding="utf-8",
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enqueue=True,
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backtrace=True,
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diagnose=False,
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level=level,
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)
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return level
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@logger.catch
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def main():
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"""主入口：启动 Web 服务"""
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port = 8181 # HTTP 服务端口
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log_level = _configure_log_level()
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logger.info("日志级别: {level}", level=log_level)
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logger.info("远程显示服务: http://localhost:{port}", port=port)
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logger.info("使用 WebSocket 传输，在浏览器中打开上述地址")
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if len(sys.argv) >= 2:
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host = sys.argv[1]
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logger.info("[main] 尝试预连接 DTU: {host}", host=host)
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if connect(host): # 若命令行有 IP，预连接
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logger.info("[main] 已预连接: {host}", host=host)
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else:
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logger.error("[main] 预连接失败: {host}", host=host)
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socketio.run(app, host="0.0.0.0", port=port, debug=True, allow_unsafe_werkzeug=True) # 监听所有网卡
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if __name__ == "__main__":
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main()
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