树莓派无显示器方案-串口终端与网口直连终端

1. 概览

本文满足以下树莓派使用场景：

• 无显示器，无键盘鼠标，无小型路由器。
  
• 有Wi-Fi网络，但无Wi-Fi网络管理员权限（校园网/企业网），树莓派需要连接到互联网。
  
• 有USB转TTL串口模块。电脑通过串口登陆树莓派终端。
  
• 有一根网线。电脑可以通过网口直连树莓派。
  
• 整套设备携带到没有网络的地方也可用。
  
• 不影响笔记本网口正常功能。
  

2. 配置串口终端

• 硬件：树莓派5
  
• 系统：Raspbian或Ubuntu Server 24.04
  

使用树莓派的Imager软件烧录完SD卡后，打开SD卡，boot盘，找到config.txt文件，在尾部添加:

1. enable_uart=1
2. dtoverlay=uart0
3. dtparam=uart0_console

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前两行开启串口Shell终端，可以登录控制台。第三行开启串口内核日志。

引脚为上图中的 GPIO14, GPIO15，电平为3.3V。接好USB转串口（TXD接RXD，RXD接TXD，GND接GND），插入SD卡。上电，等待一段时间就可以从串口看到内核启动日志。并且可以输入用户名、密码登录终端。
3. 配置网线直连终端

网上有很多教程是在电脑上把Wi-Fi网络共享给网口，这样电脑就变成一个路由器，树莓派网口接到电脑上就可以访问互联网。
但是本文将采用相反的方案。不修改电脑的网口配置，而是在树莓派的网口启动一个DHCP server，把树莓派变成路由器。
(1) 给树莓派网口配置静态IP

不同操作系统的配置不同。例如Ubuntu桌面版有Network Manager，而Server版没有。这里只展示Ubuntu Server版的配置。Ubuntu Server 24.04通过netplan配置网口。
首先查看网口名称：

1. ip a

复制代码

以太网口名通常为eth0
检查现有的Netplan配置

1. sudo cat /etc/netplan/*.yaml

复制代码

我这里的文件名是50-cloud-init.yaml
给网口配置静态ip：

1. sudo nano /etc/netplan/50-cloud-init.yaml

复制代码

1. network:
2.   version: 2
3.   wifis:
4.     wlan0:
5.       optional: true
6.       dhcp4: true
7.       access-points:
8.         "Wi-Fi SSID":
9.           auth:
10.             key-management: "psk"
11.             password: "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"
12.   
13.   ethernets:
14.     eth0:
15.       addresses: [192.168.10.1/24]
16.       routes:
17.        - to: 192.168.10.0/24
18.          via: 192.168.10.1

复制代码

其中wifis的部分可能在SD卡烧录完毕，配置镜像的时候就已经输入好密码了，这部分不用动。
增加一个和wifis同级别的ethernets部分。配置静态IP地址为192.168.10.1/24，注意不要和你的校园网/企业网的网段冲突。如果冲突可以换成其他网段。
应用配置

1. sudo netplan apply

复制代码

(2) 在树莓派网口启动DHCP服务器

安装dnsmasq

1. sudo apt update
2. sudo apt install dnsmasq

复制代码

配置dnsmasq

1. sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.bak
3. sudo nano /etc/dnsmasq.conf

复制代码

1. port=0                  # 禁用 DNS 服务
2. interface=eth0          # 仅监听 eth0
3. dhcp-range=192.168.10.100,192.168.10.200,255.255.255.0,24h
4. dhcp-option=option:router,192.168.10.1
5. dhcp-option=option:dns-server,114.114.114.114  # 指定外部 DNS

复制代码

这里我们只希望dnsmasq启动DHCP server，而不需要它帮我们代理DNS。因此这里需要port=0。
重启dnsmasq

1. sudo systemctl restart dnsmasq

复制代码

(3) 通过网口ssh直连

重启树莓派

1. sudo reboot

复制代码

重启后，用电脑的网口应该就可以访问树莓派了：

1. # 优先通过密码来登录
2. ssh -o PreferredAuthentications=password pi@192.168.10.1

复制代码

4. 笔记本电脑网络接口优先级

以上配置完成后，可能有些笔记本连上网口后会无法连接互联网。这是因为以太网口的默认路由优先级比Wi-Fi网卡高，访问互联网的请求都走到树莓派去了。
我们可以修改笔记本的路由表，使得流量优先路由到Wi-Fi网卡。最终效果：

• 网线 → 树莓派（eth0，IP: 192.168.10.1），用于 SSH。
  
• Wi-Fi → 路由器（互联网），用于上网。
  
• 不连接树莓派时，网口仍然保持正常的功能。
  

这里只展示Ubuntu笔记本电脑的配置方式：
(1) 查看当前路由

以下内容在Ubuntu笔记本电脑，本地执行：

1. ip route

复制代码

可能会看到以下内容：

1. default via 192.168.10.1 dev enp0s31f6 proto dhcp metric 20500
2. default via 192.168.2.1 dev wlp0s20f3 proto dhcp metric 20600
3. 169.254.0.0/16 dev enp0s31f6 scope link metric 1000
4. 172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 linkdown

复制代码

其中Wi-Fi网卡是wlp0s20f3，以太网口是enp0s31f6。Wi-Fi网口优先级比以太网口低。
(2) 修改默认路由

Ubuntu桌面版有Network Manager，可以比较方便修改优先级。

1. ip a               # 确认接口名称（如 wlan0、eth0）
2. ip route           # 查看当前路由表（注意默认路由的 metric）

复制代码

检查Network Manager连接名称：

1. nmcli connection show

复制代码

降低 Wi-Fi 的 metric（数值越小优先级越高）

1. sudo nmcli connection modify "MyWiFi" ipv4.route-metric 100   # Wi-Fi 优先级更高

复制代码

提高有线连接的 metric（数值越大优先级越低）：

1. sudo nmcli connection modify "有线连接名称" ipv4.route-metric 200

复制代码

重新激活连接：

1. sudo nmcli connection up "MyWiFi"
2. sudo nmcli connection up "有线连接名称"

复制代码

验证优先级

1. $ ip route
2. default via 192.168.2.1 dev wlp0s20f3 proto dhcp metric 20100
3. default via 192.168.10.1 dev enp0s31f6 proto dhcp metric 20200
4. 169.254.0.0/16 dev enp0s31f6 scope link metric 1000
5. 172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 linkdown
6. ...

复制代码

• 关键点：Wi-Fi 的 metric（20100）比有线（20200）更小，因此优先级更高。
  

如此便可实现网线ssh直连树莓派，同时笔记本通过Wi-Fi访问互联网不受影响。

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