OpenLinux като част от модулите SIM7600E-H

Механизмът за разработване на персонализирано приложение и зареждането му в модула е достъпен както за операционни системи Linux, така и за Windows. В тази статия ще разгледаме подробно как, използвайки примери от предоставения SDK SIMCom безжични решения компилирайте и заредете персонализирано приложение в модул.

Преди да напиша статията, един от моите познати, далеч от разработката за Linux, ме помоли да подходя към въпроса за описание на процеса на разработване на моето собствено приложение за модула SIM7600E-H възможно най-подробно. Критерият за оценка на достъпността на представянето на материала беше фразата „така че разбирам“.

Каня ви да се запознаете със случилото се.

Статията редовно се допълва и актуализира

прелюдия

Обикновено клетъчните комуникационни модули се използват само за предаване на данни, гласови повиквания, предаване на SMS и други подобни. Всичко това се извършва чрез AT команди, изпратени от външен управляващ микроконтролер. Но има категория модули, които ви позволяват да изпълнявате потребителски код, зареден отвън. В някои случаи това значително намалява общия бюджет на устройството, което ви позволява да инсталирате по-прост (и също толкова бюджетен) микроконтролер на платката или да го изоставите напълно. С появата на LTE модули, управлявани от Android или Linux OS и техните мощни ресурси, е възможно да се решат всякакви задачи, достъпни за популярни процесори. Тази статия ще говори за SIM7600E-H, управляван от Linux OS. Ще разгледаме как да изтеглите и стартирате изпълнимо приложение.

В много отношения материалът се основава на документа „SIM7600 Open Linux development quide“, но някои допълнения и на първо място руската версия ще бъдат полезни. Статията ще помогне на тези, които току-що започват да овладяват модула, да разберат как да изтеглят демо приложението и да предоставят необходимите умения за последваща работа.

Накратко за това кой е SIM7600E-H

SIM7600E-H е модул, изграден върху ARM Cortex-A7 1.3GHz процесор от Qualcomm, имащ операционна система Linux (ядро 3.18.20) вътре, способен да работи с европейски (включително руски) честотни ленти 2G/3G/ LTE, поддържащи Cat .4, осигуряващ максимална скорост на изтегляне до 150Mbps и скорост на качване до 50Mbps. Богатата периферия, индустриалният температурен диапазон и наличието на вградена GPS/GLONASS навигация покриват всякакви изисквания за модерно модулно решение в сферата на M2M.

Преглед на системата

Модулът SIM7600E-H е базиран на операционна система Linux (ядро 3.18.20). От своя страна файловата система е изградена на базата на журналираната файлова система UBIFS (Unsorted Block Image File System).

Важните характеристики на тази файлова система включват:

• работи с дялове, позволява ви да създавате, изтривате или променяте размера им;
• осигурява подравняване на записа в целия обем на носителя;
• работи с лоши блокове;
• минимизира вероятността от загуба на данни по време на прекъсване на захранването или други повреди;
• водене на дневници.

Описанието е взето следователно, има и по-подробно описание на такава файлова система.

Тези. Този тип файлова система е идеална за тежки условия на работа на модула и възможни проблеми със захранването. Но това не означава, че нестабилните условия на захранване ще бъдат очакваният режим на работа на модула; това само показва по-голямата жизнеспособност на устройството.

Память

Разпределението на областите на паметта е изградено, както следва:

Има три основни области, които трябва да се подчертаят:

ubi0:rootfs – само за четене и съдържа самото Linux ядро
ubi0:usrfs – използвани предимно за потребителски програми и съхранение на данни
ubi0:cahcefs – запазено за FOTA актуализации. Ако наличното място не е достатъчно за изтегляне на актуализацията, системата ще изтрие неизползваните файлове и по този начин ще освободи място. Но от съображения за сигурност не трябва да поставяте вашите файлове там.

И трите секции са разпределени както следва:

Файлова система
Размер
Употребяван
На разположение
Използвайте%
Монтиран на

ubi0:rootfs
40.7M
36.2M
4.4M
89%
/

ubi0:usrfs
10.5M
360K
10.1M
3%
/данни

ubi0:cachefs
50.3M
20K
47.7M
0%
/ кеш

Налична функционалност

Както споменахме по-горе, модулът е изграден върху чипсета Cortex A7 от Qualcomm. Би било погрешно да не се осигури такова високопроизводително ядро ​​за обработка на потребителската програма и разтоварване на основния процесор на устройството чрез разтоварване на част от програмата към модула.

За потребителската програма ще ни бъдат достъпни следните режими на периферна работа:

ПИН №
Име
Sys GPIO No.
Действие по подразбиране
Функция1
Функция2
Дърпам
Прекъсване при събуждане

6
SPI_CLK
-
UART1_RTS
-
-
B-PD
-

7
SPI_MISO
-
UART1_Rx
-
-
B-PD
-

8
SPI_MOSI
-
UART1_Tx
-
-
B-PD
-

9
SPI_CS
-
UART1_CTS
-
-
B-PD
-

21
SD_CMD
-
SD-карта
-
-
B-PD
-

22
SD_DATA0
-
SD-карта
-
-
B-PD
-

23
SD_DATA1
-
SD-карта
-
-
B-PD
-

24
SD_DATA2
-
SD-карта
-
-
B-PD
-

25
SD_DATA3
-
SD-карта
-
-
B-PD
-

26
SD_CLK
-
SD-карта
-
-
B-PN
-

27
SDIO_DATA1
-
WLAN
-
-
B-PD
-

28
SDIO_DATA2
-
WLAN
-
-
B-PD
-

29
SDIO_CMD
-
WLAN
-
-
B-PD
-

30
SDIO_DATA0
-
WLAN
-
-
B-PD
-

31
SDIO_DATA3
-
WLAN
-
-
B-PD
-

32
SDIO_CLK
-
WLAN
-
-
B-PN
-

33
GPIO3
GPIO_1020
MIFI_POWER_EN
GPIO
MIFI_POWER_EN
B-PU
-

34
GPIO6
GPIO_1023
MIFI_SLEEP_CLK
GPIO
MIFI_SLEEP_CLK
B-PD
-

46
ADC2
-
ADC
-
-
-
-

47
ADC1
-
ADC
-
-
B-PU
-

48
SD_DET
GPIO_26
GPIO
GPIO
SD_DET
B-PD
X

49
СТАТУТ
GPIO_52
Статус
GPIO
Статус
B-PD
X

50
GPIO43
GPIO_36
MIFI_COEX
GPIO
MIFI_COEX
B-PD
-

52
GPIO41
GPIO_79
BT
GPIO
BT
B-PD
X

55
SCL
-
I2C_SCL
-
-
B-PD
-

56
S.D.A.
-
I2C_SDA
-
-
B-PU
-

66
RTS
-
UART2_RTS
-
-
B-PD
-

67
CTS
-
UART2_CTS
-
-
B-PD
-

68
RxD
-
UART2_Rx
-
-
B-PD
-

69
RI
-
GPIO(RI)
-
-
B-PD
-

70
DCD
-
GPIO
-
-
B-PD
-

71
TxD
-
UART2_Tx
-
-
B-PD
-

72
DTR Повече
-
GPIO (DTR)
-
-
B-PD
X

73
PCM_OUT
-
PCM
-
-
B-PD
-

74
PCM_IN
-
PCM
-
-
B-PD
-

75
PCM_SYNC
-
PCM
-
-
B-PD
-

76
PCM_CLK
-
PCM
-
-
B-PU
-

87
GPIO77
GPIO77
BT
GPIO
BT
B-PD
-

Съгласете се, списъкът е впечатляващ и имайте предвид: част от периферните устройства се използват за работа на модула като рутер. Тези. Въз основа на такъв модул можете да направите малък рутер, който ще разпространява интернет чрез Wi-Fi. Между другото, има готово решение, наречено SIM7600E-H-MIFI и представлява miniPCIE карта със запоен SIM7600E-H модул и няколко антенни пина, единият от които е Wi-Fi антена. Това обаче е тема за отделна статия.

сряда (не е ден от седмицата)

SIMCom безжични решения предоставят възможност на разработчиците да изберат най-познатата среда за разработка за Linux или Windows. Ако говорим за едно изпълнимо приложение на модул, тогава е по-добре да изберете Windows, ще бъде по-бързо и по-лесно. Ако се очаква сложна архитектура на приложението и последващи надстройки, по-добре е да използвате Linux. Също така се нуждаем от Linux, за да компилираме изпълними файлове за последващо зареждане в модула; виртуална машина е достатъчна за компилация.

Това, от което се нуждаете, не е свободно достъпно за изтегляне - SDK, който можете да поискате от вашия дистрибутор.

Инсталиране на помощни програми за работа с модула

По-нататък ще работим под Windows като най-познатата операционна система за повечето потребители.

Ще трябва да инсталираме необходимия софтуер в няколко лесни стъпки, за да усвоим в последствие работата с модула:

1. GNU / Linux
2. Cygwin
3. шофьор
4. ADB

Инсталиране на GNU/Linux

За да създадете приложението, можете да използвате всеки компилатор, съвместим с ARM-Linux. Ние ще използваме SourceryCodeBenchLiteARM GNU/Linuxtranslater, наличен за изтегляне от връзка.

За да се уверя, че всички компоненти са инсталирани правилно, ще оставя няколко екранни снимки на инсталационния процес. По принцип няма нищо сложно в инсталацията.

За да се уверя, че всички компоненти са инсталирани правилно, ще оставя няколко екранни снимки на инсталационния процес. По принцип няма нищо сложно в инсталацията.

1. Ние приемаме лицензионното споразумение
   
2. Посочете папката за инсталиране
   
3. Оставяме необходимите компоненти непроменени
   
4. Оставете го както е
   
5. Няколко пъти „Напред“, „Инсталиране“ и общо взето това е
   

Инсталиране на Cygwin

Освен това, за разработка, ще ви е необходим набор от библиотеки и помощни програми от предоставения комплект Cygwin. Тук всичко е просто, текущата версия на Cygwin може да бъде изтеглена безплатно на официалния уебсайт на проекта; към момента на писане беше налична версия 3.1.5, която използвахме при подготовката на материала.

Няма нищо сложно в инсталирането на Cygwin, единственото нещо, което трябва да изберете, е огледало, от което инсталаторът ще изтегли необходимите файлове, ще избере всеки и ще го инсталира, както и набор от помощни програми и библиотеки, оставяйки всички налични библиотеки и избрани комунални услуги.

Инсталиране на драйвери

След като модулът е свързан към компютъра, ще трябва да инсталирате драйвери. Те могат да бъдат поискани от вашия дистрибутор (препоръчително). Не препоръчвам да търсите сами в интернет, защото... Може да отнеме много време, за да откриете какво е причинило конфликта на устройството.

Сред избраните портове виждаме следното:

Windows
Linux
описание

SimTech HS-USB диагностика
USB сериен
Диагностичен интерфейс

SimTech HS-USB NMEA
USB сериен
GPS NMEA интерфейс

SimTech HS-USB AT порт
USB сериен
AT порт интерфейс

SimTech HS-USB модем
USB сериен
Интерфейс на модемен порт

SimTech HS-USB аудио
USB сериен
USB аудио интерфейс

SimTech HS-USB WWAN адаптер
USB мрежа
NDIS WWAN интерфейс

Android Composite ADB интерфейс
USB ADB
Android добави порт за отстраняване на грешки

Както вероятно сте забелязали, няма USB ADB сред портовете на екранната снимка, това е така, защото ADB портът в модула е затворен по подразбиране и трябва да го активирате, като изпратите командата 'AT+CUSBADB=1' към AT порт на модула и го рестартирайте (това може да стане с командата 'AT+CRESET').

В резултат на това получаваме желания интерфейс в диспечера на устройствата:

Приключихме с драйверите, нека да преминем към ADB.

Инсталиране на ADB

Отидете на официалния уебсайт за разработчици на Android връзка. Няма да изтегляме обемистото Android Studio; просто се нуждаем от командния ред, достъпен за изтегляне чрез връзката „Изтегляне на SDK платформа-инструменти за Windows“.

Изтеглете и разопаковайте получения архив в корена на устройство C.

Променливи на средата

След като инсталирате Cygwin, ще трябва да добавите пътя Cygwin/bin/ към променливите на средата за разработка (Класически контролен панел → Система → Разширени системни настройки → Разширени → Променливи на средата → Системни променливи → Път → Редактиране), както е показано на екранната снимка по-долу:

По същия начин добавете пътя към изтегления и разопакован ADB архив към корена на устройство C.

Щракнете OK няколко пъти и рестартирайте компютъра.

След рестартиране можете лесно да проверите дали ADB работи правилно, като отворите командния ред (Win+R → cmd) и напишете командата „adb version“. Получаваме нещо подобно:

Нека да свържем модула към компютъра (ако случайно е прекъснат) и да проверим дали ADB го вижда с командата „adb devices“:

Готово, това завършва конфигурацията на връзката към модула и можем да стартираме shell-а за работа с модула.

Разопаковане и компилиране на SDK

Сега, когато имаме достъп до обвивката и можем да започнем да работим с командния ред на модула, нека се опитаме да компилираме нашето първо приложение, което да заредим в модула.

Много хора може да имат затруднения с това! защото Модулът работи на операционна система Linux; за да избегнете сблъсъци при компилиране на код под Windows, най-добре е да компилирате в родната среда - Linux.

Няма да се спираме подробно на това как при липса на Linux и желание да го инсталирате на вашата машина, можете да го инсталирате на виртуална машина. Ще използваме VirtualBox, ще инсталираме Ubuntu версия 20.04 (текущата версия към момента на писане) и под него ще започнем да работим с компилатори, SDK и т.н.

Нека да отидем в средата на Linux и да разопаковаме архива, получен от дистрибутора.

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux$ sudo tar -xzf MDM9x07_OL_2U_22_V1.12_191227.tar.gz 

Отидете в директорията sim_open_sdk и добавете средата:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ cd sim_open_sdk
simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ source sim_crosscompile/sim-crosscompile-env-init 

Оставаме в същата папка и изпълняваме следващите команди, докато сме в нея.
Инсталирайте библиотеката libncurses5-dev, ако не е инсталирана:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ sudo apt-get update && sudo apt-get install libncurses5-dev -y

Python, ако и той не е инсталиран:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ sudo apt-get install python -y

и gcc:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ sudo apt-get install gcc

Компилация:

Сега трябва да компилираме няколко файла, изпълняваме следните команди последователно.

Ако прозорецът за конфигурация на ядрото се появи по време на компилация, просто изберете Изход и се върнете към конзолата; не е необходимо да конфигурираме ядрото сега.

Ние извършваме:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ make

Компилиране на буутлоудъра:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ make aboot

Компилиране на ядрото:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ make kernel_menuconfig
simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ make kernel

Компилирайте основната файлова система:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ make rootfs

За потребителите на Linux ще бъде подходящо да компилират драйвера на модула:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ make kernel_module

Нека компилираме демото:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ make demo

След което ще се появят няколко нови файла в директорията sim_open_sdk/output:

simcom@VirtualBox:~/Desktop/OpenLinux/sim_open_sdk$ ls output/
appsboot.mbn  boot.img  demo_app  helloworld  system.img

демонстрация

Нека опитаме да заредим демонстрацията в нашия модул и да видим какво ще излезе от нея.

Изтегляне

В директорията sim_open_sdk можем да видим файла demo_app. Взимаме го и го прехвърляме в корена на устройство C на компютъра, към който е свързан модулът. След това стартирайте командния ред на Windows (Win+R -> cmd) и въведете:

C:>adb push C:demo_app /data/

Конзолата ще ни каже:

C:demo_app: 1 file pushed, 0 skipped. 151.4 MB/s (838900 bytes in 0.005s)

Това означава, че файлът е изпратен успешно до модула и всичко, което трябва да направим, е да го стартираме. Нека не се колебаем.

Ние извършваме:

C:>adb shell

Разширяваме правата на изтегления файл:

/ # cdhmod 777 /data/demo_app

И бягаме:

/ # /data/demo_app

В същата конзола модулът ще ни каже следното:

SDK_VER : SIM_SDK_VER_20191205
DEMO_VER: SIM_SDK_VER_20191205

Please select an option to test from the items listed below.

1. WIFI                       2. VOICE CALL
3. DATA CALL                  4. SMS
5. WDS(APN)                   6. NAS
7. AT                         8. OTA
9. TTS                        10. GPIO
11. GPS                       12. Bluetooth
13. TCP/UDP                   14. Timer
15. ADC                       16. I2C
17. UIM(SimCard)              18. DMS(IMEI,MEID)
19. UART                      20. SPI
21. Version                   22. Ethernet
23. FTP                       24. SSL
25. HTTP(S)                   26. FTP(S)
27. MQTT(S)                   28. ALSA
29. DEV                       30. AUDIO
31. JSON                      32. LBS
99. EXIT
Option >   

Нека да разгледаме IMEI на модула, въведете 7 (превключете към команден режим) и след това въведете 5:

Please select an option to test from the items listed below.

1. WIFI                       2. VOICE CALL
3. DATA CALL                  4. SMS
5. WDS(APN)                   6. NAS
7. AT                         8. OTA
9. TTS                        10. GPIO
11. GPS                       12. Bluetooth
13. TCP/UDP                   14. Timer
15. ADC                       16. I2C
17. UIM(SimCard)              18. DMS(IMEI,MEID)
19. UART                      20. SPI
21. Version                   22. Ethernet
23. FTP                       24. SSL
25. HTTP(S)                   26. FTP(S)
27. MQTT(S)                   28. ALSA
29. DEV                       30. AUDIO
31. JSON                      32. LBS
99. EXIT
Option > 7

Please select an option to test from the items listed below.

1. get Module Version         2. get CSQ
3. get CREG                   4. get ICCID
5. get IMEI                   6. get CIMI
99. back
Option > 5
IMEI: 867584030090489

Please select an option to test from the items listed below.

1. get Module Version         2. get CSQ
3. get CREG                   4. get ICCID
5. get IMEI                   6. get CIMI
99. back
Option >

Така ще видим IMEI на модула.

Като заключение

Надявам се, че успяхме да добием обща представа как да започнем с модула. В следващите статии ще разгледаме по-подробно възможностите, които предоставя платформата SIM7600E-H, както и как можете дистанционно да актуализирате собственото си приложение в модула.

Каня ви да задавате въпроси в коментарите и също така да посочите кой аспект от възможностите на модула трябва да бъде отразен в следващите статии.

Източник: www.habr.com