OpenLinux as part of SIM7600E-H modules

Udviklingsmekanismen for brugerdefinerede applikationer og upload til modulet er tilgængelig både under Linux- og Windows-operativsystemer. I denne artikel vil vi grundigt gennemgå, hvordan man ved at bruge eksempler fra det leverede SDK SIMCom Wireless Solutions kan kompilere og uploade en brugerdefineret applikation til modulet.

Før jeg skrev denne artikel, bad en bekendt, som ikke var bekendt med udvikling under Linux, mig om at beskrive udviklingsprocessen for en brugerdefineret applikation til SIM7600E-H modulet så detaljeret som muligt. Kriteriet for materialets tilgængelighed var sætningen "så jeg forstår".

Jeg inviterer dig til at se, hvad der er blevet til.

Artiklen opdateres og udvides regelmæssigt

Præludium

Normalt bruges mobilmoduler kun til dataoverførsel, stemmeopkald, SMS-overførsel og lignende. Alt dette gøres ved hjælp af AT-kommandoer sendt fra en ekstern kontroller. Men der er en kategori af moduler, der tillader udførelse af brugerdefineret kode, der uploades udefra. I nogle tilfælde kan det betydeligt reducere det samlede budget for enheden, hvilket muliggør brug af en enklere (og derfor mere omkostningseffektiv) mikrocontroller eller helt at undgå en. Med fremkomsten af LTE-moduler, der køres på Android- eller Linux-operativsystemerne og deres kraftige ressourcer, kan man løse alle de opgaver, som populære processorer kan håndtere. Denne artikel vil handle om SIM7600E-H, der køres på Linux. Vi vil se på, hvordan man uploader og kører en eksekverbar applikation.

Materialet er i høj grad baseret på dokumentet "SIM7600 Open Linux Development Guide", men nogle tilføjelser, især den russisk sprogede version, vil være nyttige. Artiklen vil hjælpe dem, der lige er begyndt at lære modulet, med at komme til at uploade en demonstrationsapplikation og give de nødvendige færdigheder til senere arbejde.

Kort om, hvem SIM7600E-H er.

SIM7600E-H er en modul baseret på Qualcomm ARM Cortex-A7 1.3GHz processor med et indbygget Linux-operativsystem (kernel 3.18.20), der kan arbejde med europæiske (herunder russiske) 2G/3G/LTE frekvensbånd, understøtter Cat.4, og opnår maksimum downloadhastighed på op til 150 Mbps og uploadhastighed på op til 50 Mbps. Den rige periferi, industrielle temperaturområde og indbygget GPS/GLONASS-navigation opfylder alle krav til moderne modulære løsninger inden for M2M-området.

Systemoversigt

Modulet SIM7600E-H er baseret på et Linux-operativsystem (kernel 3.18.20). Filformatet er bygget på en journaliseret filsystem kaldet UBIFS (Unsorted Block Image File System).

Vigtige funktioner i dette filsystem inkluderer:

• arbejde med partitioner, tillader oprettelse, sletning eller ændring af størrelse;
• sikrer udjævning af skrivning på tværs af lagermediet;
• arbejde med dårlige blokke;
• minimerer risikoen for datatab ved pludselig strømafbrydelse eller andre fejl;
• føringsjournaler.

Beskrivelsen er hentet from here, hvor der også er givet en detaljeret beskrivelse af dette filsystem.

Det vil sige, denne type filsystem er ideel til barske driftsforhold for modulet og mulige strømproblemer. Men det betyder ikke, at forhold med ustabil strøm vil være den forventede driftstilstand for modulet; det indikerer kun en større levedygtighed for enheden.

Hukommelse

Fordelingen af hukommelsesområder er som følger:

Der skal afsættes tre hovedområder:

ubi0:rootfs – kun tilgængelig for læsning og indeholder selve Linux-kernen
ubi0:usrfs – bruges primært til brugerprogrammer og datalagring
ubi0:cahcefs – reserveret til FOTA-opdateringer. Hvis der ikke er nok plads til at downloade opdateringen, vil systemet slette ubrugte filer for at frigive plads. Men af sikkerhedsmæssige årsager anbefales det ikke at placere sine filer der.

Alle tre partitioner er fordelt som følger:

Filsystem
Størrelse
Brugt
Tilgængelig
Brug%
Monteret på

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

ubi0:usrfs
10.5M
360K
10.1M
3%
/data

ubi0:cachefs
50.3M
20K
47.7M
0%
/cache

Tilgængelig funktionalitet

Som nævnt tidligere, er modulet bygget på Qualcomm Cortex A7 chipset. Det ville være forkert ikke at tilbyde en så højtydende kerne til behandling af brugerprogrammet og aflaste den centrale processor, ved at lade modulet håndtere en del af programmet.

For brugerprogrammet vil følgende driftsformer for den perifere enhed være tilgængelige:

Pin Nr.
Navn
Sys GPIO Nr.
Standard handling
Func1
Func2
Pull
Wakeup interrupt

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-Kort
—
—
B-PD
—

22
SD_DATA0
—
SD-Kort
—
—
B-PD
—

23
SD_DATA1
—
SD-Kort
—
—
B-PD
—

24
SD_DATA2
—
SD-Kort
—
—
B-PD
—

25
SD_DATA3
—
SD-Kort
—
—
B-PD
—

26
SD_CLK
—
SD-Kort
—
—
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
STATUS
GPIO_52
Status
GPIO
Status
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
SDA
—
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
—
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
—

En imponerende liste, og bemærk: en del af periferien bruges til at få modulet til at fungere som en router. Dvs. på basis af et sådant modul kan der laves en lille router, som kan dele internet over Wi-Fi. Desuden findes der allerede en færdig løsning, kaldet SIM7600E-H-MIFI, som er et miniPCIe-kort med det indbyggede SIM7600E-H modul og flere antenneudgange, hvoraf en er en Wi-Fi antenne. Dette er imidlertid et emne til et separat materiale.

Miljø (ikke ugedag)

SIMCom Wireless Solutions giver udviklerne mulighed for selv at vælge det mest velkendte udviklingsmiljø under Linux eller Windows. Hvis der er tale om en enkelt eksekverbar applikation på modulet, er det bedre at vælge Windows, da det bliver hurtigere og enklere. Hvis der planlægges en kompleks arkitektur af applikationen og efterfølgende opgraderinger – er det bedre at bruge Linux. Vi vil også have brug for Linux til at kompilere de eksekverbare filer til efterfølgende upload til modulet; til kompilering er en virtuel maskine tilstrækkelig.

Hvad du skal bruge, som ikke er frit tilgængeligt for download – SDK, som kan anmodes om hos din distributør.

Installation af værktøjer til arbejde med modulet

Her og fremover vil vi arbejde under Windows, som er det mest kendte operativsystem for de fleste brugere.

Vi skal gennem nogle enkle trin installere det nødvendige software til at lære at arbejde med modulet:

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

Installation af GNU/Linux

For application assembly, you can use any ARM-Linux compatible compiler. We will use the SourceryCodeBenchLiteARM GNU/Linux translator available for download at linket.

To ensure all components are installed correctly, I will leave a few screenshots of the installation process. Essentially, there's nothing complicated about the installation.

To ensure all components are installed correctly, I will leave a few screenshots of the installation process. Essentially, there's nothing complicated about the installation.

1. Accept the license agreement
   
2. Specify the installation folder
   
3. Leave the necessary components unchanged
   
4. Leave as is
   
5. A few 'Next', 'Install', and that’s basically it
   

Installing Cygwin

Next, for development, you will need a set of libraries and utilities from the provided package CygwinHere, it's simple; the latest version of Cygwin can be downloaded for free from the official project site, and at the time of writing, version 3.1.5 was available, which we used in preparing the material.

There’s nothing complicated about installing Cygwin, the only thing you will need to choose is a mirror from which the installer will download the necessary files, select any, and install, as well as the set of utilities and libraries—leave all available libraries and utilities selected.

Installing drivers

After the module is connected to the PC, you will need to install the drivers. You can request them from your distributor (recommended). I do not recommend searching the Internet for them yourself, as it may take a long time to find what caused the device conflict.

Among the designated ports, we see the following:

Windows
Linux
Description

SimTech HS-USB Diagnostics
USB Serial
Diagnostic Interface

SimTech HS-USB NMEA
USB Serial
GPS NMEA Interface

SimTech HS-USB AT Port
USB Serial
AT port Interface

SimTech HS-USB Modem
USB Serial
Modem port Interface

SimTech HS-USB Audio
USB Serial
USB Audio Interface

SimTech HS-USB WWAN Adapter
USB Net
NDIS wwan Interface

Android Composite ADB Interface
USB ADB
Android add debug port

As you may have noticed, among the ports in the screenshot, there is no USB ADB, due to the fact that the ADB port in the module is closed by default and needs to be enabled by sending the command 'AT+CUSBADB=1' to the module's AT port and restarting it (this can be done with the command 'AT+CRESET').

In the end, we will have the necessary interface in the device manager:

We've completed the drivers, now let's move on to ADB.

Installing ADB

Go to the official Android Developer website at linket. We won't be downloading the bulky Android Studio; the command line is sufficient, available for download via the link 'Download SDK Platform-Tools for Windows'.

Download and extract the obtained archive to the root of drive C.

Miljøvariabler

Efter installationen af Cygwin skal stien Cygwin/bin/ tilføjes til udviklingsmiljøvariablerne (Kontrolpanel → System → Avancerede systemindstillinger → Avanceret → Miljøvariabler → Systemvariabler → Path → Rediger), som vist på skærmbilledet nedenfor:

På samme måde tilføjer vi stien til den downloadede og udpakkede ADB-arkiv i rodmappen på drev C.

Klik flere gange på OK og genstart computeren.

Efter genstart kan vi nemt kontrollere, om ADB fungerer korrekt ved at åbne kommandoprompten (Win+R → cmd) og indtaste kommandoen ‘adb version’. Vi får omtrent et sådant resultat:

Vi tilslutter modulet til PC'en (hvis det er blevet frakoblet) og kontrollerer, om ADB kan se det med kommandoen ‘adb devices’:

Færdig, nu er konfigurationen af forbindelsen til modulet afsluttet, og vi kan starte shell for at arbejde med modulet.

Udpakning og kompilering af SDK

Når vi har fået adgang til shell og kan begynde at arbejde med kommandoprompten til modulet, vil vi prøve at kompilere vores første applikation til upload til modulet.

Mange kan have problemer med dette! Da modulet kører på operativsystemet Linux, er det bedst at kompilere i et lokalt miljø – Linux – for at undgå kollisioner, når koden kompileres under Windows.

Vi vil ikke gå i dybden med, hvordan man kan installere Linux på en virtuel maskine, hvis man ikke ønsker at installere det på sin egen computer. Vi vil bruge VirtualBox, installere Ubuntu version 20.04 (den aktuelle version på tidspunktet for artiklens skrivning) og begynde at arbejde med compilere, SDK osv. der.

Vi går ind i Linux-miljøet og udpoker arkivet modtaget fra distributøren.

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

Vi bevæger os ind i kataloget sim_open_sdk og tilføjer miljøet:

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 

Vi bliver i denne mappe og udfører de følgende kommandoer mens vi er i den.
Installerer biblioteket libncurses5-dev, hvis det ikke er blevet installeret:

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

Python, hvis det heller ikke er blevet installeret:

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

og gcc:

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

Compilation:

Nu skal vi kompilere flere filer, og vi udfører følgende kommandoer i rækkefølge.

Hvis der opstår et vindue til kerneindstillinger under kompileringen – vælg blot Exit og vend tilbage til konsollen, vi har ikke brug for at konfigurere kernen lige nu.

Vi udfører:

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

Vi kompilere bootloader:

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

Vi kompilere kernen:

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

Vi kompilere rodfilessystemet:

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

For Linux-brugere vil det være relevant at kompilere drivermodulet:

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

Lad os kompilere demoen:

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

Derefter vil der dukke flere nye filer op i mappen sim_open_sdk/output:

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

Demo

Lad os prøve at indlæse demoen i vores modul og se hvad der sker.

Indlæsning

I mappen sim_open_sdk kan vi se filen demo_app. Vi tager den og flytter den til roden af C-drevet på computeren, som modulet er tilsluttet. Derefter åbner vi kommandoprompten i Windows (Win+R -> cmd) og indtaster:

C:>adb push C:demo_app /data/

Konsollen vil sige:

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

Det betyder, at filen blev sendt til modulet med succes, og vi skal bare starte den. Lad os ikke vente.

Vi udfører:

C:>adb shell

Vi udvider rettighederne for den indlæste fil:

/ # cdhmod 777 /data/demo_app

Og starter:

/ # /data/demo_app

I denne konsol vil modulet fortælle os følgende:

SDK_VER : SIM_SDK_VER_20191205
DEMO_VER: SIM_SDK_VER_20191205

Vælg en mulighed for at teste fra de listede punkter nedenfor.

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 >   

Lad os se IMEI-nummeret på modulet, vi indtaster 7 (skift til kommandotilstand) og så indtaster vi 5:

Vælg venligst en mulighed at teste fra de listede punkter nedenfor.

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

Vælg venligst en mulighed at teste fra de listede punkter nedenfor.

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

Vælg venligst en mulighed at teste fra de listede punkter nedenfor.

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

Dermed vil vi se IMEI for modulet.

Som konklusion

Jeg håber, vi har formået at give et generelt indtryk af, hvordan man kommer i gang med modulet. I de følgende artikler vil vi se nærmere på funktionerne, som platformen SIM7600E-H tilbyder, samt hvordan man kan opdatere ens egen applikation i modulet eksternt.

Jeg inviterer til at stille spørgsmål i kommentarerne og angive, hvilken aspekt af modulens funktioner der skal afspejles i de kommende artikler.

Kilde: habr.com