🥇OpenLinux in den Modulen SIM7600E-H

Der Mechanismus zur Entwicklung von Benutzeranwendungen und deren Upload in das Modul ist sowohl unter Linux als auch unter Windows verfügbar. In diesem Artikel werden wir ausführlich untersuchen, wie Sie anhand von Beispielen aus dem bereitgestellten SDK vorgehen können. SIMCom Wireless Solutions eine Benutzeranwendung im Modul kompilieren und hochladen.

Vor dem Schreiben dieses Artikels bat ein Bekannter von mir, der mit der Linux-Entwicklung nicht vertraut ist, um eine detaillierte Erläuterung des Prozesses zur Entwicklung einer eigenen Anwendung für das SIM7600E-H Modul. Das Kriterium für die Verständlichkeit des Materials war der Satz "so dass ich es verstehe".

Ich lade Sie ein, das Ergebnis zu betrachten.

Der Artikel wird regelmäßig ergänzt und aktualisiert.

Einleitung

In der Regel werden Mobilfunkmodule nur für die Übertragung von Daten, Sprachdiensten, SMS und Ähnlichem verwendet. All dies geschieht durch AT-Befehle, die von einem externen Mikrocontroller gesendet werden. Es gibt jedoch eine Kategorie von Modulen, die es ermöglicht, benutzerdefinierten Code von extern zu laden. In einigen Fällen führt dies zu erheblichen Einsparungen bei den Gesamtkosten des Geräts, da ein einfacherer (und damit kostengünstigerer) Mikrocontroller auf die Platine gesetzt oder sogar vollständig darauf verzichtet werden kann. Mit dem Aufkommen von LTE-Modulen, die von einem Betriebssystem wie Android oder Linux gesteuert werden und über leistungsstarke Ressourcen verfügen, können sämtliche Aufgaben gelöst werden, die auch von gängigen Prozessoren durchgeführt werden. In diesem Artikel geht es um das SIM7600E-H, das unter Linux läuft. Wir werden untersuchen, wie man eine ausführbare Anwendung lädt und startet.

Ein großer Teil des Materials basiert auf dem Dokument 'SIM7600 Open Linux Development Guide', doch einige Ergänzungen, insbesondere die deutschsprachige Version, werden hilfreich sein. Der Artikel wird denen helfen, die gerade erst anfangen, sich mit dem Modul vertraut zu machen, um bis zur Durchführung einer Demonstrationsanwendung zu gelangen, und er bietet die notwendigen Fähigkeiten für die weitere Arbeit.

Kurz gesagt, wer ist der SIM7600E-H?

Der SIM7600E-H ist ein Modul, das auf dem ARM Cortex-A7 1,3 GHz Prozessor von Qualcomm basiert. Es verfügt über ein Linux-Betriebssystem (Kernel 3.18.20) und kann mit europäischen (einschließlich russischen) Frequenzbändern für 2G/3G/LTE arbeiten. Es unterstützt Cat.4 und bietet eine maximale Download-Geschwindigkeit von bis zu 150 Mbps und eine Upload-Geschwindigkeit von bis zu 50 Mbps. Die umfangreiche Peripherie, der industrielle Temperaturbereich und die integrierte GPS/GLONASS-Navigation erfüllen alle Anforderungen an moderne modulare Lösungen im M2M-Bereich.

Systemübersicht

Das SIM7600E-H Modul basiert auf einem Linux-Betriebssystem (Kernel 3.18.20). Das Dateisystem verwendet ein journaling Dateisystem namens UBIFS (Unsorted Block Image File System).

Wichtige Merkmale dieses Dateisystems sind:

Es arbeitet mit Partitionen und ermöglicht das Erstellen, Löschen oder Ändern ihrer Größe;
Es sorgt für eine gleichmäßige Ausrichtung der Daten auf dem gesamten Speicher;
Es arbeitet mit Bad Blocks;
Es minimiert die Wahrscheinlichkeit von Datenverlusten bei unerwarteten Stromausfällen oder anderen Störungen;
Es führt Protokolle.

Die Beschreibung stammt von hier herunter, dort wird ebenfalls detaillierter über das Dateisystem berichtet.

Das heißt, dieser Typ des Dateisystems ist ideal für raue Betriebsbedingungen des Moduls und mögliche Probleme mit der Stromversorgung. Das bedeutet jedoch nicht, dass instabile Strombedingungen als erwarteter Betriebsmodus des Moduls angesehen werden sollten; es spricht lediglich für eine höhere Lebensdauer des Geräts.

Speicher

Die Verteilung der Speicherbereiche ist wie folgt eingerichtet:

Es müssen drei Hauptbereiche выделен werden:

ubi0:rootfs – nur schreibgeschützt und enthält den Linux-Kernel
ubi0:usrfs – wird hauptsächlich für Benutzerprogramme und Datenspeicherung verwendet
ubi0:cachefs – reserviert für FOTA-Updates. Wenn nicht genügend Speicherplatz für den Download des Updates verfügbar ist, entfernt das System ungenutzte Dateien, um Platz freizugeben. Aus Sicherheitsgründen sollten dort jedoch keine eigenen Dateien gespeichert werden.

Alle drei Partitionen sind wie folgt verteilt:

Dateisystem
Size
Verwendet
Verfügbar
Nutzungs%
Eingehängt in

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

Verfügbare Funktionalität

Wie bereits erwähnt, basiert das Modul auf dem Cortex A7-Chipset von Qualcomm. Es wäre falsch, kein leistungsstarkes Kern für die Verarbeitung der Benutzeranwendung bereitzustellen und die Hauptprozessorlast des Geräts teilweise auf das Modul zu verlagern.

Für die Benutzeranwendung stehen uns folgende Betriebsmodi der Peripherie zur Verfügung:

Pin-Nr.
Name
Sys GPIO Nr.
Standardaktion
Funktion1
Funktion2
Herunterladen
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-Karte
—
—
B-PD
—

22
SD_DATA0
—
SD-Karte
—
—
B-PD
—

23
SD_DATA1
—
SD-Karte
—
—
B-PD
—

24
SD_DATA2
—
SD-Karte
—
—
B-PD
—

25
SD_DATA3
—
SD-Karte
—
—
B-PD
—

26
SD_CLK
—
SD-Karte
—
—
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
—

Ziehen Sie in Betracht, dass die Liste beeindruckend ist, und beachten Sie: Ein Teil der Peripherie wird verwendet, um das Modul als Router zu betreiben. Das bedeutet, dass man auf Basis eines solchen Moduls einen kleinen Router erstellen kann, der das Internet über Wi-Fi bereitstellt. Übrigens gibt es bereits eine fertige Lösung, die SIM7600E-H-MIFI genannt wird. Diese stellt eine miniPCIE-Karte dar, die mit dem Lötdrahtmodul SIM7600E-H und mehreren Antennenanschlüssen ausgestattet ist, von denen einer die Wi-Fi-Antenne ist. Das ist jedoch bereits ein Thema für einen separaten Artikel.

Umgebung (nicht Wochentag)

SIMCom Wireless Solutions ermöglichen es Entwicklern, die am vertrautesten Entwicklungsumgebung unter Linux oder Windows selbst auszuwählen. Wenn es um eine einzelne ausführbare Anwendung auf dem Modul geht, ist es besser, Windows zu wählen, da dies schneller und einfacher ist. Wenn jedoch eine komplexe Architektur der Anwendung und spätere Upgrades vorgesehen sind, sollte Linux verwendet werden. Außerdem benötigen wir Linux, um ausführbare Dateien zu kompilieren, die dann auf das Modul hochgeladen werden, und für die Kompilierung reicht eine virtuelle Maschine völlig aus.

Von dem, was Sie benötigen und nicht frei heruntergeladen werden kann, ist das SDK, das Sie bei Ihrem Distributor anfordern können.

Installation der Tools für die Arbeit mit dem Modul

Hier und im Folgenden arbeiten wir unter Windows, da dies für die meisten Benutzer das vertrauteste Betriebssystem ist.

Wir müssen in wenigen einfachen Schritten die erforderliche Software installieren, um mit dem Modul vertraut zu werden:

GNU/Linux
Cygwin
Treiber
ADB

Installation von GNU/Linux

Für die Erstellung der Anwendung kann jeder mit ARM-Linux kompatible Compiler verwendet werden. Wir nutzen SourceryCodeBenchLite ARM GNU/Linux, das zum Download verfügbar ist unter über diesen Link verfügbar.

Um sicherzustellen, dass alle Komponenten korrekt installiert werden, lasse ich einige Screenshots des Installationsprozesses. Im Grunde genommen gibt es an der Installation nichts Schwieriges.

Um sicherzustellen, dass alle Komponenten korrekt installiert werden, lasse ich einige Screenshots des Installationsprozesses. Im Grunde genommen gibt es an der Installation nichts Schwieriges.

Akzeptieren Sie die Lizenzvereinbarung
Geben Sie den Installationsordner an
Die notwendigen Komponenten lassen wir unverändert
Lassen wir es wie es ist
Mehrmals auf "Weiter", "Installieren" und im Grunde war's das

Installation von Cygwin

Für die Entwicklung benötigen wir außerdem ein Set von Bibliotheken und Tools aus dem bereitgestellten Paket Cygwin. Hier ist alles einfach, die aktuelle Version von Cygwin kann kostenlos von der offiziellen Website des Projekts heruntergeladen werden. Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels war Version 3.1.5 verfügbar, die wir auch zur Vorbereitung des Materials verwendet haben.

Die Installation von Cygwin ist völlig unkompliziert. Das einzige, was Sie auswählen müssen, ist ein Spiegelserver, von dem das Installationsprogramm die erforderlichen Dateien herunterlädt. Wählen Sie jeden beliebigen aus und installieren Sie ihn, lassen Sie außerdem das gesamte Set an Dienstprogrammen und Bibliotheken ausgewählt, und behalten Sie alle verfügbaren Bibliotheken und Dienstprogramme im Ankreuzfeld.

Treiberinstallation

Nachdem das Modul mit dem PC verbunden wurde, müssen Treiber installiert werden. Diese können von Ihrem Distributor angefordert werden (empfohlen). Ich rate davon ab, sie selbst im Internet zu suchen, da dies viel Zeit in Anspruch nehmen könnte, um herauszufinden, welche Konflikte zwischen den Geräten bestehen.

Unter den zugewiesenen Ports sehen wir folgende:

Windows
Linux
Beschreibung

SimTech HS-USB Diagnostics
USB Serial
Diagnose-Schnittstelle

SimTech HS-USB NMEA
USB Serial
GPS NMEA-Schnittstelle

SimTech HS-USB AT Port
USB Serial
AT-Port-Schnittstelle

SimTech HS-USB Modem
USB Serial
Modem-Port-Schnittstelle

SimTech HS-USB Audio
USB Serial
USB-Audio-Schnittstelle

SimTech HS-USB WWAN Adapter
USB-Netzwerk
NDIS WWAN-Schnittstelle

Android Composite ADB Interface
USB ADB
Android zusätzlichen Debug-Port hinzufügen

Wie Sie sicherlich bemerkt haben, fehlt der USB ADB-Port im Screenshot. Das liegt daran, dass der ADB-Port im Modul standardmäßig deaktiviert ist und aktiviert werden muss. Senden Sie den Befehl ‘AT+CUSBADB=1’ an den AT-Port des Moduls und starten Sie es neu (das kann mit dem Befehl ‘AT+CRESET’ erfolgen).

Am Ende erhalten wir die gewünschte Schnittstelle im Geräte-Manager:

Die Treiber sind erledigt, nun kommen wir zu ADB.

Installation von ADB

Wir gehen auf die offizielle Website der Android-Entwickler unter über diesen Link verfügbar. Wir laden nicht das umfangreiche Android Studio herunter, die Befehlszeile reicht aus, die unter dem Link ‚Download SDK Platform-Tools for Windows‘ verfügbar ist.

Wir laden die Datei herunter und entpacken das erhaltene Archiv in das Wurzelverzeichnis von Laufwerk C.

Umgebungsvariablen

Nach der Installation von Cygwin müssen wir den Pfad Cygwin/bin/ zu den Entwicklungsumgebungsvariablen hinzufügen (Systemsteuerung → System → Erweiterten Systemeinstellungen → Erweitert → Umgebungsvariablen → Systemvariablen → Path → Bearbeiten), wie im Screenshot unten gezeigt:

Auf dieselbe Weise fügen wir den Pfad zum heruntergeladenen und entpackten ADB-Archiv im Wurzelverzeichnis von Laufwerk C hinzu.

Wir klicken mehrmals auf OK und starten den Computer neu.

Nach dem Neustart kann leicht überprüft werden, ob ADB korrekt funktioniert, indem wir die Eingabeaufforderung öffnen (Win+R → cmd) und den Befehl ‚adb version‘ eingeben. Wir erhalten ein ähnliches Ergebnis:

Schließen Sie das Modul an den PC an (falls es vom PC getrennt wurde) und überprüfen Sie, ob ADB es mit dem Befehl ‚adb devices‘ erkennt:

Fertig, die Verbindung zu dem Modul ist jetzt hergestellt, und wir können die Shell für die Arbeit mit dem Modul starten.

Entpacken und Kompilieren des SDK

Nachdem wir Zugang zur Shell erhalten haben und mit der Kommandozeile des Moduls arbeiten können, versuchen wir, unsere erste Anwendung zu kompilieren, die wir in das Modul laden können.

Damit könnten viele Schwierigkeiten auftreten! Da das Modul unter Linux läuft, ist es am besten, in einer nativen Umgebung – Linux – zu kompilieren, um Konflikte bei der Kompilierung unter Windows zu vermeiden.

Wir werden nicht im Detail darauf eingehen, wie man Linux in einer virtuellen Umgebung installieren kann, wenn man nicht bereit ist, es auf seiner eigenen Maschine zu installieren. Stattdessen nutzen wir VirtualBox, installieren die Ubuntu-Version 20.04 (aktuelle Version zum Zeitpunkt des Schreibens) und beginnen unter dieser Umgebung mit den Compilern, SDKs usw.

Wechseln wir zur Linux-Umgebung und entpacken das Archiv, das wir vom Distributor erhalten haben.

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

Wir wechseln in das Verzeichnis sim_open_sdk und fügen die Umgebung hinzu:

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

Wir bleiben im selben Verzeichnis und führen die folgenden Befehle aus.
Installieren Sie die Bibliothek libncurses5-dev, falls diese noch nicht installiert ist:

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

Python, falls auch dies nicht installiert wurde:

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

und gcc:

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

Kompilierung:

Jetzt müssen wir mehrere Dateien kompilieren, indem wir die folgenden Befehle nacheinander ausführen.

Wenn beim Kompilieren ein Fenster zur Kernelkonfiguration erscheint, wählen Sie einfach Exit und kehren Sie zur Konsole zurück; wir müssen den Kernel momentan nicht konfigurieren.

Führen Sie aus:

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

Kompilieren Sie den Bootloader:

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

Kompilieren Sie den Kernel:

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

Kompilieren Sie das Root-Dateisystem:

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

Für Linux-Nutzer ist es relevant, das Treiber-Modul zu kompilieren:

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

Kompilieren Sie die Demo:

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

Nach dem Vorgang erscheinen mehrere neue Dateien im Verzeichnis sim_open_sdk/output:

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

Demo

Lassen Sie uns die Demo in unser Modul laden und sehen, was dabei herauskommt.

Booten

Im Verzeichnis sim_open_sdk sehen wir die Datei demo_app. Wir nehmen sie und verschieben sie ins Wurzelverzeichnis von Laufwerk C auf dem PC, an den das Modul angeschlossen ist. Dann öffnen wir die Eingabeaufforderung von Windows (Win+R -> cmd) und geben ein:

C:>adb push C:demo_app /data/

Die Konsole zeigt an:

C:demo_app: 1 Datei übertragen, 0 übersprungen. 151,4 MB/s (838900 Bytes in 0,005s)

Das bedeutet, dass die Datei erfolgreich an das Modul gesendet wurde und wir sie nur noch starten müssen. Lassen Sie uns keine Zeit verlieren.

Führen Sie aus:

C:>adb shell

Erteilen Sie die erweiterten Berechtigungen für die hochgeladene Datei:

/ # cdhmod 777 /data/demo_app

Und starten Sie:

/ # /data/demo_app

In dieser Konsole wird uns das Modul Folgendes berichten:

SDK_VER : SIM_SDK_VER_20191205
DEMO_VER: SIM_SDK_VER_20191205

Bitte wählen Sie eine Option zum Testen aus den folgenden Punkten aus.

1. WIFI                       2. Sprachanruf
3. Datenanruf                 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. BEENDEN
Option >

Schauen wir uns die IMEI des Moduls an, geben Sie 7 ein (wechseln Sie in den Befehlsmodus) und geben Sie dann 5 ein:

Bitte wählen Sie eine Option zum Testen aus den unten aufgeführten Punkten aus.

1. WIFI                       2. Sprachanruf
3. Datenruf                  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. BEENDEN
Option > 7

Bitte wählen Sie eine Option zum Testen aus den unten aufgeführten Punkten aus.

1. Modulversion abrufen        2. CSQ abrufen
3. CREG abrufen               4. ICCID abrufen
5. IMEI abrufen               6. CIMI abrufen
99. zurück
Option > 5
IMEI: 867584030090489

Bitte wählen Sie eine Option zum Testen aus den unten aufgeführten Punkten aus.

1. Modulversion abrufen        2. CSQ abrufen
3. CREG abrufen               4. ICCID abrufen
5. IMEI abrufen               6. CIMI abrufen
99. zurück
Option >

Auf diese Weise sehen wir die IMEI des Moduls.

Zusammenfassend

Ich hoffe, wir konnten Ihnen einen allgemeinen Überblick darüber geben, wie Sie mit dem Modul beginnen können. In den kommenden Artikeln werden wir die Möglichkeiten, die die Plattform SIM7600E-H bietet, genauer unter die Lupe nehmen und erklären, wie Sie Ihre eigene Anwendung im Modul remote aktualisieren können.

Ich lade Sie ein, Fragen in den Kommentaren zu stellen und anzugeben, welcher Aspekt der Modulmöglichkeiten in zukünftigen Artikeln behandelt werden sollte.

Quelle: habr.com