🥇OpenLinux i modulerna SIM7600E-H

Mekanismen för att utveckla en användarapplikation och ladda upp den till modulen är tillgänglig både under operativsystemen Linux och Windows. I denna artikel går vi noggrant igenom hur du kan använda exempel från det medföljande SDK:et. SIMCom Wireless Solutions kompilera och ladda upp en användarapplikation till modulen.

Innan jag skrev artikeln bad en bekant, som inte är insatt i utveckling under Linux, mig att beskriva processen för att utveckla en egen applikation för SIM7600E-H-modulen så detaljerat som möjligt. Kriteriet för hur lätt materialet skulle förstås var frasen "så att jag förstår".

Jag bjuder in dig att ta del av vad som har kommit fram.

Artikeln kompletteras och uppdateras regelbundet.

Inledningen

Vanligtvis används mobilmoduler endast för dataöverföring, röstsamtal, SMS och liknande. Allt detta görs genom AT-kommandon som skickas från en extern kontroller. Men det finns en kategori av moduler som tillåter att köra användarkod som laddas ner utifrån. I vissa fall kan detta väsentligt minska den totala kostnaden för enheten, vilket möjliggör användning av en enklare (och därmed billigare) mikrokontroller eller att helt avstå från en sådan. Med införandet av LTE-moduler som styrs av operativsystemen Android eller Linux och deras kraftfulla resurser, kan man lösa alla uppgifter som är tillgängliga för populära processorer. I denna artikel kommer vi att titta på SIM7600E-H, som drivs av Linux. Vi kommer att gå igenom hur man laddar upp och kör en exekverbar applikation.

Mycket av materialet baseras på dokumentet "SIM7600 Open Linux development guide", men vissa tillägg och framför allt den svenskspråkiga versionen kommer att vara till nytta. Artikeln hjälper dem som just har börjat lära sig programmet att ladda ner en demonstrationsapplikation och ger nödvändiga färdigheter för fortsatt arbete.

Kort om vad SIM7600E-H är.

SIM7600E-H är en modul byggd på ARM Cortex-A7 1.3GHz-processorn från Qualcomm, som har ett Linux-operativsystem (kärna 3.18.20) inuti, och som kan arbeta med europeiska (inklusive ryska) frekvensband för 2G/3G/LTE, vilket stöder Cat.4 och ger maximal nedladdningshastighet upp till 150Mbps och uppladdning upp till 50Mbps. Ett rikt utbud av perifera enheter, industriell temperaturområde och inbyggd GPS/GLONASS-navigering uppfyller alla krav på moderna modulära lösningar inom M2M-temat.

Systemöversikt

Modulen SIM7600E-H baseras på Linux-operativsystemet (kärna 3.18.20). I sin tur är filsystemet baserat på den journalförda filsystemet UBIFS (Unsorted Block Image File System).

Viktiga egenskaper hos detta filsystem inkluderar:

det arbetar med partitioner, tillåter att skapa, ta bort eller ändra storlek på dem;
det säkerställer skrivjustering över hela lagringsmediet;
det arbetar med dåliga block;
det minimerar risken för dataförlust vid plötsliga strömavbrott eller andra fel;
det för loggar.

Beskrivningen är hämtad härifrån, där det också berättas mer detaljerat om detta filsystem.

Det vill säga, denna typ av filsystem är perfekt för tuffa driftsförhållanden för modulen och potentiella problem med strömförsörjningen. Men detta betyder inte att förhållandena för instabil strömförsörjning kommer att vara det förväntade driftsläget för modulen, det säger bara något om en större livskraft för enheten.

Minne

Minnesområdena är fördelade på följande sätt:

Det är nödvändigt att avsätta tre huvudsakliga områden:

ubi0:rootfs – tillgänglig endast för läsning och innehåller själva Linux-kärnan
ubi0:usrfs – används huvudsakligen för användarprogrammet och lagring av data
ubi0:cachefs – reserverat för FOTA-uppdateringar. Om det tillgängliga utrymmet inte räcker för att ladda ner uppdateringen – kommer systemet att ta bort oanvända filer och på så sätt frigöra utrymme. Men av säkerhetsskäl bör man inte placera sina filer där.

Alla tre partitionerna är fördelade på följande sätt:

Filsystem
Size
Använda
Tillgänglig
Användning%
Monterad 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

Tillgänglig funktionalitet

Som nämnts tidigare är modulen byggd på Qualcomm Cortex A7-chipsetet. Det skulle vara felaktigt att inte tillhandahålla en så högpresterande kärna för att hantera användarprogram och avlasta enhetens huvudprocessor genom att överlämna en del av programmet till modulen.

För användarprogrammet kommer följande driftslägen för periferin att vara tillgängliga:

Pin No.
Namn
Sys GPIO No.
Standardåtgärd
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
—

Det är en imponerande lista, och observera att en del av periferin används för att modulens funktion som router. Alltså, baserat på en sådan modul kan man skapa en liten router som delar ut internet via Wi-Fi. För övrigt finns det redan en färdig lösning, kallad SIM7600E-H-MIFI, som är ett miniPCIe-kort med den inbyggda SIM7600E-H-modulen och flera antennutgångar, varav en är Wi-Fi-antennan. Men det här är ett ämne för en separat artikel.

Miljö (inte veckodag)

SIMCom Wireless Solutions ger utvecklare möjlighet att själva välja den mest bekanta utvecklingsmiljön under Linux eller Windows. Om det handlar om en enda körbar applikation på modulen rekommenderas Windows, då går det snabbare och enklare. Om en komplex arkitektur för applikationen och efterföljande uppgraderingar förväntas är det bättre att använda Linux. Vi kommer även att behöva Linux för att kompilera körbara filer för att senare ladda upp dem till modulen, för kompilering är en virtuell maskin helt tillräcklig.

Det som du behöver och som inte är fritt tillgängligt för nedladdning – SDK:n, som kan begäras av din distributör.

Installation av verktyg för att arbeta med modulen

Här och framåt kommer vi att arbeta under Windows som är det mest bekanta operativsystemet för de flesta användare.

Vi behöver installera nödvändig programvara i några enkla steg för att sedan lära oss att arbeta med modulen:

GNU/Linux
Cygwin
Drivrutiner
ADB

Installation av GNU/Linux

För att bygga applikationen kan du använda vilken ARM-Linux-kompatibel kompilator som helst. Vi kommer att använda SourceryCodeBenchLiteARM GNU/Linux översättaren som är tillgänglig för nedladdning via länken.

För att säkerställa att alla komponenter installeras korrekt kommer jag att lämna några skärmdumpar från installationsprocessen. I princip är det inget komplicerat med installationen.

För att säkerställa att alla komponenter installeras korrekt kommer jag att lämna några skärmdumpar från installationsprocessen. I princip är det inget komplicerat med installationen.

Acceptera licensavtalet
Ange installationsmappen
Lämna nödvändiga komponenter oförändrade
Lämna som det är
Några gånger på “Next”, “Install” och i princip är det klart

Installation av Cygwin

För att kunna utveckla krävs ett bibliotek och verktyg från det som tillhandahålls av Cygwin. Här är det enkelt, den aktuella versionen av Cygwin kan laddas ner kostnadsfritt från projektets officiella webbplats, vid tidpunkten för skrivandet var version 3.1.5 tillgänglig, och den använde vi vid förberedandet av materialet.

Det finns inget komplicerat med installationen av Cygwin, det enda som behöver väljas är ett spegel som installationsprogrammet laddar ner de nödvändiga filerna från, välj valfri och installera, samt uppsättningen av verktyg och bibliotek, där vi lämnar alla tillgängliga bibliotek och verktyg valda.

Installation av drivrutiner

Efter att modulen har kopplats till datorn krävs drivrutinsinstallation. Du kan begära dem från din distributör (rekommenderas). Jag rekommenderar inte att söka på internet själv, eftersom det kan ta mycket tid att hitta det som orsakade enhetskonflikten.

Bland de markerade portarna ser vi följande:

Windows
Linux
Beskrivning

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 lägg till debug-port

Som du säkert har lagt märke till, finns det ingen USB ADB-port bland portarna på skärmdumpen, vilket beror på att ADB-porten i modulen är stängd som standard och den måste aktiveras genom att skicka kommandot ‘AT+CUSBADB=1’ till AT-porten i modulen och starta om den (det kan göras med kommandot ‘AT+CRESET’).

Som resultat får vi den nödvändiga gränssnittet i Enhetshanteraren:

Nu när vi har avslutat med drivrutinerna går vi vidare till ADB.

Installation av ADB

Besök den officiella webbplatsen för Android Developer på länken. Vi kommer inte att ladda ner den skrymmande Android Studio, vi behöver endast kommandoraden, som är tillgänglig för nedladdning via länken “Download SDK Platform-Tools for Windows”.

Ladda ner och packa upp den mottagna arkivet i roten av enheten C.

Miljövariabler

Efter installationen av Cygwin behöver du lägga till sökvägen Cygwin/bin/ i utvecklingsmiljövariablerna (Kontrollpanel → System → Avancerade systeminställningar → Avancerat → Miljövariabler → Systemvariabler → Path → Ändra) som visat på skärmdumpen nedan:

På samma sätt lägger vi till sökvägen till det nedladdade och extraherade ADB-arkivet i roten av enhet C.

Tryck flera gånger på OK och starta om datorn.

Efter omstart kan vi enkelt kontrollera om ADB fungerar korrekt genom att öppna kommandoprompten (Win+R → cmd) och skriva kommandot ‘adb version’. Vi får ungefär följande resultat:

Anslut modulen till datorn (om det hände att du kopplade bort den) och kontrollera om ADB ser den med kommandot ‘adb devices’:

Klar, nu har vi avslutat inställningen för att ansluta till modulen och vi kan starta en shell för att arbeta med modulen.

Uppackning och kompilering av SDK

Efter att vi har fått tillgång till shell och kan börja arbeta med kommandoraden för modulen, låt oss försöka kompilera vår första applikation för att ladda upp till modulen.

Många kan stöta på problem med detta! Eftersom modulen kör på operativsystemet Linux, för att undvika kollisioner när man kompilerar kod under Windows - är det bäst att kompilera i ursprungs miljön - Linux.

Vi kommer inte gå in på detaljer om hur man i avsaknad av Linux och utan att vilja installera det på sin egen maskin kan installera det på en virtuell. Vi ska använda VirtualBox, installera Ubuntu version 20.04 (den aktuella versionen vid tidpunkten för skrivandet) och börja arbeta med kompilatorer, SDK, etc. under den.

Vi går in i Linux-miljön och packar upp arkivet, som vi fick från distributören.

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

Vi går till katalogen sim_open_sdk och lägger till miljön:

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 stannar kvar i samma mapp och utför nästa kommandon därifrån.
Installera biblioteken libncurses5-dev, om de inte redan är installerade:

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

Python, om det inte heller redan har installerats:

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

och gcc:

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

Kompilering:

Nu måste vi kompilera flera filer, utför följande kommandon sekventiellt.

Om en konfigurationsruta för kärnan dyker upp under kompileringen väljer vi bara Exit och går tillbaka till konsolen, vi behöver inte konfigurera kärnan just nu.

Vi utför:

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

Kompilerar bootloader:

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

Kompilerar kärnan:

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

Kompilerar rotfilsystemet:

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

För Linux-användare är det relevant att kompilera modulens drivrutin:

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

Vi kompilerar demo:

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

Efter detta kommer flera nya filer att dyka upp i mappen sim_open_sdk\/output:

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

Demo

Låt oss försöka ladda upp demon i vår modul och se vad som händer.

Nedladdning

I mappen sim_open_sdk kan vi se filen demo_app. Vi tar den och flyttar den till rotkatalogen C på PC:n som modulen är ansluten till. Därefter startar vi kommandotolken i Windows (Win+R -> cmd) och skriver in:

C:>adb push C:demo_app \/data\/

Konsolen meddelar oss:

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

Det betyder att filen har skickats till modulen framgångsrikt och vi behöver bara starta den. Låt oss inte dröja.

Vi utför:

C:>adb shell

Utökar rättigheterna för den uppladdade filen:

/ # cdhmod 777 /data/demo_app

Och starta:

/ # /data/demo_app

I samma konsol kommer modulen att meddela följande:

SDK_VER : SIM_SDK_VER_20191205
DEMO_VER: SIM_SDK_VER_20191205

Vänligen välj ett alternativ att testa från alternativen nedan.

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 >

Låt oss titta på modulens IMEI, skriv in 7 (övergång till kommandoläge) och efter det skriver vi in 5:

Vänligen välj ett alternativ att testa från de angivna alternativen nedan.

1. WIFI                       2. RÖSTSAMTAL
3. DATA SAMTAL              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. LJUDE
31. JSON                    32. LBS
99. AVSLUTA
Alternativ > 7

Vänligen välj ett alternativ att testa från de angivna alternativen nedan.

1. hämta modulversion       2. hämta CSQ
3. hämta CREG               4. hämta ICCID
5. hämta IMEI               6. hämta CIMI
99. tillbaka
Alternativ > 5
IMEI: 867584030090489

Vänligen välj ett alternativ att testa från de angivna alternativen nedan.

1. hämta modulversion       2. hämta CSQ
3. hämta CREG               4. hämta ICCID
5. hämta IMEI               6. hämta CIMI
99. tillbaka
Alternativ >

Således kommer vi att se IMEI för modulen.

Som en avslutning

Jag hoppas att vi har lyckats skapa en allmän översikt över hur man börjar använda modulen. I kommande artiklar kommer vi att gå mer i detalj på de möjligheter som plattformen SIM7600E-H erbjuder, samt hur man kan uppdatera sitt eget program på modulen på distans.

Jag bjuder in er att ställa frågor i kommentarerna, samt att ange vilken aspekt av moduls möjligheter som bör tas upp i kommande artiklar.

Källa: habr.com