LinkIt 7688: 0 Day IoT Gateway DIY

在工業界，Modbus 可說是使用最廣泛的通訊協議，廣泛到即使上露天拍賣輸入 "modbus" 也可以找到一堆 Modbus RTU devices。這些 device 的用途有：

• 可程式控制器(PLC)
• 溫度控制
• 遠端 IO(類比，數位)
• 電壓電流量測
• 溫濕度量測
• 水質監測
• 族繁不及備載

Modbus RTU device：台達溫度控制器

Modbus RTU device 大部分走串列通訊，也就是傳統的 RS232/422/485，如果要讓這些 devices 連上 Ethernet or Wi-Fi，就必須買台 Modbus Gateway，這可是一筆不小的開銷。如果你想買上述裝置的網路版(Modbus TCP device)，價錢更是三級跳。

連線架構(點圖放大)

(下圖為台達溫控器側面，可以明顯看出支援 RS485)

現在我們有了神器 LinkIt Smart 7688，只需要幾個步驟，就可以改造成市面上要價不斐的 Wi-Fi/Ethernet Modbus Gateway！

抓穩了，我們要起飛了！

1. 編譯 mbusd

mbusd 全名為 Open-source Modbus TCP to Modbus RTU (RS-232/485) gateway。為何選擇它？原因很簡單，因為 Google 搜尋結果排名第一(我承認這理由有點爛)，不過去年測試的結果相當穩定。另外有一個頗知名的相關專案 - libmodbus，在本 blog 也提過，不過 libmodbus 偏向用於開發 Modbus TCP/RTU device，他並沒有 Gateway 功能。

1.1 下載 mbusd

在 7688 SDK 目錄內的 package/ 建立目錄 mbusd，以筆者的環境為例：

/opt/mt7688sdk/package/mbusd

clone source code：

.../mbusd# git clone https://github.com/3cky/mbusd.git src 

1.2 產生 Makefile

請依據你的環境修改以下 script 內的 SDK 路徑(2018/9/11更正)，然後存檔為 mkenv.sh (別忘了 chmod +x mkenv.sh)

#!/bin/sh
export PATH=$PATH:/opt/mt7688sdk/staging_dir/toolchain-mipsel_24kec+dsp_gcc-4.8-linaro_uClibc-0.9.33.2/bin
export CPPFLAGS="-I/opt/mt7688sdk/staging_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/usr/include -I/opt/mt7688sdk/staging_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/include -I/opt/mt7688sdk/staging_dir/toolchain-mipsel_24kec+dsp_gcc-4.8-linaro_uClibc-0.9.33.2/usr/include -I/opt/mt7688sdk/staging_dir/toolchain-mipsel_24kec+dsp_gcc-4.8-linaro_uClibc-0.9.33.2/include "
export CFLAGS="-Os -pipe -mno-branch-likely -mips32r2 -mtune=24kec -mdsp -fno-caller-saves -fhonour-copts -Wno-error=unused-but-set-variable -msoft-float "
export CXX
export CC=mipsel-openwrt-linux-uclibc-gcc
export AR=mipsel-openwrt-linux-uclibc-gcc-ar
export AS=mipsel-openwrt-linux-as
export LD=mipsel-openwrt-linux-uclibc-ld
export RANLIB="mipsel-openwrt-linux-uclibc-gcc-ranlib"
export LDFLAGS="-L/opt/mt7688sdk/staging_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/usr/lib -L/opt/mt7688sdk/staging_dir/target-mipsel_24kec+dsp_uClibc-0.9.33.2/lib -L/opt/mt7688sdk/staging_dir/toolchain-mipsel_24kec+dsp_gcc-4.8-linaro_uClibc-0.9.33.2/usr/lib -L/opt/mt7688sdk/staging_dir/toolchain-mipsel_24kec+dsp_gcc-4.8-linaro_uClibc-0.9.33.2/lib "
export NM="mipsel-openwrt-linux-uclibc-gcc-nm"

接著輸入以下指令(2018/9/11 更正)：

.../mbus/src#. mkenv.sh
.../mbus/src# ./configure --target=mipsel-openwrt-linux --host=mipsel-openwrt-linux --build=x86_64-linux-gnu

1.3 編譯

在 package/mbusd/ 這一層還需要一個 Makefile(如果你試過 7688 SDK helloworld 範例相信對此不陌生)，版號 0.2.3 是因為寫這篇文章的當下mbusd  正好是這個版本：

include $(TOPDIR)/rules.mk

PKG_NAME:=mbusd
PKG_VERSION:=0.2.3
PKG_RELEASE:=1

include $(INCLUDE_DIR)/package.mk

PKG_BUILD_DIR := $(BUILD_DIR)/$(PKG_NAME)-$(PKG_VERSION)

TARGET_LDFLAGS+= \
  -Wl,-rpath-link=$(STAGING_DIR)/usr/lib

define Package/mbusd
  SECTION:=utils
  CATEGORY:=Utilities
  TITLE:=mbusd modbus gateway
endef

define Package/mbusd/description
 mbusd modbus gateway
endef

define Build/Prepare
 mkdir -p $(PKG_BUILD_DIR)
 $(CP) ./src/* $(PKG_BUILD_DIR)/
endef

define Build/Configure
endef

define Build/Compile
 $(MAKE) -C $(PKG_BUILD_DIR) $(TARGET_CONFIGURE_OPTS)
endef

define Package/mbusd/install
 $(INSTALL_DIR) $(1)/bin
 $(INSTALL_BIN) $(PKG_BUILD_DIR)/src/mbusd $(1)/bin/
endef

$(eval $(call BuildPackage,mbusd))

進入 SDK 根目錄，輸入以下指令編譯 mbusd：

/opt/mt7688sdk# make package/mbusd/compile -j1 V=s

您可能會看到以下錯誤訊息：

......
libtool: Version mismatch error.  This is libtool 2.4.2, but the
libtool: definition of this LT_INIT comes from libtool 2.4.
libtool: You should recreate aclocal.m4 with macros from libtool 2.4.2
libtool: and run autoconf again.
.....

回到 package/mbusd/src/，輸入以下指令

.../mbus/src# autoreconf -ivf
.../mbus/src# ./configure --target=mipsel-openwrt-linux --host=mipsel-openwrt-linux --build=x86_64-linux-gnu

再回到 SDK 根目錄，輸入以下指令重新編譯：

/opt/mt7688sdk# make package/mbusd/clean
/opt/mt7688sdk# make package/mbusd/compile -j1 V=s

2. 安裝測試

如果 1. 編譯 mbusd 順利完成，應該可以在 SDK 目錄下找到安裝包(*.ipk)：

把 ipk 拷貝到 7688 /tmp 下(個人習慣)，輸入以下指令安裝 ipk：

輸入以下指令執行 mbusd (預設 parity: none, data bits: 8, stop bit: 1)

測試線路如下。會需要 Null Modem 轉接頭的原因是因為市面上大部分買的 TTL 轉 RS232 Tx/Rx 都對調了，所以需要 Null Modem 幫我調回來。

以 Modbus Master 測試軟體(Modbus Poll)測試：

觀察溫控器錶面，數值一樣，成功了！

註：沒有 Modbus RTU device 的朋友可以改用 Modbus Slave, ModSim32 兩套模擬軟體進行測試。

3. 開機時執行 mbusd

到這裡還差最後一里路，就是我們希望 7688 開機時執行 mbusd，這樣就不用每次重開機還要手動輸入指令。

觀察 /etc/rc.d/

可以看到 init 系統(procd)執行的順序是從 S00-S98，放在 S99 肯定是安全的選擇。

建立 /etc/init.d/mbusdctl，內容如下：

#!/bin/sh /etc/rc.common
#/etc/init.d/mbusdctl
START=99
STOP=99

start() {
    mbusd -p ttyS1 -s 38400 -T 1000
}

stop() {
    kill $(ps | grep '\bmbusd\b' | awk '{print $1}')
}

enable mbusdctl:

重開機後檢查是否在運行中：

成功了！我好興奮啊~

4. 待改進之處

• 從開機到執行 mbusd 的時間太長，將近 1 分鐘，筆者曾經把 mbusd 放到較前面執行(< S99)但失敗了，如果您實驗出來請留言，感激不盡！
• mbusd 啟動參數寫死在 script 裡：不過 LinkIt 7688 Web CGI 入門(1)(2)，LinkIt 7688 筆記: rpcd，這三篇文章可以幫你解決問題。

5. 檔案下載

• package/mbusd/Makefile
• /etc/init.d/mbusdctl
• mkenv.sh