野火【鲁班猫】卡片电脑创意氛围赛(第二期)+鲁班猫边界...

koenlee93 · 发表于 2023-7-25 14:23:07

本帖最后由 koenlee93 于 2023-11-28 08:27 编辑

本文详细描述如何用鲁班猫4搭建边界路由开发环境。
本次是基于鲁班猫4(RK3588s)搭建Open Thread Border Router简称OTBR。在开发智能家居的工程师都知道目前国内智能家居比较多的是WiFi、蓝牙、ZigBee等无线的产品，随后又出现了一种新的无线协议叫Thread。而OTBR就是一个实现了 Thread 边界路由器功能的开源项目。在openthread的官网讲述的都是基于树莓派4B搭建的边界路由，由于树莓派的价格比较贵，而在今年的9月份野火出了鲁班猫4于是我想在它上面搭建一个OTBR的环境。
下面是芯科官方用树莓派搭建的OTBR图，图中左边是Matter WiFi的产品，右边是Matter Thread的产品，中间的树莓派上面安装的就是OTBR其功能就类似是一个网关，我们要做的就是用鲁班猫4替代树莓派4B。
野火论坛202311271704046562..png

本次需要的硬件：
鲁班猫4、一张大于64GB的内存卡、USB转蓝牙模块（我在绿联官网买的29.9元）、BRD4187C+BRD4002A（芯科官网开发Matter over Thread套件）我用了两套相同的芯科开发套件，一套接在鲁班猫的USB口作为RCP，一套作为Matter over Thread的设备等于这个就属于我们智能家居里面的设备例如灯泡。从上面的图中我们也可以看出芯科的EFR32MGxx板子一个作为RCP一个作为Device。
需要做的准备工作：
我们需要给做RCP的板子和Matter设备的板子分别烧录不同的程序，这两个烧录的程序在芯科官网可以找到。
搭建鲁班猫OTBR环境：
拿到鲁班猫4首先是需要给它装系统，我装的是ubuntu22.04的系统。
找到鲁班猫3588镜像的网盘地址-->Ubuntu系统镜像-->通用系统镜像(适用于所有板卡)-->Ubuntu22.04-->20231115-->2023.10.11-ubuntu-22.04.3-server-arm64-lubancat-4.img.xz 下载该镜像。

下载完镜像之后，下载一个rufus的软件，我通过官网下载到一个rufus-4.3.exe的软件，打开这个软件界面如下

在烧录系统前用SD Card Formatter这个软件格式化自己的卡。

格式完之后用rufus烧录系统镜像。

最后会提示镜像烧录完毕，镜像制作完毕。系统镜像的SD卡制作好以后找到鲁班猫4背面的卡槽，注意的是这是一个双卡槽最上面是插TF卡的下面是插4G卡请在插入的时候记得在最上面插入系统卡。然后找一个电源适配器给鲁班猫4供电，鲁班猫上面标了有PWR的那个Type_C口就是电源供电口，然后再找到鲁班猫的串口，在板子上有三个排针的的地方上面标记了TX、RX、GND的丝印用一个USB转TTL的模块接入到电脑终端，我选择的是MobaXterm然后串口波特率输入1500000登录鲁班猫的系统。用户名和密码都是ubuntu，首次登录会提示强制要修改密码，修改密码之后找到鲁班猫的网口接入网线，这样鲁班猫就可以使用了，接下来就是搭建我们的OTBR边界路由的环境了。
安装OTBR：
需要科学上网，请自己准备好科学上网的环境，这个环境的搭建要依赖科学上网没有办法越过。
查看git是否安装，未安装的执行 sudo apt install git

ubuntu@ubuntu:~$ git --version

git version 2.34.1
复制代码
为apt设置代理

sudo nano /etc/apt/apt.conf.d/proxy.conf
复制代码
输入

Acquire {

HTTP::proxy "http://192.168.1.72:7890";

HTTPS::proxy "http://192.168.1.72:7890";

}
复制代码
按ctrl+x退出，输入y并回车保存。
为wget设置代理地址

sudo nano ~/.wgetrc
复制代码
输入

http_proxy=http://192.168.1.72:7890

https_proxy=http://192.168.1.72:7890

ftp_proxy=http://192.168.1.72:7890
复制代码
按ctrl+x退出，输入y并回车保存。
为git设置代理
输入命令：
git config --global http.proxy 'http://192.168.1.72:7890'

git config --global https.proxy 'http://192.168.1.72:7890'
复制代码
设置环境变量中的代理地址（这一步很关键同样也是需要科学上网的）

sudo nano ~/.bashrc

在文件末尾追加我们的代理配置
export http_proxy=http://192.168.1.72:7890

export https_proxy=http://192.168.1.72:7890

export ftp_proxy=http://192.168.1.72:7890

export all_proxy=socks://192.168.1.72:7890
复制代码
保存文件后，输入
source ~/.bashrc
复制代码
更新当前bash的环境变量
安装 OTBR
git clone https://github.com/openthread/ot-br-posix
复制代码
安装依赖项
cd ot-br-posix

./script/bootstrap
复制代码
编译和安装 OTBR
使用以太网：

INFRA_IF_NAME=eth0 ./script/setup
复制代码
连接和配置 RCP 设备
前面提到的芯科的板子作为RCP，插入到鲁班猫的USB口。确定 RCP 设备的串行端口名称：
ls /dev/tty*
复制代码
接下来，检查otbr-agent设置。
1. cd /etc/default
2. cat otbr-agent
复制代码
otbr-agent
配置文件包含您的 Thread 接口名称、以太网或 Wi-Fi 接口名称以及 RCP 串行端口名称。

OTBR_AGENT_OPTS="-I wpan0 -B OTBR_INFRA_IF_NAME spinel+hdlc+uart:///dev/ttyACM0 trel://OTBR_INFRA_IF_NAME"
复制代码
重启边界路由器。

sudo reboot
复制代码
验证服务
验证是否启用了所有必需的服务：
1. ubuntu@ubuntu:~$ sudo systemctl status
2. ● ubuntu
3. State: running
4. Jobs: 0 queued
5. Failed: 0 units
6. Since: Mon 2023-11-27 02:29:58 UTC; 34min ago
7. CGroup: /
8. ├─user.slice
9. │ └─user-1000.slice
10. │ ├─user@1000.service …
11. │ │ └─init.scope
12. │ │ ├─1043 /lib/systemd/systemd --user
13. │ │ └─1044 (sd-pam)
14. │ └─session-1.scope
15. │ ├─ 941 /bin/login -p --
16. │ ├─1050 -bash
17. │ ├─1223 /bin/bash ./script/bootstrap [200~ubuntu@ubuntu:~$
18. │ ├─1306 sudo apt-get update
19. │ ├─1307 sudo apt-get update
20. │ ├─1308 apt-get update
21. │ ├─1319 /usr/lib/apt/methods/https
22. │ ├─1320 /usr/lib/apt/methods/http
23. │ ├─1330 /usr/lib/apt/methods/gpgv
24. │ ├─1738 sudo systemctl status
25. │ ├─1739 sudo systemctl status
26. │ ├─1740 systemctl status
27. │ └─1741 less
28. ├─init.scope
29. │ └─1 /sbin/init
30. └─system.slice
31. ├─systemd-networkd.service
32. │ └─628 /lib/systemd/systemd-networkd
33. ├─systemd-udevd.service
34. │ └─493 /lib/systemd/systemd-udevd
35. ├─cron.service
36. │ └─900 /usr/sbin/cron -f -P
37. ├─otbr-web.service
38. │ └─914 /usr/sbin/otbr-web
39. ├─polkit.service
40. │ └─725 /usr/libexec/polkitd --no-debug
41. ├─networkd-dispatcher.service
42. │ └─720 /usr/bin/python3 /usr/bin/networkd-dispatcher --run-startup-triggers
43. ├─multipathd.service
44. │ └─481 /sbin/multipathd -d -s
45. ├─wpa_supplicant.service
46. │ └─745 /sbin/wpa_supplicant -u -s -O /run/wpa_supplicant
47. ├─ModemManager.service
48. │ └─828 /usr/sbin/ModemManager
49. ├─systemd-journald.service
50. │ └─443 /lib/systemd/systemd-journald
51. ├─unattended-upgrades.service
52. │ └─836 /usr/bin/python3 /usr/share/unattended-upgrades/unattended-upgrade-shutdown --wait-for-signal
53. ├─ssh.service
54. │ └─915 sshd: /usr/sbin/sshd -D [listener] 0 of 10-100 startups
55. ├─NetworkManager.service
56. │ └─713 /usr/sbin/NetworkManager --no-daemon
57. ├─rsyslog.service
58. │ └─726 /usr/sbin/rsyslogd -n -iNONE
59. ├─atopacct.service
复制代码
验证 RCP
验证 RCP 是否处于正确状态：

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl state

disabled

Done
复制代码
第一次会显示disable这是正常的，以为没有添加leader，接下来我们输入命令添加节点。
检查 OTBR 是否已成功安装：

ubuntu@ubuntu:~$ sudo service otbr-agent status

● otbr-agent.service - OpenThread Border Router Agent

   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/otbr-agent.service; enabled; vendor preset: enabled)

   Active: active (running) since Mon 2023-11-27 02:30:05 UTC; 1min 22s ago

Process: 721 ExecStartPre=/usr/sbin/service mdns start (code=exited, status=0/SUCCESS)

Main PID: 913 (otbr-agent)

   Tasks: 1 (limit: 19125)

   Memory: 6.1M

   CGroup: /system.slice/otbr-agent.service

         └─913 /usr/sbin/otbr-agent -I wpan0 -B eth0 spinel+hdlc+uart:///dev/ttyUSB0 trel://eth0

Nov 27 02:30:05 ubuntu otbr-agent[913]: [INFO]-BA------: Publish meshcop service OpenThread BorderRouter #EF7D._meshcop._udp.local.

Nov 27 02:30:05 ubuntu otbr-agent[913]: 00:00:00.086 [I] RouterTable---: Route table

Nov 27 02:30:05 ubuntu otbr-agent[913]: 00:00:00.090 [I] Platform------: [netif] Host netif is down

Nov 27 02:30:05 ubuntu otbr-agent[913]: 00:00:00.091 [I] Platform------: [netif] Succeeded to process request#1

Nov 27 02:30:05 ubuntu otbr-agent[913]: 00:00:00.091 [W] Platform------: [netif] Failed to process request#2: No such process

Nov 27 02:30:06 ubuntu otbr-agent[913]: 00:00:00.189 [I] InfraIf-------: State changed: NOT RUNNING -> RUNNING

Nov 27 02:30:07 ubuntu otbr-agent[913]: [INFO]-MDNS----: Successfully registered service OpenThread BorderRouter #EF7D._meshcop._udp

Nov 27 02:30:07 ubuntu otbr-agent[913]: [INFO]-BA------: Result of publish meshcop service OpenThread BorderRouter #EF7D._meshcop._udp.local: OK

Nov 27 02:30:07 ubuntu otbr-agent[913]: [INFO]-BA------: Result of publish meshcop service OpenThread BorderRouter #EF7D._meshcop._udp.local: OK

Nov 27 02:30:35 ubuntu otbr-agent[913]: 00:00:30.056 [I] Platform------: Session socket is ready
复制代码
构建线程网络：

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl dataset init new

Done

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl dataset commit active

Done

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl ifconfig up

Done

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl thread start

Done

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl state

leader

Done

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl netdata show

Prefixes:

fdb0:28b5:b223:1::/64 paos low 0000

Routes:

fc00::/7 s med 0000

fdb0:28b5:b223:2:0:0::/96 sn low 0000

Services:

44970 01 1f000500000e10 s 0000

Contexts:

fdb0:28b5:b223:1::/64 1 c

Commissioning:

53347 - - -

Done

ubuntu@ubuntu:~$ sudo ot-ctl ipaddr

fdd7:93f4:6cdf:dbc4:0:ff:fe00:fc11

fdb0:28b5:b223:1:acaf:e2a9:68e2:425f

fdd7:93f4:6cdf:dbc4:0:ff:fe00:fc10

fdd7:93f4:6cdf:dbc4:0:ff:fe00:fc38

fdd7:93f4:6cdf:dbc4:0:ff:fe00:fc00

fdd7:93f4:6cdf:dbc4:0:ff:fe00:0

fdd7:93f4:6cdf:dbc4:6079:85fe:7ba7:4367

fe80:0:0:0:c01e:e0ff:d22f:ef7d

Done
复制代码
添加leader成功后

ubuntu@ubuntu:~$ sudo service otbr-agent status

● otbr-agent.service - OpenThread Border Router Agent

   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/otbr-agent.service; enabled; vendor preset: enabled)

   Active: active (running) since Mon 2023-11-27 02:30:05 UTC; 39min ago

Process: 721 ExecStartPre=/usr/sbin/service mdns start (code=exited, status=0/SUCCESS)

Main PID: 913 (otbr-agent)

   Tasks: 1 (limit: 19125)

   Memory: 6.3M

   CGroup: /system.slice/otbr-agent.service

         └─913 /usr/sbin/otbr-agent -I wpan0 -B eth0 spinel+hdlc+uart:///dev/ttyUSB0 trel://eth0

Nov 27 03:09:26 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:21.395 [I] MeshForwarder-: Sent IPv6 UDP msg, len:90, chksum:d31f, ecn:no, to:0xffff, sec:no, prio:net

Nov 27 03:09:26 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:21.395 [I] MeshForwarder-:    src:[fe80:0:0:0:c01e:e0ff:d22f:ef7d]:19788

Nov 27 03:09:26 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:21.395 [I] MeshForwarder-:    dst:[ff02:0:0:0:0:0:0:1]:19788

Nov 27 03:09:37 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:32.408 [I] RoutingManager: Received RA from fe80:0:0:0:dea6:32ff:fefc:bbb1 on infra netif 2

Nov 27 03:09:37 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:32.408 [I] RoutingManager: - RA Header - flags - M:0 O:0

Nov 27 03:09:37 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:32.409 [I] RoutingManager: - RA Header - default route - lifetime:0

Nov 27 03:09:37 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:32.409 [I] RoutingManager: - PIO fdde:ad00:beef:cafe::/64 (valid:1800, preferred:1800)

Nov 27 03:09:37 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:32.409 [I] RoutingManager: - RIO fd11:22:0:0::/64 (lifetime:1800, prf:medium)

Nov 27 03:09:37 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:32.692 [I] RoutingManager: Sent Neighbor Solicitation to fe80:0:0:0:f684:8dff:fe41:2823 - attempt:1/5

Nov 27 03:09:37 ubuntu otbr-agent[913]: 00:39:32.692 [I] RoutingManager: Received NA from router fe80:0:0:0:f684:8dff:fe41:2823
复制代码
编译Matter环境
编译matter生成chiptool工具才能够在鲁班猫上用命令控制我们的灯设备。首先git 下载代码

git clone --recurse-submodules https://github.com/project-chip/connectedhomeip
复制代码
在Ubuntu22.04系统上安装下面的软件

sudo apt-get install git gcc g++ pkg-config libssl-dev libdbus-1-dev \

   libglib2.0-dev libavahi-client-dev ninja-build python3-venv python3-dev \

   python3-pip unzip libgirepository1.0-dev libcairo2-dev libreadline-dev
复制代码
安装gn构建：
首先需要安装clang

sudo apt update

sudo apt install clang
复制代码
再下载gn的源码，需要使用代理能科学上网
1. git clone https://gn.googlesource.com/gn
2. cd gn
3. python3 build/gen.py # --allow-warning if you want to build with warnings.
4. ninja -C out
5. # To run tests:
6. out/gn_unittests
复制代码
安装上面的执行每一步的命令。在out文件夹中找到gn
1. sudo cp gn /usr/local/bin
复制代码
输入命令：gn --version 打印如下
1. ubuntu@ubuntu:~$ gn --version
2. 2129 (92e63272dc04)
复制代码
安装ZAP
下载网址：https://www.zaproxy.org/download/
下载Linux Package
版本：ZAP 2.13.0
下载后的安装包：ZAP_2.13.0_Linux.tar.gz
运行命令：tar -xzvf ZAP_2.13.0_Linux.tar.gz
解压到当前文件夹。在解压的文件夹中运行
1. ubuntu@lee:~/ZAP_2.13.0$ ./zap.sh
2. ./zap.sh: line 50: [: -ge: unary operator expected
3. Exiting: ZAP requires a minimum of Java 11 to run, found
复制代码
提示需要安装java11。执行命令：
1. sudo apt install default-jre -y
复制代码
编译：
运行下面的命令

ubuntu@ubuntu:~$ cd connectedhomeip/

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip$ source scripts/activate.sh

  WELCOME TO...

  ACTIVATOR! This sets your shell environment variables.

Activating environment (setting environment variables):

  Setting environment variables for CIPD package manager...done

  Setting environment variables for Project actions........skipped

  Setting environment variables for Python environment.....done

  Setting environment variables for pw packages............skipped

  Setting environment variables for Host tools.............done

Checking the environment:

20231127 04:30:22 INF Environment passes all checks!

Environment looks good, you are ready to go!
复制代码
这样脚本执行成功。
编译chiptool工具

./scripts/examples/gn_build_example.sh examples/chip-tool/ out/standalone/chip-tool/
复制代码
这样经过一段时间后就编译出了chiptool，可以如下命令查看

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip$ ls

build    build_overrides    config          credentials  docs    gn_build.sh kotlin-detect-config.yaml  LICENSE  out       REVIEWERS.md  SPECIFICATION_VERSION  third_party

BUILD.gn  CODE_OF_CONDUCT.md  CONTRIBUTING.md  data_model examples  integrations  lgtm.yml                NOTICE README.md  scripts    src                   zzz_generated

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip$

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip$

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip$ cd out/standalone/

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip/out/standalone$ ls

chip-tool

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip/out/standalone$ cd chip-tool/

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip/out/standalone/chip-tool$ ls

args.gn  build.ninja  build.ninja.d  build.ninja.stamp  chip-tool  chip-tool.map  chip-tool-utils.a  gen  lib  liblogging-stdio.a  obj  python  relative_path_transformations.json  toolchain.ninja  zap_gen.lock

ubuntu@ubuntu:~/connectedhomeip/out/standalone/chip-tool$
复制代码
编译好chiptool工具后便可以在边界路由上面添加我们的matter over thread设备，我们把之前准备好的芯科开发板上电。下面我用芯科的Matter Lighting Application Example来演示。
执行下面的命令会得到一串类似配网的密钥

sudo ot-ctl dataset active -x

0e080000000000010000000300001335060004001fffe002084fe76e9a8b5edaf50708fde46f999f0698e20510d47f5027a414ffeebaefa92285cc84fa030f4f70656e5468726561642d653439630102e49c0410b92f8c7fbb4f9f3e08492ee3915fbd2f0c0402a0fff8

Done
复制代码
执行配对命令

./chip-tool pairing ble-thread 1001 hex:0e080000000000010000000300001335060004001fffe002084fe76e9a8b5edaf50708fde46f999f0698e20510d47f5027a414ffeebaefa92285cc84fa030f4f70656e5468726561642d653439630102e49c0410b92f8c7fbb4f9f3e08492ee3915fbd2f0c0402a0fff8 20202021 3840
复制代码
显示下面这种才是配对成功

配对成功后可以使用下面的命令在边界路由上面控制我们的灯，这里提醒一下鲁班猫4是没有带蓝牙模块的，所以我前面提到了需要一个USB转蓝牙，插在鲁班猫的USB上面就可以配对matter设备了。下面是控制matterLighting例程的三条命令

$ ./chip-tool onoff toggle 1001 1

$ ./chip-tool onoff on 1001 1

$ ./chip-tool onoff off 1001 1
复制代码
其中第一条命令是控制灯状态翻转，第二条是开灯，第三条是关灯。

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