Linux 将串口映射为TCP服务+无线热点（树莓派）

作者: N2ED | 来源:发表于2019-08-12 20:12 被阅读0次

起因

最近在做一个Android控制APP，本来想使用蓝牙BLE的串口透传模块，但是因为项目中使用的串口数据包比较长，通信比较频繁，买了个透传模块一次多大（MTU）只有20个字节，也不支持修改，而且写入过程需要有Thread.sleep(23),就很蛋疼了，数据量一大通信延迟特别严重，而且控制的设备对实时性要求较高，这个方案显然不能满足要求，放弃。

手里刚好有一块树莓派3B+，放着吃灰，想着是不是可以用树莓派建WIFI热点，把串口用网络转发出来。树莓派自带的串口，网上说有些小问题，再有项目中需要控制多个串口，树莓派最多自带2个，不走弯路直接上usb转串口，插到rspi的USB上，试了几个常用模块，都可以识别，美滋滋。插上之后在/dev/ttyUSB*上，可以用echo 123 > /dev/ttyUSB0去尝试发送。

第一步将串口映射为TCP服务，双向转发。

首先当然是想自己写代码转发，网上搜了下，嗯~~，好像都是简单demo，要写成产品级别的估计要下点功夫。看有没有现成的工具，学过几天信安,转发当然是nc（netcat）,奈何好像脚本挺负载的，最后在国外某论坛上找到了一个一条命令搞定的好玩意，socat，完美解决问题

socat TCP-LISTEN:4161,fork,reuseaddr FILE:/dev/ttyUSB0,b57600,raw,echo=0”
#4161是TCP服务的端口号
#/dev/ttyUSB0就是对应的USB转的串口
#最后加echo=0，不加的话树莓派会给串口回写，也就是外部设备向串口写什么，串口会原样向串口返回同样的数据

测试使用sscom串口调试工具使用网络“TCPClient”连接测试，通信顺畅，测试一小时连接正常，大问题解决

第二步将TCP服务设为自启动，不需要也不可能每次都要人工启动。

确定串口设备的名称

首先要解决的问题是usb转串口每次插入时设备名不确定的问题，由于是多个串口，不能确定是哪一个，这就要求设置usb串口名称固定

在/etc/udev/rules.d/99-input.rules(也有可能不一样)，中添加一行：

SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="7523",ATTRS{serial}=="123456", SYMLINK+="userilaMoto"

这些信息可以使用命令 udevadmin info -a -n /dev/ttyUSB0 中查找idVendor，idProduct，serial，可以添加更多只要能区分出不同设备即可

最后SYMLINK就是设置完成后在/dev中要出现的名称，当然不能与现有的重名。

可是有些串口设备没有serial号，呵呵，如果买了几个相同的usb转串口根本没法区分。

最后在/dev/serial目录下有两个目录 by-id 和 by-path，在by-path下不管是什么模块插上只要物理USB端口一样，名字就不会变，这就方便多了，哈哈。

串口名称形如/dev/serial/by-path/platform-3f980000.usb-0:1.2:0-port0

设置编写服务脚本

在/etc/init.d/下建立一个脚本文件取名netserial,名字可以自己起

在/etc/init.d/下有很多服务脚本，可以参考编写,注意下面脚本中echo和log*mes使用service或systemctl命令都不会显示，不写无妨，只是在自己测试脚本的时候比较方便而已

/etc/init.d/netserial

#!/bin/sh
#
### BEGIN INIT INFO
# Provides:          netserial
# Required-Start:    
# Required-Stop:     
# Should-Start: 
# Should-Stop:
# Default-Start:     2 3 4 5
# Default-Stop:      0 1 6
# Short-Description: serial port via network
# Description:
### END INIT INFO

PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
. /lib/lsb/init-functions

start(){
    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5961 | grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -eq 0 ] 
    then 
        nohup socat -lu -d -d -d TCP-LISTEN:5961,fork,reuseaddr FILE:'/dev/serial/by-path/platform-3f980000.usb-usb-0\:1.3\:1.0-port0',b57600,raw,echo=0 > /var/logs/socat5961.log &
        log_success_msg "\033[32msocat TCP:5961 <----> RightTop USB Serial Port@57600 Started  \033[0m"
    else
        log_warning_msg "\033[35msocat TCP:5961 <----> RightTop USB Serial Port@57600 has Started last time  \033[0m"
    fi

    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5962 | grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -eq 0 ] 
    then 
        nohup socat -lu -d -d -d TCP-LISTEN:5962,fork,reuseaddr FILE:'/dev/serial/by-path/platform-3f980000.usb-usb-0\:1.2\:1.0-port0',b38400,raw,echo=0 > /var/logs/socat5962.log &
        log_success_msg "\033[32msocat TCP:5962 <----> RightBottom USB Serial Port@38400 Started  \033[0m"
    else 
        log_warning_msg "\033[35msocat TCP:5962 <----> RightBottom USB Serial Port@38400 has Started last time  \033[0m"
    fi

    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5963| grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -eq 0 ] 
    then 
        nohup socat -lu -d -d -d TCP-LISTEN:5963,fork,reuseaddr FILE:'/dev/serial/by-path/platform-3f980000.usb-usb-0\:1.1.3\:1.0-port0',b9600,raw,echo=0 > /var/logs/socat5963.log &
        log_success_msg "\033[32msocat TCP:5963 <----> LeftBottom USB Serial Port@9600  Started \033[0m"
    else
        log_warning_msg "\033[35msocat TCP:5963 <----> LeftBottom USB Serial Port@9600  has Started last time \033[0m"
    fi
}

stop(){
    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5961 | grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -gt 0 ] 
    then 
        ps -aux | grep TCP-LISTEN:5961 | grep socat | awk '{print $2}' | xargs kill
        log_success_msg "\033[31msocat TCP:5961 <----> RightTop USB Serial Port Stop\033[0m" 
    fi

    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5962| grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -gt 0 ] 
    then 
        ps -aux | grep TCP-LISTEN:5962| grep socat | awk '{print $2}' | xargs kill
        log_success_msg "\033[31msocat TCP:5962 <----> RightBottom USB Serial Port Stop\033[0m" 
    fi

    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5963 | grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -gt 0 ] 
    then 
        ps -aux | grep TCP-LISTEN:5963 | grep socat | awk '{print $2}' | xargs kill
        log_success_msg "\033[31msocat TCP:5963 <----> LeftBottom USB Serial Port Stop\033[0m" 
    fi
    
}

status(){
    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5961 | grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -gt 0 ] 
    then 
        log_progress_msg "\033[32msocat TCP:5961 <----> RightTop USB Serial Port @57600 active\033[0m \n"
    else 
        echo "\033[31msocat TCP:5961 <----> RightTop USB Serial Port @57600 inactive\033[0m \n"
        #cat /var/logs/socat5961.log  | grep  -v transferred | tail -n 20 
    fi
    log_progress_msg "see log in /var/logs/socat5961.log \n"

    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5962| grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -gt 0 ] 
    then 
        echo "\033[32msocat TCP:5962 <----> RightBottom USB Serial Port @38400  active\033[0m"
    else 
        echo "\033[31msocat TCP:5962 <----> RightBottom USB Serial Port @38400 inactive\033[0m"
    fi
    log_progress_msg "see log in /var/logs/socat5962.log \n"

    pcount=$(ps -aux | grep TCP-LISTEN:5963 | grep socat | wc -l)
    if [ $pcount -gt 0 ] 
    then 
        echo "\033[32msocat TCP:5963 <----> LeftBottom USB Serial Port @9600 active\033[0m"
    else 
        echo "\033[31msocat TCP:5963 <----> LeftBottom USB Serial Port @9600 inactive\033[0m"
    fi
    log_progress_msg "see log in /var/logs/socat5963.log \n"
}

case "$1" in
start)
    start
        ;;
stop)
    stop
    ;;
restart)
    stop
    start
        ;;
status)
        status
        ;;
*)
        log_failure_msg "Usage: /etc/init.d/netserial {start|stop|restart|status}"
    exit 1
        ;;
esac

设置开机启动

cd /etc/init.d
#脚本权限
chmod 775 netserial
#安装启动脚本，96是启动序号，因为需要使用网络，和usb硬件，设置到靠后，多个串口可以分别安装
update-rc.d netserial defaults 96
#卸载启动脚本，先写到这里，以免后期需要卸载
# update-rc.d -f netserial remove

# 同样可以使用 service或者systemctl start/stop/restart/status 控制服务

无线热点

由于不可能每次都要手动在设备上连接无线网络，需要无线网络自动连接，有两种方案可选：

手机/平板创建热点，树莓派自动连接，缺点，移动设备热点不会自动开启，长时间不连接会关闭，如果热点名字改了密码变了，就再连接不上了，而且支持特定设备。
树莓派创建热点，移动设备自动连接，缺点实现有点难度，但使用方便。

3.使用自动化工具完成 [更新]
主要有两种一个是create_ap,另一个是 raspap-webgui
推荐使用raspap-webgui一个命令自动安装，还带web管理端，非常方便。
使用方法参见其github，我就不多嘴了。https://github.com/billz/raspap-webgui

wget -q https://git.io/voEUQ -O /tmp/raspap && bash /tmp/raspap

更新：以下方式太麻烦（不推荐）

下面采用法案2搭建热点，就当给自己做笔记，一面以后再填坑。

以下内容大部分参考 Simpreative文章 https://www.jianshu.com/p/0ecd8b734204

使用hostapd dnsmasq 搭建

sudo apt-get install dnsmasq hostapd

# 修改 /etc/dhcpcd.conf
interface wlan0
static ip_address=192.168.0.1/24

# 创建 sudo nano /etc/hostapd/hostapd.conf
interface=wlan0
driver=nl80211
ssid=RaspberryPi
hw_mode=g
channel=7
wmm_enabled=0
macaddr_acl=0
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=12345678
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
rsn_pairwise=CCMP

# 修改/etc/default/hostapd
DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"

#配置DNSMASQ
sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/bak_dnsmasq.conf

#重新创建 /etc/dnsmasq.conf,并写入
interface=wlan0
dhcp-range=192.168.0.2,192.168.0.20,255.255.255.0,24h

# 还有net转发，当然这里不涉及数据转发问题

到此为止好像结束了，但是hostapd 起不来，查看状态,提示

 Loaded: masked (/dev/null; bad)

需要使用命令"unmask"

sudo systemctl unmask hostapd.service
sudo systemctl enable hostapd.service

但是开机之后还是没有无线热点，但是 service hostapd status 提示启动了呀，并且重启服务就可以正常连接，好坑呀。

最后查看状态有一个日志提示

random: Cannot readfrom /dev/random: Try again
random: Only 0/20bytes of strong random data available from /dev/random
random: Not enoughentropy pool available for secure operations

表示随机数不够，查了一下是因为/dev/random 生成速度太慢，改成/dev/urandom 就好了
网上有说是将random 备份然后软链接urandom->random,但是每次重启后就没有了...

没办法只有源码改造了

#下载源码
wget http://w1.fi/releases/hostapd-2.9.tar.gz
tar -xzvf hostapd-2.6.tar.gz
#配置文件
cd hostapd-2.6/hostapd
cp defconfig .config
#修改源码
hostapd-2.6/src/crypto/random.c :（不止1处）
由    fd = open("/dev/random", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
改为  fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
#安装依赖,使用工具搜索缺失的依赖
sudo apt install apt-file
apt-file search xx/xx/xx.h

#编译，如果出现错误安装对应的依赖
cd hostapd-2.9/hostapd
make
#将编译好的hostapd覆盖原来的文件
sudo cp hostapd /usr/sbin/
sudo cp hostapd_cli /usr/sbin/

嗯....,提示信息是没了，但是还是不能开机启动，手启可以，没办法了，最后在netserial脚本上加了一句

start(){
...
#暂停10秒
sleep 10
#重启hostapd服务
service hostapd restart
}

不算完美，功能实现了，不想折腾了...

Linux 将串口映射为TCP服务+无线热点（树莓派）

起因

第一步将串口映射为TCP服务，双向转发。

第二步将TCP服务设为自启动，不需要也不可能每次都要人工启动。

确定串口设备的名称

设置编写服务脚本

设置开机启动

无线热点

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