orangpione利用usb共享网络（RNDIS）实现tftp

作者: vencol | 来源:发表于2020-07-25 19:34 被阅读0次

https://www.mobileread.com/forums/showthread.php?p=3283986

目录结构说明

一、环境说明

1、环境介绍

2、RNDIS介绍

3、网络环境配置

4、编译脚本说明

二、uboot的RNDIS测试

1、配置编译uboot的RNDIS功能

2、测试uboot的RNDIS网络是否正常

三、kernel的RNDIS测试

1、配置编译kernel的RNDIS功能

2、测试kernel的RNDIS网络是否正常

3、测试kernel的RNDIS网络的nfs功能是否正常

四、综合测试RNDIS网络

1、通过uboot手动测试tftp加载kernel启动

2、通过uboot手动测试tftp加载kernel挂载nfs启动

3、把测试启动的nfs命令转换成boot.scr启动脚本

一、环境说明

1、环境介绍

首先这里我们需要安装一些基础的编译环境，安装tftp服务器，安装nfs服务器等，这里我们可以参考文章《用buildroot编译整个系统，用qemu仿真vexpressa9》中的环境准备章节，自行安装相关服务，在这里不展开。

2、RNDIS介绍

RNDIS是指Remote NDIS，基于USB实现RNDIS实际上就是TCP/IP over USB，就是在USB设备上跑TCP/IP，让USB设备看上去像一块网卡。简单的来说，就是通过USB模拟了一个网卡，这样我们可以通过这个网卡实现和虚拟机的联机，以及正常的网络访问。相关内容可以参考网站https://zhidao.baidu.com/question/1930394656632188907.html

3、网络环境配置

1、这里我们实现的网络环境配置如下图所示。在win10主机上虚拟一个网桥，win10主机和Ubuntu虚拟机通过这个网桥连接到无线网络，访问外网。同时orangepione开发板则通过USB实现与win10主机的RNDIS网络共享。通过主机访问外网。

网络环境配置
2、通过win10的hyperv创建虚拟网桥，把虚拟机的网络和主机的网络通过网桥桥接起来。在hyperv管理器上面找的虚拟交换机管理器，并点击新建虚拟交换机网络，这里名字随意就好，我这里的名字叫做hyper-net，相关配置如下图所示，这里要选择一个可以上外网的网卡进行桥接

hyperv交换机
3、在编译好后，在开发板上电并进行网络通信的时候会在设备管理器出现RNDIS相管的提示信息，如果没有驱动，则按照https://www.mobileread.com/forums/showthread.php?p=3283986网址上的驱动方式对RNDIS进行驱动，先下载kindle_rndis.inf_amd64-v1.0.0.1.zip并解压，再执行第5个cmd脚本注册驱动签名，然后再设备管理器更新驱动管理程序，选择下载的驱动目录进行驱动，如果驱动成功，则在设备管理器会显示下面的驱动

RNDIS驱动
4、设置和主机的网络共享，在驱动成功后，需要在更改适配器选项界面，设置共享配置，这里选择共享的是之前hyperv桥接的网卡，这里建议把hyperv桥接网卡的ip设置为静态ip，后面共享的网卡需要通过该网卡的ip进行dns解析，配置如下图所示
这里如果配置不成功，后面会不能正常通讯

共享网络配置

4、编译脚本说明

这里我们和还是使用文章《用buildroot编译整个系统，用qemu仿真vexpressa9》提到的buildroot环境进行开发。但是我们这里稍微改变了一下在orangepione目录下的脚本build.sh，脚本的主要功能是编译，和拷贝文件到tftp目录，以及修改生成boot.scr文件，可能需要根据实际的情况进行相关的调整

#! /bin/bash
NPWD=`realpath .`
echo $NPWD
if [ $1_x == cp_x ];then
        cp $NPWD/rootfs/build/linux-custom/arch/arm/boot/zImage ~/tftp
        cp $NPWD/rootfs/build/linux-custom/arch/arm/boot/dts/sun8i-h3-orangepi-one.dtb ~/tftp
elif [ $1_x == env_x ];then
        /home/vencol/code/buildroot/host/bin/mkimage -C none -A arm -T script -d $NPWD/boot.cmd $NPWD/boot.scr
        cp $NPWD/boot.scr $NPWD/rootfs/images/boot.scr
else
        cd $NPWD/../buildroot
        mkdir -p $NPWD/rootfs
        make O=$NPWD/rootfs ARCH=arm $1
fi

二、uboot的RNDIS测试

1、配置编译uboot的RNDIS功能

在orangepi目录执行./build.sh uboot-menuconfig会弹出uboot的menuconfig的配置界面，我们的配置选项如下 Device Drivers --->USB support --->

EHCI HCD (USB 2.0) support --->CONFIG_USB_EHCI_HCD
Support for generic EHCI USB controller--->CONFIG_USB_EHCI_GENERIC
MUSB gadget mode support--->CONFIG_USB_MUSB_GADGET
Enable sunxi OTG / DRC USB controller--->CONFIG_USB_MUSB_SUNXI
Disable MUSB bulk split/combine--->CONFIG_USB_MUSB_DISABLE_BULK_COMBINE_SPLIT
Disable DMA (always use PIO)--->CONFIG_USB_MUSB_PIO_ONLY
USB Gadget Support--->CONFIG_USB_GADGET

(0x0525) Vendor ID of the USB device--->CONFIG_USB_GADGET_VENDOR_NUM
(0xA4A2) Product ID of the USB device--->CONFIG_USB_GADGET_PRODUCT_NUM
USB Ethernet Gadget--->CONFIG_USB_ETHER
USB Ethernet Gadget Model (RNDIS Protocol)--->CONFIG_USB_ETH_RNDIS
(de:ad:be:ef:00:01) USB Gadget Ethernet device mac address--->CONFIG_USBNET_DEVADDR
(de:ad:be:ef:00:00) USB Gadget Ethernet host mac address--->CONFIG_USBNET_HOST_ADDR

配置完成后，使用脚本命令./build.sh -j4进行uboot编译，如无意外，则可以正常编译通过，通过orangpi相关烧录指引，把sdcard.img烧录到sd卡中
烧录完成后，插入sd卡。连接调试串口，并启动orangepi，在uboot3s后输入空格停下启动信息，如下图所示

stop uboot

2、测试uboot的RNDIS网络是否正常

在uboot停止的页面输入下面的内容

usb start
setenv ethact usb_ether
setenv ipaddr 192.168.137.2
setenv netmask 255.255.255.0
setenv gatewayip 192.168.137.1
saveenv
ping 192.168.1.111

这里ping的ip是虚拟机的ip地址，需要查看uboot是否可以和虚拟机通讯，如果出现下图类似情况ip is alive则通讯成功

ping

三、kernel的RNDIS测试

1、配置编译kernel的RNDIS功能

在orangepi目录执行./build.sh linux-menuconfig会弹出kernel的menuconfig的配置界面，我们的配置选项如下
RNDIS选项的配置 (这里一开始我们先配置为模块，调用g_ether.ko，调试通过后再编译进内核)Device Drivers --->USB support --->

Support for Host-side USB--->CONFIG_USB
Enable USB persist by default--->CONFIG_USB_DEFAULT_PERSIST
EHCI HCD (USB 2.0) support--->CONFIG_USB_EHCI_HCD
Improved Transaction Translator scheduling--->CONFIG_USB_EHCI_TT_NEWSCHED
Generic EHCI driver for a platform device--->CONFIG_USB_EHCI_HCD_PLATFORM
OHCI HCD (USB 1.1) support--->CONFIG_USB_OHCI_HCD
Generic OHCI driver for a platform device--->CONFIG_USB_OHCI_HCD_PLATFORM
Inventra Highspeed Dual Role Controller--->CONFIG_USB_MUSB_HDRC
MUSB Mode Selection (Gadget only mode)--->CONFIG_USB_MUSB_GADGET
Allwinner (sunxi)--->USB_MUSB_SUNXI
USB Gadget Support--->CONFIG_USB_GADGET
USB Gadget precomposed configurations--->
Ethernet Gadget (with CDC Ethernet support)--->CONFIG_USB_ETH
RNDIS support--->CONFIG_USB_ETH_RNDIS

NFS网络选项的配置 Networking support --->Networking options --->

TCP/IP networking--->CONFIG_INET
IP: kernel level autoconfiguration--->CONFIG_IP_PNP
IP: DHCP support--->CONFIG_IP_PNP_DHCP
IP: BOOTP support--->CONFIG_IP_PNP_BOOTP

NFS文件系统选项的配置 File systems --->Network File Systems --->

NFS client support--->CONFIG_NFS_FS
NFS client support for NFS version 2--->CONFIG_NFS_V2
NFS client support for NFS version 3--->CONFIG_NFS_V3
NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension--->CONFIG_NFS_V3_ACL
NFS client support for NFS version 4--->CONFIG_NFS_V4
Root file system on NFS--->CONFIG_ROOT_NFS

通过源码修改kernel的ubs0网卡地址，因为如果不修改地址，每次重启都会产生一个随机的网卡地址，那么win10这边识别的就不是前面设置的共享网卡了，这里我们需要把网卡设置成和uboot的网卡地址一样，这里我么需要修改的文件是，kernel源码下面的u_ether.c文件的gether_setup_name_default函数添加usb网卡的判断，当识别到usb网卡的时候，设置其默认的host地址为de:ad:be:ef:00:00，dev地址为de:ad:be:ef:00:01

 837     snprintf(net->name, sizeof(net->name), "%s%%d", netname);
 838
 839     if(memcmp(netname, "usb", 3) == 0)
 840     {
 841         eth_random_addr(dev->dev_mac);
 842         pr_warn("using usb my random %s ethernet address\n", "self");
 843         eth_random_addr(dev->host_mac);
 844         pr_warn("using usb my %s ethernet address\n", "host");
 845         dev->host_mac[0] = 222;
 846         dev->host_mac[1] = 173;
 847         dev->host_mac[2] = 190;
 848         dev->host_mac[3] = 239;
 849         dev->host_mac[4] = 0;
 850         dev->host_mac[5] = 0;
 851
 852         dev->dev_mac[0] = 222;
 853         dev->dev_mac[1] = 173;
 854         dev->dev_mac[2] = 190;
 855         dev->dev_mac[3] = 239;
 856         dev->dev_mac[4] = 0;
 857         dev->dev_mac[5] = 1;
 858     }
 859     else
 860     {
 861         eth_random_addr(dev->dev_mac);
 862         pr_warn("using random %s ethernet address\n", "self");
 863         eth_random_addr(dev->host_mac);
 864         pr_warn("using random %s ethernet address\n", "host");
 865     }

配置修改完成后，使用脚本命令./build.sh -j4进行uboot编译，如无意外，则可以正常编译通过，通过orangpi相关烧录指引，把sdcard.img烧录到sd卡中

2、测试kernel的RNDIS网络是否正常

重新上电后，等等其加载mmc的根文件系统，加载成功后登陆系统，通过命令modprobe g_ether加载模块驱动，如果加载成功，会出现类似的信息

[    1.526195] usb0: HOST MAC de:ad:be:ef:00:00
[    1.530505] usb0: MAC de:ad:be:ef:00:01
[    1.534355] using usb my random self ethernet address
[    1.539399] using usb my host ethernet address
[    1.543905] g_ether gadget: Ethernet Gadget, version: Memorial Day 2008
[    1.550519] g_ether gadget: g_ether ready

通过ifconfig -a查看是否存在usb0网卡，如果存在usb0网卡，说明网卡正常驱动
启动usb0网卡且对其进行配置ifconfig usb0 up && ifconfig usb0 192.168.137.2 netmask 255.255.255.0
配置默认网关route add default gw 192.168.137.1
测试是否可以ping通虚拟机ping 192.168.1.111，如果正常ping通说明网络成功通讯
通过命令/etc/network/nfs_check创建网卡启动时对nfs的检查文件

#!/bin/sh

# This allows NFS booting to work while also being able to configure
# the network interface via DHCP when not NFS booting.  Otherwise, a
# NFS booted system will likely hang during DHCP configuration.

# Attempting to configure the network interface used for NFS will
# initially bring that network down.  Since the root filesystem is
# accessed over this network, the system hangs.

# This script is run by ifup and will attempt to detect if a NFS root
# mount uses the interface to be configured (IFACE), and if so does
# not configure it.  This should allow the same build to be disk/flash
# booted or NFS booted.

nfsip=`sed -n '/^[^ ]*:.* \/ nfs.*[ ,]addr=\([0-9.]\+\).*/s//\1/p' /proc/mounts`
if [ -n "$nfsip" ] && ip route get to "$nfsip" | grep -q "dev $IFACE"; then
        echo Skipping $IFACE, used for NFS from $nfsip
        exit 1
fi

通过命令vi /etc/network/interfaces添加usb0网卡开机自动挂载

auto usb0
iface usb0 inet static
pre-up /etc/network/nfs_check
address 192.168.137.2
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.137.1
#dns-nameservers 8.8.8.8 192.168.137.1 211.136.20.203

通过命令vi /etc/resolv.conf配置dns服务器，注意resolv.conf文件不能是链接文件

nameserver 127.0.0.1
nameserver 8.8.8.8
nameserver 192.168.137.1

3、测试kernel的RNDIS网络的nfs功能是否正常

在虚拟机服务器端开启nfs服务
在虚拟机通过命令ln -s nfsroot nfs创建nfs文件的的软连接，nfsroot是实际的根文件系统目录，而后面的nfs是创建的软连接目录
在虚拟机通过命令sudo vi /etc/exports修改文件内容，添加类似的内容/home/vencol/code/nfs *(insecure,rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)
在虚拟机通过命令sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart重启nfs服务
在开发创建nfsdir目录，并且通过命令mount -t nfs -o nolock 192.168.1.111:/home/vencol/code/nfs nfsdir，如果挂载成功通过ls nfsdir则可以看到nfs根文件系统的内容。

四、综合测试RNDIS网络

1、通过uboot手动测试tftp加载kernel启动

由于前面我们使用了saveenv命令来保存uboot的环境参数，所以这里我们只要没有重新烧录，都可以不用再次设置，如果需要设置，请参考【测试uboot的RNDIS网络是否正常】章节内容
我们在虚拟机上通过执行./build.sh cp命令把zImage和sun8i-h3-orangepi-one.dtb设备树文件拷贝到我们的tftp服务器目录下。
我们在开发板上设置bootargs参数为setenv bootargs "console=ttyS0,115200 earlyprintk root=/dev/mmcblk0p2 rootwait"并且通过saveenv保存该参数
在开发板上，使用tftp 0x42000000 zImage加载zimage到内存，通过tftp 0x43000000 sun8i-h3-orangepi-one.dtb加载设备树到内存
在开发板上，通过bootz 0x42000000 - 0x43000000启动内核，如无意外，可以成功进入登录界面，但是这时加载的是mmc根文件系统，下面我们开始加载nfs文件系统

2、通过uboot手动测试tftp加载kernel挂载nfs启动

在前面已经可以正常加载mmc根文件系统的前提下，进行nfs文件系统的加载
在uboot界面停下，由于前面保存了相关的环境变量，这里我们直接进行bootargs参数的修改，通过命令修改bootargs参数为，setenv bootargs root=/dev/nfs rw rootpath=/home/vencol/code/nfs nfsroot=192.168.1.111:/home/vencol/code/nfs,nolock ip=192.168.137.2:192.168.1.111:192.168.137.1:255.255.255.0 console=ttyS0,115200 nfsvers=2这里的rootpath是虚拟机上nfs根文件的地址，而ip则是根据我们的实际情况设置，由于这里虚拟机和开发板不在同一网段，所以需要填写网关和掩码信息
在开发板上，使用tftp 0x42000000 zImage加载zimage到内存，通过tftp 0x43000000 sun8i-h3-orangepi-one.dtb加载设备树到内存
在开发板上，通过bootz 0x42000000 - 0x43000000启动内核，如无意外，可以成功进入登录界面，但是这时加载的是mmc根文件系统，下面我们开始加载nfs文件系统
出现问题排查

1.nfs服务器端的传输协议是否和开发版客户端的协议一致，如果不一致，在bootargs添加nfsserver=2，这里2是nfs2的意思，对应版本即可

查看nfs根文件系统中的/dev目录是否存在，/dev/console和/dev/null，如果不存在通过下面命令创建
sudo mknod console c 5 1 //创建console字符设备,
sudo mknod null c 1 3 //创建null 字符设备,
sudo chown 1000:1000 console null```

在源码文件init/do_mounts.c的do_mount_root函数中调用的do_mount函数返回的错误打印出来，查看错误码是什么，如果错误码为-93，那么就是服务器版本不对，这里有可能是下面4这点的问题。在服务器端用nfsstat -s查看版本，如果是其他错误可以参考/var/log/syslog中nfs的输出日志。

低版本uboot和高版本ubuntu搭配进行开发时，发现nfs不能使用.uboot默认启动协议为2.而高版本的ubuntu17之后nfs就默认支持3和4，因此需要ubuntu支持协议2。在文件/etc/default/nfs-kernel-server末尾添加RPCNFSDOPTS="--nfs-version 2,3,4 --debug --syslog"，然后重启nfs服务。

3、把测试启动的nfs命令转换成boot.scr启动脚本

boot.scr是通过mkimage工具生成的，这里我们需要先拷贝buildroot中orangepione的boot.cmd文件到脚本目录，在这个文件的基础上进行修改，其目录在buildroot/board/orangepi/orangepi-one/boot.cmd
修改boot.cmd文件如下，其中rootdelay=3看具体情况使用

setenv fdt_high ffffffff
usb start
setenv ethact usb_ether
setenv ipaddr 192.168.137.2
setenv gatewayip 192.168.137.1
setenv netmask 255.255.255.0
setenv serverip 192.168.1.111
#setenv bootargs console=ttyS0,115200 earlyprintk root=/dev/mmcblk0p2 rootwait
setenv bootargs root=/dev/nfs rw rootpath=/home/vencol/code/nfs nfsroot=192.168.1.111:/home/vencol/code/nfs,nolock ip=192.168.137.2:192.168.1.111:192.168.137.1:255.255.255.0 console=ttyS0,115200 nfsvers=2 rootdelay=3

tftp $kernel_addr_r zImage
tftp $fdt_addr_r sun8i-h3-orangepi-one.dtb
bootz $kernel_addr_r - $fdt_addr_r

#fatload mmc 0 $kernel_addr_r zImage
#fatload mmc 0 $fdt_addr_r sun8i-h3-orangepi-one.dtb
#bootz $kernel_addr_r - $fdt_addr_r

通过脚本命令./build.sh env生成boot.scr文件在当前目录中
把boot.scr文件拷贝到nfs目录的root目录下
在开发板已经正常进入mmc根文件系统的情况下，挂载nfs目录到nfsdir目录中
通过命令mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/fat/挂载boot分区到/mnt/fat/
把nfs目录的boot.scf拷贝到boot分区cp nfsdir/root/boot.scr /mnt/fat
确认boot分区的boot.scr文件更新后，卸载boot分区，并重启umount /mnt/fat && reboot
如无意外，则可以看到类似的挂nfs信息出现
nfs

orangpione利用usb共享网络（RNDIS）实现tftp

目录结构说明

一、环境说明

1、环境介绍

2、RNDIS介绍

3、网络环境配置

4、编译脚本说明

二、uboot的RNDIS测试

1、配置编译uboot的RNDIS功能

2、测试uboot的RNDIS网络是否正常

三、kernel的RNDIS测试

1、配置编译kernel的RNDIS功能

2、测试kernel的RNDIS网络是否正常

3、测试kernel的RNDIS网络的nfs功能是否正常

四、综合测试RNDIS网络

1、通过uboot手动测试tftp加载kernel启动

2、通过uboot手动测试tftp加载kernel挂载nfs启动

3、把测试启动的nfs命令转换成boot.scr启动脚本

一、环境说明

1、环境介绍

2、RNDIS介绍

3、网络环境配置

4、编译脚本说明

二、uboot的RNDIS测试

1、配置编译uboot的RNDIS功能

2、测试uboot的RNDIS网络是否正常

三、kernel的RNDIS测试

1、配置编译kernel的RNDIS功能

2、测试kernel的RNDIS网络是否正常

3、测试kernel的RNDIS网络的nfs功能是否正常

四、综合测试RNDIS网络

1、通过uboot手动测试tftp加载kernel启动

2、通过uboot手动测试tftp加载kernel挂载nfs启动

3、把测试启动的nfs命令转换成boot.scr启动脚本

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