ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Programuj wbrew regułom. Barcamp Semihalf S08:E02 29/05/2018

•
•
Semihalf
Semihalf

Prezentacja z barcampu firmy Semihalf. Przyglądamy się potencjałowi jaki leży w z pozoru starych urządzeniach domowych. Wystarczy pomysł, lutownica, odrobina determinacji i otwarty umysł by użyć stary router jako bazę do stworzenia własnego urządzenia komputerowego.

1 of 35
Download to read offline
Drugie życie elektroniki Projekt: Wojciech Macek Mówi: Wojciech Żmuda
Agenda ● Po co to spotkanie ● Router TP-Link WR740N ● OpenWRT ● Jak działa PCIe ● Modyfikacje sprzętowe ● Wyniki testów ● Q&A
Router TP-Link WR740N ● Jeden z najtańszych modeli ● Parametry: ○ 4xLAN 100Mb/s ○ WiFi AP 150Mb/s ○ Brak USB źródło: TP-Link
Router TP-Link WR740N ● źródło: OpenWRT Wiki
Co w środku piszczy ● Router jest wyposażony w procesor AR7240 (zdjęcie z dokumentacji)
Konsola szeregowa ● Do dalszych prac wygodnie jest posiadać konsolę szeregową ● Konieczne jest wlutowanie się do PCB w punktach oznaczonych jako TX i RX ● Przejściówka USB pozwala na komunikację 11500 baud źródło: OpenWRT Wiki
Pierwsze uruchomienie U-Boot 1.1.4 (Mar 8 2010 - 10:29:42) AP91 (ar7240) U-boot DRAM: sri #### TAP VALUE 1 = 9, 2 = a 32 MB id read 0x100000ff flash size 4194304, sector count = 64 Flash: 4 MB Using default environment In: serial Out: serial Err: serial Net: ag7240_enet_initialize... No valid address in Flash. Using fixed address : cfg1 0xf cfg2 0x7014 eth0: 00:03:7f:09:0b:ad eth0 up No valid address in Flash. Using fixed address : cfg1 0xf cfg2 0x7214 eth1: 00:03:7f:09:0b:ad ATHRS26: resetting s26 ATHRS26: s26 reset done eth1 up eth0, eth1 Autobooting in 1 seconds ## Booting image at 9f020000 ... Uncompressing Kernel Image ...
Cel ● Nadać routerowi drugie życie ○ Zmienić oprogramowanie na otwarte ○ Wykorzystać interfejsy procesora (USB, PCIe)
OpenWRT ● Otwarte oprogramowanie gotowe do zainstalowania ● Bazuje na systemie Linux ● System “paczek” podobny do innych dystrybucji ● Lekki, wystarczy 4MB Flash i 32MB RAM
Instalacja OpenWRT ● Projekt OpenWRT zawiera gotowe obrazy ● Według instrukcji potrzeba: ○ ściągnąć gotowy obraz “factory” ze strony OpenWRT ○ poprzez interfejs WWW routera użyć obrazu jako “firmware update” ERROR !
Instalacja - problem ● Producent zablokował możliwość wgrania obrazu przez HTTP, konieczne ładowanie Flash z poziomu U-Boota > setenv serverip 192.168.1.234 > tftpboot 0x81000000 firm.bin > erase 0x9f020000 +0x7c0000 > cp.b 0x81000000 0x9f020000 0x7c0000 > bootm 0x9f020000
Start OpenWRT ● Po zainstalowaniu OpenWRT możemy się zalogować wojtek@wojtek-laptop ~ $ ssh -l root 192.168.1.133 BusyBox v1.23.2 (2015-07-25 15:09:46 CEST) built-in shell (ash) _______ ________ __ | |.-----.-----.-----.| | | |.----.| |_ | - || _ | -__| || | | || _|| _| |_______|| __|_____|__|__||________||__| |____| |__| W I R E L E S S F R E E D O M ----------------------------------------------------- CHAOS CALMER (15.05, r46767) ----------------------------------------------------- * 1 1/2 oz Gin Shake with a glassful * 1/4 oz Triple Sec of broken ice and pour * 3/4 oz Lime Juice unstrained into a goblet. * 1 1/2 oz Orange Juice * 1 tsp. Grenadine Syrup ----------------------------------------------------- root@OpenWrt:~# root@OpenWrt:~# uname -a Linux OpenWrt 3.18.20 #1 Fri Sep 4 21:55:57 CEST 2015 mips GNU/Linux
Pierwszy pomysł Wykorzystać PCIe do bardziej ambitnych celów (np. SATA)
PCIe - co to jest ● Standardowy interfejs komputerowy, następca PCI ● Używany do szybkich kart rozszerzeń ● Zaawansowany technicznie ○ Mały narzut na przetwarzanie przez OS (w przeciwieństwie do USB) ○ Szybki ○ Niska latencja
PCIe - jak wygląda ● Transmisja za pomocą par ścieżek (różnicowych) o kontrolowanej impedancji ● Minimalna konfiguracja “x1” wymaga: ○ Pary RX ○ Pary TX ○ Pary sygnału zegarowego CLK grafika Tracy Wilson
PCIe - gdzie to jest ● Konieczne jest zlokalizowanie linii PCIe na płycie. ● Założenia: ○ Ścieżki powinny łączyć CPU z modułem WiFi ○ Szukamy 3 par różnicowych na PCB (ścieżki idące blisko siebie, otoczone masą) ○ Lane’y PCIe TX/RX są łączone przez kondensatory ○ Para CLK może być łączona przez kondensatory, albo rezystory albo bezpośrednio
Źródło: Collin Warwick, PCIe Express Workshop, Agilent Technologies /Agilent/ads-workshop-on-pci-expressr-presentation
Router TP-Link WR740N ● źródło: OpenWRT Wiki
PCIe - gdzie to jest
PCIe - gdzie to jest źródło: Atheros
PCIe - gdzie to jest
Dopasowanie impedancji ● PCIe pracuje z częstotliwością 2.5GHz !! ● W transmisji sygnału po płytce PCB ujawniają się zjawiska falowe (odbicia, przesłuchy itp.) ● W przypadku PCIe poniższe muszą być spełnione ○ Impedancje źródła, linii i odbiornika muszą być równe! ○ Długość ścieżek w jednym lane’ie musi być równa co do 0.1mm! ○ PCIe jest magistralą punkt-punkt
Dopasowanie impedancji Jakość sygnału PCIe pokazują tzw. “eye diagram”. U góry - impedancja zgodna. U dołu - impedancja niedopasowana. Ilustracje z przykładów firmy Agilent.
Jak dobrać się do PCIe Kolejnym krokiem jest wykorzystanie interfejsu PCIe. Biorąc pod uwagę poprzednie wiadomości, zdecydowano by: ● Kondensatory postawić “pionowo”, odłączając linie PCIe do karty WiFi ● Do kondensatorów przylutować kabel o impedancji różnicowej 100R ● Przylutować kabel do zewnętrznego gniazda PCIe
Jak dobrać się do PCIe Problem #1: Kondensatory są małe (rozmiar 0402, 1.0x0.5mm). Rozwiązanie: Duża ilość topnika i lutownica na gorące powietrze.
Jak dobrać się do PCIe Problem #2: Linie PCIe muszą mieć impedancję różnicową 100R. Czego użyć jako przewodu? Rozwiązanie: ??
Jak dobrać się do PCIe Problem #2: Linie PCIe muszą mieć impedancję różnicową 100R. Czego użyć jako przewodu? Rozwiązanie: Kabel SATA źródło: Accura webpage
Efekt - lutowanie
Pierwsze uruchomienie root@OpenWRT:~# root@OpenWRT:~# root@OpenWRT:~# lspci -ash: lspci: not found root@OpenWRT:~#
Pierwsze uruchomienie root@OpenWRT:~# opkg update root@OpenWRT:~# opkg install pciutils root@OpenWRT:~# lspci 01:00.0 SATA controller: JMicron Technology Corp. JMB362/JMB363 Serial ATA Controller (rev 03) root@OpenWRT:~#
Kilka testów Transfer do/z dysku: root@OpenWRT:~#time dd if=~/test.bin bs=1M of=/dev/null 100+0 records in 100+0 records out real 0m 9.17s root@OpenWRT:~# Prędkość odczytu: 10.91 MB/s
Kilka testów Dostęp do danych przez FTP: Prędkość odczytu: 9.3 MB/s
Kilka testów Dostęp do danych przez SFTP: Prędkość odczytu: 1.5 MB/s
Możliwości rozwoju Kolejną z opcji eksploracji jest uruchomienie USB2.0 (https://wiki.openwrt.org/toh/tp-link/tl-wr741nd)
Q&A Pytania?

More Related Content

Programuj wbrew regułom. Barcamp Semihalf S08:E02 29/05/2018

  • 1. Drugie życie elektroniki Projekt: Wojciech Macek Mówi: Wojciech Żmuda
  • 2. Agenda ● Po co to spotkanie ● Router TP-Link WR740N ● OpenWRT ● Jak działa PCIe ● Modyfikacje sprzętowe ● Wyniki testów ● Q&A
  • 3. Router TP-Link WR740N ● Jeden z najtańszych modeli ● Parametry: ○ 4xLAN 100Mb/s ○ WiFi AP 150Mb/s ○ Brak USB źródło: TP-Link
  • 5. Co w środku piszczy ● Router jest wyposażony w procesor AR7240 (zdjęcie z dokumentacji)
  • 6. Konsola szeregowa ● Do dalszych prac wygodnie jest posiadać konsolę szeregową ● Konieczne jest wlutowanie się do PCB w punktach oznaczonych jako TX i RX ● Przejściówka USB pozwala na komunikację 11500 baud źródło: OpenWRT Wiki
  • 7. Pierwsze uruchomienie U-Boot 1.1.4 (Mar 8 2010 - 10:29:42) AP91 (ar7240) U-boot DRAM: sri #### TAP VALUE 1 = 9, 2 = a 32 MB id read 0x100000ff flash size 4194304, sector count = 64 Flash: 4 MB Using default environment In: serial Out: serial Err: serial Net: ag7240_enet_initialize... No valid address in Flash. Using fixed address : cfg1 0xf cfg2 0x7014 eth0: 00:03:7f:09:0b:ad eth0 up No valid address in Flash. Using fixed address : cfg1 0xf cfg2 0x7214 eth1: 00:03:7f:09:0b:ad ATHRS26: resetting s26 ATHRS26: s26 reset done eth1 up eth0, eth1 Autobooting in 1 seconds ## Booting image at 9f020000 ... Uncompressing Kernel Image ...
  • 8. Cel ● Nadać routerowi drugie życie ○ Zmienić oprogramowanie na otwarte ○ Wykorzystać interfejsy procesora (USB, PCIe)
  • 9. OpenWRT ● Otwarte oprogramowanie gotowe do zainstalowania ● Bazuje na systemie Linux ● System “paczek” podobny do innych dystrybucji ● Lekki, wystarczy 4MB Flash i 32MB RAM
  • 10. Instalacja OpenWRT ● Projekt OpenWRT zawiera gotowe obrazy ● Według instrukcji potrzeba: ○ ściągnąć gotowy obraz “factory” ze strony OpenWRT ○ poprzez interfejs WWW routera użyć obrazu jako “firmware update” ERROR !
  • 11. Instalacja - problem ● Producent zablokował możliwość wgrania obrazu przez HTTP, konieczne ładowanie Flash z poziomu U-Boota > setenv serverip 192.168.1.234 > tftpboot 0x81000000 firm.bin > erase 0x9f020000 +0x7c0000 > cp.b 0x81000000 0x9f020000 0x7c0000 > bootm 0x9f020000
  • 12. Start OpenWRT ● Po zainstalowaniu OpenWRT możemy się zalogować wojtek@wojtek-laptop ~ $ ssh -l root 192.168.1.133 BusyBox v1.23.2 (2015-07-25 15:09:46 CEST) built-in shell (ash) _______ ________ __ | |.-----.-----.-----.| | | |.----.| |_ | - || _ | -__| || | | || _|| _| |_______|| __|_____|__|__||________||__| |____| |__| W I R E L E S S F R E E D O M ----------------------------------------------------- CHAOS CALMER (15.05, r46767) ----------------------------------------------------- * 1 1/2 oz Gin Shake with a glassful * 1/4 oz Triple Sec of broken ice and pour * 3/4 oz Lime Juice unstrained into a goblet. * 1 1/2 oz Orange Juice * 1 tsp. Grenadine Syrup ----------------------------------------------------- root@OpenWrt:~# root@OpenWrt:~# uname -a Linux OpenWrt 3.18.20 #1 Fri Sep 4 21:55:57 CEST 2015 mips GNU/Linux
  • 13. Pierwszy pomysł Wykorzystać PCIe do bardziej ambitnych celów (np. SATA)
  • 14. PCIe - co to jest ● Standardowy interfejs komputerowy, następca PCI ● Używany do szybkich kart rozszerzeń ● Zaawansowany technicznie ○ Mały narzut na przetwarzanie przez OS (w przeciwieństwie do USB) ○ Szybki ○ Niska latencja
  • 15. PCIe - jak wygląda ● Transmisja za pomocą par ścieżek (różnicowych) o kontrolowanej impedancji ● Minimalna konfiguracja “x1” wymaga: ○ Pary RX ○ Pary TX ○ Pary sygnału zegarowego CLK grafika Tracy Wilson
  • 16. PCIe - gdzie to jest ● Konieczne jest zlokalizowanie linii PCIe na płycie. ● Założenia: ○ Ścieżki powinny łączyć CPU z modułem WiFi ○ Szukamy 3 par różnicowych na PCB (ścieżki idące blisko siebie, otoczone masą) ○ Lane’y PCIe TX/RX są łączone przez kondensatory ○ Para CLK może być łączona przez kondensatory, albo rezystory albo bezpośrednio
  • 17. Źródło: Collin Warwick, PCIe Express Workshop, Agilent Technologies /Agilent/ads-workshop-on-pci-expressr-presentation
  • 19. PCIe - gdzie to jest
  • 20. PCIe - gdzie to jest źródło: Atheros
  • 21. PCIe - gdzie to jest
  • 22. Dopasowanie impedancji ● PCIe pracuje z częstotliwością 2.5GHz !! ● W transmisji sygnału po płytce PCB ujawniają się zjawiska falowe (odbicia, przesłuchy itp.) ● W przypadku PCIe poniższe muszą być spełnione ○ Impedancje źródła, linii i odbiornika muszą być równe! ○ Długość ścieżek w jednym lane’ie musi być równa co do 0.1mm! ○ PCIe jest magistralą punkt-punkt
  • 23. Dopasowanie impedancji Jakość sygnału PCIe pokazują tzw. “eye diagram”. U góry - impedancja zgodna. U dołu - impedancja niedopasowana. Ilustracje z przykładów firmy Agilent.
  • 24. Jak dobrać się do PCIe Kolejnym krokiem jest wykorzystanie interfejsu PCIe. Biorąc pod uwagę poprzednie wiadomości, zdecydowano by: ● Kondensatory postawić “pionowo”, odłączając linie PCIe do karty WiFi ● Do kondensatorów przylutować kabel o impedancji różnicowej 100R ● Przylutować kabel do zewnętrznego gniazda PCIe
  • 25. Jak dobrać się do PCIe Problem #1: Kondensatory są małe (rozmiar 0402, 1.0x0.5mm). Rozwiązanie: Duża ilość topnika i lutownica na gorące powietrze.
  • 26. Jak dobrać się do PCIe Problem #2: Linie PCIe muszą mieć impedancję różnicową 100R. Czego użyć jako przewodu? Rozwiązanie: ??
  • 27. Jak dobrać się do PCIe Problem #2: Linie PCIe muszą mieć impedancję różnicową 100R. Czego użyć jako przewodu? Rozwiązanie: Kabel SATA źródło: Accura webpage
  • 30. Pierwsze uruchomienie root@OpenWRT:~# opkg update root@OpenWRT:~# opkg install pciutils root@OpenWRT:~# lspci 01:00.0 SATA controller: JMicron Technology Corp. JMB362/JMB363 Serial ATA Controller (rev 03) root@OpenWRT:~#
  • 31. Kilka testów Transfer do/z dysku: root@OpenWRT:~#time dd if=~/test.bin bs=1M of=/dev/null 100+0 records in 100+0 records out real 0m 9.17s root@OpenWRT:~# Prędkość odczytu: 10.91 MB/s
  • 32. Kilka testów Dostęp do danych przez FTP: Prędkość odczytu: 9.3 MB/s
  • 33. Kilka testów Dostęp do danych przez SFTP: Prędkość odczytu: 1.5 MB/s
  • 34. Możliwości rozwoju Kolejną z opcji eksploracji jest uruchomienie USB2.0 (https://wiki.openwrt.org/toh/tp-link/tl-wr741nd)