如何讓 Raspberry Pi 煥發(fā)網(wǎng)絡(luò)新生機(jī)？

導(dǎo)語(yǔ)

OpenWRT是一款開(kāi)源固件，可加載到許多市售路由器上。該固件為較舊或過(guò)時(shí)的硬件提供了升級(jí)途徑，并為較新的設(shè)備提供了定制/高級(jí)功能。

由于 OpenWRT 占用空間較?。?76MB 對(duì)比 1.7GB 以上的樹(shù)莓派OS鏡像），它非常適合速度和內(nèi)存使用率較高的老款 Raspberry 硬件。

對(duì)于小型家庭和辦公室項(xiàng)目，OpenWRT 將提供一些有趣的網(wǎng)絡(luò)解決方案，例如將 樹(shù)莓派變成接入點(diǎn)或?qū)⑵溆米鳠o(wú)線 LAN 橋接器。但需要注意的是，Raspberry Pi WiFi 硬件不會(huì)提供與專用路由器相同的性能。

本文來(lái)自國(guó)外網(wǎng)友的實(shí)操，主要內(nèi)容包括：

- 如何安裝舊的 Raspberry Pi Model B 并運(yùn)行 OpenWRT

- 我還嘗試解釋如何安裝許多常見(jiàn)的樹(shù)莓派功能（加載軟件、GPIO、I2C……）

優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

在進(jìn)入樹(shù)莓派 OpenWRT 項(xiàng)目之前，了解它與默認(rèn)的 Raspberry Pi OS 相比的地位很有用。

OpenWRT 的一些優(yōu)勢(shì)（優(yōu)于 Raspbian/Raspberry PI OS）包括：

- 它速度很快，被設(shè)計(jì)為在內(nèi)存有限的低端 CPU 上運(yùn)行

- 聚焦網(wǎng)絡(luò)功能

- 快速啟動(dòng)

- 操作系統(tǒng)占用空間更小，因此甚至可以使用較舊的 4 GB SD 卡（2GB 是可能的，但可能無(wú)法加載許多軟件包）。

OpenWRT 的一些限制：

- 沒(méi)有 X-window 桌面

- 系統(tǒng)設(shè)置不像默認(rèn)的 Raspberry PI OS 那樣方便（沒(méi)有raspi-config）

- 默認(rèn)安裝非常簡(jiǎn)單，因此您需要手動(dòng)加載軟件包（甚至 Bash 和 Nano）

- 某些軟件包的安裝可能比較困難（例如 Node-Red）

入門(mén)

盡管 OpenWRT 是為在路由器上運(yùn)行而設(shè)計(jì)的，但從很多方面來(lái)看，在 Raspberry Pi 上運(yùn)行更方便。

使用樹(shù)莓派的一些好處包括：

- 你不會(huì)讓樹(shù)莓派變"磚"，事實(shí)上用OpenWRT刷路由器經(jīng)常會(huì)這樣

- SD/microSD 卡比大多數(shù)家用路由器擁有更多的空間

- 樹(shù)莓派有一個(gè) HDMI 連接，因此你可以直接在 樹(shù)莓派上工作（適合入門(mén)）

有關(guān) OpenWRT Raspberry Pi 圖像，請(qǐng)參閱：https://openwrt.org/toh/raspberry_pi_foundation/raspberry_pi

您可以使用標(biāo)準(zhǔn) Raspi 映像器在 SD 卡上安裝 OpenWRT。對(duì)于 Linux 系統(tǒng)，可以通過(guò)以下方式安裝映像器：

sudoapt update && sudo apt install rpi-imager

加載 SD 卡后，有幾種方法可以啟動(dòng)并運(yùn)行 OpenWRT 系統(tǒng)。以下是使用的步驟。

1. 將顯示器和鍵盤(pán)連接到 Pi

讓它啟動(dòng)，然后轉(zhuǎn)到命令提示符，并設(shè)置一個(gè)靜態(tài) LAN 地址：

# Enter your own static IP. Note: change the gateway/DNS for your setupucisetnetwork.lan.proto="static"ucisetnetwork.lan.ipaddr="192.168.0.140"ucisetnetwork.lan.netmask="255.255.255.0"ucisetnetwork.lan.gateway="192.168.0.1"ucisetnetwork.lan.dns="192.168.0.1"uci commit network

如果您能夠看到 LAN 上的 IP 地址，您可以簡(jiǎn)單地執(zhí)行以下操作：

#SetPiforDHCPandthencheckits addressucisetnetwork.lan.proto="dhcp"ucicommitnetwork

2. 將 Pi 硬連線到您的 LAN

將樹(shù)莓派的網(wǎng)口連接到您的筆記本網(wǎng)口，然后重新啟動(dòng)模塊。

您現(xiàn)在可以從筆記本電腦上使用 OpenWRT 的 Web 界面，或者使用安全 shell (ssh) 命令行界面。

我喜歡使用 ssh 選項(xiàng)來(lái)開(kāi)始，因?yàn)槲铱梢哉迟N命令組。要開(kāi)始使用 ssh（使用我的靜態(tài) IP）：

$ ssh root@192.168.0.140BusyBox v1.35.0 (2023-01-03 0021 UTC) built-in shell (ash) _______ ________ __| |.-----.-----.-----.| | | |.----.| |_| - || _ | -__| || | | || _|| _||_______|| __|_____|__|__||________||__| |____| |__| W I R E L E S S F R E E D O M-----------------------------------------------------OpenWrt 22.03.3, r20028-43d71ad93e-----------------------------------------------------=== WARNING! =====================================There is no root password defined on this device!Use the "passwd" command to set up a new passwordin order to prevent unauthorized SSH logins.--------------------------------------------------root@OpenWrt:~#

3.安裝所需軟件

默認(rèn)的 OpenWRT 安裝非常簡(jiǎn)單，因此可能需要一些基本包。

OpenWRT 使用opkg來(lái)安裝軟件。（注意：OpenWRT 不支持 apt 和 apt-get）。

# Install some software, but update list firstopkgupdate# Install Bash, nano editoropkg install bash nano# For Python projects install the base Python3 and pipopkg install python3 python3-pip# For Pi GPIO projectsopkg install gpioctl-sysfs gpiod-tools

如果您計(jì)劃在 Raspberry Pi 上做一些項(xiàng)目，添加 Bash、Python 和 GPIO 硬件支持將會(huì)很有用。

LuCI – OpenWRT Web 界面

系統(tǒng)啟動(dòng)并運(yùn)行后，可以使用 LuCI Web 界面設(shè)置其他功能，如網(wǎng)絡(luò)接口和自定義軟件。

許多軟件包還包括 LuCI Web 附加組件。

從 LuCI 界面，您可以輕松看到有多少內(nèi)存和磁盤(pán)空間可用。如果您計(jì)劃加載大量軟件包，檢查此屏幕非常重要。

設(shè)置 USB WiFi 適配器

對(duì)于 Raspberry Pi 型號(hào) 3 和 4，OpenWRT 將識(shí)別其內(nèi)置 WiFi 硬件，但是對(duì)于早期型號(hào)或想要使用 USB WiFi 適配器的項(xiàng)目，您需要執(zhí)行此步驟。

在 OpenWRT 上，必須手動(dòng)添加 USB 設(shè)備的配置。

第一步是安裝 USB 實(shí)用程序包：

# Update the package listopkgupdate# Add USB Utils (has lsusb)opkginstall usbutils

添加usbutils后， lsusb命令將顯示有關(guān)已連接 USB 設(shè)備的信息（注意：仍需加載驅(qū)動(dòng)程序）。對(duì)于使用舊 Realtek WiFi 適配器的 Raspberry Pi B 設(shè)置，輸出為：

root@OpenWrt_Pi1:~# lsusbBus001Device004: ID0bda:8189Manufacturer_Realtek RTL8187B_WLAN_AdapterBus001Device003: ID0424:ec00 Bus001Device002: ID0424:9512 Bus001Device001: ID1d6b:0002Linux5.10.176dwc_otg_hcd DWC OTG Controller

從此列表中我可以看到我需要搜索RTL8187B_WLAN_Adapter。 Luci Web 界面可用于查找和安裝所需的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序。

一旦啟用 USB WiFi 適配器，就可以使用幾種不同的無(wú)線布置，其中一些更常見(jiàn)的設(shè)置是：

- 無(wú)線應(yīng)用節(jié)點(diǎn)（類似典型的 Raspberry Pi 設(shè)置）

- 接入點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，用于設(shè)置您自己的自定義網(wǎng)絡(luò)

- 無(wú)線網(wǎng)橋，用于擴(kuò)展現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于簡(jiǎn)單的無(wú)線應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入 LuCI 網(wǎng)頁(yè)界面的Network->Wireless菜單選項(xiàng)，然后選擇您的無(wú)線電并掃描無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。配置 SSID（無(wú)線連接）后，選擇Edit添加網(wǎng)絡(luò)信息。

確保選擇lan和wwan，這樣您將能夠通過(guò)無(wú)線和有線連接遠(yuǎn)程訪問(wèn)樹(shù)莓派節(jié)點(diǎn)。

使用 SFTP 和 FileZilla

如果您僅使用 SSH 和 Luci Web 界面，遠(yuǎn)程操作 OpenWRT 可能會(huì)有點(diǎn)困難。安全文件傳輸協(xié)議 (SFTP) 服務(wù)器包可用于大大改善配置和編碼文件的編輯和保存。

OpenSSH-FTP 服務(wù)器包的安裝方式如下：

# For remote work add an SFTP serveropkgupdateopkg install openssh-sftp-server

加載該軟件后，可以在筆記本電腦上使用像 FileZilla 這樣的圖形化 SFTP 客戶端包。

FileZilla 允許使用簡(jiǎn)單的可視化界面進(jìn)行遠(yuǎn)程編碼和維護(hù)。以下是 FileZilla 連接到 OpenWRT Raspberry Pi 節(jié)點(diǎn)的示例。FileZilla 上的文件關(guān)聯(lián)已設(shè)置，以將 py 文件鏈接到基本的 Python Idle 編輯器。

樹(shù)莓派3 示例

我想做一個(gè)更完整的樹(shù)莓派功能測(cè)試。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，可以使用樹(shù)莓派3，測(cè)試控制 USB 電源。（注意：USB 電源控制僅適用于樹(shù)莓派3 和 4）。

我的目標(biāo)是嘗試使用 GPIO、I2C 和 USB 電源。在最終項(xiàng)目中，我使用了 OpenWRT 的內(nèi)置 uhttpd Web 服務(wù)器來(lái)展示結(jié)果。

下面是我為使事情順利進(jìn)行而采取的一些單獨(dú)步驟。

GPIO 設(shè)置

需要加載基本的 GPIO 包：

# update list of available packagesopkgupdateopkg install gpioctl-sysfs gpiod-tools

安裝基本的 GPIO 軟件后，可以在 Bash（或默認(rèn)的 OpenWRT shell ash）中讀取和寫(xiě)入 Raspberry Pi 引腳。

在使用 GPIO 引腳之前，需要先定義它?？梢允褂胻ee命令創(chuàng)建包含所有必需文件的 gpio 定義，例如：

# Create a gpio4 definitionecho4 |tee/sys/class/gpio/export# Show the file structurels/sys/class/gpio/gpio4active_low direction power ueventdevice edge subsystem value

創(chuàng)建 GPIO 定義然后寫(xiě)入引腳并讀回值的示例是：

# Define the pin as an outputecho"out"> /sys/class/gpio/gpio4/direction# Set the pin on (1)echo1 > /sys/class/gpio/gpio4/value# Read the pin valuecat/sys/class/gpio/gpio4/value1

如果您正在進(jìn)行一些嘗試并且想要?jiǎng)h除 gpio 定義，那么請(qǐng)寫(xiě)入unexport文件：

# Remove GPIO4echo4 |tee/sys/class/gpio/unexport

I2C 設(shè)置

為了使 I2C 設(shè)置正常工作，需要加載 Raspberry Pi I2C 芯片組驅(qū)動(dòng)程序和 I2C 工具：

# Update the opk list. This needs to be done once after a power upopkgupdateopkg install kmod-i2c-bcm2835 i2c-tools

下一步是編輯文件：/boot/config.txt

nano /boot/config.txt

在文件底部添加三行 dtparam：

################################################################################# Bootloader configuration - config.txt################################################################################################################################################################# For overclocking and various other settings, see:# https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/config-txt/README.md################################################################################# OpenWrt configincludedistroconfig.txt[all]# Place your custom settings here.dtparam=i2c1=ondtparam=spi=ondtparam=i2s=on

編輯文件后，需要重新啟動(dòng)系統(tǒng)。此后，可以連接 I2C 設(shè)備。要檢查有線設(shè)備的 I2C 地址，請(qǐng)使用i2cdetect命令：

i2cdetect-y1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f00: -- -- -- -- -- -- -- --10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --20: -- -- -- -- -- -- -- --28-- -- -- -- -- -- --30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --40: -- -- -- -- -- -- -- --48-- -- -- -- -- -- --50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --70: -- -- -- -- -- -- --77

（注意：對(duì)于這個(gè) i2cdetect 示例，地址 28 和 48 來(lái)自 Pimoroni Explorer HAT，地址 77 是 BME280 傳感器）。

通常，下一步是使用 pip 安裝 Python，然后安裝任何所需的 I2C 設(shè)備庫(kù)。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我使用了 BME280 溫度/濕度傳感器。

BME280 傳感器設(shè)置

每個(gè)傳感器都有自己特定的庫(kù)，但是您可能需要 python3-smbus 支持。

對(duì)于我的傳感器，我需要：

opkg updateopkg install python3 python3-pipopkg install python3-smbus#Install Python BME280 temperature/humidity sensor librarypip install bme280

Python bme280 庫(kù)也有一個(gè) Bash 接口，因此要從 I2C 地址 77 獲取數(shù)據(jù)：

https://pypi.org/project/bme280/

# Get the BME280 sensor data from address 0x77read_bme280 --i2c-address0x771005.19hPa 38.38% 19.25C

控制 USB 電源

控制 USB 電源并不常見(jiàn)。一些用例可能是：USB 風(fēng)扇和燈或重置 Pi 正在供電/連接的 Arduino 控制器。

要使用此功能您需要運(yùn)行：

opkginstall usbutils uhubctl

lsusb 命令將顯示哪些智能 USB 設(shè)備已連接，但不會(huì)顯示 USB 風(fēng)扇和燈等簡(jiǎn)單硬件。

lsusb--tree/: Bus01.Port1: Dev1, Class=root_hub, Driver=dwc_otg/1p,480M |__ Port1: Dev2, If0, Class=, Driver=hub/5p,480M |__ Port1: Dev3, If0, Class=, Driver=smsc95xx,480M

對(duì)于樹(shù)莓派3 和 4，所有 USB 端口的電源都通過(guò)端口 2 集中在一起，因此遺憾的是無(wú)法為單個(gè) USB 端口供電。如前所述，樹(shù)莓派1 和 2 上的芯片組不支持 USB 電源控制。

樹(shù)莓派4 有兩個(gè)內(nèi)置 USB 集線器。集線器 1-1 連接到 USB 2.1 標(biāo)準(zhǔn)上的所有 USB 端口。集線器 2 控制 USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)上的所有端口和以太網(wǎng)插孔。

打開(kāi)/關(guān)閉/切換 USB 端口并保持以太網(wǎng)插孔供電的命令是：

uhubctl-l1-1-p2-aonuhubctl-l1-1-p2-aoffuhubctl-l1-1-p2-a toggle

OpenWRT uhttpd Web 服務(wù)器

OpenWRT 預(yù)裝了輕量級(jí)uhttp Web 服務(wù)器。該服務(wù)器用于 LuCI Web 界面，但也可用于自定義應(yīng)用程序。

對(duì)于自定義 Web 項(xiàng)目，請(qǐng)將文件添加到： /www/cgi-bin

此目錄允許運(yùn)行任何 CGI 程序（Bash、Python、Lua 等）。請(qǐng)記住在 CGI 腳本文件上設(shè)置執(zhí)行權(quán)限：

chmod+x mycgifile

Pi3 CGI Web 示例

該項(xiàng)目的硬件設(shè)置使用了 Pimoroni Explorer HAT Pro。這款 Pi Top 有四個(gè)內(nèi)置彩色 LED（位于引腳 4、17、27 和 5）。在切換 GPIO 引腳之前，需要定義設(shè)備并設(shè)置方向：

#!/bin/bash## setgpio - setup GPIO#forpinin4 17 27 5do gpiodev=/sys/class/gpio/ gpiodev+=$pin echo$pin|tee/sys/class/gpio/export echo"out"> /sys/class/gpio/gpio$pin/directiondonels/sys/class/gpio

對(duì)于我的網(wǎng)頁(yè)，一些按鈕用于傳遞查詢字符串變量，該變量在輸出 HTML 之前在腳本頂部讀取。BME280 傳感器數(shù)據(jù)顯示為一個(gè)簡(jiǎn)單的 Bash 變量。

#!/bin/bash## toggle - Bash CGI to show some standard functions# - toggle GPIO LEDs and USB power# - show some I2C sensor results# Note: GPIO pins need to be setup as outputsset-e# Toggle a pin if it's passed in the queue stringif [["$QUERY_STRING"=~"gpio"]];then pin=$QUERY_STRING # Read the GPIO pin value and then toggle it if["$(cat /sys/class/gpio/$pin/value)"== 1 ];then echo0 > /sys/class/gpio/$pin/value else echo1 > /sys/class/gpio/$pin/value fifi# Toggle USB power, ensure to add '&' for CGI useif[["$QUERY_STRING"=~"usb"]];then uhubctl -l 1-1 -p 2 -a toggle &> /dev/nullfi# Get BME280 sensor datadata=$(read_bme280 --i2c-address 0x77)echo"Content-type: text/html"echo""echo"OpenWRT PI Toogle

OpenWRT PI CGI

Toggle Hardware

onclick='location.href="?gpio4"'>Toggle GPIO4 LED1
onclick='location.href="?gpio17"'>Toggle GPIO17 LED2
onclick='location.href="?gpio27"'>Toggle GPIO27 LED3
onclick='location.href="?gpio5"'>Toggle GPIO5 LED4

onclick='location.href="?usb"'>Toggle USB Power

BME280 Sensor Data

$data"exit0

網(wǎng)頁(yè)調(diào)用地址為： http://你的樹(shù)莓派ip/cgi-bin/toggle

下面是網(wǎng)頁(yè)和 Pi 設(shè)置的圖片。

概括

- OpenWRT 可以為舊的 Raspberry Pi 硬件注入活力。我注意到舊的 Pi 硬件的性能有了很大的改進(jìn)，這使得系統(tǒng)非常實(shí)用。

- 長(zhǎng)期使用 Raspberry Pi 的用戶一開(kāi)始可能會(huì)發(fā)現(xiàn) OpenWRT 缺少預(yù)裝應(yīng)用程序、驅(qū)動(dòng)程序并且沒(méi)有桌面，這有點(diǎn)令人沮喪。

- 值得注意的是，某些軟件包（例如 Node-Red）需要一些工作才能安裝。

那么你對(duì)于OpenWRT在樹(shù)莓派上的應(yīng)用有哪些看法，歡迎評(píng)論區(qū)討論。