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嵌入式Linux应用项目----智能网关

  • 2026-10-11 05:45:09
嵌入式Linux应用项目----智能网关

一、网关概述:

        Linux网关的作用在于,通过蓝牙、LoRa、串口、CAN等接口,与哪些无法连接网络的设备建立联系,将它们的数据转发至服务器。这过程中,网关充当了数据的桥梁,将下级设备所产生的数据发送至服务器。网关跟我们的路由器区别是不一样的,路由器是给我们的设备提供网络服务器的,需要设备自身有网络能力,然后通过路由器WiFi 或者有线连接,路由器帮我们把报文转发到互联网。

二、项目架构

gitee代码路径:linux智能网关: 基于Linux环境智能网关,可运行在正点原子imx6ULL开发板

三、第三方库文件

1.log.c

        log.c模块是一个开源的,C语言编译的日志输出工具,其开源地址为:XXX。这个库只有一个头文件log.h和一个源文件log.c。我们只需要在把对应的.c和.h放到我们的项目对应模块路径下面,就可以调用这个库对应的API接口。

2.cJSON

        cJSON是一款轻量级、阔平台的C语言库,用于解析json格式数据,为C语言环境下提供了API。

3.MQTT(重点)

在ubuntu下使用MQTT服务器和客户端,没有公网仅支持局域网使用

MQTT服务器mosquitto的安装

sudo apt-get install mosquitto

以上默认只安装了mosquitto的服务,不带测试客户端工具mosquitto_sub和mosquitto_pub。如果需要,则可以安装

sudo apt-get install mosquitto-clients

服务器运行状态查看

ps -ef | grep mosq

查看有几个设备接入这个服务器

lsof -i | grep mosquitto

 mosquitto服务器的简单使用

订阅消息

# 无密码mosquitto_sub -t test# 有密码mosquitto_sub -u user -P 123456 -t test

发布消息

# 无密码mosquitto_pub -t test -m "发布的内容"# 有密码mosquitto_pub -u user -P 123456 -t test -m "发布的内容"

运行截图:

左边订阅了test, 右边是往test发布消息,左边就能够收到订阅发布的消息

遇到的报错:

头文件找不到

解决方案:

sudo apt-get install libssl-devgit clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c.gitcd paho.mqtt.cmakesudo make install

通过编译源码,安装然后找到对应的动态库,对应的makefile是这一句

-lpaho-mqtt3c

  curl对应的头文件找不到

解决方案:

tar -zxf curl-7.60.0.tar.gz cd curl-7.60.0/./configuresudo make install

链接错误 undefined reference to symbol 'pthread_cancel@@GLIBC_2.2.5' 和 DSO missing from command line 的主要原因是编译器无法找到动态共享对象(Dynamic Shared Object, DSO),即缺少 -lpthread 链接选项。以下是详细的解决方案

LDFLAGS += -lpthread

解决方案

链接器错误通常是因为编译过程中未正确链接所需的库文件。对于 POSIX 消息队列函数 (mq_open, mq_receive, mq_send, mq_unlink),这些函数定义在 <mqueue.h> 中,并实现于 GNU C 库 (glibc) 的实时扩展部分。因此,在编译时需要显式链接 -lrt 库。

以下是解决问题的具体方法:

LDFLAGS += -lrt

说明

使用gitee上传项目遇到的一个问题

1、如果子目录下有 .git .gitignore 之类的文件,会被默认是git项目,在提交到远程仓库时不会以普通目录提交,会出现问题。所以需要删除前面提及的文件,再提交,就能看见目录下的所有内容了。

四、移植到imx6ull上遇到的问题

前言:最开始遇到的问题是mqtt相关库一致报错,报错和下面类似,也是C库找找不到,排查下来是开发板里面没有相关mqtt相关库,把sysroot里面相关mqtt库拷贝到开发板还是报错,因为版本太高,就需要我们自己重新基于源码去编译,不能让mqtt相关库加载的时候找不到对应高版本C库。

1.交叉编译后无法运行,具体截图如下:

报错的意思,我们二进制在运行的时候链接了C库,但是有对应版本找不到,开发板环境C库版本太低,升级开发板C库版本肯定可以解决,但是较麻烦。需要排查sysroot里面相关库的版本,不能大于开发板环境版本。第二个报错是链接libcrypto.so.50库的时候也是C库的版本太低,实际我们并没有用到这个库,原因就是我们sysroot目录下面包含了,然后我们开发板环境也有这个库,会去加载,然后C库版本太低,就会报错。

这种问题解决思路就是检查sysroot里面相关库和开发板上各种库最终去链接的C库的版本是否一致,我们开发上面C库的版本太低。

C库版本可以用如下命令查看:

ldd   --version

查看开源库里面C库的版本用如下命令查看:

strings  libcrypto.so.50  | grep 'GLIBC_'

从下面我们看到libcrypto.so.50需要的C库的版本,开发板环境是没有的,自然会报错

还可以用这个命令查看:

objdump  -T  libcrypto.so.50  | grep 'GLIBC_'

五、ota 升级部分讲解

ota升级大概流程:

1.检查远程版本(和本地的比较)

2.使用curl将版本下载到本地

3.校验哈希值,使用openssl 

4.使用脚本替换当前本地版本,并重启

5.回滚(当版本有问题的时候,可以将上一个版本替换回来)

ota服务器搭建

使用ubuntu虚拟机运行python脚本作为ota服务器

代码如下:

import http.serverimport socketserverimport jsonimport osclass OTARequestHandler(http.server.SimpleHTTPRequestHandler):    # 固件版本信息    FIRMWARE_VERSION = "1.2.5"    FIRMWARE_FILENAME = "firmware"  # 实际存储的文件名    def do_GET(self):        """处理GET请求"""        # 处理版本查询请求        if self.path == "/version":            self.send_version_response()        # 处理固件下载请求        elif self.path == "/firmware":            self.serve_firmware()        else:            # 其他请求返回简单响应            self.send_response(200)            self.send_header('Content-type', 'text/plain')            self.end_headers()            self.wfile.write(b"OTA Server is running")    def send_version_response(self):        """返回版本信息JSON响应"""        try:            version_parts = self.FIRMWARE_VERSION.split('.')            version_data = {                "major": int(version_parts[0]),                "minor": int(version_parts[1]),                "patch": int(version_parts[2])            }        except (IndexError, ValueError):            version_data = {"major": 0, "minor": 0, "patch": 0}        self.send_response(200)        self.send_header('Content-type', 'application/json')        self.end_headers()        self.wfile.write(json.dumps(version_data).encode('utf-8'))    def serve_firmware(self):        """提供固件文件下载"""        try:            # 获取固件文件完整路径            firmware_path = os.path.join(os.getcwd(), self.FIRMWARE_FILENAME)            # 检查文件是否存在            if not os.path.exists(firmware_path):                raise FileNotFoundError            # 获取文件大小            file_size = os.path.getsize(firmware_path)            # 设置HTTP响应头            self.send_response(200)            self.send_header('Content-type', 'application/octet-stream')            self.send_header('Content-Disposition',                             f'attachment; filename="firmware_{self.FIRMWARE_VERSION}"')            self.send_header('Content-Length', str(file_size))            self.end_headers()            # 流式传输文件内容            with open(firmware_path, 'rb') as f:                while True:                    chunk = f.read(8192)  # 8KB chunk                    if not chunk:                        break                    self.wfile.write(chunk)        except FileNotFoundError:            self.send_error(404, "Firmware file not found")        except Exception as e:            self.send_error(500, f"Server error: {str(e)}")def run_ota_server(ip='0.0.0.0', port=80):    """启动OTA服务器"""    with socketserver.TCPServer((ip, port), OTARequestHandler) as httpd:        print(f"OTA server running on http://{ip}:{port}")        print(f"Version endpoint: http://{ip}:{port}/version")        print(f"Firmware endpoint: http://{ip}:{port}/firmware")        print(f"Make sure '{OTARequestHandler.FIRMWARE_FILENAME}' exists in current directory")        httpd.serve_forever()if __name__ == "__main__":    # 需要sudo权限运行(80端口)    run_ota_server()

运行:

因为监听的是80端口,需要使用root权限

为了能通过域名访问http服务器

修改本地hosts文件(测试环境)

适用场景:局域网开发测试

1. 打开hosts文件 sudo nano /etc/hosts #

2. 在文件末尾添加绑定规则 192.168.1.100 ota.example.com # 格式:IP + 域名

3. 保存后刷新DNS sudo systemd-resolve --flush-caches

完整代码:

不悔大哥/ota升级

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