Hinzufügen eines SD-Kartenlesers an den Linksys WRT54G

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Tutorial: Hinzufügen eines SD-Kartenlesers an den Linksys WRT54G

von Rasmus Rohde und Mads Ulrik Kristoffersen - übersetzt ins Deutsche von gammelgemse


Dieses Projekt ist für diejenigen gedacht die gern ihren WRT54G um etwas mehr Speicher ergänzen würden, zusätzlich zu den 4 MB eingebauten Flash-RAM. Was wir tun werden ist, ein SD-Kartenleser an einigen GPIO-Pins, die sich im Inneren an der CPU befinden, anzuschließen. Mittels eines kleinen Treibers kann man ihn dann unter Linux nutzen. Das heißt, wenn man seinen Kernel für den Linksys beispielsweise mit Unterstützung für MS-DOS Partitionen und VFAT kompiliert, wird es möglich sein, den Speicher der jeweiligen SD-Karte als lese- und schreibbare Partition zu mounten. Die erreichbare Schreib-/ Lesegeschwindigkeit liegt bei etwa 200 KB/s.

Bilder


Was man braucht

  • ein Lötkolben und etwas Lötzinn (und etwas Löterfahrung)
  • ein SD-Kartenleser, es sei denn man lötet die SD-Karte direkt an <- oder ein altes Floppy-Kabel mit 5,25 Zoll Stecker! (Bauanleitung Floppy-SD-card-Reader)
  • 6 kleine Drahtstücke (kurz!!! niemals laenger als 20cm, am besten nur 5-10cm!)
  • ein Linksys WRT54G (Hardware Revision < v5)

Wie man vorgeht


1 - Einleitung

Damit die SD-Karte funktioniert, müssen 6 Drähte angelötet werden. Folgendes Bild sollte eine Übersicht über die Pins geben, die dafür in Frage kommen.


http://kiel.kool.dk/SD_card.png
  1. CS - Chip-Select Leitung
  2. DI - Data-In Leitung zur SD-Karte
  3. VSS - Masse 1
  4. VDD - 3,3-V-Leitung für die Stromversorgung
  5. CLK - Taktleitung für die SD-Karte
  6. VSS2 - Masse 2
  7. DO - Data-Out-Leitung von der SD-Karte

GPIO 7
GPIO 5 / GPIO 2


GPIO 3

GPIO 4


Die SD-Karte wird im SPI-Mode betrieben, das heißt dass nur einer (Pin 7) der 4 Data-Out-Pins zur Datenübertragung genutzt wird. Spezifikationen, um die Karte im nativen SD-Mode zu betreiben sind SEHR kostenaufwändig zu beschaffen und außerdem zwingt die eingeschränkte Anzahl an GPIO-Pins, die im Router verfügbar sind, zur Nutzung eines seriellen Protokolls. Die zwei VSS-Pins können in diesem Fall einfach zusammengelötet werden (VSS2 kontroliert den Sleep-Mode der Karte). Das berücksichtigend betrachten wir weiter die einzelnen Lötstellen im Router.

GPIO Pins, hä?

Die integrierte Broadcom-BCM4712-CPU stellt eine Reihe von General Purpose Input/Output Pins (oder GPIO-Pins) zur Verfügung, die für verschiedene Zwecke im Router genutzt werden. Wir konnten bislang 8 dieser Pins identifizieren, die die folgenden zugewiesenen Funktionen haben:

PinRichtungName
GPIO 0(Output)WLAN LED
GPIO 1 Output Power LED
GPIO 2 Output ADM_EECS
GPIO 3 Output ADM_EESK
GPIO 4 Input ADM_EEDO
GPIO 5 Output ADM_EEDI
GPIO 6 Input Reset button
GPIO 7 Output DMZ LED


Die Pins, die in diesem Projekt genutzt werden, sind ADM_EESK, ADM_EEDO, ADM_EEDI und die DMZ-LED. Die ADM_*-Pins stellen normalerweise ein Interface dar, um den ADMtek-Switch-Chip zu konfigurieren. Da dies aber nur während des Boot-Vorgangs passiert, können wir die Pins danach für unsere Zwecke nutzen (die entsprechenden Pins am Switch-Chip sind danach hochohmig geschaltet). Die Bezeichnungen der anderen Pins sollten selbsterklärend sein. Die Richtung der Pins kann individuell programmiert werden (selbst wenn das nicht für jeden einzelnen Pin Sinn macht).

Die Pins bei einem WRT54G v2
die ersten drei Lötstellen liegen bei RP3
die nächsten zwei Lötstellen sind bei JP1
die letzte Lötstelle ist an der DMZ-LED
Die Pins bei einem WRT54GL v1.1
Bilder von CaScAdE:
http://cascade.dyndns.org/~datagarbage/linksys-wrt54gl-v1.1-3.3v+GND.jpg
http://cascade.dyndns.org/~datagarbage/linksys-wrt54gl-v1.1-gpio-2+3.jpg
http://cascade.dyndns.org/~datagarbage/linksys-wrt54gl-v1.1-gpio-4+7.jpg


Bilder von Meex:
http://home.arcor.de/maxigolla/.wrt54gl/linksys-wrt54gl-v1.1-3.3v+GND.jpg
http://home.arcor.de/maxigolla/.wrt54gl/GPIO2.jpg
http://home.arcor.de/maxigolla/.wrt54gl/GPIO3.jpg
http://home.arcor.de/maxigolla/.wrt54gl/linksys-wrt54gl-v1.1-gpio-4+7.jpg

2 - Achtung!

Besonders ist darauf zu achten die RP3 Pins nicht kurzzuschließen, denn obwohl diese Lötstellen ausgesucht wurden, weil die den meisten Platz um die betreffenden GPIO-Leitungen beim Löten bieten, ist es trotzdem ziemlich eng - also aufpassen!

3 - SD Kartenleser anschliessen

Nachdem die Leitungen auf der Routerseite sauber angelötet sind, werden sie als nächstes mit der SD-Karte bzw. dem SD-Kartenleser verbunden. 

Dieses Bild zeigt den SD-Kartenleser. Daran kann man sie besonders einfach anlöten.


Andere Möglichket : (Geschrieben von hollari, Idee stammt von irgendwo aus dem I-NET, Quelle wird nachgereicht, falls ich die noch finde)


Man verwendet den 5,25 Zoll Stecker, wie er normalerweise für Diskettenlaufwerke verwendet wird.

Dazu entfernt man als erstes die Halterung für das Flachbandkabel.

Je nach Typ braucht man nur daran zu ziehen, oder es ist ein Widerhaken vorhanden, den man mit einem kleinen Schraubendreher zur Seite drückt.

Danach zieht man vorsichtig das Flachbandkabel ab. Unter Zuhilfenahme einer Speicherkarte kann man nun prüfen, welche Pins benötigt werden.

Auf einer Seite entfernt man nun ALLE Federn mit einer kleinen Zange.

Auf der anderen Seite entfernt man die erste, lässt 7 Stk. drin, und entfernt die restlichen auch noch.

Dadurch ist sichergestellt, dass die Karte leicht rein- und rausgeht.

Nun schneidet man vom Kabel ein ausreichend langes Stück ab (20 cm?), und zieht mit den Fingernägeln ein Kabel mit 15 Pins ab. Mit etwas Kraft kann man das Kabel in den Stecker wieder einpressen.

Dabei darauf achten, dass vor- und nach den benötigten 7 Pins noch ein zusätzliches Kabelchen frei bleibt.

Die werden später an Masse angeschlossen, und sollten eine ausreichende Schrimung der Datenleitungen untereinander bieten.

Als letztes zieht man am anderen Ende des 15pin-Flachbandkabels alle Adern ca. 5cm auseinander, und lötet sie an der Platine des WRT54G fest. Wie vorher erwähnt kommt jeder 2. Pin an Masse :

Masse - GPIO4 - Masse - Masse - Masse - GPIO3 - Masse - +3,3V - Masse - Masse - Masse - GPIO2/5 - Masse - GPIO7 - Masse

Das Flachbandkabel kann man dann ganz einfach durch den grossen Schlitz (für die 4xLAN-Anschlüsse) nach draussen führen. Es ist dann automatisch eingeklemmt, und bietet so eine gewisse Zugentlastung.

Wer möchte, kann den Kartenleser natürlich auch innen wo einbaun.

Der Nachteil hierbei ist leider, dass man mit der Karte relativ genau "zielen" muss, damit man alle Kontakte trifft. Ausserdem darf die Karte NICHT bis zum Anschlag eingesteckt werden, sonst -> Kein Kontakt !

4 - SD Kartenleser befestigen

Befestige den SD-Kartenleser irgendwo innerhalb des Gehäuses. Wir haben uns für die rechte Gehäuse-Vorderseite entschieden und benutzten doppelseitiges Klebeband zum Befestigen und bohrten einen schmalen Schlitz ins Gehäuse, um SD-Karten bei geschlossenem Gehäuse bequem von aussen ein- und ausstecken zu können. Auf den Bilder-Links am Anfang der Seite sieht man wie es aussieht, ebenso auf diesem Bild vom Schlitz.

5 - Fertig

So weit, so einfach. Jetzt folgt der Software-Teil.

Software

Aktuelle Methode

Bei DD-WRT in aktuellen Versionen ist KEIN neu kompilieren des Kernels notwendig, es reicht unter Administration -> Managment -> MMC/SD Card Support den Haken auf enabled zu setzen:

http://cascade.dyndns.org/~datagarbage/dd-wrt-enable-mmc.png

Beim ersten start wird, sofern nicht vorhanden, ein ext2 (NICHT vfat!!!!) Dateisystem erzeugt, dies kann einige Zeit dauern, aber nur wenns noch nicht vorhanden ist, also keine Angst, in zukunft startet der Router wieder schneller.

Aber Achtung: Oftmals funktioniert genau das nicht. Es ist unabdingbar, das eine Partition auf der Karte vorhanden ist.

Wenn das nicht der Fall ist, kommt genau so eine MMC-INIT-Error, als wenn der SD-Mod fehlgeschlagen ist. Das führt daher oft zu Verwirrung.

Am sinnvollsten ist es, die SD oder MMC im Rechner mit einer EXT2-Partition auszurüsten. Dafür eignet sich z.B. die Freeware-Version von Paragon - Partitionmanager (V7.5, nur eine Registrierung nötig, keine Kosten). Damit habe ich es bisher immer geschafft, der Karte leben einzuhauchen. Auch der häufig zitierte Panasonic SD-Formatter kann hier helfen.

Wichtig ist aber, das eine Partition vorhanden ist.

Und bitte nehmt Abstand davon, Euch mittels ipkg ext2fsprogs und FDISK-Pakete runterzuladen und das auf dem Router selber anzulegen. Wahrscheinlich hängt er sich auf.

Alte Methode

Erstmal empfehlen wir, einen Kernel zu kompilieren, der MS-DOS-Partitionen und VFAT unterstützt. Die Unterstützung für Partitionen muss im Kernel eingebaut sein, die für VFAT kann auch als Modul in den Kernel eingebunden werden. Es wäre vielleicht nützlich folgende Dinge ins .config aufzunehmen:

CONFIG_PARTITION_ADVANCED=y
CONFIG_MSDOS_PARTITION=y
CONFIG_FAT_FS=y
CONFIG_MSDOS_FS=y
CONFIG_VFAT_FS=y

Jetzt besorgt man sich den Treiber und das Makefile. Das Makefile muss angepasst werden, um an die Stelle zu zeigen wo die OpenWRT-Header liegen und wo sich der mipsel-Compiler befindet. Wenn das gemacht wurde, einfach nur noch 'make' eintippen (die Warnungen können ignoriert werden).

Das Modul ist nun einsatzbereit. Vergewissere dich, dass im Kartenleser eine SD-Karte steckt und lade dann das Modul. Prüfe mit 'dmesg', ob soweit alles in Ordnung ist. Wenn das der Fall ist, solltest du hoffenlich einige neue Laufwerke in /dev/mmc/... finden. Folgendes ist ein kleiner Auszug aus der "Unterhaltung" mit dem Router:

root@radio:~# ls -al /lib/modules/2.4.20/
drwxr-xr-x    1 root     root            0 Jan  1 00:08 .
drwxr-xr-x    1 root     root            0 Jan  1 00:01 ..
lrwxrwxrwx    1 root     root           28 Jan  1 00:01 et.o -> /rom/lib/modules/2.4.20/et.o
-rw-r--r--    1 root     root        50616 Jan  1 00:02 fat.o
-rw-r--r--    1 root     root        12780 Jan  1 00:08 mmc.o
-rw-r--r--    1 root     root        11244 Jan  1 00:03 msdos.o
-rw-r--r--    1 root     root        19156 Jan  1 00:05 vfat.o
lrwxrwxrwx    1 root     root           28 Jan  1 00:01 wl.o -> /rom/lib/modules/2.4.20/wl.o
root@radio:~# insmod mmc
Using /lib/modules/2.4.20/mmc.o
root@radio:~# dmesg | tail -7
mmc Hardware init
mmc Card init
mmc Card init *1*
mmc Card init *2*
Size = 249856, hardsectsize = 512, sectors = 499712
Partition check:
 mmca: p1
root@radio:~# insmod fat
Using /lib/modules/2.4.20/fat.o
root@radio:~# insmod msdos
Using /lib/modules/2.4.20/msdos.o
root@radio:~# mount /dev/mmc/disc0/part1 /mnt -tmsdos
root@radio:~# ls -al /mnt
drwxr-xr-x    2 root     root        16384 Jan  1  1970 .
drwxr-xr-x    1 root     root            0 Jan  1 00:01 ..
-rwxr-xr-x    1 root     root            0 Jan  1 00:07 bossepr0.pic
-rwxr-xr-x    1 root     root        22646 Jan  1 00:02 ld-uclib.so
-rwxr-xr-x    1 root     root        12780 Jan  1  2000 mmc.o
-rwxr-xr-x    1 root     root      1048576 Jan  1  2000 temp.bin
-rwxr-xr-x    1 root     root     16777216 Jan  1  2000 temp2.bin
-rwxr-xr-x    1 root     root     16777216 Jan  1  2000 temp3.bin
-rwxr-xr-x    1 root     root          693 Jan  1  2000 temp4.bin
root@radio:~# df
Filesystem           1k-blocks      Used Available Use% Mounted on
/dev/root                  896       896         0 100% /rom
/dev/mtdblock/4           2176      1580       596  73% /
/dev/mmc/disc0/part1    249728     33856    215872  14% /mnt


Etwas Hilfe beim Kernel kompilieren

Der einfachste Weg, um einen lauffähigen Kernel mit der gewünschten Dateisystem-Unterstützung zu erstellen, ist vermutlich, sich OpenWRT runterzuladen und das Flash-Image erstellen. Wenn man sich damit auskennt ist es ziemlich einfach, die Einstellungen für den eigenen Kernel anzupassen. Einfach ins buildroot/build_mipsel/linux Verzeichnis wechseln und 'make menuconfig' eintippen. Dann nach File Systems -> Partition Types wechseln und 'Advanced partition selection' und 'PC BIOS (MSDOS partition tables) support' anklicken. In 'File systems' sollte ebenfalls 'DOS FAT fs support' aktiviert werden, optional auch noch 'VFAT (Windows 95) fs support'. Dannach die Änderungen speichern und das Menü verlassen. Mit 'make dep zImage' den Kernel erstellen. Zum Schluss nur noch das OpenWRT-Image erstellen und der neue Kernel wird automatisch integriert.

Welche SD Karten funktionieren?

Da nicht alle SD Karten im Router funktionieren (>2GB geht aus Adressierungsgruenden generell nicht) hier eine Liste (bitte ergaenzen bei wem ne Karte funktionier!!!) von Karten die Funktionieren:

Hersteller Größe Seriennummer Wo gekauft
HAMA 256MB GH0607008cH0608Pb Media Markt
SanDisk 512MB AX0609904179D Foto Laden
PHOTO PORST 256MB 009700483205 Foto Laden
Transcend 80x 1024MB 6451AE 1G 02DS0 Lidl Dez 06
Transcend 1024MB 8111AB 1G D1DS1 Promarkt Januar 07
Kingston 1024MB SD-M01G 0646 SM2949U Media Markt
Kingston 1024MB SD-M01G 0738 SP95404U Real,-
SanDisk 1024MB SDSDB-1024-E10 Saturn Mai 07
CnMemory 512MB - Netto
takeMS 60x 1024MB S442CC01G EHBB 0650 Marktkauf
MMC Karte 16MB - aus Nokia 3650
RS-MMC Karte 32MB - aus Nokia 6630
RS-MMC Karte 64MB - aus Nokia 6630
Medion 128MB AK0409VB  ??
Lexar MMC 64MB B01350125  ??
RS-MMC Karte 512MB MMCmobile extre me memory Birg (?)
takeMS 1024MB - normal keine 60X - ebay
Transcend 1GB 6451AE 1G 01DS0 Promarkt
SanDisk Ultra II 2GB BE0725411366D -
Transcend 1GB TS1GSDC SN: 183611-69XX COnrad 29.11.07 7,99€

SD Karten die nicht funktionieren!

Diese SD Karten wurden getestet, leider ohne jeglichen Erfolg.

Hersteller Größe Seriennummer Wo gekauft
MiniSD + SD Adapter 2048MB USM2GBPH06C EBAY / MEMORYWORLD GmbH & Co. KG
Patriot Memory 1GB PSF1G40SD-PC PC- Laden
Transcend 1GB TS1GSDC Conrad Eletronic Karte wurde am 29.11 erfolgreich installiert
Toshiba 2GB 0727TQ9026U Media Markt
Kingston 1GB 30964-001.A00LF Media Markt
Canon 16MB HB28H016MM2 Canon DigiCam

Fehlerbehebung

Was tun wenn es doch nicht funktioniert?

  • GPIO pins durchmessen/checken
while true; do gpio disable 2; sleep 1; gpio enable 2; sleep 1; done
while true; do gpio disable 3; sleep 1; gpio enable 3; sleep 1; done
  • etc helfen hier sehr, einfach im telnet/ssh interface eingeben, ggf die GPIO nummer aendern.
    Diese befehle schalten im sekundentakt die GPIO Pins an und aus, die blinken dann bzw man Kann messen ob ca 3,35V ankommen oder nicht.
  • Kabellänge auf das minimum reduzieren, auf keinen Fall laenger als 20cm, am besten nur so 5 oder so...
  • Andere SD Karte probieren

Braucht den Kram hier drunter noch jemand?

und vor allem: was macht das hier im SD-Karten-Mod?

Version herausfinden

Die ersten 4 Stellen der Seriennummer (Zu finden auf der Unterseite des Routers) repräsentieren die Hardware-Version:

CDF0 = WRT54G v1.0
CDF1 = WRT54G v1.1
CDF3 = WRT54G v1.1
CDF5 = WRT54G v2.0
CDF7 = WRT54G v2.2
CDF8 = WRT54G v3.0
CDF9 = WRT54G v3.1
CDFA = WRT54G v4.0

CGN0 = WRT54GS v1.0
CGN1 = WRT54GS v1.0
CGN2 = WRT54GS v1.1
CGN3 = WRT54GS v2.0
CGN4 = WRT54GS v2.1
CGN5 = WRT54GS v3.0
CGN6 = WRT54GS v4.0

Informationen über Hardware

Infos über die Hardware erhaltet ihr auf folgenden Seiten:
http://Router-IP/SysInfo.htm (die Versionsangabe hier ist nicht immer zuverlässig)
http://Router-IP/Cysaja.asp
http://Router-IP/Info.htm (Um diese Seite als Startseite unter http://Router-IP/ zu sehen, kann man sie im GUI unter "Administration ->Management ->Remote Router Access -> "Enable Status Site" aktivieren.)

Overclocking der CPU

Mit folgendem Befehl wird die CPU übertaktet (hier auf 240 MHz):

nvram set clkfreq=240
nvram commit

Um die aktuelle MHz-Einstellung zu erhalten, folgenden Befehl eingeben:

nvram get clkfreq ODER cat /proc/cpuinfo ODER nvram show | grep clkfreq

Nicht alle Frequenzen sind zulässig! Mit 216 MHz läuft die CPU synchron mit der Onboard-Peripherie und behebt einige Probleme. Weiter Frequenzen: 192, 200, 216, 222, 228, 240, 252, 264, 272, 280, 288 und 300 MHz. Auch bei korrekter Frequenz sind Ausfälle aufgetreten. In diesem Fall hilft nur noch ein Jtag-Interface. Näheres auf http://wiki.openwrt.org/.

Werte ab 264 MHz sollen angeblich keine Auswirkungen haben und in /proc/cpuinfo ist dann immer der selbe BogoMIPS-Wert zu sehen. Ein schöner Erfahrungsbericht/HowTo ist hier zu lesen.