Tutorial: Hinzufügen eines SD-Kartenlesers an den Linksys WRT54G

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


Contents



Einleitung

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, einen SD-Kartenleser an einigen GPIO-Pins die sich im Inneren an der CPU befinden, verbinden. Mittels eines kleinen Treibers kann man ihn dann unter Linux nutzen. Das heisst wenn man seinen Kernel für den Linksys bespielsweise mit Unterstützung für MSDOS-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 ~200 KB/s.

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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
  • 6 kleine Drahtstücke
  • ein Linksys WRT54G (Hardware-Revision v2)

Wie man vorgeht


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

  2. 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

    Die SD-Karte wird im SPI-Mode betrieben, d. h. das 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.

    * die ersten drei Lötstellen liegen bei RP3
    * die nächsten zwei Lötstellen sind bei JP1
    * die letzte Lötstelle ist an der DMZ-LED

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

  3. Nachdem die Leitungen auf der Routerseite sauber angelötet sind, werden sie als nächstes mit der SD-Karte bzw. mit dem SD-Kartenleser verbunden. Dieses Bild zeigt den SD-Kartenleser. Daran kann man sie besonders einfach anlöten.
  4. 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. So weit so einfach. Jetzt folgt der Software-Teil.


Software

Erstmal empfehlen wir einen Kernel zu kompilieren, der MSDOS-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 Kompiler befindet. Wenn das gemacht wurde, einfach nur noch 'make' eintippen (die Warnungen können ignoriert werden).

Das Modul ist nun einsatzbereit. Vergewisser dich dass im Kartenleser eine SD-Karte steckt und lade dann das Modul. Prüfe mit 'dmesg' dass alles soweit 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 rebuilden. Zum Schluss nur noch das OpenWRT-Image rebuilden und der neue Kernel wird automatisch integriert.


GPIO Pins, eh?

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 das aber nur während des Boot-Vorgangs passiert, können wir die Pins dannach für unsere Zwecke nutzen (die entsprechenden Pins auf dem Switch-Chip sind danach im tri-state also hochohmig). Die Bezeichnung der anderen Pins sollte selbsterklärend sein. Die Richtung der Pins kann individuell programmiert werden (selbst wenn das nicht für jeden einzelnen Pin Sinn macht).