Modem-stretch

Общая информация

Эта статья описывает настройку 2G/3G/NB-IOT модемов в контроллерах Wiren Board 5...7, а также 4G(LTE)-модема в релизе wb-2207 и старее. Для настройки 4G(LTE)-модема в релизе wb-2304 и новее, используйте эту инструкцию. В контроллеры Wiren Board могут быть установлены 2G/3G/4G(LTE)/NB-IOT модемы — зависит от комплектации.

С помощью модемов можно:

• отправлять и принимать SMS,
• подключаться к интернету по протоколу PPP для 2G- и 3G-модемов, а также настраивать 4G-модем как сетевую карту с выходом в интернет.

Модемы подключаются к процессору по uart и usb, исключение — модемы 2G. Подробнее о подключении модемов и низкоуровневом взаимодействии с ними можно почитать в разделе Низкоуровневая работа по uart.

Управление питанием и переключением активных sim-карт (если их две) производится с помощью gpio, процесс описан в разделе Переключение активной sim-карты.

Включение и отключение модема рекомендуем делать с помощью утилиты wb-gsm.

Получение информации о модеме

В контроллерах, начиная с 2019 года, некоторая информация о модеме заносится в память. Получить её можно с помощью чтения файлов в директории /proc/device-tree/wirenboard/gsm/.

В контроллерах версии 6.7 модем устанавливается модулем расширения.

После физического подключения модема его нужно добавить в конфигурацию контроллера:

1. В веб-интерфейсе перейдите в раздел Settings → Configs → Hardware Modules Configuration, выберите Modem slot.
2. В раскрывающемся списке Module type выберите тип установленного модуля.
3. Нажмите кнопку Save. Контроллер включит нужные для работы модема порты.

Для удаления модуля выберите тип None.

После конфигурирования включите модем командой wb-gsm on и настройте подключение к оператору связи.

Например, чтобы узнать модель модема, нужно выполнить команду

cat /proc/device-tree/wirenboard/gsm/model

Подробнее о файлах внутри директории можно узнать из таблицы:

Файл	Описание
/proc/device-tree/wirenboard/gsm/model	модель модема
/proc/device-tree/wirenboard/gsm/type	поддерживаемые сети
/proc/device-tree/wirenboard/gsm/status	статус модема в системе

Включение и начало работы

Чтобы начать работу с модемом, нужно:

1. Вставьте sim-карту.
2. Подключите антенну.
3. Перезапустите модем, выполнив команду

   wb-gsm restart_if_broken
   

После каждой смены sim-карты необходимо перезапускать модем.

Утилита wb-gsm

Для упрощения работы с модемами была написана утилита wb-gsm, которая входит в пакет wb-utils.

Утилита wb-gsm входит в состав пакета wb-utils, который предустановлен на все контроллеры Wiren Board.

С помощью wb-gsm вы сможете:

• управлять питанием модемов, команды on, off, restart_if_broken;
• настраивать baudrate связи по uart, команды init_baud, set_speed;
• получать imei, команда imei.

Все команды wb-gsm можно посмотреть в репозитории на Github по ссылке в начале раздела.

Пример использования утилиты wb-gsm для получения imei модема, флаг DEBUG=true — выводить отладочную информацию:

DEBUG=true wb-gsm imei

Переключение активной sim-карты

По умолчанию активна Sim1 — в каждый момент времени только одна sim-карта может быть активной.

Переключить модем на другую sim-карту можно с помощью gpio процессора. Узнать его номер можно двумя способами:

• выполнить команду

  echo $WB_GPIO_GSM_SIMSELECT
  

• найти SIM Slot Select gpio в таблице gpio контроллера.

По умолчанию, этот gpio уже экспортирован в sysfs, поэтому, для переключения активной sim-карты с 1 на 2, нужно выполнить команду (в примере, номер gpio для переключения sim-карт - 88):

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio88/value

Соответственно, для переключения обратно на sim1, нужно записать 0.

Подробнее о работе с gpio можно узнать из статьи Работа_с_GPIO.

Для того чтобы новая sim-карта стала активной, нужно выполнить следующие AT-команды (см. раздел о работе с AT-командами):

AT+CFUN=0
AT+CFUN=1

Низкоуровневая работа по uart

Любое взаимодействие с модемом так или иначе сводится к отправке AT-команд через последовательный порт модема. Все модемы подключаются к порту /dev/ttyGSM. 3G модемы, помимо этого, подключаются к портам /dev/ttyACMX (порты создаются usb-драйвером cdc_acm).

Подключение в linux

• uart: Порт /dev/ttyGSM является ссылкой на /dev/ttymxcX (uart процессора) и создается с помощью правил udev. Конечный порт может быть разным для разных версий контроллера (подробнее можно посмотреть на нашем github).

• usb: Порты /dev/ttyUSBX или /dev/ttyACMX (в случае 3G-модема) появляются автоматически после подачи питания на модем. Обычно, порты 3G-модема — это /dev/ttyACM0-6, однако точно определить, к каким портам модем подключен по USB можно, выполнив команды:

  wb-gsm restart_if_broken; dmesg | tail
  

  .

Примерный вывод команды:

[ 6102.978383] usb 2-1.2: New USB device found, idVendor=1e0e, idProduct=0020
[ 6102.985653] usb 2-1.2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
[ 6102.993108] usb 2-1.2: Product: SIMCOM_PRODUCT
[ 6102.997728] usb 2-1.2: Manufacturer: SIMCOM_VENDOR
[ 6103.002644] usb 2-1.2: SerialNumber: 004999010640000
[ 6103.082093] cdc_acm 2-1.2:1.0: ttyACM0: USB ACM device
[ 6103.098228] cdc_acm 2-1.2:1.2: ttyACM1: USB ACM device
[ 6103.116769] cdc_acm 2-1.2:1.4: ttyACM2: USB ACM device
[ 6103.132688] cdc_acm 2-1.2:1.6: ttyACM3: USB ACM device
[ 6103.145157] cdc_acm 2-1.2:1.8: ttyACM4: USB ACM device
[ 6103.163705] cdc_acm 2-1.2:1.10: ttyACM5: USB ACM device
[ 6103.182338] cdc_acm 2-1.2:1.12: ttyACM6: USB ACM device

Соответственно, в данном случае 3G модем подключен к портам /dev/ttyACM0 - /dev/ttyACM6.

Отправка AT-команд

Отправка AT-комманд для модема в терминале программы minicom

Параметры соединения по умолчанию

Значение	Параметр	Описание
Auto-bauding	Baud rate	Скорость, бит/с. В настройках программы подключения установите 115200. После подключения — отправьте модему AAAAAAAT и он определит скорость автоматически.
8	Data bits	Количество битов данных
None	Parity	Бит чётности
1	Stop bits	Количество стоповых битов
Off	Hardware flow control	Аппаратный контроль потока
Off	Software flow control	Программный контроль потока

Для работы в интерактивном режиме рекомендуем использовать утилиту minicom:

1. Подключитесь к контроллеру по SSH.
2. Перезапустите модем командой:

   wb-gsm restart_if_broken
   

3. Подключитесь к модему через minicom:

   minicom -D /dev/ttyGSM -b 115200 -8 -a off
   

   о параметрах командной строки читайте в статье о minicom.

4. Введите команду AAAAAAAAAT — с её помощью модем распознает скорость, с которой мы к нему обращаемся и ответит OK.

Модем готов к передаче AT-команд.

Чтобы закрыть minicom, нажмите на клавиатуре клавиши Ctrl+A, затем клавишу X и подтвердите выход клавишей Enter.

Работа с sms и ussd

Работать с sms и ussd проще всего при помощи программы Gammu (это форк утилиты gnokii, которую перестали развивать).

Полную документацию смотрите на сайте проекта, ниже дана краткая инструкция.

Настройка

Все контроллеры WB6, начиная с 2018 года, поставляются с уже настроенной утилитой gammu. Если gammu не настроена, то можно выбрать один из 2-х способов настройки:

• Обновить пакет wb-configs. Для этого, нужно выполнить команды

  apt update && apt install wb-configs
  

Настройка gammu вручную (gammu-config)

• Настроить gammu вручную:

1. Выполнить команду

   gammu-config
   

2. В параметре Port укажите /dev/ttyXXX — файл модема, соответствующий вашей модели контроллера.
3. В параметре Connection укажите at115200

Примеры команд gammu

Перед использованием утилиты убедитесь, что соединение с интернетом по протоколу ppp завершено (см. раздел Интернет через PPP)

$ gammu networkinfo # посмотреть сеть и базовую станцию, к которой вы подключены
$ gammu geteachsms # вывести все SMS
$ gammu getussd '#100#' # запросить баланс на МТС в транслите
$ gammu sendsms TEXT +79154816102 -unicode -text 'Привет' # отправить на номер сообщение с текстом

SMS и USSD на русском

SMS и USSD на русском в gammu пока работают не всегда хорошо, поэтому могут пригодиться команды для переключения языка USSD и перекодирования входящих и исходящих SMS в транслит:

Оператор	USSD		SMS
	транслит	русский	транслит	русский
МТС	*100*6*2#	*100*6*1#	неизвестно	неизвестно
Мегафон	*105*0#	*105*9#	неизвестно	неизвестно
Билайн	*111*6*2#	*111*6*1#	неизвестно	неизвестно
Теле2	*120#	*120*1#	неизвестно	неизвестно

Для надежной отправки SMS на русском надо проверить локаль и установить LC_ALL=ru_RU.utf8

SMS-уведомления

Отправка sms-уведомлений об изменении состояния какого-либо устройства реализована в ПО Wiren Board с помощью сервиса уведомлений. Также можно отправлять SMS из движка правил wb-rules, вызывая соответствующую функцию. Подробнее в статье « Модуль уведомлений».

Интернет через PPP

Настройка интернета через PPP с помощью 2G-модема

Быстрый выход в интернет

Настройки быстрого подключения сбрасываются после перезагрузки контроллера. Если вам нужен постоянный доступ к интернету — настройте автоматический запуск подключения.

В стандартное ПО контроллера входят настройки подключения для операторов МТС, Мегафон и Билайн по протоколу ppp. Если вы пользуетесь одним из них, то для быстрого подключения к интернету нужно перезапустить модем и подключится с использованием одной из настроек:

1. Перезапустите модем:

   wb-gsm restart_if_broken
   

2. Установите соединение, например, для оператора МТС:

   pon mts
   

   mts можно заменить на megafon или beeline — зависит от вашего оператора связи.

3. Если соединение больше не нужно — вы можете его завершить командой:

   poff mts
   

Если на контроллере установлен модуль 3G- или 4G-модем, то для увеличения пропускной способности соединения, демону pppd нужно указать другой порт. Для этого в файле /etc/ppp/peers/<ваш_провайдер_связи> замените устройство /dev/ttyGSM на (в зависимости от модема) /dev/ttyUSB0 или /dev/ttyACM0.

Например, изменим порт для провайдера МТС:

1. Откройте файл /etc/ppp/peers/mts

   nano /etc/ppp/peers/mts
   

2. Закомментируйте старый порт и добавьте новый:

   #/dev/ttyGSM
   /dev/ttyUSB0
   

   порт можно использовать /dev/ttyUSB[0..2] в зависимости от количества и настроек сервисов работающих с модемом.

3. Нажмите Ctrl+S для сохранения изменений, Ctrl+X — для выхода из редактора.

Порты /dev/ttyUSB0,/dev/ttyUSB1,/dev/ttyUSB2 появляются автоматически после включения модема командой wb-gsm on.

Автоматический запуск подключения

Файл /etc/network/interfaces, автоматически запускающий подключение к МТС

Чтобы подключение запускалось автоматически:

1. Откройте файл /etc/network/interfaces для редактирования:

   nano /etc/network/interfaces
   

2. Раскомментируйте или отредактируйте следующие строки:

   auto ppp0
   iface ppp0 inet ppp
     provider mts # можно заменить mts на megafon или beeline
     #перезапускаем модем, если он завис
     pre-up wb-gsm restart_if_broken  
     #Ждем, пока он загрузится и найдет сеть.
     pre-up sleep 10
   

3. Сохраните изменения и закройте файл.
4. Теперь запустите интерфейс ppp0 командой:

   ifup ppp0
   

   через 10­-15 секунд интерфейс ppp0 будет доступен.

5. Настройка завершена, теперь при перезагрузке контроллера подключение к интернету восстановится автоматически.

Параметры протокола пакетной передачи данных и номера для соединения для каждого провайдера хранятся в директории /etc/chatscripts. В большинстве случаев ничего менять в этих файлах не придется.

Для ppp-интерфейсов существуют директории, исполняемые файлы из которых также запускаются на разных фазах установления соединения. Но, если, например, для ethernet-интерфейсов эти скрипты должны находиться в директориях /etc/network/if-down.d, if-post-down.d, if-pre-up.d, if-up.d, то соответствующие директории для ppp-интерфейсов находятся в /etc/ppp/ip-down.d, ip-up.d и т.п. Подробнее об их назначении и функционировании можно узнать в документе PPP HOWTO.

Резервирование канала связи

Особенности резервирования выхода в интернет описаны в статье Сетевые настройки контроллера.

Интернет с 4G-модемом (LTE)

Настройка модема WBC-4G на контроллере Wiren Board 6.7.2

Отправка AT-комманд для модема в терминале программы minicom

Выход из программы minicom

Настройка модема как сетевой карты

В отличие от 2G- и 3G-модулей, WBC-4G поддерживает выход в интернет через виртуальную сетевую карту по протоколу RNDIS.

Настройка с помощью minicom:

1. Убедитесь, что модем правильно сконфигурирован. Подробнее смотрите на странице модуля WBC-4G.
2. Подключитесь к контроллеру по SSH.
3. Перезапустите модем командой:

   wb-gsm restart_if_broken
   

4. Подключитесь к модему через minicom:

   minicom -D /dev/ttyGSM -b 115200 -8 -a off
   

   о параметрах командной строки читайте в статье о minicom.

5. Введите команду AAAAAAAAAT — с её помощью модем распознает скорость, с которой мы к нему обращаемся и ответит OK.
6. Отправьте из терминала minicom AT-команды для модема:
   • Настроить автоматическое подключение: AT+DIALMODE=0.
   • Установить APN: AT+CGDCONT=1,"IP","xxx", где xxx — точка подключения (APN). Имя точки подключения зависит от оператора, например, у МТС она выглядит так: internet.mts.ru.
   • Проверить получение IP адреса: AT+CGCONTRDP.
7. Закройте minicom, для этого нажмите на клавиатуре клавиши Ctrl+A, затем клавишу X и подтвердите выход клавишей Enter.

После этого интернет будет доступен через интерфейс usb0, который можно настроить как обычную сетевую карту.

Настройка с помощью chat:

1. Убедитесь, что модем правильно сконфигурирован. Подробнее смотрите на странице модуля WBC-4G.
2. Подключитесь к контроллеру по SSH.
3. Перезапустите модем командой:

   wb-gsm restart_if_broken
   

4. Замените в строке ниже APN_INTERNET на точку подключения вашего провайдера, вставьте изменённую строку консоль контроллера и нажмите на клавиатуре Enter:

   PORT=/dev/ttyGSM; /usr/sbin/chat -s TIMEOUT 20 ABORT "ERROR" ECHO ON "" "AAAAAAAAAAAAAT" OK "AT+CMGF=1" OK "AT+DIALMODE=0" OK "AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"APN_INTERNET\"" OK  "AT+CGCONTRDP" "OK"  > $PORT < $PORT
   

Этот способ можно использовать при написании скриптов.

Настройка виртуальной сетевой карты

Включение

После того как мы настроили модем, нужно настроить виртуальную сетевую карту:

1. Откройте файл /etc/network/interfaces:

   nano /etc/network/interfaces
   

2. Добавьте в него строки:

   auto usb0
   allow-hotplug usb0
   iface usb0 inet dhcp
     pre-up sleep 8
     pre-up wb-gsm restart_if_broken  
     pre-up sleep 10
   

   автоматически запустить модем, интерфейс и получать IP-адрес. Задержки pre-up sleep перед и после включения модема нужны для надёжного старта.

3. Сохраните и закройте файл interfaces. Нажмите Ctrl+S для сохранения изменений, Ctrl+X — для выхода из редактора.
4. Запустите интерфейс командой:

   ifup usb0
   

Настройка завершена, теперь модем по DHCP назначит контроллеру IP-адрес в подсети 192.168.0.1, а после перезагрузки контроллера соединение с интернетом восстановится автоматически.

При необходимости можно сменить подсеть модема, чтобы он выдавал контроллеру адрес не из подсети 192.168.0.ххх, а, например, 192.168.100.ххх. Для этого нужно выполнить AT-команду:

AT+USBNETIP=0,100,111

Команда имеет следующий синтаксис:

AT+USBNETIP=<mode>,<tpos>,<dhcps>,<dhcpe>

<mode>	0 – частный IP-адрес (по умолчанию, 192.168.0.xxx и т. д.) 1 – Публичный IP (ip из сети). Вступает в силу после перезагрузки модема.
<tpos>	Третья позиция IP-адреса
<dhcps>	Начальное значение DHCP
<dhcpe>	Конечное значение DHCP

Предупреждение! Данная функция может не работать на модемах со старыми прошивками. Узнать, что модем поддерживает эту функцию можно командой

AT+USBNETIP?

Функция поддерживается, если получен ответ

+USBNETIP: mode

OK

Отключение

1. Остановите интерфейс командой:

   ifdown usb0
   

2. Откройте файл /etc/network/interfaces:

   nano /etc/network/interfaces
   

3. Закомментируйте или удалите строки:

   #auto usb0
   #allow-hotplug usb0
   #iface usb0 inet dhcp
   #  pre-up sleep 8
   #  pre-up wb-gsm restart_if_broken  
   #  pre-up sleep 10
   

4. Сохраните и закройте файл interfaces. Нажмите Ctrl+S для сохранения изменений, Ctrl+X — для выхода из редактора.

Мультиплексирование

Модем поддерживает режим мультиплексирования — создания виртуальных портов, через которые можно одновременно работать с модемом. Например, через один порт можно открыть сессию PPP для GPRS, а через другой — получать и отправлять SMS, проверять баланс и т.д. Подробнее смотрите CMUX. Этот режим не поддерживается для 2G-модемов.

Документация на модемы

Модель	Режимы сети	краткое описание	hardware design	AT-команды
SIM800	2G	pdf	pdf	pdf
SIM5300E	2G/3G	pdf	pdf	pdf
SIM7000E	2G/NB-IOT	pdf	pdf	pdf
7600E	2G/3G/4G	WBC-4G

GPRS на модемах SIM7000E 2G/NB-IoT

Модем SIM7000E 2G/NB-IoT по умолчанию настроен на автоматический выбор GSM- и LTE-сетей. Однако, в сети или с SIM-картой без поддержки NB-IoT модем не регистрируется в сети GSM (GPRS). Для того, чтобы модем смог зарегистрироваться в сети GSM, необходимо принудительно перевести его в режим GSM only.

В терминальном режиме работы с модемом, например, в программе minicom (смотрите раздел Отправка AT-команд), введите команду выбора режима:

AT+CNMP=13

Возможные варианты значений (команда AT+CNMP=?):

• 2 — Automatic,
• 13 — GSM Only,
• 38 — LTE Only,
• 51 — GSM And LTE Only.

Установить режим нужно один раз — он запоминается и активен даже после отключения питания.

Чтобы вернуться в режим IoT, выполните команду:

AT+CNMP=51