基于OpenWrt的網(wǎng)絡(luò)校時自動打鈴器

本文將以開源路由系統(tǒng)中最普及的 OpenWrt系統(tǒng)為例，以一個自動打鈴器項目為例，詳細探討其作為嵌入式平臺二次開發(fā)的潛力。

基本原理

以DB120-WG路由器作為嵌入式系統(tǒng)硬件平臺，在其上安裝基于Linux的開源OpenWrt路由器系統(tǒng)，配置搭建WEB管理平臺，利用路由器的USB接口掛載聲卡和移動存儲設(shè)備，當編寫軟件實現(xiàn)定期校驗時，準時驅(qū)動聲卡發(fā)出鈴聲。其原理圖如下圖所示。

硬件平臺

自動打鈴器的硬件主要由三大部件組成：

①大亞科技公司的DB120-WG無線路由器，用作控制平臺。

②USB聲卡，用于音頻輸出。

③U盤，用于存儲鈴聲音樂。厚度僅為4mm，因DB120-WG的兩個USB接口垂直間距很小，使用普通U盤會導致無法同時插入U盤和聲卡，故特意使用此超薄型U盤。

本項目基于Linux的開源路由軟件OpenWrt（back－fire10.0.3），在其上安裝lighttpd＋php＋mysql、NTP客戶端和lighttpd+phd+mysql、NTP客戶端和MP3播放器madplay。

軟件平臺結(jié)構(gòu)

基本功能如下：

①使用NTP客戶端定期與網(wǎng)絡(luò)上的NTP服務(wù)器同步，保持精確時鐘。

②使用php編寫動態(tài)頁面，完成上傳MP3文件并存于U盤，管理播放列表等。這也是本項目軟件開發(fā)的主要內(nèi)容。

③后臺程序按預(yù)定時間調(diào)用播放器播放MP3文件，輸出鈴聲音頻信號。

在Vmware虛擬機中部署ｘ86版OpenWrt

PC開發(fā)環(huán)境的準備

實驗環(huán)境

本項目使用php語言可跨平臺運行，OpenWrt本身跨平臺具有ｘ86版本，因此可在PC虛擬機中直接開發(fā)程序，然后移植到路由器中運行，極大地提高了開發(fā)效率。使用鏡像文件在虛擬機中安裝OpenWrt，需從OpenWrt

官網(wǎng)下載OpenWrt－ｘ86－generic－combined－ext2.img.gz文件，再從gz文件中解壓出img文件，然后ltraiso將其轉(zhuǎn)換為iso文件，以便在Vmware虛擬光驅(qū)中加載使用。接下來的安裝與其他Linux發(fā)行版本類似。

建立本地opkg源

OpenWrt未使用yum、rpm等流行的軟件包管理系統(tǒng)，而是采用輕量級的包管理系統(tǒng)opkg。安裝軟件時需連接互聯(lián)網(wǎng)軟件源下載安裝。建立本地源，可加快軟件安裝速度，減少重復下載。

建立運行環(huán)境

安裝lighttpdWEB服務(wù)器。使用opkg安裝lighttpd軟件包，然后配置相關(guān)參數(shù)。由于OpenWrt默認安裝ht-tptd服務(wù)器運行管理界面，為避免與其占用的80端口相沖突，配置lighttpdWEB端口為其他端口，如81。

安裝php解析器。

安裝Samba3，將WEB主目錄作為共享目錄發(fā)布，在Windows中將該目錄映射為網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器。這樣可直接在WEB主目錄中新建項目，和本地PC虛擬機上開發(fā)完全一樣，相比通常以交叉編譯為主的嵌入式開發(fā)方式，極為便利。Samba3軟件包安裝完成后為解決中文亂碼問題，需將字符集由默認的ISO-8859-1設(shè)定為utf8。

自動打鈴器軟件開發(fā)

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

新建名為songdb的數(shù)據(jù)庫可供自動打鈴器軟件使用，用于存放曲目數(shù)據(jù)和播放時間等數(shù)據(jù)。songdb數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)中有兩個表和一個視圖。

表tbpl用于存放響鈴（播放項目）數(shù)據(jù)，主要字段有響鈴名稱、響鈴開始時間、響鈴持續(xù)時間、播放曲目ID等。表tbsong用來存放曲目數(shù)據(jù)，主要字段有曲目名稱、文件大小等。視圖vpl是用IDsong鍵把表tbpl左連接到表tbsong構(gòu)成的，以方便查詢操作。

phpWEB界面設(shè)計

WEB界面分4大功能模塊，即公用模塊、曲目管理、播放列表管理和系統(tǒng)配置。軟件功能模塊框圖如下所示。

軟件功能模塊框圖

向DB120-WG部署程序

軟件開發(fā)完畢后，需向DB120-WG路由器部署程序。

OpenWrt刷機

通過WEB界面刷機較便利，適合初學者，但固件大小不能超過8MB。比較大的特殊固件可使用TTL串口刷機。

WinSCP的安裝

OpenWrt默認安裝有SSH和SFTP服務(wù)。為便于向路由器輸入指令和上傳文件，安裝WinSCP軟件。Win－SCP是一個Windows環(huán)境下使用SSH的開源圖形化

SFTP客戶端，同時支持SCP協(xié)議?；趐utty、filezila、openssl等開源軟件，它的主要功能就是在本地與遠程計算機間安全的復制文件。

代碼上傳和修正

使用WinSCP新建WEB主目錄，上傳自動打鈴器

WEB界面的php代碼文件，并針對虛擬機環(huán)境和真實路由器目錄結(jié)構(gòu)的差異作適當修改。

數(shù)據(jù)庫的移植

先導出虛擬機中的數(shù)據(jù)庫，在命令行下利用mysql－dump工具，可把數(shù)據(jù)庫導出。代碼如下：

mysqlump-uroot-psongdb＞songdb．sql

然后在路由器中導入數(shù)據(jù)庫，在遠程登錄路由器后，在命令行下啟動mysql，在sql命令行下輸入導入數(shù)據(jù)庫的命令：

＞creatdatabasesongdb；

＞usesongdb；

＞sourcesongdb.sql

至此，RouterRing項目已能在路由器上正確運行。在實際使用中，無論用戶是通過有線還是無線方式接入網(wǎng)絡(luò)，也不管是在內(nèi)網(wǎng)或是外網(wǎng)，只要能與路由器所在的網(wǎng)絡(luò)通信，就能通過WEB界面方便地進行控制。用戶可以在校園網(wǎng)內(nèi)任意辦公室控制放置于播音室的路由器。上

傳MP3曲目，設(shè)置好特定的響鈴時間，路由器就能準時響鈴。即使發(fā)生斷電等意外情況，因為MP3和配置文件都存放于U盤，數(shù)據(jù)不會丟失。待恢復供電后，系統(tǒng)重新讀出配置文件，NTP客戶端也會重新與服務(wù)器同步，獲取當前準確時間，因此意外斷電不會影響系統(tǒng)正常工作。