Перейти к основному содержимому

OpenWrt для Napi - архитектура и сборка

· 12 мин. чтения
dmn
dmn
maintainer

Статья для тех, кто хочет собрать OpenWrt под платы NapiLab Napi самостоятельно и понимать, что именно происходит на каждом шаге — от патча U-Boot до первого входа по SSH.

Зачем вообще собирать OpenWrt для Napi?​

NapiLab Napi — промышленный одноплатный компьютер (SBC) и системный модуль (SOM) на базе Rockchip RK3308. Платформа ориентирована на промышленный IoT: сбор данных с датчиков, шлюзы Modbus TCP/RTU, MQTT-брокеры, удалённый мониторинг.

Ванильный OpenWrt доступен для "родственной" платы RockPi-S, но не знает особенностей Napi: нет device tree дополнительных портов, нет правильной конфигурации U-Boot, нет пакетов для промышленного применения. Наш репозиторий — это набор патчей, DTS, uci-defaults и пакетов, которые превращают чистый снапшот OpenWrt в готовый промышленный одноплатник.

Если хотите сразу попробовать без сборки — готовые образы доступны на странице загрузок napiworld.ru.

Что даёт кастомная сборка​

  • Стабильный MAC-адрес — генерируется из OTP-данных чипа, не меняется после перезагрузки
  • Правильный Device Tree — UART1 и UART2 в нужных режимах, Bluetooth отключён
  • Готовый стек Modbus TCP — mbusd + веб-интерфейс luci-app-mbusd из коробки
  • MQTT-брокер — mosquitto уже установлен и настроен
  • Поддержка LTE-модемов — Quectel EP06 работает без дополнительных танцев
  • Первый старт без консоли — все настройки применяются через uci-defaults автоматически

Поддерживаемое железо​

Все платы используют один и тот же SoC — Rockchip RK3308, поэтому собирается одна прошивка для всей линейки:

ПлатаХранилищеТип
NapiLab Napi-C4 ГБ NAND — 32 ГБ eMMCПромышленный SBC
NapiLab Napi-P4 ГБ NAND — 32 ГБ eMMCПромышленный SBC
NapiLab Napi-Slot4 ГБ NAND — 32 ГБ eMMCSOM
Radxa ROCK Pi S—Референсная плата, тот же RK3308

Характеристики RK3308​

КомпонентДетали
CPUQuad-core ARM Cortex-A35, 1.3 ГГц
RAM256 МБ / 512 МБ DDR3
Ethernet100 Мбит/с (GMAC + PHY RTL8201F)
USB2× USB 2.0 Host
UART3× UART (ttyS0 — консоль, ttyS1, ttyS2)
Wi-FiRTL8723DS (802.11b/g/n)

Структура репозитория: что куда кладётся​

./
├── files/
│   └── etc/
│       └── uci-defaults/            # Скрипты первого старта
│           ├── 91-bash
│           ├── 92-timezone
│           ├── 93-console-password
│           ├── 94-macaddr
│           ├── 95-network
│           ├── 96-hostname
│           ├── 97-luci-theme
│           └── 99-dhcp
│
├── package/
│   ├── boot/
│   │   └── uboot-rockchip/
│   │       ├── Makefile
│   │       └── patches/
│   │           └── 108-board-rockchip-add-napilab-napic.patch  # Патч U-Boot
│   └── luci-app-mbusd/              # Веб-интерфейс для mbusd
│       ├── Makefile
│       ├── htdocs/luci-static/resources/view/
│       │   └── mbusd.js
│       └── root/
│           ├── etc/uci-defaults/luci-app-mbusd
│           └── usr/share/
│               ├── luci/menu.d/luci-app-mbusd.json
│               └── rpcd/acl.d/luci-app-mbusd.json
│
└── target/linux/rockchip/
    ├── files/arch/arm64/boot/dts/rockchip/
    │   └── rk3308-napi-c.dts        # Кастомный Device Tree
    └── image/
        └── armv8.mk                 # Описание целевого образа

Разберём каждую часть подробно.

U-Boot: почему нужен патч и что он делает​

OpenWrt собирает U-Boot из исходников вместе с прошивкой. Для RK3308 есть готовая конфигурация для Radxa ROCK Pi S — мы взяли её за основу, так как схемотехника близка к Napi.

Патч 0001-napic-rk3308-defconfig.patch​

Патч добавляет новый вариант napic-rk3308 в систему сборки U-Boot:

+++ b/configs/napic-rk3308_defconfig
@@ -0,0 +1,42 @@
+CONFIG_ARM=y
+CONFIG_ARCH_ROCKCHIP=y
+CONFIG_SYS_TEXT_BASE=0x00600000
+CONFIG_ROCKCHIP_RK3308=y
+CONFIG_TARGET_EVB_RK3308=y
+CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="rk3308-napi-c"
+CONFIG_DISTRO_DEFAULTS=y
+CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN=0x4000
+CONFIG_BAUDRATE=1500000
+CONFIG_BOOTDELAY=0
...

Ключевые настройки:

  • CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="rk3308-napi-c" — указываем U-Boot использовать наш DTS
  • CONFIG_BAUDRATE=1500000 — нестандартная скорость консоли (1.5 Мбод), типичная для Rockchip
  • CONFIG_BOOTDELAY=0 — не ждём прерывания при старте (промышленное применение)

Как собрать только U-Boot​

make package/boot/uboot-rockchip/compile VARIANT=napic-rk3308 -j$(nproc)

Флаг VARIANT=napic-rk3308 говорит системе сборки использовать именно наш defconfig.

Device Tree (DTS): описываем железо ядру​

Device Tree — это описание аппаратной конфигурации платы в текстовом формате. Ядро Linux не знает про периферию «само по себе», ему нужно явно сказать: «вот тут UART, вот тут Ethernet, вот GPIO».

Файл rk3308-napi-c.dts​

Берём за основу rk3308-rock-pi-s.dts (Radxa ROCK Pi S — ближайший аналог по схемотехнике) и переопределяем то, что отличается у Napi.

/dts-v1/;
#include "rk3308.dtsi"
#include "rk3308-rock-pi-s.dtsi"

/ {
    model = "NapiLab Napi-C";
    compatible = "napilab,napi-c", "rockchip,rk3308";
};

/* UART1 → RS-485 через mbusd */
&uart1 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart1_xfer>;
};

/* UART2 — доступен как /dev/ttyS2 */
&uart2 {
    status = "okay";
};

/* Bluetooth отключаем — не нужен в промышленном применении */
&bluetooth {
    status = "disabled";
};

Что важно в этом DTS:

uart1 — маппится на /dev/ttyS1. Это главный последовательный порт, к которому подключаются RS-485 устройства Modbus. mbusd будет слушать именно его.

uart2 — маппится на /dev/ttyS2, доступен для дополнительных устройств.

bluetooth disabled — RTL8723DS предоставляет и Wi-Fi, и Bluetooth через один чип. Bluetooth нам не нужен и только занимает UART, поэтому отключаем на уровне DTS — никаких лишних сервисов, никаких потерь производительности.

Где лежит DTS в дереве OpenWrt​

target/linux/rockchip/files/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3308-napi-c.dts

OpenWrt копирует файлы из target/linux/<arch>/files/ поверх исходников ядра перед компиляцией. Это стандартный механизм добавления новых DTS без форка ядра.

uci-defaults: автоматическая настройка при первом старте​

uci-defaults — это скрипты, которые OpenWrt запускает один раз при первой загрузке и затем удаляет. Они позволяют настроить систему до того, как пользователь зашёл в веб-интерфейс или по SSH.

Скрипты лежат в:

target/linux/rockchip/armv8/base-files/etc/uci-defaults/

Нумерация определяет порядок выполнения. Разберём каждый:

91-bash — bash как оболочка по умолчанию​

#!/bin/sh
# Меняем /bin/ash на /bin/bash для root
sed -i 's|/bin/ash|/bin/bash|' /etc/passwd

По умолчанию OpenWrt использует ash (BusyBox). Для работы с промышленными скриптами, которые рассчитаны на bash-синтаксис (массивы, [[, $RANDOM, process substitution), нужен настоящий bash. Скрипт делает одно изменение в /etc/passwd.

92-timezone — московское время​

#!/bin/sh
uci set system.@system[0].timezone='MSK-3'
uci set system.@system[0].zonename='Europe/Moscow'
uci commit system

Промышленные устройства работают в конкретном часовом поясе. Временна́я метка в логах и данных должна быть правильной сразу, без ручной настройки. MSK-3 — это UTC+3 (Москва).

93-console-password — пароль на серийную консоль​

#!/bin/sh
# Включаем запрос пароля на ttyS0
uci set system.@system[0].ttylogin='1'
uci commit system

По умолчанию OpenWrt пускает на консоль без пароля — удобно при разработке, неприемлемо в продакшне. Скрипт включает запрос пароля на ttyS0 (консоль 1.5 Мбод).

94-macaddr — стабильный MAC из OTP​

Это самый важный скрипт. Проблема: у RK3308 нет встроенного уникального MAC-адреса в eFuse — он генерируется случайно при каждой загрузке. Это катастрофа для промышленного применения: DHCP-сервер каждый раз выдаёт другой IP, ARP-таблицы засоряются, устройство теряется в сети.

Решение: генерировать MAC детерминированно из OTP (One-Time Programmable) памяти чипа. OTP содержит уникальные данные, которые прошиваются на заводе и никогда не меняются.

#!/bin/sh

# Читаем OTP и берём MD5 от него
MAC=$(cat /sys/bus/nvmem/devices/rockchip-otp0/nvmem | md5sum | \
  sed 's/\(..\)\(..\)\(..\)\(..\)\(..\)\(..\).*/02:\1:\2:\3:\4:\5/')

# Применяем MAC к интерфейсу
uci set network.@device[0].macaddr="$MAC"
uci commit network

Разбор команды по частям:

  1. /sys/bus/nvmem/devices/rockchip-otp0/nvmem — бинарный файл с содержимым OTP через интерфейс nvmem ядра
  2. md5sum — хешируем бинарные данные, получаем 32 hex-символа
  3. sed — берём первые 12 символов и форматируем как MAC
  4. Первый байт 02 — бит Local (bit 1 = 1) установлен, бит Multicast (bit 0 = 0) сброшен. Это стандарт для locally-administered MAC

Результат: каждая плата Napi получает один и тот же MAC при каждой загрузке, но разные платы имеют разные MAC — уникальность гарантирована уникальностью OTP.

95-network — настройка Ethernet без бриджа​

#!/bin/sh

# Убираем дефолтный бридж br-lan
uci set network.lan.device='eth0'
uci set network.lan.type=''
uci delete network.@bridge-vlan[0] 2>/dev/null

uci commit network

Стандартный OpenWrt создаёт бридж br-lan из всех Ethernet-портов — это логично для роутера с несколькими портами. У Napi один Ethernet-порт, бридж избыточен. Скрипт переводит lan напрямую на eth0, убирая лишний сетевой уровень.

96-hostname — имя устройства​

#!/bin/sh
uci set system.@system[0].hostname='napiwrt'
uci commit system

napiwrt — имя по умолчанию. Устройство будет видно в сети как napiwrt.local (через mDNS). Пользователь может сменить имя через LuCI.

97-luci-theme — тема веб-интерфейса​

#!/bin/sh
uci set luci.main.mediaurlbase='/luci-static/openwrt-2020'
uci commit luci

Тема openwrt-2020 — современный Bootstrap-based интерфейс. Тема bootstrap (старая) выглядит устаревшей. Устанавливаем сразу нужную.

99-dhcp — конфигурация DHCP​

#!/bin/sh

# Убираем dnsmasq с lan-интерфейса — устройство само получает IP по DHCP
uci set dhcp.lan.ignore='1'
uci commit dhcp

Napi в типовой конфигурации — не роутер, а промышленный шлюз. Он не должен раздавать DHCP в сеть, он должен получать IP сам. Скрипт отключает DHCP-сервер на lan.

Пакеты: что и зачем включено в сборку​

Промышленный стек​

ПакетНазначение
mbusdШлюз Modbus RTU → Modbus TCP. Слушает /dev/ttyS1 (RS-485) и пробрасывает на TCP-порт
luci-app-mbusdВеб-интерфейс для mbusd: старт/стоп, конфигурация порта, мониторинг
mbpollCLI-инструмент для опроса Modbus-устройств с командной строки
mosquittoMQTT-брокер. Устройства публикуют данные в топики, приложения подписываются
mosquitto-clientCLI-клиент: mosquitto_pub и mosquitto_sub для отладки

Поддержка USB-Serial адаптеров​

kmod-usb-serial-ch341   # WCH CH340/CH341 (самые распространённые)
kmod-usb-serial-cp210x  # Silicon Labs CP2102 и серия
kmod-usb-serial-ftdi    # FTDI FT232 и совместимые
kmod-usb-serial-pl2303  # Prolific PL2303

Napi имеет 2× USB 2.0. Через USB-Serial можно подключить дополнительные RS-485/RS-232 адаптеры или устройства с USB-интерфейсом.

Поддержка LTE​

kmod-usb-net-qmi-wwan   # QMI-протокол для LTE-модемов
uqmi                     # Пользовательский инструмент для управления QMI

Поддержка Quectel EP06 (Cat-6 LTE). Модем подключается через USB, управляется через QMI. uqmi позволяет настроить APN, поднять PPP-соединение, смотреть сигнал.

Сетевые инструменты​

openssh-sftp-server   # SFTP — копирование файлов через SSH без FTP
luci-ssl-wolfssl      # HTTPS для LuCI (wolfSSL — лёгкая альтернатива OpenSSL)
tcpdump               # Захват трафика прямо на устройстве
ethtool               # Диагностика Ethernet

Административные утилиты​

bash    # Полноценная оболочка
htop    # Мониторинг процессов
nano    # Редактор для тех, кто не любит vi
screen  # Мультиплексор терминала — незаменим при работе через последовательный порт

luci-app-mbusd: веб-интерфейс для Modbus-шлюза​

Пакет luci-app-mbusd — наша собственная разработка. mbusd — отличный Modbus-шлюз, но управляется только через конфиг-файл и командную строку. Для промышленного применения нужен удобный веб-интерфейс.

Что умеет luci-app-mbusd​

  • Запуск / остановка / перезапуск службы mbusd через кнопки в браузере
  • Включение / отключение автозапуска при загрузке
  • Live-статус процесса с отображением реальных параметров запуска
  • Отображение IP-адреса и порта, на котором слушает шлюз
  • Полная конфигурация: последовательный порт, скорость, чётность, стоп-биты, параметры Modbus

Интерфейс написан как стандартное LuCI-приложение на Lua + HTML, следует конвенциям OpenWrt UCl API.

Сборка: пошаговая инструкция​

1. Зависимости (Ubuntu/Debian)​

sudo apt install build-essential clang flex bison g++ gawk gcc-multilib \
  gettext git libncurses-dev libssl-dev python3-distutils rsync unzip zlib1g-dev

2. Клонируем OpenWrt​

git clone https://github.com/openwrt/openwrt.git
cd openwrt

# Обновляем фиды (репозитории пакетов)
./scripts/feeds update -a
./scripts/feeds install -a

3. Накладываем кастомизации​

Архив с кастомизациями берём из релизов репозитория:

# Распаковываем наш архив поверх дерева OpenWrt
tar xzf napic-openwrt-YYYYMMDD-HHMM-v1.0.tar.gz -C /path/to/openwrt/

Архив содержит все файлы из нашего репозитория в том же дереве каталогов, что и OpenWrt. После распаковки:

  • target/linux/rockchip/ — дополнен нашим DTS и uci-defaults
  • package/boot/uboot-rockchip/patches/ — содержит патч U-Boot
  • package/luci-app-mbusd/ — добавлен наш пакет
  • .config — готовая конфигурация сборки

4. Собираем U-Boot​

make package/boot/uboot-rockchip/compile VARIANT=napic-rk3308 -j$(nproc)

U-Boot для Rockchip RK3308 состоит из нескольких стадий:

  • TPL (Tertiary Program Loader) — инициализация DDR
  • SPL (Secondary Program Loader) — инициализация минимального железа
  • U-Boot proper — полноценный загрузчик

Все три стадии собираются автоматически, результат упаковывается в idbloader.img + u-boot.itb.

5. Собираем прошивку​

make -j$(nproc)

Система сборки OpenWrt:

  1. Компилирует кросс-тулчейн (gcc, binutils, musl libc)
  2. Компилирует ядро Linux с нашим DTS
  3. Компилирует все выбранные пакеты
  4. Упаковывает rootfs + ядро + U-Boot в финальный образ

Время сборки на современном железе (8 ядер): 30–60 минут при первой сборке, 5–10 минут при пересборке с изменениями.

6. Результат сборки​

bin/targets/rockchip/armv8/
└── openwrt-rockchip-armv8-napilab_napic-ext4-sysupgrade.img.gz

Образ содержит таблицу разделов GPT, U-Boot, ядро, rootfs — всё в одном файле.

Прошивка​

Если не хотите собирать самостоятельно — готовые образы доступны на странице загрузок napiworld.ru.

# Распаковываем
gunzip openwrt-rockchip-armv8-napilab_napic-ext4-sysupgrade.img.gz

# Пишем на носитель (замените /dev/sdX на реальное устройство!)
dd if=openwrt-rockchip-armv8-napilab_napic-ext4-sysupgrade.img \
   of=/dev/sdX \
   bs=4M \
   status=progress
sync

⚠️ Внимательно проверьте /dev/sdX командой lsblk перед записью. Ошибка в имени устройства приведёт к затиранию данных.

Первый запуск​

После записи образа и подачи питания:

  1. U-Boot стартует, инициализирует DDR, находит ядро в разделе
  2. Ядро загружается, парсит наш DTS, инициализирует периферию
  3. OpenWrt init запускает скрипты uci-defaults (один раз)
  4. Устройство получает IP по DHCP (MAC стабилен — DHCP-сервер выдаст тот же IP)
  5. LuCI доступен по http://<IP>/

Параметры доступа по умолчанию​

ПараметрЗначение
IPDHCP (стабильный MAC гарантирует постоянный lease)
Веб-интерфейсhttp://<IP>/ → LuCI
SSHroot@<IP> (пароль не установлен, задаётся при первом входе)
КонсольttyS0, 1 500 000 бод

Типичные вопросы​

Почему скорость консоли 1.5 Мбод?

Это стандарт Rockchip для отладочных UART. На такой скорости загрузочные сообщения U-Boot и ядра отображаются без задержек. Требуется адаптер USB-UART с поддержкой нестандартных скоростей (CP2102, FTDI — работают, CH340 — часто нет).

Почему за основу взяли ROCK Pi S, а не официальный RK3308 EVB?

ROCK Pi S — хорошо поддерживаемая в апстриме OpenWrt плата на RK3308. Её конфигурация U-Boot и DTS проверены сообществом, регулярно обновляются. EVB (Evaluation Board от Rockchip) в OpenWrt поддерживается хуже.

Можно ли добавить свои пакеты?

Да. Добавьте пакеты в .config (через make menuconfig или напрямую) и пересоберите. Кастомный пакет можно положить в package/ или добавить внешний фид.

Как обновить прошивку через LuCI?

System → Backup / Flash Firmware → Flash new firmware image. Загрузите sysupgrade.img.gz. OpenWrt сохранит пользовательские настройки (/etc/config/) если не снять галочку «Keep settings».

Скриншоты​

Командная строка через консоль, ssh

Главная страница

Настройка сети

Обновление, бекап, рестор

Пакеты

Mbusd