8月 102014
 

bladeRF 维基上介绍了在 Linux 系统上搭建 bladeRF 环境的步骤,不过原文是英文的,另外其中一些具体选择不尽合理。本文以 Fedora 系统为示例,提供一个中文版的 bladeRF 环境搭建指南,并着重介绍和维基上的不同点。比较可能有一定的时效性,但一些原则应该足够通用。本文的比较基准是当前的维基版本

安装依赖

维基上建议安装 “Development Tools” “Development Libraries” 两个软件包组,但我们只需要其中的一部分软件包,其中有些可能已经安装过了,而像 cvs 等并不必须。如果你像我一样有“洁癖”,不希望安装不需要的软件包,那么可以用如下的命令安装必须的依赖(未严格验证,在我这里绝大多数包都在之前安装过了):

sudo yum install git doxygen gettext glibc-devel ncurses-devel readline-devel zlib-devel boost-devel
sudo yum install libusbx libusbx-devel cmake wget gcc-c++

注意其中是 libusbx 而非 libusb,后者是 0.x 系列的版本,而非 1.x 系列。Debian/Ubuntu 系的用户会注意到软件包命名上的差异 (devel 而非 dev)。

维基上推荐安装 libtecla,以增强 bladeRF-cli 交互模式的编辑功能。不过 Fedora 软件源里目前还没有这个包,所以需要手动下载,解压缩,使用经典的 ./configure; make; sudo make install 三部曲安装。

构建 bladeRF

在终端下进入打算用来放置 bladeRF 源码的目录,用 git 将 bladeRF 的源码库克隆下来:

cd /path/to/bladeRF/directory
git clone https://github.com/Nuand/bladeRF.git

切换到源码目录中的 host 目录,创建一个 build 目录用来存放构建过程的中间文件。这种使用单独的构建目录的方式称为树外构建 (out of tree build),相对于直接在源码目录构建,好处在于生成的中间文件不会分散在源码目录里,方便清理,另外可以用多个构建目录构建出互不干扰的不同参数下的版本。之后切换到构建目录,然后就是标准的 cmake ..; make; sudo make install 三部曲了。注意这里 cmake 时启用了 INSTALL_UDEV_RULES 宏,使得安装时把 udev 规则文件也安装到系统中。

cd bladeRF/host/
mkdir build
cd build
cmake -DINSTALL_UDEV_RULES=ON ../
make
sudo make install

很遗憾的是这里安装的 udev 规则文件使用了 plugdev 群组,不是 Fedora 下的标准做法。可以参考之前的博文修改 udev 规则文件。

为了让新安装的 bladeRF 库文件可以被二进制文件使用,我们需要用 ldconfig 刷新系统动态库的缓存。上面的构建过程会将 bladeRF 安装到 /usr/local 下,而其中的库文件目录 /usr/local/lib{,64} 不在 ldconfig 的默认搜索路径里。所以我们可以将它们添加到 /etc/ld.so.conf 里。添加之后文件内容如下:

/usr/local/lib
/usr/local/lib64
include ld.so.conf.d/*.conf

之后,用 sudo ldconfig 刷新缓存即可。可以用 ldd /usr/local/bin/bladeRF-cli 命令检查 bladeRF 库文件是否被找到。连上 bladeRF 设备,用 bladeRF-cli -p 命令看下是否能够发现设备。更多操作见于另一个维基页

构建 GNU Radio 与 gr-osmosdr

通过上述步骤,就可以操作 bladeRF 板卡了。但是,要想便捷地为 bladeRF 开发软件无线电应用,最好再构建一下 GNU Radio 和 gr-osmosdr。GNU Radio 是一个开源的软件无线电开发平台,提供众多的信号处理模块和简单易用的图形界面开发环境。gr-osmosdr 适配 GNU Radio,为众多硬件板卡(除了 bladeRF 之外还有 HackRF 等)提供一个统一的软件接口。

GNU Radio 依赖比较多,编译安装相对麻烦,一般推荐使用 build-gnuradio 脚本。但是因为其中涉及到从网络下载诸多软件以及编译安装,效率受网速和电脑硬件性能限制,耗时较长。另外,脚本的健壮性不高,所以很容易中途退出。这个脚本很长,但实际上是把整个构建过程划分为几个步骤,放在几个函数里先后执行的。我建议阅读这个 Shell 脚本,每次运行其中的一步或几步,必要时手动完成一些配置。对于新手,这会是一个很好的通过阅读代码学习 Shell 编程的机会。

具体的构建步骤可以在维基或这里找到,这里就不再赘述。只是提几点注意事项:

  • 如果你像我一样,除了 bladeRF 之外,还会使用 Ettus 公司的 USRP 系列设备,那么记得先构建 UHD,然后构建 GNU Radio。
  • build-gnuradio 脚本在 cmake 时,有时用了树外构建,但有时又没用。建议始终用树外构建。
  • 编译 GNU Radio 时,并行 make (make -j N 其中 N 大于 1)时有时会编译失败(竞态条件?),直接 make 就可以正常编译通过,虽然速度会慢很多。什么?make 也会出错?那考虑换一个 git 提交重新编译,并向上游报 BUG 吧。

构建成功 GNU Radio 后,构建 gr-osmosdr 就显得小菜一碟了,标准的 cmake 构建三部曲,项目不大,编译过程也能很快完成。

全部构建完成后,可以使用如下命令用 bladeRF 看一下频谱,检验是否大功告成。其中 FPGA 映像可以从 Nuand 网站下载。此外,最新固件也可以从官网下载。

osmocom_fft -a bladerf=0,fpga=<your FPGA image> -s 2000000 -f 446000000

致谢

本工作由星天科技赞助。

8月 072014
 

最近,我发现 Fedora 系统上没有 plugdev 群组,而是使用动态 ACL 的方式允许普通用户访问可插拔设备等。

事情的缘由是我在折腾软件无线电 (SDR),更特别的说就是 bladeRF,它在编译安装时会自动安装相应的 udev 规则,以使得普通用户可以访问这块板卡。它提供的 udev 规则文件为 /etc/udev/rules.d/88-nuand.rules,内容如下:

# nuand bladeRF
ATTR{idVendor}=="1d50", ATTR{idProduct}=="6066", MODE="660", GROUP="plugdev"

# Reserved for future bladeRF-specific bootloader
ATTR{idVendor}=="1d50", ATTR{idProduct}=="6081", MODE="660", GROUP="plugdev"

# Cypress Bootloader
ATTR{idVendor}=="04b4", ATTR{idProduct}=="00f3", MODE="660", GROUP="plugdev"

其含义是将 bladeRF (以及相关设备)的权限设为仅属主和群组可读写,群组设为 plugdev。类似的使用 plugdev 群组的 udev 规则设置,在许多涉及可插拔外设的上游项目里都会看到。

然而事实上 Fedora 系统上是没有 plugdev 群组的。bladeRF 维基建议手动建立该群组,并将当前用户添加进去。 但这种做法其实是不被 Fedora 推荐的,原因是这种静态的设备管理群组

  • 不安全。考虑这样的一个场景:一个 SSH 远程登录的用户可以访问物理主机的摄像头、麦克风,只要他是该群组的成员。
  • 不灵活。需要手动地维护该群组的成员列表,新增用户还需要注销当前会话重启会话才能使用该设备。
  • 不具体。plugdev 群组的用户可以使用任何可插拔设备,不论这个设备是手机、摄像头还是麦克风。

Fedora 支持动态的权限控制 (ACL),可以根据用户会话状态、物理座位(seat)配置来决定是否授权设备。在这种机制下,udev 规则文件可以是简单的一行

SUBSYSTEM=="usb", ENV{DEVTYPE}=="usb_device", \
  ATTRS{idVendor}=="1ed8", ATTRS{idProduct}=="000[456]" \
  ENV{ID_<some_name>}="1"

这里的 ID_<some_name> 是设备的一个“合适”的类别,例如 ID_CDROM, ID_MEDIA_PLAYER 等。它会出现在 Systemd 的 uaccess 规则文件 70-uaccess.rules 中,这个文件会授权此类设备给活跃用户。

遗憾的是,目前 uaccess 规则文件里并没有一个软件无线电有关的设备类别。所以暂时只能像如下的 udev 规则文件中那样,直接给设备加上 uaccess 的标签:

SUBSYSTEM!="usb", GOTO="nuand_rules_end"
ACTION!="add", GOTO="nuand_rules_end"

ATTR{idVendor}=="1d50", ATTR{idProduct}=="6066", TAG+="uaccess"

# Reserved for future bladeRF-specific bootloader
ATTR{idVendor}=="1d50", ATTR{idProduct}=="6081", TAG+="uaccess"

# Cypress Bootloader
ATTR{idVendor}=="04b4", ATTR{idProduct}=="00f3", TAG+="uaccess"

LABEL="nuand_rules_end"

注意 udev 规则文件命名时开头的数字编号需要小于 70,此时 uaccess 才会生效。如果设备已经连接到电脑上,要使新添加的或新修改的规则生效,还需要 udevadm trigger 一下。

事实上,邮件列表并不推荐上述做法,udev 与 Systemd 开发者 Kay Sievers 表示设备规则文件不应该直接设置 uaccess 这一标签。我已经在 systemd-devel 邮件列表上请求添加一个软件无线电相关的设备类别,得到了肯定的回应,并最终在这次提交中添加了 ID_SOFTWARE_RADIO。在不远的将来,带有这一改动的 Systemd 进入主流发行版后,我们将可以通过在 udev 规则文件中使用类似 ENV{ID_SOFTWARE_RADIO}="bladerf" 的语句,让普通用户以一种更安全灵活的方式使用软件无线电外设。

2月 112013
 

赶在 Fedora 18 北京的 Release Party 前,将笔记本电脑上的 Fedora 16 升级(覆盖安装)到了 Fedora 18。 众多的特性也意味着众多的改动,花了一番功夫方才把系统配置舒服。 记下一些东西,希望对今后的安装升级有所提示。

文件迁移

升级后发现一些文件的位置发生了变动。 发行注记 中已经提到 .fonts.conf.fonts.conf.d/ 迁移到了 XDG 规范下的 .config/fontconfig/ 目录之下。 (相对于直接手写上述配置文件,Fedora 18 更推荐使用 fonts-tweak-tool 来设定字体偏好。) 不过没有提到 GNOME 3.6 中的 GDM 的会话日志文件从家目录下的 .xsessions.error 变为 .cache/gdm/session.log (参考 BUG 报告), 另外 GDM 已经不再关心 .dmrc 文件的内容,而是读取 /var/lib/AccountsService/users/userid 获知用户的会话信息。

允许非特权用户挂载卸载设备的命令行工具名称从 udisks 变成了 udisksctl,语法也有了变化。 监控磁盘使用情况的 gdu-notification-daemon 消失了。

设置变动

GNOME 3.6 集成了 iBus 输入法框架,而且默认没有提供开启输入法的 快捷键(一般是 Ctrl+空格键)。要使用其他输入法框架,例如 FCTIX,需要照此 去做。 另请注意不要启用(即禁用) GNOME 键盘快捷键设置中的输入法快捷键。

Fedora 18 中在防火墙方面,Firewalld 成为系统服务,iptables 和 ip6tables 不再默认启用, 图形界面配置工具也从 system-config-firewall 变为 firewall-config。 命令行工具从 lokkit/ip*tables 变为 firewall-cmd。更多信息可参考 firewalld 的特性页面

从 GNOME Live USB 安装的系统的图标主题是 GNOME 默认的灰褐色系列, 而不是经典的蓝色主题。 通过安装 fedora-icon-theme 软件包,然后在 gnome-tweak-tool 的设置中选择 Fedora, 可以恢复过去的外观。注意可能需要注销重新登陆才能在 Nautilus 中看到效果。

其他任务

此外还有一些常规任务。 为解决 Android 手机 ADB 时的权限问题,需要手写 udev 规则 /etc/udev/rules.d/51-android.rules。 安装 VirtualBox 后,需要将自己添加到 vboxusers 群组之中, 要有 USB 支持还需要安装对应版本的扩展包。 还有在 Firefox 和 Thunderbird 中禁用 CNNIC 证书等,不再细述。

未解决的问题

我希望可插拔设备可以实现无需密码挂载,过去的方法需要直接修改系统文件。 通过阅读文档 polkit(8),发现应该可以在 /etc/ 下写配置文件实现,但尚未搞定。

Fedora 18 下,使用 FVWM 做窗口管理器时,启动阶段运行我的两个 FvwmButtons 模块,会使 CPU 100%,有待解决。