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.Net Core跨平台应用开发串口有哪些

发表于:2022-08-20 作者:安全数据网编辑
编辑最后更新 2022年08月20日,这篇文章主要讲解了".Net Core跨平台应用开发串口有哪些",文中的讲解内容简单清晰,易于学习与理解,下面请大家跟着小编的思路慢慢深入,一起来研究和学习".Net Core跨平台应用开发串口有哪些

这篇文章主要讲解了".Net Core跨平台应用开发串口有哪些",文中的讲解内容简单清晰,易于学习与理解,下面请大家跟着小编的思路慢慢深入,一起来研究和学习".Net Core跨平台应用开发串口有哪些"吧!

    引言

    为了验证采用dotnet core技术开发的物联网设备数据采集接入服务应用是否能在高性价比的linux嵌入式平台运行,针对dotnet core应用程序进行嵌入式linux环境的发布部署运行验证研究。

    硬件环境

    硬件系统经过对比筛选,选用了友善之臂出品的NanoPC-T3 Plus。该控制板为掌上型嵌入式Linux系统迷你PC,采用64位三星arm CPU,具有完善的硬件接口和驱动支持,大于1G的内存和8G以上的eMMC闪存,具有较高的性能价格比。

    • NanoPC-T3 Plus是友善之臂专门针对企业用户而设计,它采用三星八核Cortex -A53架构的S5P6818处理器,动态运行主频400M-1.4GHz。NanoPC-T3 Plus配备了16GB的eMMC、音频接口、视频输入/输出接口等;并且集成了WiFi和蓝牙,增加千兆以太网和电源管理功能,板载陶瓷天线,带串口调试功能。为适应工业客户需要,NanoPC-T3 Plus加装了标配的散热片,以解决芯片发热问题。

    • NanoPC-T3 Plus带两路视频输入,支持DVP 摄像头及MIPI-CSI摄像头,并且带四路视频输出,分别为HDMI 1.4A接口、LVDS接口、并行RGB-LCD接口、MIPI-DSI接口。并且支持RTC,板载备份电池接口,引出四个USB接口(其中三个是标准A型接口, 另外一个是2.54mm排母)等。

    • NanoPC-T3 Plus)流畅运行Android5.1、Debian、UbuntuCore+Qt等系统,内核驱动源码完全开源,接口丰富。

    硬件资源特性

    • CPU: S5P6818, 运行主频1.4GHz

    • 电源管理: 采用一颗ARM® Cortex®-M0单片机做电源管理, 支持动态调压, 软件关机和定时开机等功能

    • 内存: 2GB 32bit DDR3 RAM

    • 存储: 1 x microSD 卡槽

    • 网络: Gbit Ethernet(RTL8211E)

    • Wireless:802.11 b/g/n

    • Bluetooth: 4.0 dual mode

    • 天线: Wi-Fi和蓝牙共用, 板载陶瓷天线, 同时提供IPX接口

    • eMMC: 16GB

    • 视频输入:DVP Camera/MIPI-CSI(双摄像头口)

    • 视频输出:HDMI/LVDS/并行RGB-LCD/MIPI-DSI(四个视频输出接口)

    • 音频:3.5mm耳机座/Via HDMI

    • 麦克风: 板载麦克风

    • USB Host: 4 x USB 2.0 Host , 其中三个是标准A型接口, 另外一个是2.54mm排母

    • Micro USB: 1 x USB 2.0 Client

    • LCD接口: 45pin, 0.5mm间距FPC贴片座,支持全彩TFT LCD (RGB:8-8-8)

    • HDMI: HDMI 1.4a, Type A型口,1080P高清显示

    • DVP Camera接口: 24pin, 0.5mm间距,FPC贴片竖座

    • GPIO扩展接口: 30 Pin2.54mm排母, 包含4个UART, 1路I2C, 1路SPI, 3路PWM,9个GPIO

    • I2S/USB: 2.54mm间距排母

    • 调试串口: 2.54mm间距排针

    • 按键: 电源按键, 复位按键, 启动选择按键各一个

    • LED: 1 x power LED and 1 x system LED

    • CPU温度检测: CPU内部集成温度传感器

    • RTC: 支持RTC, 板上有备份电池接口

    • 散热片螺丝孔:能加螺丝固定的散热片

    • 供电: DC 5V/3A

    • PCB Size:100 x 64mm,八层,沉金工艺

    • 温度工作范围: -40℃ to 80℃

    为避免广告嫌宜,不过多对设备进行说明(好象难以避免呵,如有此方面问题,请管理员协助进行和谐呵)

    在此给出设备的wiki地址:http://wiki.friendlyarm.com/wiki/index.php/NanoPC-T3_Plus/zh

    支持的系统平台

    厂家提供的系统映像文件支持以下版本系统

    • lubuntu-desktop-xenial-4.4-armhf(基于ubuntu16.04的LUbuntu桌面版,32位arm系统)

    • friendlycore-xenial-4.4-armhf(基于ubuntu16.04的FriendlyCore系统,32位arm系统)

    • friendlycore-xenial-4.4-arm64(基于ubuntu16.04的FriendlyCore系统,64位arm系统)

    • Android5.1系统

    FriendlyCore,是一个没有X-windows环境,基于Ubuntu core构建的系统,使用Qt-Embedded作为图形界面的轻量级系统,兼容Ubuntu系统软件源,非常适合于企业用户用作产品的基础OS。

    系统除了保留Ubuntu Core的特性以外,还包括以下特性:

    • 支持电容和电阻触摸屏

    • 支持WiFi连接

    • 支持以太网连接

    • 支持蓝牙,已预装bluez等相关软件包

    • 支持音频播放

    • 支持Qt 5.10.0 EGLES和OpenGL ES1.1/2.0

    系统平台

    .NET Core支持的Linux版本

    https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/linux-prerequisites?tabs=netcore2x

    .NET Core 2.x 将 Linux 视为一个操作系统。 支持的 Linux 分发都对应有一个 Linux 内部版本(根据芯片体系结构)。

    以下 Linux 发行版本/版本支持 NET Core 2.x:

    • Red Hat Enterprise Linux 7,6 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • CentOS 7 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • Oracle Linux 7 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • Fedora 28、27 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • Debian 9(64 位,arm32)、8.7 或更高版本 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • Ubuntu 18.04(64 位,arm32)、16.04、14.04 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • Linux Mint 18、17 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • openSUSE 42.3 或更高版本 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • SUSE Enterprise Linux (SLES) 12 Service Pack 2 或更高版本 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    • Alpine Linux 3.7 或更高版本 - 64 位(x86_64 或 amd64)

    系统平台选择

    根据.NET Core 2.x对Linux系统的支持,选择friendlycore-xenial-4.4-arm64作为系统运行平台。

    下载厂家提供的系统映像文件,对NanoPC-T3/Plus进行系统烧写,方法详见WIKI教程.

    烧写主要步骤:

    • 1、下载厂家提供的映像文件和烧写工具win32diskimager(wiki中提供了下载链接)

    • 2、准备一张tf卡,格式化为一个分区(FAT32)

    • 3、运行win32diskimager软件,选择映像文件,选择tf卡对应的分区,点击写入

    • 4、烧写完成

    • 5、将tf卡插入卡座,按信boot键给控制板上电(需外接显示器和键盘、鼠标)

    • 6、根据屏幕提示,将系统安装至eMMC闪存。

    连接嵌入式Linux系统

    FriendlyCore系统默认支持多种连接方式,可通过外接输入、输出设备(键盘/鼠标、显示器)进行连接,也可以通过串口终端进行连接,也支持通过网络,使用ssh终端方式进行连接。

    FriendlyCore系统默认配置了两个用户帐户

    普通用户:

    用户名: pi

    密码: pi

    Root用户:

    用户名: root

    密码: fa

    系统开机默认会以 pi 用户自动登录,你可以使用 sudo npi-config 命令取消自动登录。

    物理连接

    NanoPC具有HDMI、TFT显示接口和USB接口,可以直接连接显示器、键盘/鼠标进行操作。

    串口连接

    NanoPC默认支持调试串口做为终端。

    通过USB转TTL串口的串口模块进行连接。默认通讯参数:115200,N,8,1

    软件可使用任意串口终端工具,如SecureCRT或Windows系统自带超级终端。

    网络连接

    可以通SSH工具进行网络连接,通过网络终端的方式访问。(Win10系统自带)

    FriendlyCore系统网络配置默认为自动获取IP地址。通过网络连接设备,需要确定设备的IP地址。

    初始IP地址可以通在串口终端模式下输入ifconfig命令查看,或通过网络扫描确定。

    确定设备的IP地址后,可以通ssh命令进行终端连接

    本次实验中,我们设备的IP地址为172.16.93.74,通过如下命令进行网络终端接入:

    ssh pi@172.16.93.74

    根据提示输入密码后,即可成功登入。

    .NET Core跨平台验证

    由于后期主要需要使用的程序功能为网络通讯和串口通讯,我们主要针对目标嵌入式linux系统下的网络和串口通讯进行验证。

    本次实验中,我们先对串口通讯进行验证。

    编写一个netcore2.x的控制台程序,程序实现系统信息显示,串口资源列举,串口选择,串口打开/关闭,串口接收显示和串口定时发送测试数据功能。

    验证程序设计

    采用SerialPort类进行串口测试功能实现(netcore项目需通过Nuget安装SerailPort库)

    实现以下功能:

    • 显示系统平台信息

    • 串口资源列举,

    • 串口选择,

    • 串口打开

    • 串口关闭

    • 串口接收/数据显示

    • 串口定时发送测试数据

    程序较为简单,在此贴出部分功能代码:

    显示系统平台信息

    串口资源列举

    串口测试

    编译程序,在window下测试程序通过。

    跨平台发布

    因目标平台为arm64嵌入式linux系统,采用以下方式进行程序发布:

    在命令行窗口,切换到项目文件夹,运行如下命令:

    dotnetpublish-rlinux-arm64-cRelease

    通过以上命令,得到生成的目标平台的发布包,程序文件及相关.netcore运行时依赖均被发布到项目release\netcoreapp2.2\linux-arm64\publish文件夹中。

    远程部署

    采用scp命令,将发布文件复制到目标机器

    在windows(win10)系统中,打开控制台窗口,输入scp命令,命令格式如下:

    scp –r d:\ubuntu\publish\ pi@172.16.93.74:/home/pi/.

    根据提示输入用户密码,完成文件夹的复制。

    在ssh终端窗口,切换到程序文件夹

    cd /home/pi/publish

    设置程序执行权限:

    chmod 777 ./HelloArm # HelloArm为测试程序文件名

    输入./ HelloArm运行程序

    Linux环境运行.Net Core程序

    在普通用户pi中运行程序

    程序显示了系统环境信息

    由于程序启动后调用了SerialPort.GetPortNames方法,程序未能按预期执行,出现如下信息:

    提示信息表明SerialPort类库仅支持Windows系统平台,不支持跨平台。

    至此,.net core程序跨平台在linux系统运行成功,但串口类库不支持跨平台。

    第三方串口类库

    为解决串口类支持问题,查找资料,发现github上有一个开源SerialPortStream类库支持netcore,能够支持Linux系统。

    https://github.com/jcurl/SerialPortStream

    该类库支持windows系统和Linux系统,但在Linux系统下运行,需要额外编译目标平台支持库并进行相关环境配置。

    Linux串口类库编译

    You first need to compile the support library libnserial.so for your platform. To do that, you'll need a compiler (e.g. GCC 4.8 or later) and cmake.

    在目标系统中(FriendlyCore),安装GCC编译器和cmake

    首先确定网络正常连接,能够访问互联网(需要良好的网络环境)。

    执行如下命令:

    sudo apt-get update

    安装更新GCC

    sudo apt-get install gcc

    安装cmake

    sudo apt-get install cmake

    确保gcc和cmake安装正常。可采用命令查看安装情况

    gcc --version

    cmake --version

    After cloning the repository, execute the following:

    $ git clone https://github.com/jcurl/serialportstream.git

    $ cd serialportstream/dll/serialunix

    $ ./build.sh

    根据上面的命令,完成类库的源码克隆和编译。

    注:类库linux依赖库仅需在同一目标平台编译一次,其他相同目标平台,复制并配置依赖库到目标系统即可。

    环境变量配置

    Binaries are built and put in the bin folder from where you ran the build script. You can add a reference to LD_LIBRARY_PATH to the library:

    $ export LD_LIBRARY_PATH=`pwd`/bin/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH

    执行上述命令,配置类库目标到环境变量(上述命令为临时环境变量配置,仅当前shell有效)

    配置全局环境变量的方法:

    vi /etc/profile

    在文件的最后一行,增加环境变量LD_LIBRARY_PATH的配置

    保存退出后,执行source /etc/profile 刷新环境变量

    注:vi相关操作,请自行百度或必应。

    Linux串口测试

    将测试验证程序中的SerialPort类更换为SerialPortStream类库(方法、属性基本兼容),进行适当的调整,在windows系统上编译运行,通过。

    重新发布Linux系统运行版本,进行linux系统部署。

    采用普通用户pi登录

    如环境变量未有效配置,串口类无法正常执行,程序执行到串口方法调用处停止。

    按Ctrl+C终止程序。

    配置好串口类库所需环境变量,重新运行程序,程序正常运行。

    如下图,程序启动,列举出系统有效串口,如下图所示:

    由于pi用户帐户权限原因,程序只显示了/dev/ttySAC0一个串口,此串口为系统调试终端输出串口。

    切换到系统超级用户

    su root

    根据提示输入密码:fa

    切换到程序目录,执行测试程序 ./publish/HelloArm,出现如下界面:

    在超级用户下,程序列举出了5个串口。

    通过操作命令,打开指定的串口,开启接收事件及定时周期发送数据,连接电脑串口(目前大部分电脑已不再提供串口,本实验通过USB转串口模块进行连接),通过PC端的串口工具软件同Linux迷你PC主机进行通讯,收发通讯正常。

    配置程序开机运行

    在root用户下,配置/etc/rc.local文件,将程序添加到系统开机运行

    vi /etc/rc.local

    在exit 0之前增加一行

    /home/pi/publish/HelloArm

    保存退出,重启系统

    reboot

    重启系统后,调试串口终端界面中,可以看到程序运行的输出信息,至此,程序配置完成,开机自动运行成功。

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