SenseCAP Gateway OS

O SenseCAP Gateway OS é um sistema operacional de gateway IoT multiprotocolo projetado para cenários industriais internos. Baseado no OpenWrt, fornece uma base de software padronizada que abrange três capacidades principais: gateway LoRaWAN, aquisição de dados de barramento industrial e relatórios de conformidade predial.

O sistema adota uma arquitetura leve inovadora que combina um host Debian com um único contêiner LXC (OpenWrt). Toda a lógica de negócios é encapsulada e executada dentro de um único contêiner OpenWrt, enquanto o sistema host é responsável apenas pela abstração de hardware e gerenciamento de contêineres. Este design alcança utilização otimizada de recursos, forte isolamento de segurança e flexibilidade operacional.

Características

Sistema host mínimo: O host Debian mantém apenas o kernel, a cadeia de ferramentas LXC, drivers de hardware e monitoramento UPS, sem executar serviços de nível aplicativo.
Arquitetura de contêiner único: Todos os serviços (serviços LoRaWAN, rede, gerenciamento de periféricos e serviços Web) executam dentro de um único contêiner LXC como pacotes nativos OpenWrt.
Operações simplificadas: O design de contêiner único simplifica o gerenciamento de configuração, rollback de atualizações e resolução de problemas, reduzindo a complexidade operacional.

Nota: O diagrama acima ilustra apenas os componentes de software executados dentro do contêiner LXC (OpenWrt). A camada do sistema host (Debian) — incluindo o kernel Linux, drivers de hardware, runtime LXC, monitor UPS e armazenamento de dados do usuário — é mostrada separadamente no topo e não faz parte da imagem do contêiner.

Hardware recomendado

Dispositivo	Link
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Wiki do reComputer R1225: https://wiki.seeedstudio.com/r1225_introduction/

O SenseCAP Gateway OS não é apenas o sistema dedicado para o R1225, mas também uma solução de software de gateway portátil. Pode ser adaptado a diferentes plataformas de hardware, permitindo que parceiros personalizem e estendam rapidamente o sistema.

Capacidades e roteiro

🔜 Próximos passos:

Adicionar suporte de configuração Web para o protocolo BACnet
Otimizar a lógica de configuração Web para portas seriais e Modbus
Adicionar serviço de watchdog de rede 4G

Estrutura de diretórios

recomputer-gateway/
├── .config                    # Configuração de compilação OpenWrt
├── .github/
│   └── workflows/
│       └── build.yml          # Workflow de compilação GitHub Actions
├── feeds.conf.default         # Configuração de feeds
├── feeds/
│   ├── chirpstack/            # Pacotes relacionados ao ChirpStack
│   ├── lorawan-gateway/       # Serviços backend do gateway LoRaWAN
│   └── luci-lorawan-gateway/  # Extensões da interface Web LuCI
│       ├── luci-app-gateway/      # Aplicativo de configuração principal
│       ├── luci-app-lora/         # Exibição de status LoRa
│       ├── luci-app-lte/          # Configuração LTE
│       ├── luci-app-ups/          # Gerenciamento de energia UPS
│       ├── luci-app-rs485/        # Configuração RS485
│       ├── luci-app-terminal/     # Terminal Web
│       ├── luci-app-ota/          # Atualização OTA
│       ├── luci-app-multiwan/     # Configuração Multi WAN
│       ├── luci-app-routing/      # Configuração de roteamento
│       └── luci-theme-sensecap/   # Tema SenseCap
├── openwrt/                   # Fonte OpenWrt (baixado durante a compilação)
└── README.md                  # Este documento

Primeiros passos

Requisitos do sistema

SO: Ubuntu/Debian Linux
Espaço em disco: > 50GB recomendado
Memória: > 8GB recomendado

Instalação de dependências

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential clang flex bison g++ gawk \
  gcc-multilib g++-multilib gettext git libncurses5-dev \
  libssl-dev rsync unzip zlib1g-dev file wget

Etapas de compilação

1. Inicializar submódulos

git submodule update --init --recursive

2. Clonar o fonte OpenWrt

git clone https://github.com/openwrt/openwrt.git -b openwrt-24.10
cd openwrt
rm -r feeds.conf.default
cp ../feeds.conf.default feeds.conf.default

3. Atualizar e instalar feeds

./scripts/feeds update -a
./scripts/feeds install -a

4. Aplicar configuração

cp ../.config .config
make defconfig

5. (Opcional) Desativar download CI LLVM do Rust para compilação mais rápida

sed -i 's/--set=llvm.download-ci-llvm=true/--set=llvm.download-ci-llvm=false/' \
  feeds/packages/lang/rust/Makefile

6. Compilar

unset CI GITHUB_ACTIONS CONTINUOUS_INTEGRATION
make -j$(nproc)

7. Obter resultado da compilação

Após a conclusão, o firmware está localizado em:

openwrt/bin/targets/armsr/armv8/openwrt-armsr-armv8-generic-rootfs.tar.gz

Personalização

Para personalizar o firmware (adicionar pacotes, modificar configurações do kernel), execute menuconfig no diretório openwrt:

cd openwrt
make menuconfig

Implantação

O firmware é implantado no dispositivo via contêiner LXC:

1. Parar o contêiner existente

sudo lxc-stop -n SenseCAP

2. Limpar e criar novo rootfs

sudo rm -rf /var/lib/lxc/SenseCAP/rootfs
sudo mkdir -p /var/lib/lxc/SenseCAP/rootfs

3. Extrair novo firmware

sudo tar -xzf /path/to/openwrt-armsr-armv8-generic-rootfs.tar.gz \
  -C /var/lib/lxc/SenseCAP/rootfs

4. Iniciar o contêiner

sudo lxc-start -n SenseCAP

5. SSH para o contêiner LXC

sudo lxc-attach -n SenseCAP

6. Visualizar logs

# Logs do packet forwarder LoRa
logread | grep lora

# Logs do sistema
logread

7. Interface Web

Acesse http://[IP_ADDRESS]/cgi-bin/luci para:

Visão geral do status: Status LoRa, conexões de rede, estatísticas de pacotes
Serviços: Configurações de LoRa, rede e outros

Módulos funcionais

Gateway LoRaWAN

Arquivo de configuração: /etc/config/lora_pkt_fwd
Serviço: lorawan_gateway
UI: Aplicativo LuCI Gateway

Concentrador ChirpStack

Alvo: seeed-gateway
Serviço: chirpstack-concentratord

Suporte LTE/WWAN

Configuração: /etc/config/network
Firewall: Regras de firewall adicionadas para redes LTE e WWAN

Suporte Multi-WAN

Suporta múltiplas configurações WAN incluindo LTE e Ethernet, com balanceamento de carga e capacidades de failover.

Arquitetura de interfaces de rede

O reComputer R1225 é equipado com duas portas Ethernet físicas (ETH0 e ETH1). Essas portas desempenham papéis diferentes com base na arquitetura host-contêiner:

Porta	Função	Descrição
ETH0	Interface do contêiner (LXC)	Esta interface é mapeada diretamente (passthrough) do hardware para o contêiner LXC através da configuração de rede LXC do host. O contêiner OpenWrt tem controle total sobre esta interface, gerenciando-a como uma porta WAN ou LAN padrão. Todo o tráfego de nível aplicativo (uplink LoRaWAN, MQTT, acesso Web UI, etc.) flui por esta porta.
ETH1	Interface do host (Debian)	Esta interface é gerenciada pelo sistema host Debian. É utilizada para tarefas de gerenciamento ao nível do host, como acesso SSH, operações de gerenciamento de contêineres, atualizações de firmware e comunicação de monitoramento UPS. Permanece isolada da pilha de rede do contêiner.

Esta separação garante que, mesmo se a rede do contêiner estiver mal configurada ou inacessível, a interface de gerenciamento do host permanece acessível para recuperação e manutenção.

RS485 / Modbus

Arquivos de configuração: /etc/config/rs485-module (serial, MQTT, protocolo)
Serviços: rs485-module, rs485-modbus
UI: Aplicativo LuCI RS485 (Configurações seriais, Configurações de protocolo, Configurações MQTT, Log MQTT)

O módulo RS485 suporta protocolos industriais incluindo Modbus RTU e BACnet MS/TP:

Modbus RTU: Polling e análise de registradores Modbus via interface serial RS485, com encaminhamento de dados através de uplink/downlink MQTT.
BACnet MS/TP: Suporte ao protocolo BACnet sobre RS485 para integração de automação predial (configuração Web em andamento).

Descrição dos feeds

Este projeto utiliza três feeds OpenWrt personalizados. Eles são definidos em feeds.conf.default e instalados no sistema de compilação OpenWrt via ./scripts/feeds update && ./scripts/feeds install.

chirpstack

Integração do ecossistema ChirpStack LoRaWAN, incluindo o servidor de rede, daemon concentrador, packet forwarders e seus frontends LuCI.

Pacote	Descrição
`chirpstack`	Servidor de rede ChirpStack LoRaWAN
`chirpstack-concentratord`	Daemon packet forwarder do concentrador (com builds por hardware)
`chirpstack-mqtt-forwarder`	Packet forwarder baseado em MQTT (variantes single / slot1 / slot2 / mesh)
`chirpstack-udp-forwarder`	Packet forwarder baseado em UDP (variantes single / slot1 / slot2)
`chirpstack-gateway-mesh`	Extensão de rede mesh LoRaWAN
`chirpstack-rest-api`	Serviço de API REST para ChirpStack
`lorawan-devices`	Perfis de dispositivos LoRaWAN e definições de codecs
`node-red`	Plataforma de automação visual Node-RED
`libloragw-sx1301 / sx1302 / 2g4`	Bibliotecas HAL LoRa Semtech
`luci-app-chirpstack-*`	Interfaces Web LuCI para todos os componentes ChirpStack
`luci-theme-argon`	Tema Argon para LuCI

lorawan-gateway

Integração de hardware do gateway e serviços de sistema backend.

Pacote	Descrição
`lora`	Serviço de pilha de rádio LoRa (Rust)
`packetforwarder`	Packet forwarder LoRa
`chirpstack-concentratord-target-seeed-gateway`	Build de concentrador específico para Seeed gateway
`chirpstack-gateway-bridge`	Bridge de gateway ChirpStack (backend MQTT/UDP)
`basicstation_ubus`	Protocolo Basic Station com serviço RPC ubus
`lte-serve`	Serviço de gerenciamento de módulo celular LTE
`rs485-module`	Serviço de comunicação serial RS485 (Rust)
`rs485-modbus`	Implementação do protocolo Modbus RS485 (Rust)
`bacnet-stack`	Pilha de protocolo BACnet para automação predial
`ups-module`	Serviço de gerenciamento de energia UPS (Rust)
`hardware-info`	Leitor EEPROM para SN, EUI e informações de hardware do gateway
`ubus-serve`	Serviço RPC ubus para gerenciamento de sistema
`wifi-module`	Configuração WiFi automática via detecção de drive USB

luci-lorawan-gateway

Aplicativos de interface Web LuCI e tema para gerenciamento do gateway.

Pacote	Descrição
`luci-app-gateway`	Configuração principal do sistema de gateway
`luci-app-lora`	Status e configuração de rádio LoRa
`luci-app-chirpstack-concentratord-target-seeed-gateway`	Configuração do concentrador Seeed gateway
`luci-app-lte`	Configuração celular LTE/4G
`luci-app-multiwan`	Failover Multi-WAN e balanceamento de carga
`luci-app-routing`	Configuração de roteamento de rede
`luci-app-rs485`	Configuração de interface RS485/Modbus
`luci-app-bacnet`	Configuração de protocolo BACnet
`luci-app-ups`	Gerenciamento de energia UPS
`luci-app-ota`	Atualização OTA de firmware
`luci-app-terminal`	Console terminal baseado na Web
`luci-theme-sensecap`	Tema personalizado SenseCAP

FAQ

Falha na compilação

Problema: Erros durante a compilação

Solução:

Verificar espaço em disco (> 50GB recomendado)
Garantir que os submódulos estão atualizados: git submodule update --init --recursive
A compilação Rust é lenta, desative o download CI LLVM para acelerar

Não é possível acessar após implantação

Problema: Não é possível acessar a interface Web após o início do contêiner

Solução:

Verificar o status do contêiner LXC: sudo lxc-ls -f
Visualizar logs do contêiner: sudo lxc-info -n SenseCAP
Verificar se a configuração de rede está correta

Dados LoRa não exibidos

Problema: Sem dados na página de status LoRa

Solução:

Verificar o status do serviço concentrador
Visualizar logs: logread | grep -i lora
Verificar se a configuração do gateway está correta

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Este projeto segue os requisitos de licença do projeto OpenWrt.

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SenseCAP Gateway OS

Índice

Características

Hardware recomendado

Capacidades e roteiro

Estrutura de diretórios

Primeiros passos

Requisitos do sistema

Instalação de dependências

Etapas de compilação

1. Inicializar submódulos

2. Clonar o fonte OpenWrt

3. Atualizar e instalar feeds

4. Aplicar configuração

5. (Opcional) Desativar download CI LLVM do Rust para compilação mais rápida

6. Compilar

7. Obter resultado da compilação

Personalização

Implantação

1. Parar o contêiner existente

2. Limpar e criar novo rootfs

3. Extrair novo firmware

4. Iniciar o contêiner

5. SSH para o contêiner LXC

6. Visualizar logs

7. Interface Web

Módulos funcionais

Gateway LoRaWAN

Concentrador ChirpStack

Suporte LTE/WWAN

Suporte Multi-WAN

Arquitetura de interfaces de rede

RS485 / Modbus

Descrição dos feeds

chirpstack

lorawan-gateway

luci-lorawan-gateway

FAQ

Falha na compilação

Não é possível acessar após implantação

Dados LoRa não exibidos

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