路由器 IoT 网关复刻指南 (X-WRT/OpenWrt + eMMC)

JDCloud 路由器（X-WRT 系统）上构建了一个高效、稳定的 嵌入式 IoT 数据网关。

利用 128GB 的 eMMC，我们避开了路由器 Flash 空间不足的限制，实现了数据的本地持久化与 Web 可视化。

一、 已完成的操作总结

1. 存储空间优化 (eMMC 适配)

  • 路径重定向：将 apk 包管理器的数据库（/lib/apk）和缓存迁移到 eMMC。
  • 环境准备：在 /mnt/emmc 下建立了 opt、db、www、cgi-bin 等目录，确保系统重启后配置不丢失（通过 rc.local 自动建立软链接）。

2. 软件环境部署

  • 包管理器切换：确认系统使用 apk 而非 opkg。
  • 核心组件安装：安装了非加密版的 mosquitto-nossl（降低资源占用）和 sqlite3-cli（轻量级数据库）。
  • Web 服务配置：开启了 uhttpd 的 CGI 前缀支持（/cgi-bin），并建立了 Web 软链接。

3. 数据链路打通

  • 数据库初始化：建立了支持历史曲线（sensor_history）和实时状态（sensor_latest）的 SQLite 表结构。
  • 自动化采集：编写了 Shell 脚本（利用 mosquitto_sub 管道流）实时监听 MQTT 消息并自动写入数据库。
  • API 开发：实现了基于 CGI 的 JSON 接口，供前端网页调用。

二、 MQTT 实现架构图

当前系统的逻辑架构如下：

1. 采集层 (Data Collection)

  • 设备端：温湿度计、故障指示器、STM32（GaN 信号源）等通过 Wi-Fi/以太网发送 MQTT 报文。
  • 主题设计：采用分级主题（如 env/temp 或 device/current）来区分不同设备和数据类型。

2. 处理层 (Processing & Storage)

  • MQTT Broker (Mosquitto)：负责消息的中转和分发。
  • Data Bridge (Shell Script)：充当“中间件”，它订阅感兴趣的主题，将接收到的异步字符串解析为结构化数据。
  • Storage (SQLite)：将数据物理存储在 128GB eMMC 中。SQLite 的 ACID 特性保证了即使在断电情况下，数据记录也不会损坏。

3. 展示层 (Visualization)

  • Web Server (uhttpd)：处理 HTTP 请求。
  • CGI Interface：负责连接 Web 和数据库，执行 SQL 查询并将结果转化为 JSON 格式。
  • Dashboard (HTML5 + ECharts)：用户浏览器运行 JavaScript，异步抓取 JSON 数据并绘制出平滑的电流、温度历史曲线。

三、 架构的优势

  • 高可靠性：128GB eMMC 几乎可以存储几亿条记录，完全不用担心空间满。
  • 低耦合：你可以随时增加新的传感器，只需修改 mqtt_to_db.sh 里的主题匹配逻辑即可，不需要重新编译程序。
  • 零外部依赖：所有数据都在路由器本地处理，不需要上云，保护了工业/个人数据的私密性，且在断网状态下依然正常工作。

第一步：eMMC 环境初始化

在刷好 X-WRT 固件后，首先将存储压力转移到 eMMC 分区。

Bash

# 1. 创建 eMMC 基础目录
mkdir -p /mnt/emmc/apk/lib_apk /mnt/emmc/apk/cache /mnt/emmc/db /mnt/emmc/www/cgi-bin

# 2. 迁移 apk 数据库防止系统 Flash 撑爆
cp -a /lib/apk /mnt/emmc/apk/lib_apk_backup
rm -rf /lib/apk && ln -s /mnt/emmc/apk/lib_apk /lib/apk
rm -rf /var/cache/apk && ln -s /mnt/emmc/apk/cache /var/cache/apk

# 3. 验证 apk 是否可用
apk update

第二步：核心软件安装

卸载默认的 SSL 版本（节省资源，解决冲突），安装非加密版。

Bash

# 1. 切换 Mosquitto 版本
apk del mosquitto-ssl mosquitto-client-ssl
apk add mosquitto-nossl mosquitto-client-nossl

# 2. 安装数据库工具
apk add libsqlite3-0 sqlite3-cli

第三步：数据库与 API 配置

建立数据表并打通 Web 接口。

Bash

# 1. 初始化数据库表结构
sqlite3 /mnt/emmc/db/iot.db <<EOF
CREATE TABLE IF NOT EXISTS sensor_history (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    topic TEXT,
    value REAL,
    time DATETIME DEFAULT (datetime('now', 'localtime'))
);
CREATE TABLE IF NOT EXISTS device_events (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    device_id TEXT,
    event_type TEXT,
    description TEXT,
    time DATETIME DEFAULT (datetime('now', 'localtime'))
);
EOF

# 2. 开启 Web 服务器 CGI 支持
uci set uhttpd.main.cgi_prefix='/cgi-bin'
uci commit uhttpd
/etc/init.d/uhttpd restart

第四步：写入自动化脚本

这两个脚本是系统的核心“桥梁”。

1. 数据采集脚本 (/mnt/emmc/mqtt_to_db.sh)

Bash

cat << 'EOF' > /mnt/emmc/mqtt_to_db.sh
#!/bin/sh
DB="/mnt/emmc/db/iot.db"
mosquitto_sub -t "env/#" -t "device/#" -v | while read -r line
do
    TOPIC=$(echo $line | cut -d' ' -f1)
    VAL=$(echo $line | cut -d' ' -f2-)
    # 写入历史曲线表
    if echo "$TOPIC" | grep -Eq "temp|humi|current"; then
        sqlite3 $DB "INSERT INTO sensor_history (topic, value) VALUES ('$TOPIC', $VAL);"
    # 写入事件日志表
    elif echo "$TOPIC" | grep -Eq "status|event"; then
        D_ID=$(echo $TOPIC | cut -d'/' -f2)
        sqlite3 $DB "INSERT INTO device_events (device_id, event_type, description) VALUES ('$D_ID', 'EVENT', '$VAL');"
    fi
done
EOF
chmod +x /mnt/emmc/mqtt_to_db.sh

2. 数据接口 API (/mnt/emmc/www/cgi-bin/data)

Bash

cat << 'EOF' > /mnt/emmc/www/cgi-bin/data
#!/bin/sh
echo "Content-Type: application/json"
echo ""
sqlite3 /mnt/emmc/db/iot.db "SELECT json_group_array(json_object('time', time, 'topic', topic, 'val', value)) FROM (SELECT * FROM sensor_history ORDER BY id DESC LIMIT 100);"
EOF
chmod +x /mnt/emmc/www/cgi-bin/data

第五步：设置开机自启

编辑 /etc/rc.local，在 exit 0 之前加入：

Bash

# 建立 Web 目录映射
ln -s /mnt/emmc/www /www/iot
mkdir -p /www/cgi-bin
ln -s /mnt/emmc/www/cgi-bin/data /www/cgi-bin/data

# 启动数据采集后台
/mnt/emmc/mqtt_to_db.sh &

架构逻辑图示

系统运行流程：

  1. MQTT 终端：发送数据至路由器 IP。
  2. Mosquitto：接收数据流。
  3. Shell 脚本：从 Mosquitto 抓取数据，解析后通过 sqlite3 命令插入 eMMC 文件。
  4. 前端网页：用户访问 /iot/index.html，JS 调用 /cgi-bin/data。
  5. CGI 接口：读取数据库返回 JSON，由 ECharts 完成绘图。

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