Rovio智能车北极星定位分析

背景

最近在hack rovio小车的定位系统，从一些公开的资料（CSK.Blog-对Wowwee Rovio机器人的拆解和扩展可能性探讨）获知，北极星主芯片与主控板的通信是通过串口，也就是URAT总线进行通信。

接线图如下

从上往下依次为：GND，Reset，TX，RX，CON，VIN

这里面，必须接的是GND，TX，RX，VIN，VIN口电压4.6V，用5V应该也没问题

既然是串口，那么用esp32，甚至单片机就可以驱动起来，理论分析到这，下面就是软硬件上的hack分析

硬件hack

根据上述接口图，从之前的hack分析中，抓取的小车和上位机通信数据包看，位置信息是通过head_position字段传递的，是一个int值，不出意外，这个值是通过北极星主芯片的tx口发给小车主控板的。

为了抓这个数据，把tx口接线柱拆下来，接到usb 串口的rx口后，试图从总线数据上进行分析。

首先，摆在眼前的是波特率问题，因为没有总线分析仪这样高端的设备，只能反复切换波特率尝试，终于在切换到19200时，发现了有效的ascii字符。

然后就把主控板的TX口接到电脑usb串口芯片的RX口上，然后把电脑usb串口芯片的TX口接到北极星芯片的RX口上，硬件这么接的目的，是为了分析主控板的上行通信协议。

随后就碰到一个比较棘手的问题，串口跟TCP端口有所区别，无法像网卡一样，获取所有TCP/IP流，然后过滤指定的端口数据进行分析。端口被某个应用独占后，其它应用无法再打开端口监听端口上的数据包。

为了达到监听的目的，做了如下尝试：

软件hack

在windows上，写了一段python代码，之所以用python，完全是考虑开发环境搭建的简化，批处理没有找到合适的方式，C++要搭编译环境，退而求其次，用了python

首先在windows上安装python3.x，官方网站下载3.5-3.8即可，最新的是3.12了。注意，别被x度导流到国内的二道贩子网站，出二维码缴费，真恶心。

安装过程注意，勾选环境变量和安装pip，后面要用

安装完成，打开命令行，输入pip install pyserial

随后，找个记事本，写下如下代码，保存后缀.py， 用python打开

import serial
 
from time import sleep
 
def recv(serial):
  while True:
    data = serial.read_all()
    if data == '':
      continue
    else:
      break
    sleep(0.02)
  return data
 
if __name__ == '__main__':
  ser = serial.Serial('com10', 19200, timeout=0.5) #/dev/ttyusb0
  if ser.isOpen() :
    print("open success")
  else :
    print("open failed")
 
  while True:
    data =recv(ser)
    if data != b'' :
      print("receive data & write back ====>: ",data)
      ser.write(data) #数据写回

上述代码的作用是打开窗口com10（根据需要指定），接收主控板发过来的数据，打印出来，随后再发送出去，传递给北极星，相当于再电脑内部做了个环回+打印的功能。

如法炮制，可以在电脑上再安装一个usb ttl适配器，连接北极星上的TX口，这样就能在同一台电脑上，同时监听上下行数据，进行分析了。

软硬件接线图

关于串口工具

过程中用到的工具，做个记录，备忘

1. 串口调试精灵

绿色版的，这个不多介绍了。网上李逵很多，正经的叫sscom

2. Virtual Serial Port Driver

也叫vspd，要下载破解版的。这个软件的作用是可以虚拟出串口，在物理串口和虚拟串口之间建立桥接，桥接后，可以用串口监听软件监听物理串口上的数据，场景是某些下位机通过串口与windows主机通信，因为物理串口被占用，无法监听，所以变通为在桥接的虚拟端口上做监听

3. CommMonitor

与上述vspd配合使用，能够对某些常用的协议做格式化显示，看起来方便些。

4. SerialMonitor，Device Monitoring Studio等

同上

注意，Device Monitoring Studio有的版本还只有tcp端口，没有串口监听，下载了一个8.4的破解版，可用。

http://www.ceiwei.com  这个网站有串口工具下载，非免费版和收费版，免费版也够用了。