基于S3 C2440和Linux的無(wú)線(xiàn)撥號(hào)上網(wǎng)終端

摘要 以S3C2440和Linux為平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于3C模式的無(wú)線(xiàn)撥號(hào)上網(wǎng)終端，并闡述了其硬件組成、軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的建立、撥號(hào)程序的分析，以及驅(qū)動(dòng)檢測(cè)的方法，最后進(jìn)行了撥號(hào)上網(wǎng)的測(cè)試。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠，具有一定的應(yīng)用空間。
關(guān)鍵詞 S3C2440；Linux；撥號(hào)上網(wǎng)終端

    目前嵌入式技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)采用S3C2440處理器和Linux系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的無(wú)線(xiàn)撥號(hào)上網(wǎng)終端在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用空間。例如在視頻監(jiān)控方面，結(jié)合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使監(jiān)控的方式更加多元化，使監(jiān)控的面積和距離都得到了大幅提高，擺脫了物理通道的約束，可以說(shuō)是未來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。終端采用ARM9嵌入式處理器，主頻最高可達(dá)400 MHz，而且其內(nèi)部集成了LCD控制器、內(nèi)存控制器、Flash接口電路以及雙通道的USB總線(xiàn)，處理器也支持Linux操作系統(tǒng)，而Linux操作系統(tǒng)也擁有現(xiàn)代操作系統(tǒng)所具備的內(nèi)容：搶先式多任務(wù)處理、內(nèi)存保護(hù)、虛擬內(nèi)存并支持TCP／IP的眾多協(xié)議。因此，將它們用于無(wú)線(xiàn)撥號(hào)上網(wǎng)終端中時(shí)，可以利用ARM9低功耗，高性能的特點(diǎn)和Linux良好的網(wǎng)絡(luò)支持功能完成撥號(hào)上網(wǎng)和進(jìn)一步的具體應(yīng)用。

1 終端硬件平臺(tái)
    硬件部分采用核心板加底板的結(jié)構(gòu)，核心板是以S3C2440作為處理器，并配有64 MB的SDRAM，256 MB／1 CB的Nand Flash和2 MB的Nor Flash；底板上添加了串口、USB接口、100 Mbit·s-1以太網(wǎng)RJ-45接口和SD卡等基本外圍電路。另外，單獨(dú)開(kāi)發(fā)了3G模塊的電路板，目的是把3G模塊的miniPCI接口通過(guò)硬件轉(zhuǎn)化為USB接口，這樣不僅方便3G模塊與核心板的連接，而且也方便了對(duì)3C模塊在Linux系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)的處理，3G模塊采用華為EM770W。

2 軟件平臺(tái)
2．1 PC機(jī)軟件平臺(tái)
    系統(tǒng)軟件平臺(tái)以L(fǎng)inux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在PC機(jī)上安裝虛擬機(jī)，然后在VMware Workstation上安裝Redhat Enterprise 5，內(nèi)核采用Lin ux-2．6．32．2，然后在Red hat5的Linux上建立ARM—Linux—gcc的交叉編譯環(huán)境，ftp以及samba服務(wù)器等。
2．2 終端的系統(tǒng)移植
    系統(tǒng)移植包括：配置Linux內(nèi)核，向內(nèi)核中添加3G模塊的驅(qū)動(dòng)和PPP協(xié)議的支持，并重新編譯和下載。
    在內(nèi)核配置之前，首先要進(jìn)入內(nèi)核目錄，執(zhí)行make distclean命令將以前相關(guān)的臨時(shí)文件、配置文件、中間文件和路徑文件等清除。再開(kāi)始配置內(nèi)核：第一步，cp config_mini2440_w35．config；第二步，make menu config進(jìn)入基于文本模式的菜單型選項(xiàng)，添加USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動(dòng)和PPPD協(xié)議支持的選項(xiàng)；第三步，對(duì)內(nèi)核進(jìn)行編譯，執(zhí)行命令make zImage，編譯成功后在／arch／arm／boot目錄下將生成zImage燒寫(xiě)文件；第四步，制作目標(biāo)板的文件系統(tǒng)映像，在mini2440的目錄下執(zhí)行命令mkyaffszimage-128M rootfs-qtopia-qt4 rootfs-qtopia-qt 4．img，這樣在當(dāng)前目錄下就生成了相應(yīng)的文件系統(tǒng)映像；第五步，燒寫(xiě)文件，連接好串口和USB電纜，打開(kāi)超級(jí)終端和DNW軟件，硬件上電并選擇為NOR Flash啟動(dòng)，進(jìn)入BIOS功能菜單。首先選擇功能號(hào)[f]開(kāi)始對(duì)Nand Flash進(jìn)行分區(qū)；然后選擇功能號(hào)[v]開(kāi)始下載supervivi，下載完畢，BIOS會(huì)自動(dòng)燒寫(xiě)supervivi到NAND Flash分區(qū)中，并返回主菜單；安裝Linux內(nèi)核，在BIOS主菜單中選擇功能號(hào)[k]，開(kāi)始下載Linux內(nèi)核zlmage；安裝根文件系統(tǒng)，在BIOS主菜單選擇功能號(hào)[y]，開(kāi)始下載ysffs根文件系統(tǒng)映像文件rootfs—qtopia—qt4．img，此過(guò)程大概需要2 min，下載的文件越大，燒寫(xiě)的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)；下載完畢后，拔下USB連接線(xiàn)，在BIOS主菜單選擇功能號(hào)[b]，啟動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步進(jìn)行屏幕校正和相關(guān)設(shè)置。
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3 撥號(hào)程序分析
3．1 PPPD撥號(hào)程序的簡(jiǎn)要分析
    PPPD是一個(gè)用戶(hù)空間的后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程(Daemon)，負(fù)責(zé)與3C模塊進(jìn)行通信會(huì)話(huà)來(lái)進(jìn)行必要的初始化設(shè)置，然后開(kāi)始按照協(xié)議要求的步驟進(jìn)行撥號(hào)。初始化設(shè)置是由PPPD自帶的輔助工具CHAT完成，這個(gè)程序利用AT指令和3G模塊進(jìn)行通信，主要是交互一些撥號(hào)的參數(shù)設(shè)置、進(jìn)行撥號(hào)的用戶(hù)名和密碼、是否采用數(shù)據(jù)加密等連網(wǎng)參數(shù)。
    撥號(hào)流程和主要函數(shù)如下：
    (1)主程序pppd_start()，這個(gè)函數(shù)首先是做初始化工作，對(duì)幾個(gè)所使用的協(xié)議進(jìn)行初始化，這里所用到的分別是lcp_protent，chap_ protent，ipcp_protent。
    (2)完成初始化后，正式開(kāi)始進(jìn)行協(xié)議的協(xié)商，PPPD協(xié)議協(xié)商流程，如圖1所示。

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    (3)接下來(lái)開(kāi)始發(fā)起lcp通信，start_link->lcp_lowerup()，這個(gè)函數(shù)首先和內(nèi)核的PPP協(xié)議進(jìn)行協(xié)商，主要是MTU等鏈路參數(shù)，協(xié)商后設(shè)置LCPDE-LAYED_UP標(biāo)志，把lcp_delayed_up函數(shù)設(shè)置給一個(gè)定時(shí)器，這個(gè)定時(shí)器會(huì)根據(jù)DELAYED_UP標(biāo)志周期執(zhí)行前賦給lcp_delayed_up，在這里函數(shù)將主動(dòng)發(fā)起lcp協(xié)議請(qǐng)求，之后等待對(duì)方回應(yīng)。start_link函數(shù)結(jié)束返回到pppd_start()主函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。
    (4)主函數(shù)pppd_start會(huì)進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)，這個(gè)循環(huán)主要執(zhí)行函數(shù)handle_events()和get_input()。handle_events主要處理接收到的信號(hào)，get_input負(fù)責(zé)處理接收到的數(shù)據(jù)包。
3．2 配置撥號(hào)腳本
    (1)需要配置的撥號(hào)腳本文件有3個(gè)，分別是：wcdma，chat—wcdma—connect和chat—wcdma—disconnect。把它們存放在／etc／PPP ／peers目錄下。注意要在wcdma中添加persist命令，保證3G網(wǎng)絡(luò)在一段時(shí)間斷開(kāi)后能自動(dòng)再連接。
    (2)設(shè)置開(kāi)機(jī)自動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)，在系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)啟動(dòng)腳本中添加shell命令：／etc／PPP／rmlock，判斷并刪除無(wú)效的串口的lock文件，保證成功撥號(hào)。／usr／bin／pppd call wcdma，使其自動(dòng)撥號(hào)。／usr／bin／sleep 15，保證15 s的撥號(hào)時(shí)間。
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4 測(cè)試
4．1 驅(qū)動(dòng)檢測(cè)
    將電路板的啟動(dòng)模式設(shè)置為Nand Flash啟動(dòng)，則Linux系統(tǒng)會(huì)在通電后自動(dòng)運(yùn)行。系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)在／dev目錄下生成PPP設(shè)備節(jié)點(diǎn)，可用ls／dev／PPP-1命令查看是否存在。在電路板的USB HOST口連接3C模塊的電路板，若超級(jí)終端上有如圖2所示的信息輸出，則可知3G模塊的驅(qū)動(dòng)已經(jīng)正確添加到內(nèi)核中了。

4．2 撥號(hào)測(cè)試
    在超級(jí)終端命令行下，輸入命令：pppd call wcdma&，結(jié)果如圖3所示，說(shuō)明撥號(hào)成功。

    然后記錄出現(xiàn)的兩個(gè)DNS地址，找到／etc目錄下的resolv．conf文件，將分配得到的兩個(gè)DNS服務(wù)器地址：202．102．224．68和202．  102．227．68添加到文件中，這樣就可以進(jìn)行域名解析了。Ping外網(wǎng)測(cè)試，ping119．75．217．56檢查是否能夠正常訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果如圖4所示，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)連接正常。

5 結(jié)束語(yǔ)
    設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于S3C2440和Linux的無(wú)線(xiàn)撥號(hào)上網(wǎng)終端，對(duì)其中3G撥號(hào)上網(wǎng)所用到技術(shù)進(jìn)行了探討和分析。利用ARM高速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和Linux的網(wǎng)絡(luò)支持功能，保證了終端設(shè)備工作的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，具有一定的實(shí)際意義。有待注意之處：(1)硬件3G模塊的電路板有必要集成到底板上，這樣可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低成本。(2)Linux系統(tǒng)內(nèi)核要根據(jù)具體的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行裁剪，這樣不僅節(jié)省了存儲(chǔ)資源，而且還提高了系統(tǒng)的處理速度。