王貝貝，周冬梅

(成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610059)

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，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［1］并支持TCP/IP的眾多協(xié)議。因此，將它們用于無(wú)線撥號(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 GB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)開發(fā)了3G模塊的電路板，目的是把3G模塊的miniPCI接口通過硬件轉(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)3G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Linux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Red hat Enterprise 5，內(nèi)核采用 Linux－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。再開始配置內(nèi)核:第一步，cp config_mini2440_w35.config;第二步，make menuconfig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 rootfsqtopia－qt4.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，燒寫文件，連接好串口和USB電纜，打開超級(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］開始對(duì) Nand Flash進(jìn)行分區(qū);然后選擇功能號(hào)［v］開始下載supervivi，下載完畢，BIOS會(huì)自動(dòng)燒寫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］，開始下載Linux內(nèi)核zImage;安裝根文件系統(tǒng)，在BIOS主菜單選擇功能號(hào)［y］，開始下載ysffs根文件系統(tǒng)映像文件rootfs－qtopia－qt4.img，此過程大概需要2 min，下載的文件越大，燒寫的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng);下載完畢后，拔下USB連接線，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［3］。

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)用戶空間的后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程(Daemon)，負(fù)責(zé)與3G模塊進(jìn)行通信會(huì)話來(lái)進(jìn)行必要的初始化設(shè)置，然后開始按照協(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［2］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)的用戶名和密碼、是否采用數(shù)據(jù)加密等連網(wǎng)參數(shù)［4］。

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。

圖1 PPPD協(xié)議協(xié)商流程圖

(3)接下來(lái)開始發(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 LCPDELAYED_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－wcdmadisconnect。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)間斷開后能自動(dòng)再連接。

(2)設(shè)置開機(jī)自動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)，在系統(tǒng)的開機(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。

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－l命令查看是否存在。在電路板的USB HOST口連接3G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。

圖2 3G模塊驅(qū)動(dòng)檢測(cè)結(jié)果

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。

圖3 3G模塊成功撥號(hào)的結(jié)果

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，ping 119.75.217.56檢查是否能夠正常訪問網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果如圖4所示，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)連接正常。

圖4 ping外網(wǎng)的結(jié)果

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。

［1］ 徐英慧，馬忠梅，王磊，等.ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)－基于S3C2410與 Linux［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

［2］ 華為技術(shù)有限公司.EM770W AT命令接口說(shuō)明書［M］.廣州:華為技術(shù)有限公司，2009.

［3］ 廣東友善之臂計(jì)算機(jī)科技有限公司.Mini2440用戶手冊(cè)［M］.廣州:廣東友善之臂計(jì)算機(jī)科技有限公司，2011.

［4］ 熊海泉.嵌入式Linux下PPP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)［J］.科技廣場(chǎng)，2006(1):37－38.