基于S3C2410的CDMA無(wú)線(xiàn)數據傳輸方法

　　1 引言

　　Linux嵌入式系統，具有高性能、低功耗、體積小、可靠性高、源代碼開(kāi)放等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被越來(lái)越多的人認可并使用，原先只有在PC機上實(shí)現的功能，如今也被移植到了更加方便的嵌入式系統上。近些年嵌入式系統已經(jīng)應用十分廣泛，而隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )特別是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的興起和發(fā)展，將更加快捷方便的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與嵌入式系統相結合更成為了當前研究的熱點(diǎn)。CDMA(碼分多址)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )具有覆蓋面廣、速度穩定、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，CDMA的網(wǎng)絡(luò )速度最大可達200k/s。本文著(zhù)重介紹了ARM9與CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相結合的，進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據傳輸的方法。

　　2 軟硬件平臺設計

　　這里采用的是三星公司的基于S3C2410的高端ARM9處理器芯片，適用于高端手持設備和微型智能控制設備的開(kāi)發(fā)。它的主頻可以達到203MHz，內建有MMU(內存管理單元)，擴展總線(xiàn)最大頻率100MHz。S3C2410具有3個(gè)UART、4個(gè)DMA通道、1個(gè)RTC和觸摸屏接口，還具有IIC總線(xiàn)、一個(gè)USB Host，可以?huà)旖訄D片采集終端設備。

　　Linux為嵌入式系統提供了一個(gè)極有價(jià)值的選擇，它與Unix相似，是一個(gè)多任務(wù)多進(jìn)程操作系統，支持非常廣泛的硬件，并且源碼完全公開(kāi)，可以方便的根據需要修改，而且Linux提供了強大的網(wǎng)絡(luò )功能，使其具有了同其他操作系統相同的地位。Linux可以用于多種硬件平臺，并且受開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)間限制小，通過(guò)剪裁、編譯后的Linux內核文件非常小，只有2MB左右，可以方便地燒寫(xiě)入FLASH中，適合嵌入式系統的應用。最重要的是可以在PC機上開(kāi)發(fā)，然后移植到硬件平臺上運行。因此，這里我們選擇Linux2.4作為嵌入式的操作系統。

　　2.1 系統結構設計

　　該系統為實(shí)時(shí)監控系統，也就是說(shuō)當發(fā)生異常情況的是時(shí)候，圖片采集終端自動(dòng)拍攝圖片后，將圖片存儲到系統SDRAM中，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)CDMA模塊，將采集到的圖片上傳至Internet，也就是發(fā)送到指定的Email地址中。

　　2.2 硬件結構設計

　　本嵌入式系統自帶32MB SDRAM和8MB FLASH，將編譯好的Linux內核文件和ramdisk文件系統分別燒寫(xiě)入FALSH中，運行時(shí)再由系統自動(dòng)調入到SDRAM中。S3C2410引出一個(gè)USB Host連接USB攝像頭用于圖片采集，通過(guò)一個(gè)UART接口連接CDMA無(wú)線(xiàn)Modem，另一個(gè)UART連接PC主機

　　3 軟件設計

　　3.1 Linux內核編譯

　　嵌入式系統資源有限，因此不可能在嵌入式系統之上進(jìn)行程序的編譯，需要在PC機上將程序編譯成嵌入式系統識別的二進(jìn)制代碼，然后再移植到其上。交叉編譯環(huán)境就是用來(lái)在PC機上編譯嵌入式系統可識別代碼的工具。這里用到的交叉編譯環(huán)境是ARM-Linux。把對PPP的支持編譯進(jìn)Linux內核的方法為：在kernel目錄，終端下輸入make menuconfig，選擇Network device support，[*]選擇所有關(guān)于PPP的選項，然后保存退出編譯即可。

　　3.2 PPP移植[1]

　　PPP(Point-to-Point Protocol)點(diǎn)到點(diǎn)，是為在點(diǎn)對點(diǎn)連接上傳輸多協(xié)議數據包提供了一個(gè)標準方法。本文用到的CDMA無(wú)線(xiàn)連網(wǎng)方法，就需要PPP協(xié)議的支持，這里用的版本是PPP-2.4.1和rp-PPPoE-3.7。其編譯方法就是在建立的交叉編譯環(huán)境下編譯，生成pppd和chat等可執行文件，并寫(xiě)入文件系統ramdisk的/bin目錄中。編寫(xiě)三個(gè)撥號腳本文件放在文件系統/ppp目錄下。

　　第一個(gè)腳本文件為chap-secrets：

　　“card” * “card”

　　其中card分別為用戶(hù)名和密碼，*表示對服務(wù)器沒(méi)有限制。

　　第二個(gè)腳本文件為cdma1：

　　ttyS0 #CDMA Modem連接到串口1上

　　19200 #CDMA波特率

　　nocrtscts #不采用modem的rts和cts信號線(xiàn)流控

　　connect ‘/bin/chat –v –f /etc/ppp/chat/cdma2’ #用chat程序完成連接建立的會(huì )話(huà)過(guò)程，會(huì )話(huà)要通過(guò)/etc/ppp/chat/cdma2文件控制

　　debuf #表示pppd工作在調試模式

　　nodetach #表示不讓pppd轉入后臺工作

　　ipcp-accept-local #表示接受服務(wù)器分配的本機IP地址

　　ipcp-accept-remote #表示接受服務(wù)器指定的服務(wù)器IP地址

　　defaultroute #表示把服務(wù)器指定的IP地址設定為默認的路由

　　user card #表示認證時(shí)用戶(hù)名card，pppd根據該用戶(hù)名，從chat-secrets文件中取得密碼

　　第三個(gè)腳本文件為cdma2：

　　ABORT “NO CARRIER”

　　ABORT “NO DIALTONE”

　　ABORT “ERROR”

　　ABORT “NO ANSWER”

　　ABORT “BUSY”

　　TIMEOUT 120

　　“”at

　　OK atdt#777

　　connect

　　以上幾行代碼的意思是如果modem撥號過(guò)程中出現了例如NO CARRIER之類(lèi)的返回信息，則取消chat過(guò)程，連接失敗，TIMEOUT 120則表示為連接超時(shí)，atdt#777表示撥號至#777。

　　設置好后，在開(kāi)發(fā)板環(huán)境下輸入pppd，如果出現亂碼，則說(shuō)明ppp移植正確。鍵入撥號命令pppd call cdma1，生成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò )接口ppp0，服務(wù)器自動(dòng)分配一個(gè)IP地址。此時(shí)PPP的移植及設置結束，也就是說(shuō)現在已經(jīng)創(chuàng )造好了一個(gè)可以上網(wǎng)的嵌入式系統。

　　3.3 Email發(fā)送程序設計[2]

　　圖片采集終端采集的圖片要發(fā)送到Email中，需要以附件的形式發(fā)送。郵件發(fā)送過(guò)程中，需要對郵件地址、用戶(hù)密碼和附件內容進(jìn)行加密處理，這里采用了Base64加密法。Base64算法就是以3個(gè)字節為單位，當剩下的字符數量不足3個(gè)字節時(shí)，則應使用0進(jìn)行填充，依次取6位數據并在前面補上兩個(gè)0形成新的8位編碼，由于3*8=4*6，這樣3個(gè)字節的輸入會(huì )變成4個(gè)字節的輸出，長(cháng)度上增加了1/3。相應地，輸出字符則使用‘=’占位，因此編碼后輸出的文本末尾可能會(huì )出現1至2個(gè)‘=’。

　　郵件發(fā)送程序經(jīng)過(guò)了以下幾個(gè)過(guò)程[3]：

　　(1)socket(int domain,int type,int protocol);

　　該函數建立新的socket，以建立一個(gè)新的通信端口并獲得文件描述符。函數中的參數domain確定一個(gè)協(xié)議族，這里定義為AF_INET，type指定套接字類(lèi)型，該處使用SOCK_STREAM，protocol一般為0，使用默認協(xié)議。

　　(2)connect(int sockfd,struct sockaddr *address,size_t address_len);

　　當調用socket建立傳輸端口后，調用connect函數建立與遠程服務(wù)器相連的連接線(xiàn)路。

　　(3) recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);

　　該函數用于接收從套接口傳來(lái)的信息，socket用connect連接的套接口，buf是指向內存塊的指針，用于存儲接受的消息，len指明內存塊的大小，flags是一個(gè)操作標志。

　　(4)Base64_Code();//對登陸信息或附件內容進(jìn)行加密

　　(5)send(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags);

　　該函數是用來(lái)通過(guò)套接口向其它程序傳遞數據的。sockfd是用來(lái)傳輸數據的socked描述符，msg是一個(gè)指向要發(fā)送數據的指針，len是以字節為單位的數據的長(cháng)度，flags一般情況下設置為0。

　　4 總結

　　實(shí)驗證明用CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送數據，速度比較穩定，有時(shí)會(huì )由于網(wǎng)絡(luò )原因發(fā)送失敗，但是成功率較高，收到的圖片數據丟幀現象不明顯。該方法可用于工業(yè)現場(chǎng)的監視以及家庭監控系統以及遠程的數據采集。由于圖片是發(fā)送到Email中的，因此運行成本較低，有較大的推廣空間。

　　本文創(chuàng )新點(diǎn)：目前基于GPRS的無(wú)線(xiàn)數據傳輸方法研究的較多，而CDMA網(wǎng)絡(luò )的高性能特性，逐漸引起了研究者的注意，本文就結合CDMA網(wǎng)絡(luò )設計了一套與嵌入式相結合的系統,，將采集的現場(chǎng)圖片，以附件的形式發(fā)送到Email中。