基于Linux-ARM平臺的3G無(wú)線(xiàn)設計

0 引言

目前，嵌入式技術(shù)已廣泛應用于工業(yè)控制、無(wú)線(xiàn)通訊、網(wǎng)絡(luò )應用、消費類(lèi)電子產(chǎn)品、成像和安全產(chǎn)品等各類(lèi)產(chǎn)品。隨著(zhù)3G牌照的發(fā)放，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的帶寬大幅擴展，具有3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入功能的嵌入式系統更加具有發(fā)展前景。本文將介紹中興的AC580無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡在以S3C2410微處理器為核心的嵌入式系統上的應用。

1 終端系統的硬件平臺

1．1 系統體系結構

S3C2410處理器作為核心芯片集成了許多重要功能模塊，本系統主要用到以下部分：NandFlash控制器、SDRAM控制器、3個(gè)通道的 UART、2個(gè)USB主機接口、1個(gè)USB設備接口、JTAG。NandFlash作為存儲器，用于存儲支撐整個(gè)系統軟件的BootLoader、 Kernel、文件系統。在開(kāi)發(fā)調試時(shí)串口作為控制臺起作用，USB設備接口起到與PC機連接并下載傳輸數據的作用，而USB主機接口用于連接3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡設備，Embedded-ICE(20腳標準JTAG)接口和并口式JTAG接口則支掙ADS軟件的下載、調試以及Flash的燒寫(xiě)。系統結構圖如下：

1．2 USB主機接口硬件電路

中興的AC580無(wú)線(xiàn)寬帶上網(wǎng)卡是基于CDMA20001X／EV-DO REVA網(wǎng)絡(luò )的數據卡產(chǎn)品。它采用USB接口進(jìn)行連接，支持Linux操作系統。其傳輸速率為上行(反向鏈路)最高到1．8Mb／s，下行(向前鏈路)最高3．1Mb／s，工作頻段為CDMA800MHz。網(wǎng)卡可以直接通過(guò)S3C2410集成了的USB HOST控制器接入，不需要附加額外的芯片，非常方便。USB總線(xiàn)協(xié)議定義了四條信號線(xiàn)，其中兩條負責供電，另外兩條負責數據的傳輸。USB HOST接口硬件電路如圖2所示。

2 系統的3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入功能實(shí)現

系統軟件包括以下三個(gè)部分：vivi作為BOOTLOADER(引導啟動(dòng)程序)；Linux-2．6．24作為嵌入式操作系統；Cramfs作為系統的文件系統。系統將采用PPP撥號的方式接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。

2．1 設備驅動(dòng)與KERNEL

Linux內核采用的是2．6．24版本，需要移植到ARM平臺。設備驅動(dòng)程序可以被看作操作系統的一部分。設備驅動(dòng)既可以交叉編譯到內核鏡像中，也可以以模塊的形式存放在文件系統中，并在運行時(shí)加載模塊。本系統采用的方式是編譯到鏡像文件中。

USB驅動(dòng)程序分為主機控制器驅動(dòng)程序(HostController Driver，HCD)、主機端設備驅動(dòng)程序(USBD)和不同的USB設備的設備類(lèi)驅動(dòng)(Sla-ve Device Driver)。USB的HCD是USB主機驅動(dòng)程序中直接與硬件交互的軟件模塊，USBD是整個(gè)USB主機驅動(dòng)程序的核心，而USB設備類(lèi)驅動(dòng)則是最終與應用程序交互的軟件模塊。

USBD和HCD需在配置內核編譯選項時(shí)選擇編譯進(jìn)內核。對于USB設備類(lèi)驅動(dòng)，AC580使用的是高通公司的MSM6085芯片，這款芯片能在USB下仿真出串口，并通過(guò)它來(lái)完成撥號工作。將中興的USB Serial驅動(dòng)源碼加入內核源碼中，修改Makefile和Kconfig，將USB Serial驅動(dòng)編譯進(jìn)內核。

另外AC580是一個(gè)多合一設備，有CDROM、USBMASS Storage、USB Serial三部分，因此還需添加對SCCICDROM、USB MASS Storage的支持。同時(shí)為了實(shí)現撥號，編譯的內核還應添加對PPP協(xié)議的支持。

2．2 建立Cramfs文件系統

Cramfs文件系統是專(zhuān)門(mén)針對閃存設計的只讀壓縮的文件系統。當系統需要訪(fǎng)問(wèn)Cramfs文件系統中某個(gè)位置的數據時(shí)，計算出該數據在文件系統中的位置，并實(shí)時(shí)解壓到內存中。文件系統中的系統基本應用程序可以使用Busybox來(lái)定制。

本系統中使用的AC580無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡連接到主機時(shí)，USB缺省工作方式是USB存儲設備，在Linux下顯示為CDROM和USB Storage兩個(gè)設備，撥號需要找到USB Serial設備。首先需要安裝好USB Serial驅動(dòng)，其次使用eject／dev／srl命令彈出USB存儲設備。這時(shí)AC580中的高通芯片將翻轉為串口模式(在／dev目錄下顯示為／ttyUSB0、／ttyUSBl、／ttyUSB2、／ttyUSB3幾個(gè)設備)，可以用于撥號及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸。因此在配置編譯BusyBOX時(shí)，除必須的系統基本應用程序外，還必須置eject命令。

在／lib目錄下添加共享鏈接庫。添加內核模塊和配置腳本，包括rt73．ko、／linuxrc、／etc目錄下的配置文件等。在／dev目錄下創(chuàng )建設備節點(diǎn)。字符設備的設備文件由字符“c”來(lái)識別，塊設備由字符“b”來(lái)識別。通常而言，主設備號標識設備對應的驅動(dòng)程序，大多數設備按照“一個(gè)主設備號對應一個(gè)驅動(dòng)程序”的原則組織，次設備號由內核使用，用于正確確定設備文件所指的設備。以下幾個(gè)節點(diǎn)是必須的

2．3 PPP撥號接入CDMA2000 lx／EVDO無(wú)線(xiàn)網(wǎng)

PPP是簡(jiǎn)單鏈路設計的鏈路層協(xié)議，設計目的主要是用來(lái)建立點(diǎn)對點(diǎn)連接進(jìn)行數據收發(fā)。一個(gè)PPP會(huì )話(huà)分為四個(gè)步驟：連接建立、連接質(zhì)量控制、網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議配置、連接終止。PPP協(xié)議作為鏈路層協(xié)議，它是在Linux內核中實(shí)現的。

PPP撥號需要撥號程序及撥號腳本。撥號程序選擇的是PPP-2．4．1，將交叉編譯生成的chat、pppd、pppdump、pppstats程序文件添加至系統文件系統的／usr／sbin目錄下。
撥號腳本及所需文件存放在文件系統的／etc／ppp／目錄下：pap-secrets、chap-secrets、PPP-off、 resolv．conf、chat-connect、／peers／cdma3g。其pap-secrets、chap secrcts是chap和pap認證文件；resolv．conf是域名服務(wù)器配置文件；chat-connect是chat腳本；PPP-off是下線(xiàn)腳本；cdma3g是pppd腳本，里面配置了pppd程序參數。以下是主要的PPPd程序參數：

／dev／ttyUSB0 Modem在ttyUSBO上；115200串口的速率；noipdefault不使用指定ip；defaultroute加入缺省路由；scr“vnet．mobi”用戶(hù)名；connect‘／usr／sbin／chat-S-V-f／etc／ppp／cbat-connect’調用chat程序并使用chat-connect腳本。

用mkcramfs工具生成Cramfs文件系統。至此，可以利用PPP撥號來(lái)實(shí)現3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入功能了：#pppd calledma3g

3 結束語(yǔ)

本文詳細介紹了基于S3C2410微處理器的嵌入式Linux系統接入3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的方法，對系統的硬件架構及軟件實(shí)現進(jìn)行了詳細介紹。3G無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)接入功能使得嵌入式系統在無(wú)線(xiàn)通訊、網(wǎng)絡(luò )應用、消費類(lèi)電子等方面具備廣闊的發(fā)展前景和強大的競爭力，給嵌入式系統帶來(lái)更廣泛的應用。