一種基于GPRS/CDMA 1X的無(wú)線(xiàn)路由器

摘要： 本文介紹了一種基于GPRS/CDMA 1X的無(wú)線(xiàn)路由器設備的組成結構，給出了硬件、軟件的設計方案。
關(guān)鍵詞：  GPRS；CDMA 1X；mClinux；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線(xiàn)路由器

2008年4月29日收到本文。游向東：高級工程師，研究方向為移動(dòng)數據通信應用及終端。

引言

　　無(wú)線(xiàn)路由器是一款基于GPRS/CDMA 1X公用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )平臺，通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入Internet或VPDN的網(wǎng)絡(luò )設備。它能提供可移動(dòng)的、低成本的基于TCP/IP的數據傳輸通道。

　　無(wú)線(xiàn)路由器可廣泛應用于金融、保險、電力、監控、交通、氣象、水文監測等行業(yè)。利用穩定的GPRS/CDMA 1X無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，無(wú)線(xiàn)路由器可以代替部分有線(xiàn)以太網(wǎng)路由器、HUB、有線(xiàn)MODEM，實(shí)現數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。在公用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )覆蓋的條件下，原先采用以太網(wǎng)接口，依靠有線(xiàn)以太網(wǎng)通信系統的各種終端設備，如PC機、工控機、ATM機、POS機、網(wǎng)絡(luò )攝像機等，都可以很方便地通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器接入到GPRS/CDMA 1X網(wǎng)絡(luò )中，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)提供的數據服務(wù)來(lái)進(jìn)行數據通信。

圖1  模擬器工作原理示意圖

　　與傳統有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入相比，無(wú)線(xiàn)路由器設備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　·不受線(xiàn)纜的約束，能迅速提供無(wú)線(xiàn)TCP/IP服務(wù)。
　　·具有移動(dòng)性，可以安裝在輪船、火車(chē)、汽車(chē)等移動(dòng)載體上。
　　·靈活可變，根據需要隨時(shí)增減設備。

無(wú)線(xiàn)路由器硬件設計

　　無(wú)線(xiàn)路由器由無(wú)線(xiàn)通信模塊、以太網(wǎng)接口、嵌入式處理器及存儲器、電源模塊等四部分組成，如圖1所示，它一端通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊經(jīng)天線(xiàn)接入GPRS/CDMA 1X網(wǎng)絡(luò )，另一端通過(guò)以太網(wǎng)接口連接網(wǎng)絡(luò )終端設備，如PC、網(wǎng)絡(luò )攝像機、多媒體終端等，無(wú)線(xiàn)路由器相當于在網(wǎng)絡(luò )終端設備和互聯(lián)網(wǎng)之間搭起了一座橋梁。無(wú)線(xiàn)通信模塊部分完成接入GPRS/CDMA 1X網(wǎng)絡(luò )的工作，相當于一部可以撥號上網(wǎng)的移動(dòng)調制解調器。

　　無(wú)線(xiàn)路由器通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊連接GPRS或CDMA 1X移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)以太網(wǎng)接口連接內部網(wǎng)絡(luò )設備或者內部局域網(wǎng)。無(wú)線(xiàn)路由器具備網(wǎng)絡(luò )路由功能，能夠在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )之間轉發(fā)數據。各種終端設備發(fā)出的數據通過(guò)以太網(wǎng)口被處理器接收，處理器對數據進(jìn)行相應處理后再通過(guò)串行口1發(fā)送給無(wú)線(xiàn)通信模塊，由它轉發(fā)到GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò )中。同理，從無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)的反向數據經(jīng)過(guò)相反的路徑最終送回網(wǎng)絡(luò )終端設備。

　　無(wú)線(xiàn)路由器硬件包括嵌入式處理器、存儲器、無(wú)線(xiàn)通信模塊、接口和電源等幾部分，如圖2所示。

圖2  無(wú)線(xiàn)路由器硬件設計框圖

　　處理器
　　無(wú)線(xiàn)路由器的嵌入式處理器采用ARM處理器S3C4510B，內核為ARM7TDMI，主頻為50MHz，它提供2個(gè)UART串行口、1個(gè)I2C總線(xiàn)控制器、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和1個(gè)10/100Mbps以太網(wǎng)控制器。

　　存儲器
　　FLASH存儲器為1片1M×16位數據寬度的HY29LV160，它的容量為16M位(2M字節)，工作電壓為2.7V~3.6V。

　　SDRAM存儲器為1片16位數據寬度的HY57V641620，它的容量為4組×16M位(8M字節)，工作電壓為3.3V。

　　I2C存儲器為1片AT24C01，它提供了128字節的EEPROM存儲空間，可用于存放少量在系統掉電時(shí)需要保存的數據。

　　無(wú)線(xiàn)通信模塊
　　采用Wavecom公司生產(chǎn)的GPRS模塊Q2406B或CDMA 1X模塊Q2358C，嵌入式處理器通過(guò)串行口1與無(wú)線(xiàn)通信模塊的相連，模塊通過(guò)外接天線(xiàn)與公用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的蜂窩小區基站通信，收發(fā)無(wú)線(xiàn)數據。

　　對外接口
　　路由器對外有三個(gè)接口：一個(gè)SMA座的天線(xiàn)接口，50Ω阻抗；一個(gè)RJ45座的10M以太網(wǎng)口接口，連接各種網(wǎng)絡(luò )終端設備；一個(gè)DB9座的RS232串行口，既可以配置成控制臺接口，用來(lái)設置參數和設備運行監控，也可配置成串口數據轉換接口，用于將串口數據轉換成網(wǎng)口數據。

　　電源
　　考慮到車(chē)載電瓶電壓大都為+12V，為了方便連接汽車(chē)的點(diǎn)煙器或車(chē)載電瓶，無(wú)線(xiàn)路由器電源模塊采用直流電源+12輸入，輸出4V、2.8V、3.3V，分別供給無(wú)線(xiàn)通信模塊、S3C4510、FLASH等數字電路部分。

無(wú)線(xiàn)路由器的軟件設計

　　操作系統軟件
　　mClinux是一個(gè)完全符合GNU/GPL(通用公共許可證)公約的項目和完全開(kāi)放代碼，它是標準Linux的一個(gè)分支，現在由Lineo公司支持維護。它專(zhuān)門(mén)針對沒(méi)有MMU的CPU，并且為嵌放式系統做了許多小型化的工作。

　　無(wú)線(xiàn)路由器的操作系統軟件采用mClinux，它是基于Linux內核公開(kāi)源代碼的一種嵌入式操作系統。由于無(wú)線(xiàn)路由器的硬件電路是針對此應用專(zhuān)門(mén)設計的，mClinux并不能直接使用，所以重新修改mClinux操作系統軟件中與硬件電路相關(guān)的部分源代碼，使得mClinux操作系統能夠在無(wú)線(xiàn)路由器電路板上正常運行，針對mClinux進(jìn)行的改動(dòng)主要有：

　　·ARM S3C4510B和存儲器芯片的初始化程序；
　　·mClinux內核的引導程序bootloader；
　　·無(wú)線(xiàn)路由器各種網(wǎng)絡(luò )應用軟件的配置文件；
　　·針對ARM S3C4510B處理器，選擇合適的編譯工具和參數選項，重新編譯整個(gè)操作系統。