基于Linux-ARM平臺的3G無線設(shè)計

0 引言

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

1 終端系統(tǒng)的硬件平臺

1．1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

S3C2410處理器作為核心芯片集成了許多重要功能模塊，本系統(tǒng)主要用到以下部分：NandFlash控制器、SDRAM控制器、3個通道的 UART、2個USB主機接口、1個USB設(shè)備接口、JTAG。NandFlash作為存儲器，用于存儲支撐整個系統(tǒng)軟件的BootLoader、 Kernel、文件系統(tǒng)。在開發(fā)調(diào)試時串口作為控制臺起作用，USB設(shè)備接口起到與PC機連接并下載傳輸數(shù)據(jù)的作用，而USB主機接口用于連接3G無線網(wǎng)卡設(shè)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(diào)試以及Flash的燒寫。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

1．2 USB主機接口硬件電路

中興的AC580無線寬帶上網(wǎng)卡是基于CDMA20001X／EV-DO REVA網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)卡產(chǎn)品。它采用USB接口進行連接，支持Linux操作系統(tǒng)。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總線協(xié)議定義了四條信號線，其中兩條負責供電，另外兩條負責數(shù)據(jù)的傳輸。USB HOST接口硬件電路如圖2所示。

2 系統(tǒng)的3G無線網(wǎng)絡(luò)接入功能實現(xiàn)

系統(tǒng)軟件包括以下三個部分：vivi作為BOOTLOADER(引導(dǎo)啟動程序)；Linux-2．6．24作為嵌入式操作系統(tǒng)；Cramfs作為系統(tǒng)的文件系統(tǒng)。系統(tǒng)將采用PPP撥號的方式接入無線網(wǎng)絡(luò)。

2．1 設(shè)備驅(qū)動與KERNEL

Linux內(nèi)核采用的是2．6．24版本，需要移植到ARM平臺。設(shè)備驅(qū)動程序可以被看作操作系統(tǒng)的一部分。設(shè)備驅(qū)動既可以交叉編譯到內(nèi)核鏡像中，也可以以模塊的形式存放在文件系統(tǒng)中，并在運行時加載模塊。本系統(tǒng)采用的方式是編譯到鏡像文件中。

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

USBD和HCD需在配置內(nèi)核編譯選項時選擇編譯進內(nèi)核。對于USB設(shè)備類驅(qū)動，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，并通過它來完成撥號工作。將中興的USB Serial驅(qū)動源碼加入內(nèi)核源碼中，修改Makefile和Kconfig，將USB Serial驅(qū)動編譯進內(nèi)核。

另外AC580是一個多合一設(shè)備，有CDROM、USBMASS Storage、USB Serial三部分，因此還需添加對SCCICDROM、USB MASS Storage的支持。同時為了實現(xiàn)撥號，編譯的內(nèi)核還應(yīng)添加對PPP協(xié)議的支持。

2．2 建立Cramfs文件系統(tǒng)

Cramfs文件系統(tǒng)是專門針對閃存設(shè)計的只讀壓縮的文件系統(tǒng)。當系統(tǒng)需要訪問Cramfs文件系統(tǒng)中某個位置的數(shù)據(jù)時，計算出該數(shù)據(jù)在文件系統(tǒng)中的位置，并實時解壓到內(nèi)存中。文件系統(tǒng)中的系統(tǒng)基本應(yīng)用程序可以使用Busybox來定制。

本系統(tǒng)中使用的AC580無線網(wǎng)卡連接到主機時，USB缺省工作方式是USB存儲設(shè)備，在Linux下顯示為CDROM和USB Storage兩個設(shè)備，撥號需要找到USB Serial設(shè)備。首先需要安裝好USB Serial驅(qū)動，其次使用eject／dev／srl命令彈出USB存儲設(shè)備。這時AC580中的高通芯片將翻轉(zhuǎn)為串口模式(在／dev目錄下顯示為／ttyUSB0、／ttyUSBl、／ttyUSB2、／ttyUSB3幾個設(shè)備)，可以用于撥號及無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。因此在配置編譯BusyBOX時，除必須的系統(tǒng)基本應(yīng)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(nèi)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(shè)備節(jié)點。字符設(shè)備的設(shè)備文件由字符“c”來識別，塊設(shè)備由字符“b”來識別。通常而言，主設(shè)備號標識設(shè)備對應(yīng)的驅(qū)動程序，大多數(shù)設(shè)備按照“一個主設(shè)備號對應(yīng)一個驅(qū)動程序”的原則組織，次設(shè)備號由內(nèi)核使用，用于正確確定設(shè)備文件所指的設(shè)備。以下幾個節(jié)點是必須的

2．3 PPP撥號接入CDMA2000 lx／EVDO無線網(wǎng)

PPP是簡單鏈路設(shè)計的鏈路層協(xié)議，設(shè)計目的主要是用來建立點對點連接進行數(shù)據(jù)收發(fā)。一個PPP會話分為四個步驟：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(nèi)核中實現(xiàn)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(tǒng)文件系統(tǒng)的／usr／sbin目錄下。
撥號腳本及所需文件存放在文件系統(tǒng)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是下線腳本；cdma3g是pppd腳本，里面配置了pppd程序參數(shù)。以下是主要的PPPd程序參數(shù)：

／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”用戶名；connect‘／usr／sbin／chat-S-V-f／etc／ppp／cbat-connect’調(diào)用chat程序并使用chat-connect腳本。

用mkcramfs工具生成Cramfs文件系統(tǒng)。至此，可以利用PPP撥號來實現(xiàn)3G無線網(wǎng)絡(luò)接入功能了：#pppd calledma3g

3 結(jié)束語

本文詳細介紹了基于S3C2410微處理器的嵌入式Linux系統(tǒng)接入3G無線網(wǎng)絡(luò)的方法，對系統(tǒng)的硬件架構(gòu)及軟件實現(xiàn)進行了詳細介紹。3G無線寬帶網(wǎng)接入功能使得嵌入式系統(tǒng)在無線通訊、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、消費類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(tǒng)帶來更廣泛的應(yīng)用。