基于嵌入式平台的3G无线联网方案设计

　　0 引言

　　嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，涉及的领域非常广泛，如手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视……3G无线网络的高速性让嵌入式技术有着更加好的发展前景。本文将介绍中兴的AC580无线网卡在以S3C2410微处理器为的嵌入式系统上的应用。

　　1 终端系统的硬件平台

　　1．1 系统体系结构

　　S3C2410处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，采用0.18um制造工艺的32位微控制器,集成了许多重要功能模块。本系统主要用到以下部分：NandFlash控制器、SDRAM控制器、3个通道的UART、1个USB设备接口、2个USB主机接口、JTAG。NandFlash作为存储器，用于存储支撑整个系统软件的BootLoader、Kernel、文件系统。在开发调试时串口作为控制台起作用，USB设备接口起到与PC机连接并传输数据的作用，而USB主机接口用于连接3G无线网卡设备，Embedded-ICE(20脚标准JTAG)接口和并口式JTAG接口则支挣ADS软件的、调试以及Flash的烧写。系统结构图如下：

 

　　1．2 USB主机接口硬件电路

　　中兴的AC580无线宽带上网卡是基于CDMA20001X／EV-DO REVA网络的数据卡产品。它采用USB接口进行连接，支持Linux操作系统。其传输速率为上行(反向链路)到1．8Mb／s，下行(向前链路)3．1Mb／s，工作频段为CDMA800MHz。网卡可以直接通过S3C2410集成了的USB HOST控制器接入，不需要附加额外的芯片，非常方便。USB总线协议定义了四条信号线，其中两条负责供电，另外两条负责数据的传输。USB HOST接口硬件电路如图2所示。

　　2 系统的3G无线网络接入功能实现

　　系统软件组成为三部分：vivi作为BOOTLOADER(引导启动程序)；Linux-2．6．24作为嵌入式操作系统；Cramfs作为系统的嵌入式文件系统。系统将采用PPP拨号的方式接入无线网络。

　　2．1 BOOTLOADER、设备驱动与KERNEL

　　vivi是韩国公司开发的bootloader, 适用于ARM9处理器。它的主要功能是硬件初始化，并引导启动内核。

　　采用2.6.24的Linux内核，通过交叉编译移植到ARM平台。在配置内核时，可选择将设备驱动程序直接编译进内核镜像，也可以选择作为单独模块进行编译。

　　USB驱动程序分为主机控制器驱动程序、主机端设备驱动程序和不同的USB设备的设备类驱动。USB的HCD是USB主机驱动程序中直接与硬件交互的软件模块，USBD是整个USB主机驱动程序的，而USB设备类驱动则是终与应用程序交互的软件模块。

USBD和HCD需在配置内核编译选项时选择编译进内核。对于USB设备类驱动，AC580使用的是高通公司的MSM6085芯片，这款芯片能在USB下仿真出串口，并通过它来完成拨号工作。将中兴的USB Serial驱动源码加入内核源码中，修改Makefile和Kconfig，将USB Serial驱动编译进内核。

　　另外AC580是一个多合一设备，有CDROM、USBMASS Storage、USB Serial三部分，因此还需添加对SCCICDROM、USB MASS Storage的支持。同时为了实现拨号，编译的内核还应添加对PPP协议的支持。

　　2．2 建立Cramfs文件系统

　　CRAMFS文件系统是专门针对闪存设计的只读压缩的文件系统,其容量上限为256M,采用zlib压缩,文件系统类型可以是EXT2或EXT3。cramfs文件系统并不需要性地将文件系统中的所有内容解压到ram中,而只是是系统需要访问某个位置的数据时,马上计算出该数据在cramfs中的位置,将其解压到ram中,然后通过内存访问来获取数据,cramfs中的解压缩之后的内存中的数据存放位置都是由cramfs文件系统本身来管理,用户并不需要实现过程,因此增加了透明度,给开发人员节约了时间。文件系统中的系统基本应用程序可以使用Busybox来定制。

　　本系统中使用的AC580无线网卡连接到主机时，USB缺省工作方式是USB存储设备，在Linux下显示为CDROM和USB Storage两个设备，拨号需要找到USB Serial设备。首先需要安装好USB Serial驱动，其次使用eject／dev／srl命令弹出USB存储设备。这时AC580中的高通芯片将翻转为串口模式(在／dev目录下显示为／ttyUSB0、／ttyUSBl、／ttyUSB2、／ttyUSB3几个设备)，可以用于拨号及无线网络数据传输。因此在配置编译BusyBOX时，除必须的系统基本应用程序外，还必须置eject命令。

　　在／lib目录下添加共享链接库。添加内核模块和配置脚本，包括rt73．ko、／linuxrc、／etc目录下的配置文件等。在／dev目录下创建设备节点。字符设备的设备文件由字符“c”来识别，块设备由字符“b”来识别。通常而言，主设备号标识设备对应的驱动程序，大多数设备按照“一个主设备号对应一个驱动程序”的原则组织，次设备号由内核使用，用于正确确定设备文件所指的设备。以下几个节点是必须的

　　2．3 PPP拨号接入CDMA2000 lx／EVDO无线网

　　PPP协议是一种点--点串行通信协议。PPP具有处理错误检测、支持多个协议、允许在连接时刻协商IP地址、允许身份等功能，还有其他。PPP提供了3类功能：成帧；链路控制协议LCP；网络控制协议NCP。PPP是面向字符类型的协议。一个PPP会话分为四个步骤：连接建立、连接质量控制、网络层协议配置、连接终止。

　　PPP拨号需要拨号程序及拨号脚本。拨号程序选择的是PPP-2．4．1，将交叉编译生成的chat、pppd、pppdump、pppstats程序文件添加至系统文件系统的／usr／sbin目录下。

　　拨号脚本及所需文件存放在文件系统的／etc／ppp／目录下：pap-secrets、chap-secrets、PPP-off、resolv．conf、chat-connect、／peers／cdma3g。其pap-secrets、chap secrcts是chap和pap文件；resolv．conf是域名服务器配置文件；chat-connect是chat脚本；PPP-off是下线脚本；cdma3g是pppd脚本，里面配置了pppd程序参数。以下是主要的PPPd程序参数：

　　／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”用户名；connect‘／usr／sbin／chat-S-V-f／etc／ppp／cbat-connect’调用chat程序并使用chat-connect脚本。

　　用mkcramfs工具生成Cramfs文件系统。至此，可以利用PPP拨号来实现3G无线网络接入功能了：#pppd calledma3g

 

　　3 结束语

　　本文详细介绍了利用三星S3C2410微处理器的嵌入式Linux系统接入3G无线网络的方法，并且详细介绍了硬件电路的实现和软件的设计。3G技术的蓬勃发展使得嵌入式技术有着更加广泛的应用空间。

  

参考文献:

[1]. ARM920T datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/ARM920T_139814.html.
[2]. pap datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/pap_2058949.html.