基于S3C2440和Linux的無線撥號上網終端

王貝貝，周冬梅

(成都理工大學信息科學與技術學院，四川成都 610059)

目前嵌入式技術已經廣泛應用于各個領域，設計采用S3C2440處理器和Linux系統實現的無線撥號上網終端在各個領域有著廣泛的應用空間。例如在視頻監控方面，結合無線網絡技術，使監控的方式更加多元化，使監控的面積和距離都得到了大幅提高，擺脫了物理通道的約束，可以說是未來監控系統的發展方向。終端采用 ARM9嵌入式處理器，主頻最高可達400 MHz，而且其內部集成了LCD控制器、內存控制器、Flash接口電路以及雙通道的USB總線，處理器也支持Linux操作系統，而Linux操作系統也擁有現代操作系統所具備的內容:搶先式多任務處理、內存保護、虛擬內存［1］并支持TCP/IP的眾多協議。因此，將它們用于無線撥號上網終端中時，可以利用ARM9低功耗，高性能的特點和Linux良好的網絡支持功能完成撥號上網和進一步的具體應用。

1 終端硬件平臺

硬件部分采用核心板加底板的結構，核心板是以S3C2440作為處理器，并配有 64 MB的 SDRAM，256 MB/1 GB的Nand Flash和2 MB的Nor Flash;底板上添加了串口、USB 接口、100 Mbit·s－1以太網RJ－45接口和SD卡等基本外圍電路。另外，單獨開發了3G模塊的電路板，目的是把3G模塊的miniPCI接口通過硬件轉化為USB接口，這樣不僅方便3G模塊與核心板的連接，而且也方便了對3G模塊在Linux系統下驅動的處理，3G模塊采用華為EM770W。

2 軟件平臺

2.1 PC機軟件平臺

系統軟件平臺以Linux操作系統為基礎，在PC機上安裝虛擬機，然后在VMware Workstation上安裝Red hat Enterprise 5，內核采用 Linux－2.6.32.2，然后在Red hat5的Linux上建立ARM－Linux－gcc的交叉編譯環境，ftp以及samba服務器等。

2.2 終端的系統移植

系統移植包括:配置Linux內核，向內核中添加3G模塊的驅動和ppp協議的支持，并重新編譯和下載。

在內核配置之前，首先要進入內核目錄，執行make distclean命令將以前相關的臨時文件、配置文件、中間文件和路徑文件等清除。再開始配置內核:第一步，cp config_mini2440_w35.config;第二步，make menuconfig進入基于文本模式的菜單型選項，添加USB轉串口的驅動和PPPD協議支持的選項;第三步，對內核進行編譯，執行命令make zImage，編譯成功后在/arch/arm/boot目錄下將生成zImage燒寫文件;第四步，制作目標板的文件系統映像，在mini2440的目錄下執行命令mkyaffszimage－128M rootfs－qtopia－qt4 rootfsqtopia－qt4.img，這樣在當前目錄下就生成了相應的文件系統映像;第五步，燒寫文件，連接好串口和USB電纜，打開超級終端和DNW軟件，硬件上電并選擇為NOR Flash啟動，進入BIOS功能菜單。首先選擇功能號［f］開始對 Nand Flash進行分區;然后選擇功能號［v］開始下載supervivi，下載完畢，BIOS會自動燒寫supervivi到NAND Flash分區中，并返回主菜單;安裝Linux內核，在BIOS主菜單中選擇功能號［k］，開始下載Linux內核zImage;安裝根文件系統，在BIOS主菜單選擇功能號［y］，開始下載ysffs根文件系統映像文件rootfs－qtopia－qt4.img，此過程大概需要2 min，下載的文件越大，燒寫的時間就會越長;下載完畢后，拔下USB連接線，在BIOS主菜單選擇功能號［b］，啟動系統，進一步進行屏幕校正和相關設置［3］。

3 撥號程序分析

3.1 PPPD撥號程序的簡要分析

PPPD是一個用戶空間的后臺服務進程(Daemon)，負責與3G模塊進行通信會話來進行必要的初始化設置，然后開始按照協議要求的步驟進行撥號。初始化設置是由PPPD自帶的輔助工具CHAT完成，這個程序利用AT指令［2］和3G模塊進行通信，主要是交互一些撥號的參數設置、進行撥號的用戶名和密碼、是否采用數據加密等連網參數［4］。

撥號流程和主要函數如下:

(1)主程序pppd_start()，這個函數首先是做初始化工作，對幾個所使用的協議進行初始化，這里所用到的分別是 lcp_protent，chap_protent，ipcp_protent。

(2)完成初始化后，正式開始進行協議的協商，PPPD協議協商流程，如圖1所示。

圖1 PPPD協議協商流程圖

(3)接下來開始發起lcp通信，start_link－＞lcp_lowerup()，這個函數首先和內核的PPP協議進行協商，主要是 MTU等鏈路參數，協商后設置 LCPDELAYED_UP標志，把lcp_delayed_up函數設置給一個定時器，這個定時器會根據DELAYED_UP標志周期執行前賦給lcp_delayed_up，在這里函數將主動發起lcp協議請求，之后等待對方回應。start_link函數結束返回到pppd_start()主函數繼續執行。

(4)主函數pppd_start會進入一個無限循環，這個循環主要執行函數handle_events()和get_input()。handle_events主要處理接收到的信號，get_input負責處理接收到的數據包。

3.2 配置撥號腳本

(1)需要配置的撥號腳本文件有3個，分別是:wcdma，chat－wcdma－connect和 chat－wcdmadisconnect。把它們存放在/etc/ppp/peers目錄下。注意要在wcdma中添加persist命令，保證3G網絡在一段時間斷開后能自動再連接。

(2)設置開機自動撥號上網，在系統的開機啟動腳本中添加shell命令:/etc/ppp/rmlock，判斷并刪除無效的串口的lock文件，保證成功撥號。/usr/bin/pppd call wcdma，使其自動撥號。/usr/bin/sleep 15，保證15 s的撥號時間。

4 測試

4.1 驅動檢測

將電路板的啟動模式設置為Nand Flash啟動，則Linux系統會在通電后自動運行。系統啟動后，會在/dev目錄下生成ppp設備節點，可用ls/dev/ppp－l命令查看是否存在。在電路板的USB HOST口連接3G模塊的電路板，若超級終端上有如圖2所示的信息輸出，則可知3G模塊的驅動已經正確添加到內核中了。

圖2 3G模塊驅動檢測結果

4.2 撥號測試

在超級終端命令行下，輸入命令:pppd call wcdma＆，結果如圖3所示，說明撥號成功。

圖3 3G模塊成功撥號的結果

然后記錄出現的兩個DNS地址，找到/etc目錄下的resolv.conf文件，將分配得到的兩個DNS服務器地址:202.102.224.68和202.102.227.68添加到文件中，這樣就可以進行域名解析了。Ping外網測試，ping 119.75.217.56檢查是否能夠正常訪問網絡。結果如圖4所示，說明網絡連接正常。

圖4 ping外網的結果

5 結束語

設計和實現了基于S3C2440和Linux的無線撥號上網終端，對其中3G撥號上網所用到技術進行了探討和分析。利用ARM高速的實時數據處理能力和Linux的網絡支持功能，保證了終端設備工作的穩定性和實時性，具有一定的實際意義。有待注意之處:(1)硬件3G模塊的電路板有必要集成到底板上，這樣可以簡化系統設計，降低成本。(2)Linux系統內核要根據具體的實際應用情況進行裁剪，這樣不僅節省了存儲資源，而且還提高了系統的處理速度。

［1］ 徐英慧，馬忠梅，王磊，等.ARM9嵌入式系統設計－基于S3C2410與 Linux［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2007.

［2］ 華為技術有限公司.EM770W AT命令接口說明書［M］.廣州:華為技術有限公司，2009.

［3］ 廣東友善之臂計算機科技有限公司.Mini2440用戶手冊［M］.廣州:廣東友善之臂計算機科技有限公司，2011.

［4］ 熊海泉.嵌入式Linux下PPP網絡協議實現［J］.科技廣場，2006(1):37－38.