基于Linux-ARM平臺的3G無線設計

0 引言

目前，嵌入式技術已廣泛應用于工業控制、無線通訊、網絡應用、消費類電子產品、成像和安全產品等各類產品。隨著3G牌照的發放，無線網絡的帶寬大幅擴展，具有3G無線網絡接入功能的嵌入式系統更加具有發展前景。本文將介紹中興的AC580無線網卡在以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個通道的 UART、2個USB主機接口、1個USB設備接口、JTAG。NandFlash作為存儲器，用于存儲支撐整個系統軟件的BootLoader、 Kernel、文件系統。在開發調試時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無線網卡設備，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。系統結構圖如下：

1．2 USB主機接口硬件電路

中興的AC580無線寬帶上網卡是基于CDMA20001X／EV-DO REVA網絡的數據卡產品。它采用USB接口進行連接，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總線協議定義了四條信號線，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無線網絡接入功能實現

系統軟件包括以下三個部分：vivi作為BOOTLOADER(引導啟動程序)；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撥號的方式接入無線網絡。

2．1 設備驅動與KERNEL

Linux內核采用的是2．6．24版本，需要移植到ARM平臺。設備驅動程序可以被看作操作系統的一部分。設備驅動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，并在運行時加載模塊。本系統采用的方式是編譯到鏡像文件中。

USB驅動程序分為主機控制器驅動程序(HostController Driver，HCD)、主機端設備驅動程序(USBD)和不同的USB設備的設備類驅動(Sla-ve Device Driver)。USB的HCD是USB主機驅動程序中直接與硬件交互的軟件模塊，USBD是整個USB主機驅動程序的核心，而USB設備類驅動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選擇編譯進內核。對于USB設備類驅動，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驅動源碼加入內核源碼中，修改Makefile和Kconfig，將USB Serial驅動編譯進內核。

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

2．2 建立Cramfs文件系統

Cramfs文件系統是專門針對閃存設計的只讀壓縮的文件系統。當系統需要訪問Cramfs文件系統中某個位置的數據時，計算出該數據在文件系統中的位置，并實時解壓到內存中。文件系統中的系統基本應用程序可以使用Busybox來定制。

本系統中使用的AC580無線網卡連接到主機時，USB缺省工作方式是USB存儲設備，在Linux下顯示為CDROM和USB Storage兩個設備，撥號需要找到USB Serial設備。首先需要安裝好USB Serial驅動，其次使用eject／dev／srl命令彈出USB存儲設備。這時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幾個設備)，可以用于撥號及無線網絡數據傳輸。因此在配置編譯BusyBOX時，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目錄下創建設備節點。字符設備的設備文件由字符“c”來識別，塊設備由字符“b”來識別。通常而言，主設備號標識設備對應的驅動程序，大多數設備按照“一個主設備號對應一個驅動程序”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。以下幾個節點是必須的

2．3 PPP撥號接入CDMA2000 lx／EVDO無線網

PPP是簡單鏈路設計的鏈路層協議，設計目的主要是用來建立點對點連接進行數據收發。一個PPP會話分為四個步驟：連接建立、連接質量控制、網絡層協議配置、連接終止。PPP協議作為鏈路層協議，它是在Linux內核中實現的。

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。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撥號來實現3G無線網絡接入功能了：#pppd calledma3g

3 結束語

本文詳細介紹了基于S3C2410微處理器的嵌入式Linux系統接入3G無線網絡的方法，對系統的硬件架構及軟件實現進行了詳細介紹。3G無線寬帶網接入功能使得嵌入式系統在無線通訊、網絡應用、消費類電子等方面具備廣闊的發展前景和強大的競爭力，給嵌入式系統帶來更廣泛的應用。