基于S3 C2440和Linux的无线拨号上网终端

摘要 以S3C2440和Linux为平台，设计实现了基于3C模式的无线拨号上网终端，并阐述了其硬件组成、软件开发平台的建立、拨号程序的分析，以及驱动检测的方法，最后进行了拨号上网的测试。实际测试结果表明，系统运行稳定、性能可靠，具有一定的应用空间。
关键词 S3C2440；Linux；拨号上网终端

    目前嵌入式技术已经广泛应用于各个领域，设计采用S3C2440处理器和Linux系统实现的无线拨号上网终端在各个领域有着广泛的应用空间。例如在视频监控方面，结合无线网络技术，使监控的方式更加多元化，使监控的面积和距离都得到了大幅提高，摆脱了物理通道的约束，可以说是未来监控系统的发展方向。终端采用ARM9嵌入式处理器，主频最高可达400 MHz，而且其内部集成了LCD控制器、内存控制器、Flash接口电路以及双通道的USB总线，处理器也支持Linux操作系统，而Linux操作系统也拥有现代操作系统所具备的内容：抢先式多任务处理、内存保护、虚拟内存并支持TCP／IP的众多协议。因此，将它们用于无线拨号上网终端中时，可以利用ARM9低功耗，高性能的特点和Linux良好的网络支持功能完成拨号上网和进一步的具体应用。

1 终端硬件平台
    硬件部分采用核心板加底板的结构，核心板是以S3C2440作为处理器，并配有64 MB的SDRAM，256 MB／1 CB的Nand Flash和2 MB的Nor Flash；底板上添加了串口、USB接口、100 Mbit·s-1以太网RJ-45接口和SD卡等基本外围电路。另外，单独开发了3G模块的电路板，目的是把3G模块的miniPCI接口通过硬件转化为USB接口，这样不仅方便3G模块与核心板的连接，而且也方便了对3C模块在Linux系统下驱动的处理，3G模块采用华为EM770W。

2 软件平台
2．1 PC机软件平台
    系统软件平台以Linux操作系统为基础，在PC机上安装虚拟机，然后在VMware Workstation上安装Redhat Enterprise 5，内核采用Lin ux-2．6．32．2，然后在Red hat5的Linux上建立ARM—Linux—gcc的交叉编译环境，ftp以及samba服务器等。
2．2 终端的系统移植
    系统移植包括：配置Linux内核，向内核中添加3G模块的驱动和PPP协议的支持，并重新编译和下载。
    在内核配置之前，首先要进入内核目录，执行make distclean命令将以前相关的临时文件、配置文件、中间文件和路径文件等清除。再开始配置内核：第一步，cp config_mini2440_w35．config；第二步，make menu config进入基于文本模式的菜单型选项，添加USB转串口的驱动和PPPD协议支持的选项；第三步，对内核进行编译，执行命令make zImage，编译成功后在／arch／arm／boot目录下将生成zImage烧写文件；第四步，制作目标板的文件系统映像，在mini2440的目录下执行命令mkyaffszimage-128M rootfs-qtopia-qt4 rootfs-qtopia-qt 4．img，这样在当前目录下就生成了相应的文件系统映像；第五步，烧写文件，连接好串口和USB电缆，打开超级终端和DNW软件，硬件上电并选择为NOR Flash启动，进入BIOS功能菜单。首先选择功能号[f]开始对Nand Flash进行分区；然后选择功能号[v]开始下载supervivi，下载完毕，BIOS会自动烧写supervivi到NAND Flash分区中，并返回主菜单；安装Linux内核，在BIOS主菜单中选择功能号[k]，开始下载Linux内核zlmage；安装根文件系统，在BIOS主菜单选择功能号[y]，开始下载ysffs根文件系统映像文件rootfs—qtopia—qt4．img，此过程大概需要2 min，下载的文件越大，烧写的时间就会越长；下载完毕后，拔下USB连接线，在BIOS主菜单选择功能号[b]，启动系统，进一步进行屏幕校正和相关设置。
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3 拨号程序分析
3．1 PPPD拨号程序的简要分析
    PPPD是一个用户空间的后台服务进程(Daemon)，负责与3C模块进行通信会话来进行必要的初始化设置，然后开始按照协议要求的步骤进行拨号。初始化设置是由PPPD自带的辅助工具CHAT完成，这个程序利用AT指令和3G模块进行通信，主要是交互一些拨号的参数设置、进行拨号的用户名和密码、是否采用数据加密等连网参数。
    拨号流程和主要函数如下：
    (1)主程序pppd_start()，这个函数首先是做初始化工作，对几个所使用的协议进行初始化，这里所用到的分别是lcp_protent，chap_ protent，ipcp_protent。
    (2)完成初始化后，正式开始进行协议的协商，PPPD协议协商流程，如图1所示。

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    (3)接下来开始发起lcp通信，start_link->lcp_lowerup()，这个函数首先和内核的PPP协议进行协商，主要是MTU等链路参数，协商后设置LCPDE-LAYED_UP标志，把lcp_delayed_up函数设置给一个定时器，这个定时器会根据DELAYED_UP标志周期执行前赋给lcp_delayed_up，在这里函数将主动发起lcp协议请求，之后等待对方回应。start_link函数结束返回到pppd_start()主函数继续执行。
    (4)主函数pppd_start会进入一个无限循环，这个循环主要执行函数handle_events()和get_input()。handle_events主要处理接收到的信号，get_input负责处理接收到的数据包。
3．2 配置拨号脚本
    (1)需要配置的拨号脚本文件有3个，分别是：wcdma，chat—wcdma—connect和chat—wcdma—disconnect。把它们存放在／etc／PPP ／peers目录下。注意要在wcdma中添加persist命令，保证3G网络在一段时间断开后能自动再连接。
    (2)设置开机自动拨号上网，在系统的开机启动脚本中添加shell命令：／etc／PPP／rmlock，判断并删除无效的串口的lock文件，保证成功拨号。／usr／bin／pppd call wcdma，使其自动拨号。／usr／bin／sleep 15，保证15 s的拨号时间。
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4 测试
4．1 驱动检测
    将电路板的启动模式设置为Nand Flash启动，则Linux系统会在通电后自动运行。系统启动后，会在／dev目录下生成PPP设备节点，可用ls／dev／PPP-1命令查看是否存在。在电路板的USB HOST口连接3C模块的电路板，若超级终端上有如图2所示的信息输出，则可知3G模块的驱动已经正确添加到内核中了。

4．2 拨号测试
    在超级终端命令行下，输入命令：pppd call wcdma&，结果如图3所示，说明拨号成功。

    然后记录出现的两个DNS地址，找到／etc目录下的resolv．conf文件，将分配得到的两个DNS服务器地址：202．102．224．68和202．  102．227．68添加到文件中，这样就可以进行域名解析了。Ping外网测试，ping119．75．217．56检查是否能够正常访问网络。结果如图4所示，说明网络连接正常。

5 结束语
    设计和实现了基于S3C2440和Linux的无线拨号上网终端，对其中3G拨号上网所用到技术进行了探讨和分析。利用ARM高速的实时数据处理能力和Linux的网络支持功能，保证了终端设备工作的稳定性和实时性，具有一定的实际意义。有待注意之处：(1)硬件3G模块的电路板有必要集成到底板上，这样可以简化系统设计，降低成本。(2)Linux系统内核要根据具体的实际应用情况进行裁剪，这样不仅节省了存储资源，而且还提高了系统的处理速度。