嵌入式網(wǎng)絡(luò)撥號功能設(shè)計與實現(xiàn)[圖]

摘要：以先進的精簡指令(RISC)的ARM9 S3C2410X微處理器為核心，通用無線分組業(yè)務(wù)(GPRS)和全球移動通訊系統(tǒng)(GSM)模塊等組成無線上網(wǎng)系統(tǒng)。通過對網(wǎng)絡(luò)撥號功能的程序設(shè)計，并充分利用Qt/Embedded系統(tǒng)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)資源的特點，實現(xiàn)無線MODEM經(jīng)GPRS連接到Internet的無線網(wǎng)絡(luò)通信，為了使程序設(shè)計更加合理，本文將網(wǎng)絡(luò)撥號分成兩部分，即網(wǎng)絡(luò)和撥號。經(jīng)過在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上驗證測試，本設(shè)計既可較好地完成網(wǎng)絡(luò)拔號功能，又可方便地應(yīng)用在PDA等智能嵌入式系統(tǒng)中。

隨著網(wǎng)絡(luò)時代的深入，Internet己成為重要的基礎(chǔ)信息設(shè)施，越來越多的設(shè)備需要接入Internet，對于PDA等一些嵌入式智能系統(tǒng)，實現(xiàn)無線通信是十分必要的。撥號上網(wǎng)方式是家用電器利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能化的途徑之一，目前在接入網(wǎng)絡(luò)的眾多方式中，比較經(jīng)濟實用的方式是通過撥號連接ISP的接入模式。這種模式下使用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要是PPP。

本文分析了撥號上網(wǎng)的PPP協(xié)商過程，對網(wǎng)絡(luò)拔號功能程序設(shè)計進行了深入研究，并在基于ARM9處理器為核心的嵌入式硬件平臺上驗證實現(xiàn)。

1 系統(tǒng)硬件平臺的搭建

本文采用基于ARM920T內(nèi)核的芯片S3C2410X，它是美國ARM公司推出的一款32位嵌入式RISC微處理器。該處理器主要面向手持式設(shè)備以及高性價比、低功耗的應(yīng)用。

無線通信模塊采用GPRS模塊。wavecom Q2403A是一款基于GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的無線Modem，能夠?qū)崿F(xiàn)語音呼叫、短消息服務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ�。Q2403A對用戶提供了多種接口，包括電源接口、液晶顯示器接口、SIM卡接口、充電器接口、耳機接口、麥克風(fēng)接口，以及用于其他特殊目的的多種外圍設(shè)備接口。Q2403A通過GPRS發(fā)送數(shù)據(jù)時的下載速度是26．8 Kb/s，上傳速度為13．4 Kb/s�；�于ARM微處理器的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 網(wǎng)絡(luò)撥號連接過程

在眾多接入網(wǎng)絡(luò)的方式中，本文以GPRS為例，說明具體網(wǎng)絡(luò)撥號連接過程。網(wǎng)絡(luò)撥號接入Internet是使用PPP協(xié)議創(chuàng)建連接，利用GPRS進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)�。其中PPP鏈路建立過程分為創(chuàng)建階段、認(rèn)證階段和網(wǎng)絡(luò)協(xié)商階段。

(1)創(chuàng)建PPP鏈路

鏈路控制協(xié)議LCP(Link Control Protocol)負(fù)責(zé)創(chuàng)建鏈路。在這個階段，將對基本的通信方式進行選擇。

(2)用戶驗證

在這個階段，客戶端會將自己的身份發(fā)送給遠(yuǎn)端的接入服務(wù)器。該階段使用一種安全驗證方式避免第三方竊取數(shù)據(jù)或冒充遠(yuǎn)程客戶接管與客戶端的連接。在認(rèn)證完成之前，禁止從認(rèn)證階段前進到網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議階段。如果認(rèn)證失敗，認(rèn)證者應(yīng)該躍遷到鏈路終止階段。

最常用的認(rèn)證協(xié)議有口令驗證協(xié)議PAP(Password Authentication Protoc01)和取得IP選項和IP地址IPCP(Internet Protocol Control Protocol)。

(3)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

認(rèn)證階段完成后，PPP將調(diào)用在鏈路創(chuàng)建階段選定的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(Network Control Protocol)。選定的NCP解決PPP鏈路之上的高層協(xié)議問題。例如，在該階段IP控制協(xié)議(IPCP)可以向撥入用戶分配動態(tài)地址。

這樣，經(jīng)過三個階段以后，一條完整的PPP鏈路就建立起來了。

3 網(wǎng)絡(luò)撥號設(shè)計實現(xiàn)

本文選用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，因為Linux自帶TCP/IP協(xié)議，所以該系統(tǒng)省去了TCP/IP協(xié)議的移植。當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先啟動Linux系統(tǒng)，建立主任務(wù)，進行串口和GPRS模塊的初始化，然后通過串口信號線驅(qū)動Q2403A串口，通過AT指令集進行一系列串口參數(shù)設(shè)置，并附著與GPRS網(wǎng)絡(luò)，撥號到GGSN，新建PPP任務(wù)進行數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)商，得到IP地址，完成上網(wǎng)過程。本文采用Qt作為網(wǎng)絡(luò)撥號功能程序開發(fā)的基礎(chǔ)。同時在功能架構(gòu)設(shè)計方面，為了使程序更加合理，將網(wǎng)絡(luò)撥號分成兩部分，即網(wǎng)絡(luò)(network.h和network.cpp)和撥號(dailup.cp-p)。它們之間的調(diào)用由network．h完成。關(guān)系類圖如圖2所示。

(1)network．h頭文件定義了撥號請求結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

①請求結(jié)果定義如下：

②狀態(tài)定義如下：