基于S3C2410处理器的3G无线网卡接入无线网络的设计

本研究的目的是实现一个具有3G无线网络接入功能的嵌入式系统。系统硬件平台为基于ARM系列的S3C2410微处理器。简要介绍了该系统的体系结构，给出了USB主机接口的硬件电路。研究了基于USB接口的3G无线网卡无线网络接入功能的实现，包括研究Linux USB设备驱动程序、实现USB Serial设备驱动程序和定制Cramfs文件系统。最后移植配置PPP拨号程序，实现嵌入式系统通过3G无线网卡接入无线网络的功能。

目前，嵌入式技术已经广泛应用于工业控制、无线通信、网络应用、消费电子产品、成像和安防产品等产品中。随着3G牌照的发放，无线网络的带宽大大扩展，具有3G无线网络接入功能的嵌入式系统更有发展前景。本文将介绍中兴通讯的AC580无线网卡在以S3C2410微处理器为核心的嵌入式系统中的应用。

1终端系统硬件平台

1.1系统架构

S3C2410处理器作为核心芯片，集成了很多重要的功能模块。该系统主要使用了以下几个部分：南闪控制器、软件随机存取存储器控制器、三通道通用异步收发器、两个通用串行总线主机接口、一个通用串行总线设备接口和JTAG。NandFlash用作存储引导加载程序、内核和支持整个系统软件的文件系统的内存。在开发调试过程中，串口充当控制台，USB设备接口起到连接PC和下载传输数据的作用，USB主机接口用于连接3G无线网卡设备，Embedded-ICE(20针标准JTAG)接口和并行JTAG接口支持ADS软件下载、调试和Flash编写。系统结构图如下：

1.2 USB主机接口硬件电路

中兴通讯的AC580无线宽带网卡是基于CDMA20001X/EV-DO REVA网络的数据卡产品。使用USB接口连接，支持Linux操作系统。上行(反向链路)传输速率高达1.8 MB/s，下行(正向链路)传输速率高达3.1 MB/s，工作频段为CDMA800MHz。网卡可以通过S3C2410集成的USB HOST控制器直接访问，不需要额外的芯片，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，另外两条负责数据传输。USB HOST接口的硬件电路如图2所示。

2系统3G无线网络接入功能的实现

系统软件包括以下三个部分：vivi as BOOTLOADERLinux-2.6.24作为嵌入式操作系统；Cramfs是系统的文件系统。系统将通过PPP拨号接入无线网络。

2.1设备驱动程序和内核

Linux内核是2.6.24版，需要移植到ARM平台。设备驱动程序可以被认为是操作系统的一部分。设备驱动程序可以交叉编译到内核映像中，或者以模块的形式存储在文件系统中，模块在运行时加载。这个系统的方式是编译成图像文件。

USB驱动程序分为主机控制器驱动程序(HCD)、主机设备驱动程序(USBD)和针对不同USB设备的驱动程序。USB的HCD是USB主机驱动中直接与硬件交互的软件模块，USBD是整个USB主机驱动的核心，USB设备类驱动是最终与应用程序交互的软件模块。

USBD和HCD在配置内核编译选项时应该选择编译成内核。对于USB设备类驱动，AC580使用高通的MSM6085芯片，可以模拟USB下的串口，通过它完成拨号工作。在内核源代码中加入中兴的USB串口驱动源代码，修改Makefile和Kconfig，将USB串口驱动编译到内核中。

另外，AC580是一款三位一体的设备：CDROM、USBMASS Storage、USB Serial，所以需要增加对SCCICDROM、USB MASS Storage的支持。同时，为了实现拨号，编译后的内核还应该增加对PPP协议的支持。

2.2建立Cramfs文件系统

Cramfs文件系统是专门为闪存设计的只读压缩文件系统。当系统需要访问Cramfs文件系统中某个位置的数据时，计算数据在文件系统中的位置，并实时解压缩到内存中。文件系统中的基本系统应用程序可以使用Busybox进行定制。

在这个系统中

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是简单链路设计的链路层协议，设计目的主要是用来建立点对点连接进行数据收发。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协议作为链路层协议，它是在Linux内核中实现的。

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认证文件；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

本文详细介绍了基于S3C2410微处理器的嵌入式Linux系统接入3G无线网络的方法，对系统的硬件架构及软件实现进行了详细介绍。3G无线宽带网接入功能使得嵌入式系统在无线通讯、网络应用、消费类电子等方面具备广阔的发展前景和强大的竞争力，给嵌入式系统带来更广泛的应用。

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