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嵌入式網絡撥號功能設計與實現[圖]

發(fā)布: 2012-10-15 11:10 | 作者: 王偉任乃祥王志平 ?| 來源: | 字體: 小中大

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(GPRS)和全球移動通訊系統(GSM)模塊等組成無線上網系統。通過對網絡撥號功能的程序設計，并充分利用Qt/Embedded系統關于網絡資源的特點，實現無線MODEM經GPRS連接到Internet的無線網絡通信，為了使程序設計更加合理，本文將網絡撥號分成兩部分，即網絡和撥號。經過在嵌入式Linux操作系統上驗證測試，本設計既可較好地完成網絡拔號功能，又可方便地應用在PDA等智能嵌入式系統中。

隨著網絡時代的深入，Internet己成為重要的基礎信息設施，越來越多的設備需要接入Internet，對于PDA等一些嵌入式智能系統，實現無線通信是十分必要的。撥號上網方式是家用電器利用互聯網實現智能化的途徑之一，目前在接入網絡的眾多方式中，比較經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據鏈路層協議主要是PPP。

本文分析了撥號上網的PPP協商過程，對網絡拔號功能程序設計進行了深入研究，并在基于ARM9處理器為核心的嵌入式硬件平臺上驗證實現。

1 系統硬件平臺的搭建

本文采用基于ARM920T內核的芯片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備以及高性價比、低功耗的應用。

無線通信模塊采用GPRS模塊。wavecom Q2403A是一款基于GPRS網絡傳送數據的無線Modem，能夠實現語音呼叫、短消息服務、數據傳輸等功能。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、麥克風接口，以及用于其他特殊目的的多種外圍設備接口。Q2403A通過GPRS發(fā)送數據時的下載速度是26．8 Kb/s，上傳速度為13．4 Kb/s�；贏RM微處理器的系統硬件結構如圖1所示。

嵌入式網絡撥號功能設計與實現[圖]

2 網絡撥號連接過程

在眾多接入網絡的方式中，本文以GPRS為例，說明具體網絡撥號連接過程。網絡撥號接入Internet是使用PPP協議創(chuàng)建連接，利用GPRS進行數據傳輸的。其中PPP鏈路建立過程分為創(chuàng)建階段、認證階段和網絡協商階段。

(1)創(chuàng)建PPP鏈路

鏈路控制協議LCP(Link Control Protocol)負責創(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)送給遠端的接入服務器。該階段使用一種安全驗證方式避免第三方竊取數據或冒充遠程客戶接管與客戶端的連接。在認證完成之前，禁止從認證階段前進到網絡層協議階段。如果認證失敗，認證者應該躍遷到鏈路終止階段。

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

(3)調用網絡層協議

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

這樣，經過三個階段以后，一條完整的PPP鏈路就建立起來了。

3 網絡撥號設計實現

本文選用嵌入式Linux操作系統，因為Linux自帶TCP/IP協議，所以該系統省去了TCP/IP協議的移植。當系統上電后，首先啟動Linux系統，建立主任務，進行串口和GPRS模塊的初始化，然后通過串口信號線驅動Q2403A串口，通過AT指令集進行一系列串口參數設置，并附著與GPRS網絡，撥號到GGSN，新建PPP任務進行數據鏈路層和網絡層的協商，得到IP地址，完成上網過程。本文采用Qt作為網絡撥號功能程序開發(fā)的基礎。同時在功能架構設計方面，為了使程序更加合理，將網絡撥號分成兩部分，即網絡(network.h和network.cpp)和撥號(dailup.cp-p)。它們之間的調用由network．h完成。關系類圖如圖2所示。

嵌入式網絡撥號功能設計與實現[圖]