嵌入式網(wǎng)絡(luò)撥號功能設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：以先進(jìn)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。
關(guān)鍵詞：GPRS；網(wǎng)絡(luò)拔號；PPP協(xié)議；GSM

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(jì)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(jìn)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(jī)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。基于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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹Ｆ渲蠵PP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(jìn)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(jìn)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。