一種基于GPRS/CDMA 1X的無線路由器
摘要: 本文介紹了一種基于GPRS/CDMA 1X的無線路由器設備的組成結(jié)構(gòu),給出了硬件、軟件的設計方案。
關(guān)鍵詞: GPRS;CDMA 1X;mClinux;移動互聯(lián)網(wǎng);無線路由器
2008年4月29日收到本文。游向東:高級工程師,研究方向為移動數(shù)據(jù)通信應用及終端。
引言
無線路由器是一款基于GPRS/CDMA 1X公用移動網(wǎng)絡平臺,通過無線接入Internet或VPDN的網(wǎng)絡設備。它能提供可移動的、低成本的基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸通道。
無線路由器可廣泛應用于金融、保險、電力、監(jiān)控、交通、氣象、水文監(jiān)測等行業(yè)。利用穩(wěn)定的GPRS/CDMA 1X無線網(wǎng)絡,無線路由器可以代替部分有線以太網(wǎng)路由器、HUB、有線MODEM,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。在公用移動網(wǎng)絡覆蓋的條件下,原先采用以太網(wǎng)接口,依靠有線以太網(wǎng)通信系統(tǒng)的各種終端設備,如PC機、工控機、ATM機、POS機、網(wǎng)絡攝像機等,都可以很方便地通過無線路由器接入到GPRS/CDMA 1X網(wǎng)絡中,利用移動互聯(lián)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)服務來進行數(shù)據(jù)通信。
圖1 模擬器工作原理示意圖
與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡接入相比,無線路由器設備具有以下優(yōu)點:
·不受線纜的約束,能迅速提供無線TCP/IP服務。
·具有移動性,可以安裝在輪船、火車、汽車等移動載體上。
·靈活可變,根據(jù)需要隨時增減設備。
無線路由器硬件設計
無線路由器由無線通信模塊、以太網(wǎng)接口、嵌入式處理器及存儲器、電源模塊等四部分組成,如圖1所示,它一端通過無線通信模塊經(jīng)天線接入GPRS/CDMA 1X網(wǎng)絡,另一端通過以太網(wǎng)接口連接網(wǎng)絡終端設備,如PC、網(wǎng)絡攝像機、多媒體終端等,無線路由器相當于在網(wǎng)絡終端設備和互聯(lián)網(wǎng)之間搭起了一座橋梁。無線通信模塊部分完成接入GPRS/CDMA 1X網(wǎng)絡的工作,相當于一部可以撥號上網(wǎng)的移動調(diào)制解調(diào)器。
無線路由器通過無線通信模塊連接GPRS或CDMA 1X移動互聯(lián)網(wǎng)絡,通過以太網(wǎng)接口連接內(nèi)部網(wǎng)絡設備或者內(nèi)部局域網(wǎng)。無線路由器具備網(wǎng)絡路由功能,能夠在兩個網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。各種終端設備發(fā)出的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)口被處理器接收,處理器對數(shù)據(jù)進行相應處理后再通過串行口1發(fā)送給無線通信模塊,由它轉(zhuǎn)發(fā)到GPRS或CDMA網(wǎng)絡中。同理,從無線網(wǎng)絡來的反向數(shù)據(jù)經(jīng)過相反的路徑最終送回網(wǎng)絡終端設備。
無線路由器硬件包括嵌入式處理器、存儲器、無線通信模塊、接口和電源等幾部分,如圖2所示。
圖2 無線路由器硬件設計框圖
處理器
無線路由器的嵌入式處理器采用ARM處理器S3C4510B,內(nèi)核為ARM7TDMI,主頻為50MHz,它提供2個UART串行口、1個I2C總線控制器、1個實時時鐘和1個10/100Mbps以太網(wǎng)控制器。
存儲器
FLASH存儲器為1片1M×16位數(shù)據(jù)寬度的HY29LV160,它的容量為16M位(2M字節(jié)),工作電壓為2.7V~3.6V。
SDRAM存儲器為1片16位數(shù)據(jù)寬度的HY57V641620,它的容量為4組×16M位(8M字節(jié)),工作電壓為3.3V。
I2C存儲器為1片AT24C01,它提供了128字節(jié)的EEPROM存儲空間,可用于存放少量在系統(tǒng)掉電時需要保存的數(shù)據(jù)。
無線通信模塊
采用Wavecom公司生產(chǎn)的GPRS模塊Q2406B或CDMA 1X模塊Q2358C,嵌入式處理器通過串行口1與無線通信模塊的相連,模塊通過外接天線與公用移動網(wǎng)絡的蜂窩小區(qū)基站通信,收發(fā)無線數(shù)據(jù)。
對外接口
路由器對外有三個接口:一個SMA座的天線接口,50Ω阻抗;一個RJ45座的10M以太網(wǎng)口接口,連接各種網(wǎng)絡終端設備;一個DB9座的RS232串行口,既可以配置成控制臺接口,用來設置參數(shù)和設備運行監(jiān)控,也可配置成串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口,用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)口數(shù)據(jù)。
電源
考慮到車載電瓶電壓大都為+12V,為了方便連接汽車的點煙器或車載電瓶,無線路由器電源模塊采用直流電源+12輸入,輸出4V、2.8V、3.3V,分別供給無線通信模塊、S3C4510、FLASH等數(shù)字電路部分。
無線路由器的軟件設計
操作系統(tǒng)軟件
mClinux是一個完全符合GNU/GPL(通用公共許可證)公約的項目和完全開放代碼,它是標準Linux的一個分支,現(xiàn)在由Lineo公司支持維護。它專門針對沒有MMU的CPU,并且為嵌放式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。
無線路由器的操作系統(tǒng)軟件采用mClinux,它是基于Linux內(nèi)核公開源代碼的一種嵌入式操作系統(tǒng)。由于無線路由器的硬件電路是針對此應用專門設計的,mClinux并不能直接使用,所以重新修改mClinux操作系統(tǒng)軟件中與硬件電路相關(guān)的部分源代碼,使得mClinux操作系統(tǒng)能夠在無線路由器電路板上正常運行,針對mClinux進行的改動主要有:
·ARM S3C4510B和存儲器芯片的初始化程序;
·mClinux內(nèi)核的引導程序bootloader;
·無線路由器各種網(wǎng)絡應用軟件的配置文件;
·針對ARM S3C4510B處理器,選擇合適的編譯工具和參數(shù)選項,重新編譯整個操作系統(tǒng)。
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