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(tǒng)(GSM)模塊等組成無線上網系統(tǒng)。通過對網絡撥號功能的程序設計，并充分利用Qt／Embedded系統(tǒng)關于網絡資源的特點，實現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)中。
關鍵詞：GPRS；網絡拔號；PPP協(xié)議；GSM

    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(tǒng)，實現(xiàn)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(lián)網實現(xiàn)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(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要是PPP。
    本文分析了撥號上網的PPP協(xié)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(xiàn)。

1 系統(tǒng)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(shù)據(jù)的無線Modem，能夠實現(xiàn)語音呼叫、短消息服務、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋2403A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(shù)據(jù)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(tǒng)硬件結構如圖1所示。

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(xié)議創(chuàng)建連接，利用GPRS進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹Ｆ渲蠵PP鏈路建立過程分為創(chuàng)建階段、認證階段和網絡協(xié)商階段。
    (1)創(chuàng)建PPP鏈路
    鏈路控制協(xié)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(shù)據(jù)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(xié)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(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)調用網絡層協(xié)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(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，經過三個階段以后，一條完整的PPP鏈路就建立起來了。[!--empirenews.page--]

3 網絡撥號設計實現(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。當系統(tǒng)上電后，首先啟動Linux系統(tǒng)，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(shù)設置，并附著與GPRS網絡，撥號到GGSN，新建PPP任務進行數(shù)據(jù)鏈路層和網絡層的協(xié)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。

    (1)network．h頭文件定義了撥號請求結果和網絡狀態(tài)。
    ①請求結果定義如下：
   
    ②狀態(tài)定義如下：
 
    (2)network．cpp由類NetworkServer和Network組成，說明如下：
    第一：類Network主要成員函數(shù)：
    ①成員函數(shù)：choices
    功能：得到所有網絡服務配置。
    原型：static QStringList choices(QListBox*=0，const QString＆dir=QString：：null)
    ②成員函數(shù)：createServer
    功能：創(chuàng)建NetworkServer實例，為qpe使用。
    原型：static void createServer(QObject*parent)
    ③成員函數(shù)：serviceName
    功能：通過網絡服務配置文件得到網絡服務名。
    原型：static QString serviceName(const QString＆service)
    ④成員函數(shù)：serviceType
    功能：通過服務配置文件得到網絡服務類型。正常為“dialup”。
    原型：static QString serviceType(const QString＆service)[!--empirenews.page--]
    ⑤成員函數(shù)：start
    功能：開啟網絡服務。如果網絡空閑，則開始新的網絡服務。如果有相同網絡服務在運行，應用程序將使用已存在的網絡服務。
    原型：Static void start(const Quuid＆uuid，const QString＆service=QString：：null，const QString＆password=QString：：null)
    ⑥成員函數(shù)：stop
    功能：停止網絡服務。如果有其他應用程序使用該網絡服務，網絡服務將不會斷開，僅僅終止該應用程序。否則停止網絡服務。
    原型：static void stop(const QUuid＆uuid)
    第二：類NetworkServe主要成員函數(shù)：
    ①成員函數(shù)：emitFailed
    功能：發(fā)送失敗信息。
    原型：void emitFailed(QUuid＆uuid，intstatus)
    ②成員函數(shù)：examineNetworks
    功能：檢查網絡配置。
    原型：void examineNetworks()
    ③成員函數(shù)：networkOnline
    功能：判斷網絡是否連接。
    原型：bool networkOnline()const
    ④成員函數(shù)：start
    功能：開始網絡服務。
    原型：void start(QUuid＆uuid，const QString＆file，const QString&password)
    ⑤成員函數(shù)：stop
    功能：停止網絡服務。
    原型：void stop()
    ⑥成員函數(shù)：timeEvent
    功能：若網絡連接，開啟定時器進行監(jiān)控；否則網絡斷開，終止定時器，并發(fā)送網絡斷開消息。
    原型：void timerEvent(QTimerEvent*timer)
    ⑦成員函數(shù)：receive
    功能：接收應用進程發(fā)送的網絡信息。
    原型：void NetworkServer：：receive(const QCString&msg，const QByteArray＆data)
    (3)dailup．cpp主要是進行撥號，由類PppMon，
    Dailup和DialupImpl構成。定義如下：
    ①類PppMon。功能：監(jiān)視網絡狀態(tài)；
    ②類Dialup。功能：實現(xiàn)一個撥號窗體；
    ③類DialupImpl。功能：撥號實現(xiàn)。
    (4)網絡撥號建立
    ①應用程序發(fā)起上網請求。
    ②如果當前網絡空閑，則自動撥號(配置撥號文件、開啟網絡狀態(tài)監(jiān)控和發(fā)送AT指令連接)。
    ③如果網絡已被占用，則表明其他應用程序在使用網絡。
   此時需判斷當前上網方式：CSD(按照時長來收費)或GPRS(按照產生的流量來收費)。若為CSD／GPRS方式，且該應用程序也是以CSD／GPRS方式上網，則不要建立撥號連接，可共同使用網絡；若為CSD／GPRS方式，而該應用程是以GPRS／CSD方式上網，則拒絕上網請求。撥號建立如圖3所示。

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    (5)網絡停止。網絡停止分兩種情況：一種情況是當前網絡三分鐘內無數(shù)據(jù)傳輸，則停止應用程序與網絡的連接。另一種情況，應用程序主動要求與網絡斷開，若只有該應用程序與網絡連接，則斷開網絡；若還有其他應用程序與網絡連接，則結束該應用進程。網絡停止如圖4所示。

    (6)網絡斷開
    ①發(fā)送AT命令：AT+CGACT=0，1，2，3；
    ②殺死網絡狀態(tài)監(jiān)控進程；
    ③殺死PPP相關進程。網絡斷開如圖5所示。

4 測試結果
    主要是對GPRS模塊進行無線接入Internet的功能測試，使用嵌入式Qt作為集成開發(fā)環(huán)境，界面友好，易于開發(fā)。圖6為QT設計的網絡撥號界面。

    測試結果表明，GPRS模塊可以很快無線接入Internet，可以瀏覽網頁和收發(fā)數(shù)據(jù)。因此，網絡撥號功能能正常準確的工作。

5 結語
    在基于ARM9嵌入式硬件平臺和嵌入式Linux操作系統(tǒng)上，本文設計的網絡拔號程序運行良好，并充分利用Qt／Embedded和Qtopia Phone系統(tǒng)關于網絡資源的特點，較好地實現(xiàn)了網絡撥號的功能，該設計可廣泛應用在PDA等嵌入式產品中，實現(xiàn)連接到Internet的無線網絡通信。