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嵌入式Linux系统实现3G网卡拨号

嵌入式Linux系统实现3G网卡拨号

作者: QuietHeart | 来源:发表于2020-11-06 18:21 被阅读0次
    作者：QuietHeart
Email：quiet_heart000@126.com
日期：2013年09月23日

    本文介绍在嵌入式Linux中，实现3G联网的基本方法。包括驱动配置，和联网的过程。也对在PC上实现3G的过程进行了介绍。

    硬件：3g usb模块（华为ce189的3g网卡）+一张sim卡(电信cdma2000)
软件系统：Linux

    主要内容：

    一、在pc端确认拨号功能可用
二、在嵌入式端的实现
三、其它

    一、在pc端确认拨号功能可用

    在windows下直接插入网卡即可自动安装其驱动，比较简单直观，其实linux下连接也很简单，这里给出linux下的连接方式。

    系统：Ubuntu 12.04

    1、将sim卡插入3g网卡，再将3g网卡插入pc。

    2、对3g网卡进行网络配置

    这里有图形和命令行两种方式。后面在嵌入式系统中会采用命令行方式配置3g信息。

    图形方式

    通过图形设置比较直观，可大致了解3g配置所需的信息。

    编辑链接->移动宽带->添加（新连接名为china telecom 1）

    具体配置：

    • IP配置：自动（即ppp自动）

    • 移动宽带：

      编号：#777
用户名：ctnet@mycdma.cn
密码：vnet.mobi

    • ppp设置：默认。即chap、pap等鉴权方式都选中。

    • 连接: 保存上述配置后，即可通过点击新建的连接"china telecom 1"连上。

    • 确认联网情况: ifconfig 可见网络的名字为ppp0, 通过firefox即可上网。

    命令行脚本方式：

    通过pppd拨号上网，可以对连接过程有更深一步的了解，且使用预先配置好的信息，无需用户干预。如下

    （1）pppd对cdma2000的拨号脚本

    #cat /etc/ppp/peers/cdma2000ce189
#This is pppd script used by huawei ce189.
/dev/ttyUSB0
115200
crtscts
modem
debug
lock
nodetach
usepeerdns
defaultroute
noipdefault
noauth
user "ctnet@mycdma.cn"
password "vnet.mobi"
#lcp-echo-failure 5
#lcp-echo-interval 30
#persist
0.0.0.0:0.0.0.0
connect '/usr/sbin/chat -s -v -f /etc/ppp/cdma2000-connect-chat'

    这里，注意，noauth选项一定要有，这里"lcp-echo-failure 5"表示5次心跳确认失败后会终止连接、"lcp-echo-interval 30"表示心跳确认时间为30秒，"persist"表示基于前面心跳失败后，不会终止连接而是重新拨号。

    （2）pppd拨号脚本调用的chat拨号脚本

    #cat /etc/ppp/cdma2000-connect-chat
TIMEOUT 5
ABORT "DELAYED"
ABORT "BUSY"
ABORT "ERROR"
ABORT "NO DIALTONE"
ABORT "NO CARRIER"
""   AT
"OK-+++\c-OK" ATH0
TIMEOUT 40
""   AT
OK  ATDT#777
CONNECT ""

    这里，脚本含义参见 man chat ，基本每行是"<期望接收的字符> <发送字符>"。

    （3）调用pppd拨号脚本

    #pppd call cdma2000ce189

    这里，即调用前面的脚本配置并连接上网。结果和图形的一样。通过"Ctrl-C"即可断开连接。

    至此，即可通过图形或命令行方式实现3g上网。

    二、在嵌入式端的实现

    在嵌入式板子上实现3G连接过程类似，不过需要可运行在嵌入式板上的工具。

    内核版本：2.6.18

    1、交叉编译必要的工具

    1. libusb-1.0.9:用于编译usb-modeswitch-2.0.1, http://sourceforge.net/projects/libusb/postdownload?source=dlp
    2. usb-modeswitch-2.0.1:用于切换网卡的模式, http://www.draisberghof.de/usb_modeswitch/#download
    3. usb-modeswitch-data-20130807: 用于切换时指定切换的型号。http://www.draisberghof.de/usb_modeswitch/#download
    4. ppp-2.4.4: 用于拨号的pppd，和发送拨号命令的chat程序（可单独编译）。ftp://ftp.samba.org/pub/ppp

    以上程序可参考如下Makefile进行编译：

    #cat Makefile
CROSS_TOOL   :=/usr/local/montavista/pro/devkit/arm/v5t_le/bin/arm_v5t_le-
CC=$(CROSS_TOOL)gcc
AR=$(CROSS_TOOL)ar
LD=$(CROSS_TOOL)g++
STRIP=$(CROSS_TOOL)strip
CPLUSPLUS=$(CROSS_TOOL)g++
LIBRARY_LINK = $(CROSS_TOOL)ld -o

CUR_DIR:=$(PWD)
THE_SRC:=usb-modeswitch-2.0.1
THE_BUILD:=build_path
THE_INSTALL:=install_path

depend:
mkdir -p ${THE_BUILD}/${THE_BUILD}
mkdir -p ${CUR_DIR}/${THE_INSTALL}
cd ${CUR_DIR}/${THE_BUILD} && ../${THE_SRC}/configure --build=i686 --host=arm-linux --prefix=${CUR_DIR}/${THE_INSTALL}

build:
cd ${CUR_DIR}/${THE_BUILD} && make

install:
cd ${CUR_DIR}/${THE_BUILD} && make install

clean:
cd ${CUR_DIR}/${THE_BUILD} && make clean
rm -rf ${CUR_DIR}/${THE_INSTALL}
rm -rf ${CUR_DIR}/${THE_BUILD}
.PHONY:depend libs clean

    关键在于CROSS_TOOL和THE_SRC的设定，以及代码中的Makefile。具体过程省略，请参考参考资料。

    2、配置内核

    打开ppp相关配置：

    Device Drivers  --->
    [*] Network device support  --->
     <*>   PPP (point-to-point protocol) support
          [*]     PPP multilink support (EXPERIMENTAL) 
          [*]     PPP filtering
          <*>     PPP support for async serial ports
          <*>     PPP support for sync tty ports

    打开usb串口相关配置：

    [*] USB support  ---> 
    <*>   USB Serial Converter support  --->
        [*]   USB Serial Console device support
        [*]   USB Generic Serial Driver
        <*>   USB driver for GSM and CDMA modems

    3、确定产品型号

    1. 配置好的内核，先编译后，启动系统，插入模块 usbserial.ko 、 option.ko 。

    2. 插入3g网卡，

      #lsusb

      这样会显示相应信息：

      12d1:1505

      这里，若无lsusb命令，可以查看/sys/bus/usb/devices/下有相应的设备信息，其中：

      # cat /sys/bus/usb/devices/1-1/idProduct 
1505
# cat /sys/bus/usb/devices/1-1/idVendor 
12d1

      这里假设是1-1。

    3. 切换网卡模式

      可理解为以前usb网卡都被识别为usb存储类型，这里切换相当于将usb网卡拔掉，再改变模式再插上，这样识别成合适的usb类型。

      #usb_modeswitch -c /etc/usb_modswitch.d/12d1:1505

      切换后查看切换后的设备信息：

      # cat /sys/bus/usb/devices/1-1/idProduct 
140c
# cat /sys/bus/usb/devices/1-1/idVendor 
12d1

      这里，12d1实际是厂商号“华为”，140c实际是该厂商的设备产品号。

    4、修改内核代码，添加相应设备：

    #vim kernel/drivers/usb/serial/option.c

    添加内容：

    ...
#define HUAWEI_VENDOR_ID                0x12D1
...
#define HUAWEI_PRODUCT_CE189            0x140c
...
static struct usb_device_id option_ids[] = {
...
{ USB_DEVICE(HUAWEI_VENDOR_ID, HUAWEI_PRODUCT_CE189) },
...
};
...
static struct usb_device_id option_ids1[] = {
...
{ USB_DEVICE(HUAWEI_VENDOR_ID, HUAWEI_PRODUCT_CE189) },
...
};
...

    5、拨号

    对修改好的内核模块编译后，重启系统并插入模块：

    #insmod usbserial.ko
#insmod option.ko

    切换3g网卡的usb模式

    #usb_modeswitch -c /etc/usb_modswitch.d/12d1:1505
...
[  124.770000] option 1-1:1.0: GSM modem (1-port) converter detected
[  124.780000] usb 1-1: GSM modem (1-port) converter now attached to ttyUSB0
[  124.790000] option 1-1:1.1: GSM modem (1-port) converter detected
[  124.800000] usb 1-1: GSM modem (1-port) converter now attached to ttyUSB1
[  124.810000] option 1-1:1.2: GSM modem (1-port) converter detected
[  124.810000] usb 1-1: GSM modem (1-port) converter now attached to ttyUSB2
[  124.830000] option 1-1:1.3: GSM modem (1-port) converter detected
[  124.830000] usb 1-1: GSM modem (1-port) converter now attached to ttyUSB3
[  124.850000] option 1-1:1.4: GSM modem (1-port) converter detected
[  124.860000] usb 1-1: GSM modem (1-port) converter now attached to ttyUSB4
...
#mknod /dev/ttyUSB0 c 188 0
#mknod /dev/ttyUSB1 c 188 1
#mknod /dev/ttyUSB2 c 188 2
#mknod /dev/ttyUSB3 c 188 3
#mknod /dev/ttyUSB4 c 188 4

    这里，根据切换后的提醒，建立相应的通讯设备节点。

    拨号

    按照和pc一样的方式，建立pppd拨号脚本和chat脚本，并拨号：

    #pppd cdma2000ce189

    最后会连接成功。

    联网

    这里，拔掉网线，确保只有3g网络

    # ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 74:37:2F:00:00:00
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:338 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:304 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:166139 (162.2 KiB)  TX bytes:39884 (38.9 KiB)
          Interrupt:52 Base address:0x7000 


lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1
          RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:1669 (1.6 KiB)  TX bytes:1669 (1.6 KiB)


ppp0      Link encap:Point-to-Point Protocol  
          inet addr:183.41.122.220  P-t-P:183.41.0.1  Mask:255.255.255.255
          UP POINTOPOINT RUNNING NOARP MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:3 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:11 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:3 
          RX bytes:66 (66.0 B)  TX bytes:3164 (3.0 KiB)

    路由：

    # route
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
183.41.0.1      *               255.255.255.255 UH    0      0        0 ppp0
default         *               0.0.0.0         U     0      0        0 ppp0

    ping百度：

    # ping www.baidu.com
ping: bad address 'www.baidu.com'
# ping 115.239.210.27
PING 115.239.210.27 (115.239.210.27): 56 data bytes
64 bytes from 115.239.210.27: seq=0 ttl=56 time=2260.913 ms
64 bytes from 115.239.210.27: seq=1 ttl=56 time=1254.671 ms
64 bytes from 115.239.210.27: seq=2 ttl=56 time=250.752 ms
64 bytes from 115.239.210.27: seq=3 ttl=56 time=125.597 ms

    这里可手动设置/etc/resolv.conf，添加百度的dns信息。

    三、其它

    1.设备识别

    在前面“二、在嵌入式端的实现”的第3步，尝试过直接用3g网卡的设备信息添加至option.c，并且不用usb_modeswitch，结果失败。

    其实是因为切换后，设备信息变了。后再华为的em660上发现，直接修改option.c即可，不用usb_modeswitch。

    可做参考，如下：

    修改内核代码，添加相应设备

    #vim kernel/drivers/usb/serial/option.c

    添加内容：

    ...
#define HUAWEI_VENDOR_ID                0x12D1
...
#define HUAWEI_PRODUCT_CE189            0x1505
...
static struct usb_device_id option_ids[] = {
...
{ USB_DEVICE(HUAWEI_VENDOR_ID, HUAWEI_PRODUCT_CE189) },
...
};
...
static struct usb_device_id option_ids1[] = {
...
{ USB_DEVICE(HUAWEI_VENDOR_ID, HUAWEI_PRODUCT_CE189) },
...
};
...

    启动

    #insmod usbserial.ko
#insmod option.ko
...
[  124.780000] usb 1-1: GSM modem (1-port) converter now attached to ttyUSB0。
...
#mknod /dev/ttyUSB0 c 188 0

    按照提醒，手动建立设备节点/dev/ttyUSB0，然后采用和pc一样的拨号脚本，无法拨通，原因是没有其他通道(/dev/ttyUSB1等)。

    2.AT命令调试测试

    测试和发送at命令的方法非常简单，可以自己写一个小程序写串口文件。

    如有工具如minicom,也可以在minicom下启动板子后，直接：

    #cat /dev/ttyUSB0&
#echo "at" >/dev/ttyUSB0

    等等等。其中,cat表示显示输出，echo指明写入的命令。具体有哪些命令，需要参考相应3G规范手册。

    3.连通性问题

    为什么分配了私有地址？

    对不同地区电信3g联网问题：一般分配公网ip；有些地区，运营商可能会分配私网地址（可能是为了节省ip资源或者安全性），导致设备只能向外访问，无法直接访问设备；还有些地区，不允许对分配的地址进行ping操作；具体策略需视当地运营商而定。

    总结一下，大致如下：

    • 当地运营商为客户端设备分配IP是动态的，有时会分配私网IP，有时会分配公网IP（可能是为了节省IP地址资源）。
    • 运营商在其内部路由器可能会设置，使得私网IP只能向外访问，公网IP可以双向。
    • 如果设备作为客户端向外访问，则不用关心其是否能被外访问，只需动态分配，不用固定ip。
    • 如果设备作为服务器，那么可能需要固定IP，以确保能被访问到。
    • 咨询过电信在深圳的客服，说3G暂无提供固定IP的业务。

    为什么无法连接？

    查看是否欠费。

    参考资料

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