本文分析了撥號上網(wǎng)的PPP協(xié)商過程，對網(wǎng)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。wavecomQ2403A是一款基于GPRS網(wǎng)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?。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(shù)據(jù)時的下載速度是26．8Kb／s，上傳速度為13．4Kb／s?；贏RM微處理器的系統(tǒng)硬件結構如圖1所示。
2網(wǎng)絡撥號連接過程
在眾多接入網(wǎng)絡的方式中，本文以GPRS為例，說明具體網(wǎng)絡撥號連接過程。網(wǎng)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)?。其中PPP鏈路建立過程分為創(chuàng)建階段、認證階段和網(wǎng)絡協(xié)商階段。
(1)創(chuàng)建PPP鏈路
鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)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(wǎng)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(PasswordAuthenticationProtoc01)和取得IP選項和IP地址IPCP(InternetProtocolControlProtocol)。
(3)調用網(wǎng)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(wǎng)絡控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)。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。
3網(wǎng)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(wǎng)絡，撥號到GGSN，新建PPP任務進行數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層的協(xié)商，得到IP地址，完成上網(wǎng)過程。本文采用Qt作為網(wǎng)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(wǎng)絡撥號分成兩部分，即網(wǎng)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(wǎng)絡狀態(tài)。
①請求結果定義如下：
?、跔顟B(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)：
?、俪蓡T函數(shù)：choices
功能：得到所有網(wǎng)絡服務配置。
原型：staticQStringListchoices(QListBox*=0，constQString＆dir=QString：：null)
?、诔蓡T函數(shù)：createServer
功能：創(chuàng)建NetworkServer實例，為qpe使用。
原型：staticvoidcreateServer(QObject*parent)
③成員函數(shù)：serviceName
功能：通過網(wǎng)絡服務配置文件得到網(wǎng)絡服務名。
原型：staticQStringserviceName(constQString＆service)
?、艹蓡T函數(shù)：serviceType
功能：通過服務配置文件得到網(wǎng)絡服務類型。正常為“dialup”。
原型：staticQStringserviceType(constQString＆service)
?、莩蓡T函數(shù)：start
功能：開啟網(wǎng)絡服務。如果網(wǎng)絡空閑，則開始新的網(wǎng)絡服務。如果有相同網(wǎng)絡服務在運行，應用程序將使用已存在的網(wǎng)絡服務。
原型：Staticvoidstart(constQuuid＆uuid，constQString＆service=QString：：null，constQString＆password=QString：：null)
⑥成員函數(shù)：stop
功能：停止網(wǎng)絡服務。如果有其他應用程序使用該網(wǎng)絡服務，網(wǎng)絡服務將不會斷開，僅僅終止該應用程序。否則停止網(wǎng)絡服務。
原型：staticvoidstop(constQUuid＆uuid)
第二：類NetworkServe主要成員函數(shù)：
?、俪蓡T函數(shù)：emitFailed
功能：發(fā)送失敗信息。
原型：voidemitFailed(QUuid＆uuid，intstatus)
?、诔蓡T函數(shù)：examineNetworks
功能：檢查網(wǎng)絡配置。
原型：voidexamineNetworks()
?、鄢蓡T函數(shù)：networkOnline
功能：判斷網(wǎng)絡是否連接。
原型：boolnetworkOnline()const
?、艹蓡T函數(shù)：start
功能：開始網(wǎng)絡服務。
原型：voidstart(QUuid＆uuid，constQString＆file，constQString&password)
?、莩蓡T函數(shù)：stop
功能：停止網(wǎng)絡服務。
原型：voidstop()
?、蕹蓡T函數(shù)：timeEvent
功能：若網(wǎng)絡連接，開啟定時器進行監(jiān)控；否則網(wǎng)絡斷開，終止定時器，并發(fā)送網(wǎng)絡斷開消息。
原型：voidtimerEvent(QTimerEvent*timer)
⑦成員函數(shù)：receive
功能：接收應用進程發(fā)送的網(wǎng)絡信息。
原型：voidNetworkServer：：receive(constQCString&msg，constQByteArray＆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(wǎng)絡狀態(tài)；
?、陬怐ialup。功能：實現(xiàn)一個撥號窗體；
?、垲怐ialupImpl。功能：撥號實現(xiàn)。
(4)網(wǎng)絡撥號建立
?、賾贸绦虬l(fā)起上網(wǎng)請求。
?、谌绻斍熬W(wǎng)絡空閑，則自動撥號(配置撥號文件、開啟網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)控和發(fā)送AT指令連接)。
③如果網(wǎng)絡已被占用，則表明其他應用程序在使用網(wǎng)絡。
此時需判斷當前上網(wǎng)方式：CSD(按照時長來收費)或GPRS(按照產(chǎn)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(wǎng)，則不要建立撥號連接，可共同使用網(wǎng)絡；若為CSD／GPRS方式，而該應用程是以GPRS／CSD方式上網(wǎng)，則拒絕上網(wǎng)請求。撥號建立如圖3所示。
(5)網(wǎng)絡停止。網(wǎng)絡停止分兩種情況：一種情況是當前網(wǎng)絡三分鐘內無數(shù)據(jù)傳輸，則停止應用程序與網(wǎng)絡的連接。另一種情況，應用程序主動要求與網(wǎng)絡斷開，若只有該應用程序與網(wǎng)絡連接，則斷開網(wǎng)絡；若還有其他應用程序與網(wǎng)絡連接，則結束該應用進程。網(wǎng)絡停止如圖4所示。
(6)網(wǎng)絡斷開
①發(fā)送AT命令：AT+CGACT=0，1，2，3；
?、跉⑺谰W(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)控進程；
?、蹥⑺繮PP相關進程。網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)頁和收發(fā)數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)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(wǎng)絡拔號程序運行良好，并充分利用Qt／Embedded和QtopiaPhone系統(tǒng)關于網(wǎng)絡資源的特點，較好地實現(xiàn)了網(wǎng)絡撥號的功能，該設計可廣泛應用在PDA等嵌入式產(chǎn)品中，實現(xiàn)連接到Internet的無線網(wǎng)絡通信。