無線路由器硬件說明 - 基于GPRS/CDMA1X的公用移動網絡平臺的無線路由器的設計

　　(1)處理器：無線路由器的嵌入式處理器采用ARM處理器S3C4510B，內核為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以太網控制器。

　　(2)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以太網口接口，連接各種網絡終端設備;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)轉換接口，用于將串口數(shù)據(jù)轉換成網口數(shù)據(jù)。

　　(3)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。

　　(4)無線通信模塊：采用Wavecom公司生產的GPRS模塊Q2406B或CDMA1X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絡的蜂窩小區(qū)基站通信，收發(fā)無線數(shù)據(jù)。

　　(5)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)。

　　三.無線路由器的軟件設計

　　1.無線路由器支持的網絡協(xié)議

　　無線路由器支持的網絡協(xié)議示于表1。

　　表1無線路由器支持的網絡協(xié)議

　　2.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：

　　(1)ARMS3C4510B和存儲器芯片的初始化程序;

　　(2)mClinux內核的引導程序bootloader;

　　(3)無線路由器各種網絡應用軟件的配置文件;

　　(4)針對ARMS3C4510B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)。

　　3.應用軟件

　　無線路由器的網絡接口包括有線以太網接口和無線撥號上網接口，無線路由器的作用就是在這兩個接口之間轉發(fā)數(shù)據(jù)，提供靜態(tài)路由功能。TCP/IP網絡協(xié)議的實現(xiàn)代碼已經內嵌在mClinux操作系統(tǒng)中，在內核中設置“IP轉發(fā)”和“IP偽裝”就能實現(xiàn)靜態(tài)路由功能。應用軟件設計主要包括兩個網絡應用程序：PPP應用程序和iptables應用程序。

　　(1)PPP應用程序

　　PPP應用程序用來通過無線通信模塊撥號登錄GPRS/CDMA1X移動網絡，登錄過程遵循PPP點到點通信協(xié)議。mClinux操作系統(tǒng)代碼中包含有一個實現(xiàn)PPP協(xié)議的程序pppd，但是需要根據(jù)GPRS/CDMA1X移動網絡通信的要求，修改pppd源代碼中的部分配置參數(shù)，如撥號號碼、登錄用戶名、登錄密碼，就能夠得到需要的PPP應用程序，實現(xiàn)撥號登錄移動網絡。

　　(2)iptables應用程序

　　iptables軟件包支持數(shù)據(jù)處理包偽裝和過濾功能，這種功能被稱為網絡過濾器(netfilter)。在無線路由器中我們使用了"IP轉發(fā)"和"IP偽裝"功能。

　　A.“IP轉發(fā)”功能：#echo1> /proc/sys/net/ipv4/ipforward

　　B.“IP偽裝”功能：#iptables-t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE

　　??? “IP偽裝”的工作原理是：當路由器撥號上網后，它擁有的兩個網絡接口，它倆分別擁有兩個IP地址：

　　??? a.撥號網絡接口ppp0是一個動態(tài)的合法公網IP地址，假定為a.b.c.d;

　　??? b.以太網口接口eth0是一個固定的私網的IP地址，假定為192.168.1.1

　　假如以太網口連接的是一個局域網192.168.1.x，通常這個局域網內的設備是不能訪問到公網IP的。局域網終端設備(假定它的ip地址為192.168.1.22)將無線路由器以太網口的IP地址192.168.1.1設定為默認網關，當無線路由器收到局域網設備訪問公網的請求數(shù)據(jù)包時，通過上面的"IP轉發(fā)"命令對其進行轉發(fā)，再通過的"IP偽裝"命令對其進行改寫，將數(shù)據(jù)包的源地址192.168.1.22替換為自己的合法IP地址a.b.c.d，將源端口號port1換成一個新的端口號port2，并且對該過程進行記錄。

　　當無線路由器收到Internet主機的響應包時，如果目的端口號正是先前改動后的端口號port2，則再對該包進行反向改寫，將響應包的目的IP(a.b.c.d)及目的端口號(port2)替換為原來記錄的局域網設備的IP地址192.168.1.22和端口號port1，然后再發(fā)送給局域網設備。

　　將私網地址轉化為公網地址，是由存儲在基于iptable的無線路由器上的數(shù)據(jù)庫完成的。無線路由器的iptable軟件維護這個數(shù)據(jù)庫，因此它知道如何進行“逆轉換”，所以從公網返回的數(shù)據(jù)就能正確的送到源訪問設備。