嵌入式Linux系统实现3G网卡拨号

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。
2.1、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：
(1)IP配置：自动（即ppp自动）
(2)移动宽带：
编号：#777
用户名：ctnet@mycdma.cn
密码：vnet.mobi
(3)ppp设置：
默认。
即chap、pap等鉴权方式都选中。
（4）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。
（5）确认联网情况
ifconfig可见网络的名字为ppp0
通过firefox即可上网。

2.2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
3.1、配置好的内核，先编译后，启动系统，插入模块usbserial.ko、option.ko。
3.2、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。
3.3、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
5.1、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

5.2、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。

5.3、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。

5.4、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

5.5、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：
http://www.linuxidc.com/Linux/2011-03/33682.htm
http://blog.csdn.net/haomcu/article/details/7285891

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