本文分析了撥號上網的PPP協商過程，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。

1 系統硬件平臺的搭建

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網絡傳送數據的無線Modem，能夠實現語音呼叫、短消息服務、數據傳輸等功能。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發送數據時的下載速度是26．8 Kb/s，上傳速度為13．4 Kb/s。基于ARM微處理器的系統硬件結構如圖1所示。

網絡撥號功能設計與實現[圖]" src="http://files.chinaaet.com/images/20110505/2c5cd5e0-f40d-4869-9539-e11a4c281de6.jpg" />

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協議創建連接，利用GPRS進行數據傳輸的。其中PPP鏈路建立過程分為創建階段、認證階段和網絡協商階段。

(1)創建PPP鏈路

鏈路控制協議LCP(Link Control Protocol)負責創建鏈路。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據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。

最常用的認證協議有口令驗證協議PAP(Password Authentication Protoc01)和取得IP選項和IP地址IPCP(Internet Protocol Control Protocol)。

(3)調用網絡層協議

認證階段完成后，PPP將調用在鏈路創建階段選定的網絡控制協議NCP(Network Control Protocol)。選定的NCP解決PPP鏈路之上的高層協議問題。例如，在該階段IP控制協議(IPCP)可以向撥入用戶分配動態地址。

這樣，經過三個階段以后，一條完整的PPP鏈路就建立起來了。

3 網絡撥號設計實現

本文選用嵌入式Linux操作系統，因為Linux自帶TCP/IP協議，所以該系統省去了TCP/IP協議的移植。當系統上電后，首先啟動Linux系統，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設置，并附著與GPRS網絡，撥號到GGSN，新建PPP任務進行數據鏈路層和網絡層的協商，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。

①請求結果定義如下：

②狀態定義如下：

第一：類Network主要成員函數：

①成員函數：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：createServer

功能：創建NetworkServer實例，為qpe使用。

原型：static void createServer(QObject*parent)

③成員函數：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：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)

⑤成員函數：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：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：

①成員函數：emitFailed

功能：發送失敗信息。

原型：void emitFailed(QUuid＆uuid，intstatus)

②成員函數：examineNetworks

功能：檢查網絡配置。

原型：void examineNetworks()

③成員函數：networkOnline

功能：判斷網絡是否連接。

原型：bool networkOnline()const

④成員函數：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：stop

功能：停止網絡服務。

原型：void stop()

⑥成員函數：timeEvent

功能：若網絡連接，開啟定時器進行監控；否則網絡斷開，終止定時器，并發送網絡斷開消息。

原型：void timerEvent(QTimerEvent*timer)

⑦成員函數：receive

功能：接收應用進程發送的網絡信息。

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：監視網絡狀態；

②類Dialup。功能：實現一個撥號窗體； 

③類DialupImpl。功能：撥號實現。

(4)網絡撥號建立

①應用程序發起上網請求。

②如果當前網絡空閑，則自動撥號(配置撥號文件、開啟網絡狀態監控和發送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。

(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據傳輸，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發送AT命令：AT+CGACT=0，1，2，3；

②殺死網絡狀態監控進程；

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作為集成開發環境，界面友好，易于開發。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數據。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系統關于網絡資源的特點，較好地實現了網絡撥號的功能，該設計可廣泛應用在PDA等嵌入式產品中，實現連接到Internet的無線網絡通信。