基于Linux内核的无线多频段WSN网关设计

TL16C554A芯片是8位数据宽度，TL16C554A的D0～D7引脚与ARM9芯片直接相连，读写信号是直接连接的。TL16C554A的引脚INA、INTB、INTC、INTD分别接在主控制芯片的引脚INT0、INT2、INT3、INT4，这样扩展的各通道串口就能通过中断独立地工作。

将S3C2440A的地址线A0～A3与TL16C554A的A0～A3直接相连，S3C2440A的nGCS2作为译码器74LS139的片选信号。74LS139的输入端分别接地址线A4～A5。根据译码器译码，实现地址分配，再通过ARM芯片地址映射。外扩的4通道串口的物理地址为

通道A——0x10000000～0x10000008

通道B——0x10000010～0x10000018

通道C——0x10000020～0x100000028

通道D——0x10000030～0x10000038。

主控制芯片通过访问这些地址就能访问外部寄存器，即TL16C554A芯片片内寄存器地址。多频段子网接入部分接口电路如图3所示。

图3 多频段子网接入部分接口电路

2．2 3G网络接入接口部分

3G网络接入部分采用USB接口的华为ET128无线网卡。接入接口使用USB—HUB芯片AU9254A21，它是一款单芯片USB集线器控制器。AU92 54A21采用12MHz无源晶振，为芯片工作提供独立的时钟。3G网络接入部分接口电路如图4所示。

图4 3G网络接入部分接口电路

2．3 以太网接入部分

网关通过以太网口发送数据包的原理是：处理器先将待发送的数据存入到内部存储器，提供发送缓冲区的首地址和数据长度，然后执行发送命令，由DM9000A将数据按TCP／IP协议格式发送到物理链路上。

因以太网信号电平与以太网控制器信号电平不同，所以在硬件电路实现上需要在控制器与RJ-45接口间增加一个网络变压器，网络变压器采用TRC9016。电信号通过网络变压器转换，然后经RJ-45接口接入以太网，从而完成数据发送过程。DM9000A主要完成数据包和数字电信号之间的相互转换。

3 网关软件系统设计

网关的软件环境采用的是嵌入式Linux系统。移植好的Linux2．6．24源码已经包含了以太网控制器DM9000A、USB接口芯片等芯片的驱动。因此，软件部分只需要设计串口扩展芯片TL1 6C554A的驱动程序以及Linux环境下的应用程序即可。

3．1 串口扩展芯片TL16C554A驱动的实现

Linux2．6．24内核提供了统一的设备驱动模型。多串口设备驱动的注册，流程如图5所示。

3．2 Linux下PPP的管理和配置

根据网关硬件接口的情况修改、移植通用驱动代码后，通过相关的配置，定制和编译网关所需的内核映像文件。内核编译采用的交叉编译器版本为arm- linux-gcc3．4．1，使用makemenuconfig ARCH=arm命令进入内核配置图形化界面，选择和PPP（Point-to-Point，点对点协议）有关的选项，添加系统对PPP功能的支持。界面如图6所示。配置完成以后，保存设置，退出内核配置图形化界面。使用命令：makeuImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-．编译完成以后，会在源码包的arch／arm／boot路径下生成内核映像文件uImage，如图7 所示。