一种基于GPRS/CDMA 1X的无线路由器

摘要： 本文介绍了一种基于GPRS/CDMA 1X的无线路由器设备的组成结构，给出了硬件、软件的设计方案。
关键词：  GPRS；CDMA 1X；mClinux；移动互联网；无线路由器

2008年4月29日收到本文。游向东：高级工程师，研究方向为移动数据通信应用及终端。

引言

　　无线路由器是一款基于GPRS/CDMA 1X公用移动网络平台，通过无线接入Internet或VPDN的网络设备。它能提供可移动的、低成本的基于TCP/IP的数据传输通道。

　　无线路由器可广泛应用于金融、保险、电力、监控、交通、气象、水文监测等行业。利用稳定的GPRS/CDMA 1X无线网络，无线路由器可以代替部分有线以太网路由器、HUB、有线MODEM，实现数据的无线传输。在公用移动网络覆盖的条件下，原先采用以太网接口，依靠有线以太网通信系统的各种终端设备，如PC机、工控机、ATM机、POS机、网络摄像机等，都可以很方便地通过无线路由器接入到GPRS/CDMA 1X网络中，利用移动互联网提供的数据服务来进行数据通信。

图1  模拟器工作原理示意图

　　与传统有线网络接入相比，无线路由器设备具有以下优点：

　　·不受线缆的约束，能迅速提供无线TCP/IP服务。
　　·具有移动性，可以安装在轮船、火车、汽车等移动载体上。
　　·灵活可变，根据需要随时增减设备。

无线路由器硬件设计

　　无线路由器由无线通信模块、以太网接口、嵌入式处理器及存储器、电源模块等四部分组成，如图1所示，它一端通过无线通信模块经天线接入GPRS/CDMA 1X网络，另一端通过以太网接口连接网络终端设备，如PC、网络摄像机、多媒体终端等，无线路由器相当于在网络终端设备和互联网之间搭起了一座桥梁。无线通信模块部分完成接入GPRS/CDMA 1X网络的工作，相当于一部可以拨号上网的移动调制解调器。

　　无线路由器通过无线通信模块连接GPRS或CDMA 1X移动互联网络，通过以太网接口连接内部网络设备或者内部局域网。无线路由器具备网络路由功能，能够在两个网络之间转发数据。各种终端设备发出的数据通过以太网口被处理器接收，处理器对数据进行相应处理后再通过串行口1发送给无线通信模块，由它转发到GPRS或CDMA网络中。同理，从无线网络来的反向数据经过相反的路径最终送回网络终端设备。

　　无线路由器硬件包括嵌入式处理器、存储器、无线通信模块、接口和电源等几部分，如图2所示。

图2  无线路由器硬件设计框图

　　处理器
　　无线路由器的嵌入式处理器采用ARM处理器S3C4510B，内核为ARM7TDMI，主频为50MHz，它提供2个UART串行口、1个I2C总线控制器、1个实时时钟和1个10/100Mbps以太网控制器。

　　存储器
　　FLASH存储器为1片1M×16位数据宽度的HY29LV160，它的容量为16M位(2M字节)，工作电压为2.7V~3.6V。

　　SDRAM存储器为1片16位数据宽度的HY57V641620，它的容量为4组×16M位(8M字节)，工作电压为3.3V。

　　I2C存储器为1片AT24C01，它提供了128字节的EEPROM存储空间，可用于存放少量在系统掉电时需要保存的数据。

　　无线通信模块
　　采用Wavecom公司生产的GPRS模块Q2406B或CDMA 1X模块Q2358C，嵌入式处理器通过串行口1与无线通信模块的相连，模块通过外接天线与公用移动网络的蜂窝小区基站通信，收发无线数据。

　　对外接口
　　路由器对外有三个接口：一个SMA座的天线接口，50Ω阻抗；一个RJ45座的10M以太网口接口，连接各种网络终端设备；一个DB9座的RS232串行口，既可以配置成控制台接口，用来设置参数和设备运行监控，也可配置成串口数据转换接口，用于将串口数据转换成网口数据。

　　电源
　　考虑到车载电瓶电压大都为+12V，为了方便连接汽车的点烟器或车载电瓶，无线路由器电源模块采用直流电源+12输入，输出4V、2.8V、3.3V，分别供给无线通信模块、S3C4510、FLASH等数字电路部分。

无线路由器的软件设计

　　操作系统软件
　　mClinux是一个完全符合GNU/GPL(通用公共许可证)公约的项目和完全开放代码，它是标准Linux的一个分支，现在由Lineo公司支持维护。它专门针对没有MMU的CPU，并且为嵌放式系统做了许多小型化的工作。

　　无线路由器的操作系统软件采用mClinux，它是基于Linux内核公开源代码的一种嵌入式操作系统。由于无线路由器的硬件电路是针对此应用专门设计的，mClinux并不能直接使用，所以重新修改mClinux操作系统软件中与硬件电路相关的部分源代码，使得mClinux操作系统能够在无线路由器电路板上正常运行，针对mClinux进行的改动主要有：

　　·ARM S3C4510B和存储器芯片的初始化程序；
　　·mClinux内核的引导程序bootloader；
　　·无线路由器各种网络应用软件的配置文件；
　　·针对ARM S3C4510B处理器，选择合适的编译工具和参数选项，重新编译整个操作系统。