Linux4G通信实验分析

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对于嵌入式 Linux 而言，4G 网络连接是一个比较容易实现的功能，大多数的 4G 模块接口都是 MiniPCIE接口，但是深入了解一下就会发现，4G 模块的通信接口都是 USB，所以 4G 模块的驱动就是 USB 驱动，只要 USB 驱动正常，4G 模块在硬件上就能正常通信。下面看一下 4G 模块的硬件原理图：


在原理图中，U25 是 4G 模块的 MiniPCIE 接口，然后通信引脚会接到 U15 的 HUB 芯片上，所以 4G 模块会被识别成 USB 设备，CON5 是 SIM 卡接口，在使用 4G 模块时，需要先插入 SIM 卡。在 i.MX6UL 终结者开发板上使用的 EC20 4G 模块，如图 56.1.3 所示：

56.2 EC20 4G  模块配置
56.2.1  添加 USB  设备信息
要使用 EC20 4G 模块首先需要在 Linux 内核中添加 EC20 的 USB 信息，这样内核启动后，才能正确识别
EC20 4G 模块。打开 Linux 内核下的 drivers/usb/serial/option.c 文件，添加如下信息：
1809 /* add support EC220 4G Module */
1810 { USB_DEVICE(0x05C6, 0x9090) }, /* Quectel UC15 */
1811 { USB_DEVICE(0x05C6, 0x9003) }, /* Quectel UC20 */
1812 { USB_DEVICE(0x05C6, 0x9215) }, /* Quectel EC20 */
1813 { USB_DEVICE(0x2C7C, 0x0125) }, /* Quectel EC25/EC20 R2.0 */
1814 { USB_DEVICE(0x2C7C, 0x0121) }, /* Quectel EC21 */
1815 /* end add */
其中第 1813 行是 EC20 4G 模块的 USB 信息。
56.2.2 Linux  内核配置
添加完 EC20 4G 模块的 USB 信息后，需要修改 Linux 内核配置来支持 USBNET 功能。具体配置如下：
Device Drivers --->

• Network device support --->
  <*> USB Network Adapters --->
  <*> Multi-purpose USB Networking Framework
  配置如图 56.2.2.1 所示：
  
  接下来我们还需要使能 USB 串口 GSM、CDMA 驱动，配置路径如下：
  Device Drivers --->

• USB support --->
  <*> USB Serial Converter support --->
  <*> USB driver for GSM and CDMA modems
  配置如图 56.2.2.2 所示：
  
  然后配置 ppp，配置路径如下：
  Device Drivers --->

• Network device support --->
  <*> PPP (point-to-point protocol) support
  <*> PPP BSD-Compress compression
  <*> PPP Deflate compression

• PPP filtering
  <*> PPP MPPE compression (encryption)

• PPP multilink support
  <*> PPP over Ethernet
  <*> PPP support for async serial ports
  <*> PPP support for sync tty ports
  配置如图 56.2.2.3 所示:
  
  配置完成后，重新编译内核，然后使用新的内核启动开发板。如果配置成功开发板启动后会有如图56.2.2.4 信息打印：
  
  可以看出 EC20 4G 模块识别成功，并且虚拟出 5 个 USB 设备，分别为 ttyUSB0~ttyUSB4。
  56.3 EC20 4G  模块联网测试
  56.3.1 PPP  软件包编译
  首先拷贝 ppp-2.4.4.tar.gz 到 Ubuntu 下，然后执行下面的命令解压：
  tar -xvf ppp-2.4.4.tar.gz
  解压完成得到 ppp-2.4.4 目录，进入 ppp-2.4.4 目录如图 56.3.1.1 所示：
  
  使用 configure 进行配置，命令如下：
  ./configure
  结果如图 56.3.1.2 所示：
  
  配置完成后，使用下面的命令进行编译：
  make CC=arm-linux-gnueabihf-gcc
  “CC=arm-linux-gnueabihf-gcc”指定编译器，和开发板 Linux 内核使用同一个编译器。
  编译完成如图 56.3.1.3 所示：
  
  编译完成后，分别在 chat、pppd、pppdump、pppstats 四个目录下生成 chat、pppd、pppdump、pppstats可执行文件，用于后面的 4G 模块联网测试。
  56.3.2 EC20 4G  模块联网测试
  首先安装好 EC20 4G 模块、天线和 SIM 卡，如图 56.3.2.1 所示：
  
  开发板准备好后启动 Linux 系统，待系统启动后，进入/etc 目录，然后创建 ppp 目录，具体命令如下：
  cd /etc //进入 etc 目录
  mkdir ppp //创建 ppp 目录
  目录创建完后，使用 U 盘将上一节编译的 chat、pppd、pppdump、pppstats 四个可执行文件拷贝到/etc/ppp目录下，如图 56.3.2.2 所示：
  
  然后在/etc/ppp 目录下创建 pap-secrets 文件，使用下面命令：
  touch pap-secrets //创建 pap-secrets 文件
  vi pap-secrets //打开 pap-secrets 文件
  输入如下内容：
  # Secrets for authentication using PAP
  # client server secret IP addresses
  card * card *
  在 4G 信号在通信时候有一个密码的比对，密码对了就可以通信了。上面显示用户是 card，密码是 card。
  然后创建新文件夹 peers，命令“mkdir peers”。
  进入 peers 文件夹，创建 wcdma 文件，命令如下：
  touch wcdma
  vi wcdma
  输入如下内容：
  # /etc/ppp/peers/wcdma
  # This is pppd script for China liantong
  # Usage: root>pppd call wcdma
  hide-password
  noauth
  connect '/etc/ppp/chat -s -v -f /etc/ppp/peers/wcdma-chat-connect'
  disconnect '/etc/ppp/chat -s -v -f /etc/ppp/peers/wcdma-chat-disconnect'
  debug
  /dev/ttyUSB2
  115200
  defaultroute
  noipdefault
  novj
  novjccomp
  noccp
  ipcp-accept-local
  ipcp-accept-remote
  local
  lock
  dump
  nodetach
  user "card"
  password "card"
  crtscts
  remotename 3gppp
  ipparam 3gppp
  usepeerDNS
  需要注意的是使用/dev/ttyUSB2 设备节点文件。
  “user "card"”和“password "card"”对应了 pap-secrets 文件中的用户名和密码。
  创建 wcdma-chat-connect 文件：
  touch wcdma-chat-connect
  vi wcdma-chat-connect
  内容如下：
  ABORT "BUSY"
  ABORT "NO CARRIER"
  ABORT "NO DIALTONE"
  ABORT "ERROR"
  ABORT "NO ANSWER"
  TIMEOUT 120
  "" AT
  OK \rATZ
  OK \rAT+CGDCONT=1,"IP","3gnet",,0,0
  OK-AT-OK ATDT*99#
  CONNECT \d\c
  在这里 OK \rAT+CGDCONT=1,"IP","3gnet",,0,0
  OK-AT-OK ATDT*99#
  这两句话会根据移动联通或者是电信而变化，这里用的是移动 4G。
  创建 wcdma-chat-disconnect 文件：
  touch wcdma-chat-disconnect
  vi wcdma-chat-disconnect
  内容如下：
  ABORT "ERROR"
  ABORT "NO DIALTONE"
  SAY "INSending break to the modem\n"
  ""\k"
  ""+++ATH"
  SAY "\nGood bye\n"
  所需文件创建完成后，就可以进行联网测试了。
  首先关闭 eth0 设备，因为和 EC20 4G 模块有冲突，同时只能使用一个设备。命令如下：
  ifconfig eth0 down
  然后在/etc/ppp 目录下输入指令：
  ./pppd call wcdma &
  结果如图 56.3.2.3 所示：
  
  上图表示联网成功后的 IP 地址为 10.47.135.182，使用 ifconfig 命令查看结果如图 56.3.2.4：
  
  这时使用 ping 命令查看能够 ping 通外网，命令如下：
  ping 202.108.22.5 -c 4
  “-c”选项指定 ping 网络的次数。“202.108.22.5”是百度的 IP 地址，结果如图 56.3.2.5：
  
  发现不能 ping 通外网，愿意是因为 DNS 没有设置对，在 etc 下有一个文件 resolv.conf 。这个文件是用来放 DNS 的。就是这个里面的域名没有设置对。然而在 eth0 的运行脚本里强制性的把这个文件复制为了192.168.1.1 。这就造成即便在这里文件里设置上正确的 DNS，再开机后也会发现这个文件里已经是192.168.1.1 了。这是因为 eth0，是开机自启动的。
  我们在/etc 目录下新建一个文件 resolv.conf_back：
  touch resolv.conf_back
  vi resolv.conf_back
  输入如下内容：
  nameserver 202.99.160.68
  nameserver 221.130.33.52
  nameserver 221.130.33.60
  nameserver 192.168.1.1
  然后在新建一个脚本文件 ppp0：
  touch ppp0
  vi ppp0
  输入如下内容：
  #!/bin/sh
  ifconfig eth0 down
  cp /etc/resolv.conf_back /etc/resolv.conf
  /etc/ppp/pppd call wcdma&
  修改 ppp0 文件的执行权限：
  chmod 777 ppp0
  这里第一步是将 eth0 关掉，第二步将我们的 DNS 文件覆盖到 resolv.conf 上，第三步运行。然后重新开机，执行 ppp0 脚本，命令如下：
  /etc/ppp0
  脚本执行成功后，重新使用 ping 命令，结果如图 56.3.2.6 所示：
  
  图片显示可以正常 ping 通百度的 IP 地址。至此 EC20 4G 模块就可以正常使用了。

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