模塊開發(fā)流程分析

1、3G模塊開發(fā)流程詳解應(yīng)用場景介紹現(xiàn)在很多公司無線通信都使用3G模塊來作為網(wǎng)絡(luò)連接的接口，而3G撥號(hào)是整個(gè)開發(fā)的第一步，如何開發(fā)使用PPPD程序？了解撥號(hào)程序的流程會(huì)有很大的幫助，下面對(duì)PPPD的撥號(hào)流程做一個(gè)詳細(xì)的分析，并結(jié)合事例程序進(jìn)行講解。因?yàn)镻PPD程序不依賴硬件平臺(tái)，所以這個(gè)撥號(hào)程序的通用性很高。本文事例程序的版本是ppp-2.4。重點(diǎn)講解PPPD的撥號(hào)流程和開發(fā)要點(diǎn)，對(duì)撥號(hào)程序所用的詳細(xì)參數(shù)以及所使用協(xié)議的不做具體說明，請(qǐng)大家參考相關(guān)協(xié)議。一、PPPD撥號(hào)流程介紹（AT命令）PPPD 是一個(gè)用戶空間的后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程（daemon），負(fù)責(zé)與3G模塊進(jìn)行通信會(huì)話來進(jìn)行必要的初始化設(shè)置，然后

2、開始按照協(xié)議所要求的步驟進(jìn)行撥號(hào)。初始化設(shè)置是由PPPD自帶的一個(gè)輔助工具CHAT程序來完成的，這個(gè)程序利用AT指令和3G模塊進(jìn)行通信，主要是交互一些撥號(hào)的參數(shù)設(shè)置、進(jìn)行撥號(hào)的用戶名和密碼、是否采用數(shù)據(jù)加密等連網(wǎng)必不可少的參數(shù)。下面開始分析這個(gè)撥號(hào)的流程。AT+CGMI？ -給出模塊廠商的標(biāo)識(shí)AT-是AT指令的開始符號(hào)，后面的+號(hào)表示后面有具體的配置參數(shù)；CGMI-這就是具體的配置參數(shù)，這個(gè)參數(shù)后面的？號(hào)標(biāo)示是向3G查詢；關(guān)于3G的AT指令，業(yè)界推出了一些標(biāo)準(zhǔn)的指令集合，這些指令在任何廠家的任何模塊上都可以使用，也有一些是3G模塊生產(chǎn)廠家自己規(guī)范的一些AT指令，這些指令就只能在特定的模塊上才能

3、使用。1. PPPD撥號(hào)流程下面結(jié)合PPPD程序的代碼對(duì)撥號(hào)流程做一下分析。主程序是pppd_start，這個(gè)函數(shù)首先是做一些初始化的工作：void *pppd_start(void *arg) for (i = 0; (protp = protocolsi) != NULL; +i) (*protp->init)(0);tty_init();首先是對(duì)幾個(gè)所使用的協(xié)議進(jìn)行初始化，我們這里所用到的分別是lcp_protent、chap_protent、ipcp_protent。初始化的工作基本一致，就是建立各個(gè)協(xié)議的狀態(tài)機(jī)進(jìn)行默認(rèn)設(shè)置，為以后網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)做好準(zhǔn)備；tty_init（）是對(duì)3G

4、模塊所使用串口進(jìn)行設(shè)置，包括所使用的默認(rèn)撥特率、停止位、是否校驗(yàn)等，在這個(gè)函數(shù)里還有一個(gè)操作就是設(shè)置好網(wǎng)絡(luò)連接所用的通道：the_channel = &tty_channel（這是在tty_init函數(shù)里），這個(gè)所謂的連接通道是3G連接的重要函數(shù)，后面有這個(gè)通道的使用說明；在完成一些初始化后，正式開始進(jìn)行協(xié)議的協(xié)商：pppd_start ->lcp_open();: 打開LCP協(xié)議狀態(tài)機(jī)，設(shè)置狀態(tài)為STARTING;各個(gè)協(xié)議的狀態(tài)機(jī)分別是-STARTING 、INITIAL、CLOSED、CLOSING、STOPPED、OPENED。在上面的初始化時(shí)把所有的協(xié)議狀態(tài)機(jī)都設(shè)置為IN

5、ITIAL。這里打開LCP協(xié)議就是把狀態(tài)設(shè)置為STARTING。接著往下看程序，還是在pppd_start()主函數(shù)里：pppd_start ->start_link();這個(gè)函數(shù)比較重要，我們把他展開：void start_link(unit) char *msg; new_phase(PHASE_SERIALCONN); devfd = the_channel->connect(); msg = "Connect script failed" if (devfd < 0) goto fail; /* set up the serial device a

6、s a ppp interface */ /* * N.B. we used to do tdb_writelock/tdb_writeunlock around this * (from establish_ppp to set_ifunit). However, we won't be * doing the set_ifunit in multilink mode, which is the only time * we need the atomicity that the tdb_writelock/tdb_writeunlock * gives us. Thus we do

7、n't need the tdb_writelock/tdb_writeunlock. */ fd_ppp = the_channel->establish_ppp(devfd); msg = "ppp establishment failed" if (fd_ppp < 0) status = EXIT_FATAL_ERROR; goto disconnect; /* * Start opening the connection and wait for * incoming events (reply, timeout, etc.). */ if (

8、ifunit >= 0) notice("Connect: %s <-> %s", ifname, ppp_devnam); else notice("Starting negotiation on %s", ppp_devnam); add_fd(fd_ppp); status = EXIT_NEGOTIATION_FAILED; new_phase(PHASE_ESTABLISH); lcp_lowerup(0); return;disconnect: new_phase(PHASE_DISCONNECT); if (the_cha

9、nnel->disconnect) the_channel->disconnect();fail: new_phase(PHASE_DEAD); if (the_channel->cleanup) (*the_channel->cleanup)();首先調(diào)用the_channel->connect(),這是個(gè)函數(shù)指針，實(shí)際調(diào)用的是connect_tty()，（這個(gè)函數(shù)在上面pppd_start->tty_init里進(jìn)行了設(shè)置）他設(shè)置一些TTY通道的參數(shù)，然后開辟一個(gè)線程chat_main，發(fā)送指令對(duì)進(jìn)行配置；一切正常后從connect_tty返回到start

10、_link繼續(xù)往下執(zhí)行；start_link->the_channel->establish_ppp(devfd)下面把establish_ppp（）函數(shù)展開：int tty_establish_ppp (int tty_fd) ret_fd = generic_establish_ppp(tty_fd);2. 重要函數(shù)說明generic_establish_ppp()；generic_establish_ppp->make_ppp_unit(),在make_ppp_unit（）函數(shù)里:ppp_dev_fd = open("/dev/ppp", O_RDW

11、R)，打開/dev/pppioctl(ppp_dev_fd, PPPIOCNEWUNIT, &ifunit)建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口ppp0, 如果網(wǎng)絡(luò)接口成功建立后會(huì)顯示：notice("Connect: %s <-> %s", ifname, ppp_devnam)=Connect: serial0 <-> /dev/ttyUSB0 ，說明網(wǎng)絡(luò)接口已經(jīng)建立； (這個(gè)時(shí)候可以在SHELL下ifconfig看到這個(gè)接口)；之后再次返回到start_link執(zhí)行；接下來開始發(fā)起LCP通信：start_link->lcp_lowerup（）:這個(gè)函

12、數(shù)首先和內(nèi)核的PPP協(xié)議進(jìn)行協(xié)商，主要是MTU等鏈路參數(shù)，協(xié)商后設(shè)置LCP的DELAYED_UP標(biāo)志，把lcp_delayed_up函數(shù)設(shè)置給一個(gè)定時(shí)器，這個(gè)定時(shí)器會(huì)根據(jù)DELAYED_UP標(biāo)志周期執(zhí)行之前賦給他的函數(shù)，就是這個(gè)lcp_delayed_up，在這里函數(shù)里將主動(dòng)發(fā)起協(xié)議請(qǐng)求，之后等待對(duì)端的回應(yīng)。start_link函數(shù)結(jié)束返回到 pppd_start()主函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行：接下來，主函數(shù)pppd_start會(huì)進(jìn)入一個(gè)無限循環(huán)，這個(gè)循環(huán)主要執(zhí)行兩個(gè)函數(shù)handle_events()、get_input();handle_events主要處理接收到的信號(hào)，還有一個(gè)功能就是執(zhí)行定

13、時(shí)器的函數(shù)，前面曾經(jīng)設(shè)置過一個(gè)lcp_delayed_up函數(shù)，那么建立連接首先執(zhí)行這個(gè)函數(shù)；get_input主要是負(fù)責(zé)處理接收到的數(shù)據(jù)包，這個(gè)函數(shù)下面會(huì)介紹。先來看lcp_delayed_up：調(diào)用lcp_delayed_up->fsm_lowerup，在上面的lcp_open（）函數(shù)里L(fēng)CP的狀態(tài)已經(jīng)是STARTING，所以根據(jù)這個(gè)狀態(tài)調(diào)用fsm_sconfreq（），發(fā)送LCP初始化配置請(qǐng)求，然后LCP狀態(tài)設(shè)置為：REQSENT，函數(shù)返回；fsm_sconfreq先組建一些連接用的參數(shù)，然后調(diào)用fsm_sdata(f, CONFREQ, f->reqid, outp, ci

14、len)，通過/dev/ppp->串口發(fā)送請(qǐng)求給3G；然后設(shè)置一個(gè)超時(shí)函數(shù)給定時(shí)器，一旦發(fā)送的這個(gè)LCP請(qǐng)求沒有回應(yīng)，則重新發(fā)送。 如果沒有超時(shí)，那么會(huì)收到一個(gè)LCP請(qǐng)求的回應(yīng): rcvd LCP ConfReq id=0x0，這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)的接收get_input函數(shù)來處理的，那么是如何收到對(duì)端發(fā)來的數(shù)據(jù)呢？就是這個(gè)get_input()，現(xiàn)在來看一下：首先阻塞的讀/dev/ppp，一旦收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，檢查包里的協(xié)議，看是哪種協(xié)議數(shù)據(jù)（在Establishment Phase階段，只接收LCP的協(xié)議包，其他的就丟棄）；然后調(diào)用lcp_input進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)接收處理；lcp_input-

15、>fsm_input,在這個(gè)函數(shù)里根據(jù)收到包的請(qǐng)求命令進(jìn)行分別處理：比如：rcvd LCP ConfReq id=。；那么就調(diào)用fsm_rconfreq（）進(jìn)一步處理，如果接收正確，則會(huì)調(diào)用fsm_sdata（）發(fā)送CONFACK命令；然后設(shè)置LCP為ACKSENT然后等待數(shù)據(jù)包接收；當(dāng)接收到一個(gè)ConfAck的包后，調(diào)用fsm_rconfack時(shí)，設(shè)置LCP為OPENED，然后lcp_up->lcp_echo_lowerup，注意，此時(shí)會(huì)調(diào)用ipcp_lowerup，設(shè)置IPCP為CLOSED！之后發(fā)送sent LCP EchoReq id；之后返回到lcp_up，執(zhí)行l(wèi)ink_

16、established，這個(gè)函數(shù)設(shè)置PPP為PHASE_AUTHENTICATE認(rèn)證階段，開始加密等認(rèn)證；之后返回；當(dāng)接收到一個(gè)rcvd CHAP Challenge時(shí)，調(diào)用chap_input-chap_respond，發(fā)送一個(gè)CHAP_RESPONSE，sent CHAP Response id=0x1，然后繼續(xù)接收數(shù)據(jù)包；當(dāng)收到一個(gè)rcvd CHAP Success后，調(diào)用chap_handle_status，這個(gè)函數(shù)打印CHAP authentication succeeded然后執(zhí)行auth_withpeer_success，他繼續(xù)打印notice("%s authenti

17、cation succeeded", prot);執(zhí)行network_phase，network_phase->start_networks，改變PPP為PHASE_NETWORK狀態(tài)，依次執(zhí)行各個(gè)協(xié)議的open函數(shù)：這個(gè)時(shí)候IPCP已經(jīng)為CLOSED的，所以會(huì)發(fā)送sent IPCP ConfReq，并設(shè)置IPCP為REQSENT當(dāng)接收到一個(gè)rcvd IPCP ConfNak時(shí)，會(huì)發(fā)送sent IPCP ConfReq id=0x2，再次請(qǐng)求當(dāng)再次收到rcvd IPCP ConfReq，接著發(fā)送sent IPCP ConfNak id=0x0 <addr .0>當(dāng)接

18、收到rcvd IPCP ConfAck id=0x4時(shí)，調(diào)用IPCP_UP,顯示notice("local IP address %I", go->ouraddr);notice("remote IP address %I", ho->hisaddr);整個(gè)的協(xié)議協(xié)商過程用圖表表示為：Send lcp confreqSend lcp ackSend chap confreqSend chap ackSend ipcp confreqSend chap ackSend ipcp confreqSend ipcp ack網(wǎng)絡(luò)基站撥號(hào)端 圖2-1

19、PPPD協(xié)議協(xié)商流程圖此時(shí)，已經(jīng)從網(wǎng)絡(luò)獲得動(dòng)態(tài)分配的地址，表明已經(jīng)建立連接，可以象使用普通以太網(wǎng)那樣使用網(wǎng)絡(luò)的接口。從上面的代碼中看到，網(wǎng)絡(luò)的連接是主動(dòng)發(fā)起的，就是函數(shù)start_link，之后就是根據(jù)所接收的狀態(tài)是否滿足要求進(jìn)而進(jìn)行下一階段的工作。3. PPP協(xié)議的工作流程上面的撥號(hào)過程中使用到了撥號(hào)的幾個(gè)不同階段，這里做一個(gè)簡單的介紹(1) 鏈路不可用階段（Link Dead Phase）在最開始，整條鏈路處于鏈路不可用狀態(tài)，此階段有時(shí)也稱為物理不可用階段，PPP鏈路都需從這個(gè)階段開始和結(jié)束，當(dāng)通信雙方的兩端檢測到物理線路激活時(shí)，就會(huì)從當(dāng)前這個(gè)階段進(jìn)入到鏈路建立階段(2) 鏈路建立階段 (Link Establishment Phase) 在此階段，PPP鏈路將進(jìn)行LCP相關(guān)協(xié)商，協(xié)商內(nèi)