迅为IMX6ULL开发板Linux 4G通信实验

孤久厌闹

前面的章节中学习了如何使用有线网络或者使用 wifi，但是使用无线网络或者 wifi 有许多环境限制，这种时候就可以使用 4G 模块来上网。在本章中学习一下如何使用 4G 模块实现上网功能。
56.1 4G  网络连接
/ w3 h6 C1 v( D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：
' n1 c2 J& W! ]: n7 T( ?

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
1 j1 g% v" g- V0 m, ?# j0 s56.2.1  添加 USB  设备信息
( A- G# L7 f5 i# l6 s& o# Q2 p2 S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
2 f# r- f0 R. d+ i6 b0 nEC20 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 */
, p0 f" T$ u" T+ L: A0 `# |5 o) h1810 { USB_DEVICE(0x05C6, 0x9090) }, /* Quectel UC15 */
1811 { USB_DEVICE(0x05C6, 0x9003) }, /* Quectel UC20 */
1812 { USB_DEVICE(0x05C6, 0x9215) }, /* Quectel EC20 */
# d9 O  h' V0 B5 ]8 T) d1813 { USB_DEVICE(0x2C7C, 0x0125) }, /* Quectel EC25/EC20 R2.0 */
* M4 v) q' D+ g% C) J1814 { USB_DEVICE(0x2C7C, 0x0121) }, /* Quectel EC21 */
! u: j+ u9 n" c1815 /* end add */
0 m: K# M% f; r) [, O8 L- a其中第 1813 行是 EC20 4G 模块的 USB 信息。
1 A8 c+ Y) J1 x! \56.2.2 Linux  内核配置
. n9 `6 L5 @1 ^$ n8 x2 B  i; Z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 --->
' d% {$ i/ S% X) T7 ?/ v1 L0 y<*> USB Network Adapters --->
' K8 e( ^3 a9 Q<*> Multi-purpose USB Networking Framework
2 ?0 q! ]+ ~% k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：
. T* @( c% F8 l% d) LDevice Drivers --->USB support --->
$ ?. |- `3 F/ z/ b<*> USB Serial Converter support --->
, r; d1 j5 e0 W* [<*> USB driver for GSM and CDMA modems
+ Z. n$ o' E. g3 ?4 J配置如图 56.2.2.2 所示：
  S! W/ r2 T) C
: ?( Q0 R& f6 k* b! K% Z& u然后配置 ppp，配置路径如下：
+ X& M7 |- c& V- I6 p% @Device Drivers --->Network device support --->
: H5 y! q9 C  |9 J<*> PPP (point-to-point protocol) support
9 D$ @/ Y. N( p5 h/ T! G2 {<*> PPP BSD-Compress compression
<*> PPP Deflate compressionPPP filtering
) b& X% J3 g) L<*> PPP MPPE compression (encryption)PPP multilink support
7 w5 e$ v" h. L, E<*> PPP over Ethernet
<*> PPP support for async serial ports
' b8 G% L9 _2 h' c' R8 e4 P<*> PPP support for sync tty ports
配置如图 56.2.2.3 所示:
1 ~0 W5 }, O$ M, u7 Y! ~$ d; J4 e
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：

6 p$ a' W2 Q8 J4 h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
1 J# W( [# d/ [56.3.1 PPP  软件包编译
0 S6 A$ T/ y9 Z  t" n2 a5 c& C7 d首先拷贝 ppp-2.4.4.tar.gz 到 Ubuntu 下，然后执行下面的命令解压：
/ N/ F8 y, _& @6 n$ \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：
1 u: S6 }2 d& k+ r! A1 Z* g) t
( Z4 j7 E3 V, {, F使用 configure 进行配置，命令如下：
4 k, \0 P/ v! u5 e+ O% R/ w- r./configure
+ v% E( k2 t$ X结果如图 56.3.1.2 所示：
, }0 M0 D! }8 i; u
配置完成后，使用下面的命令进行编译：
" L$ _% f% ~0 p% X1 ]/ B0 Omake CC=ARM-linux-gnueabihf-gcc
: d9 _, m1 T9 Z' F* [3 ]“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。
5 W7 U/ h5 @" w' j1 v: f56.3.2 EC20 4G  模块联网测试
" k" q- {7 q& \, ^' O, ]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：
: [* T# C2 a9 t: s0 y# u; jcd /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
8 y4 s+ V% H7 Z9 ], D! Evi pap-secrets //打开 pap-secrets 文件
输入如下内容：
# Secrets for authentication using PAP
- H2 {7 Y$ ~! @! }# client server secret IP addresses
card * card *
3 |! y* ?5 |3 {8 B, H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。
: N" \4 o! V2 W' [7 k2 m然后创建新文件夹 peers，命令“mkdir peers”。
" y6 z1 M$ T. Z进入 peers 文件夹，创建 wcdma 文件，命令如下：
$ @4 _* W6 a& E: \0 [# P( u) ztouch wcdma
vi wcdma
5 F, ~/ j' v, _% z  Q6 [" d输入如下内容：
# /etc/ppp/peers/wcdma
$ a/ E4 K6 j7 ?1 g4 p6 `# This is pppd script for China liantong
9 W5 `& i% @2 x# I4 R, C# Usage: root>pppd call wcdma
hide-password
noauth
; K, X  c+ W% l5 ]3 S' Gconnect '/etc/ppp/chat -s -v -f /etc/ppp/peers/wcdma-chat-connect'
: V0 H: @0 J2 Q% }% ]2 J* Fdisconnect '/etc/ppp/chat -s -v -f /etc/ppp/peers/wcdma-chat-disconnect'
debug
# W4 {8 o+ y5 m/dev/ttyUSB2
115200
defaultroute
noipdefault
6 o; g" Z) i" Q3 ^& B, `novj
, M& \$ q) d5 N' {7 Anovjccomp
& [  r( ^8 j' R0 l1 Vnoccp
+ G, Y2 u3 `8 Z8 R, {ipcp-accept-local
ipcp-accept-remote
local
5 d" s* @. |, \6 B3 B/ l: L6 P: Jlock
5 N! a" |8 W% y) M% fdump
nodetach
user "card"
password "card"
6 W5 f9 m$ G8 g. ?crtscts
remotename 3gppp
1 U( B) e3 d/ b" o6 X+ yipparam 3gppp
usepeerdns
+ ~  x, q6 P2 G( S4 S+ L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。
' t6 s, Q- q2 f6 Q3 b* i创建 wcdma-chat-connect 文件：
touch wcdma-chat-connect
/ v- {; E$ d' O: e. ~5 Fvi wcdma-chat-connect
/ o! V; S/ f7 t( X% F内容如下：
ABORT "BUSY"
ABORT "NO CARRIER"
ABORT "NO DIALTONE"
" @4 R  _$ k2 e9 J& n1 l' |* ZABORT "ERROR"
ABORT "NO ANSWER"
( Z; k4 }( Z# |0 |- P, RTIMEOUT 120
"" AT
+ P. C' V+ V; z6 A) OOK \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
6 Z6 `$ `' c3 M2 H: i) K2 UOK-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。
, i1 y# j9 m8 J2 I  C, C: }% n创建 wcdma-chat-disconnect 文件：
3 m& H5 L0 _7 l% B/ |' Y0 Stouch wcdma-chat-disconnect
vi wcdma-chat-disconnect
内容如下：
ABORT "ERROR"
ABORT "NO DIALTONE"
" I, _- i; M. `( \# tSAY "INSending break to the modem\n"
""\k"
4 E: H6 w% n' z. D, Q& x4 x""+++ATH"
) _2 O/ H9 y4 u7 Y/ F" T2 kSAY "\nGood bye\n"
所需文件创建完成后，就可以进行联网测试了。
# |- `# o1 I$ I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：
! H& h+ ]4 H2 U, w7 Hifconfig eth0 down
0 ~9 |6 E! Y/ r0 n  Z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：

' n# H, e9 ]0 Q% h, K0 @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：
* C6 _. ?+ s! M, d  r+ f7 p# H
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
: Q; O4 e* h( w) ~2 s# y& ~! X: H“-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：
1 o8 o0 S+ ^8 I; ~
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。
  t+ r7 _* K; w4 c我们在/etc 目录下新建一个文件 resolv.conf_back：
- H/ ~+ t6 \) S9 Mtouch resolv.conf_back
vi resolv.conf_back
输入如下内容：
* [5 B9 A% O  _5 }' W( Q8 g( qnameserver 202.99.160.68
" g7 e: l: P! v' Hnameserver 221.130.33.52
nameserver 221.130.33.60
nameserver 192.168.1.1
( m; V% `, d; A& T8 a2 g然后在新建一个脚本文件 ppp0：
' U, k6 Z9 E8 |8 h% ]7 J0 jtouch ppp0
& z, z. y4 `( yvi ppp0
输入如下内容：
; b0 ?$ r3 L0 \- o#!/bin/sh
ifconfig eth0 down
/ X( p6 m$ }" v0 c3 W% Xcp /etc/resolv.conf_back /etc/resolv.conf
0 K' V. b: Q# s3 r1 j/etc/ppp/pppd call wcdma&
修改 ppp0 文件的执行权限：
chmod 777 ppp0
) ?; b0 [7 J! f1 L" e, K  b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
; k$ B9 o# \+ p* R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。
6 g1 w' t$ Y2 D

& y! n) N" e; w7 y