嵌入式3G路由器實(shí)用功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

閆 巧，李保廣

（深圳大學(xué) 計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院，廣東 深圳518000）

0 引 言

目前3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球范圍，能夠向用戶提供高速的全球無(wú)線漫游服務(wù)。所研發(fā)的路由器將3G信號(hào)轉(zhuǎn)換為WIFI信號(hào)，使得智能手機(jī)、個(gè)人電腦等具有WIFI接入功能的設(shè)備得以實(shí)時(shí)接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線局域網(wǎng)共享3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)［1］，該款路由器具有高速穩(wěn)定、小巧方便的特性，在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了短信發(fā)送和接收功能、文件共享功能和數(shù)字媒體服務(wù)器功能，滿足用戶對(duì)不同功能的需求，方便用戶使用。本文詳細(xì)介紹了這些功能的設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

研發(fā)的3G路由器硬件平臺(tái)采用的是雷凌公司生產(chǎn)的RT5350開發(fā)板［2］，如圖1所示，其CPU主頻是360MHz，擁有16KB的數(shù)據(jù)緩存和32KB的指令緩存，具有低成本、高集成度、體積小和低功耗的特性，集成4個(gè)LAN口、一個(gè)WAN口和一個(gè)USB口。USB接口既可以插入U(xiǎn)SB 3G網(wǎng)卡，支持聯(lián)通WCDMA、電信CDMA2000、移動(dòng)TD－SCDMA等3種模式的3G網(wǎng)卡，也可以插入U(xiǎn)SB存儲(chǔ)設(shè)備，如優(yōu)盤、移動(dòng)硬盤等。

系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用的是嵌入式Linux系統(tǒng)［3］，內(nèi)核版本為2.6.21，具有體積小巧效率高，源碼開放性能穩(wěn)的特性，同時(shí)Linux平臺(tái)下?lián)碛斜姸嚅_源免費(fèi)的軟件供移植和二次開發(fā)。上層應(yīng)用軟件主要是嵌入式Web服務(wù)器GoA－h(huán)ead Web Server、uShare、pppd、Wget等［4］。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

利用GoAhead Web Server開發(fā)設(shè)計(jì)路由器設(shè)置頁(yè)面，頁(yè)面采用框架設(shè)計(jì)，左側(cè)為功能目錄，右側(cè)為展示各個(gè)功能的主體區(qū)域，如圖3所示。

圖1 RT5350開發(fā)板

圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

圖3 路由器設(shè)置

2 局域網(wǎng)文件共享功能

我們研發(fā)的3G路由器有一個(gè)USB接口，在不使用3G網(wǎng)卡時(shí)，可以掛載USB存儲(chǔ)設(shè)備，如優(yōu)盤、移動(dòng)硬盤等，構(gòu)建局域網(wǎng)文件共享服務(wù)器，向用戶提供文件共享功能。文件共享功能依托GoAhead Web Server通過(guò)HTTP協(xié)議（超文本傳送協(xié)議）實(shí)現(xiàn)。GoAhead Web Server是專為嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)量身定制的Web服務(wù)器，也是最流行的嵌入式Web，具有開源免費(fèi)、功能強(qiáng)大、響應(yīng)快速、體積緊湊和使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，支持開發(fā)高效的動(dòng)態(tài)交互Web頁(yè)面［5］。

HTTP下載是使用最廣泛的文件共享方式之一。HTTP協(xié)議不僅可以傳輸HTML網(wǎng)頁(yè)文件，也可以傳輸各種類型的文件。許多資源網(wǎng)站以超鏈接的形式將供用戶下載的各種文件放在web頁(yè)面中，用戶只要點(diǎn)擊鼠標(biāo)，就可以通過(guò)瀏覽器下載并保存到本地磁盤。HTTP下載極大地促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)上的信息傳播與共享。下面的HTML代碼即是web頁(yè)面中的下載鏈接格式：

＜ A href ＝ "http：／／10.10.10.254／download／filename"＞下載文件＜／A＞

其中 “href”即表示下載文件的鏈接地址，當(dāng)用戶點(diǎn)擊頁(yè)面信息 “下載文件”后，瀏覽器會(huì)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)后，開始下載該文件。文件共享如圖4所示。

圖4 文件共享流程

針對(duì)本系統(tǒng)的需求，需要對(duì)GoAhead Web Server進(jìn)行相應(yīng)的配置，在源文件中定義ROOT＿DIR和rootWeb的值來(lái)指定web頁(yè)面的根目錄為／etc＿ro／web，指定默認(rèn)端口號(hào)為80：

指定服務(wù)器的默認(rèn)主頁(yè)為home.asp，當(dāng)用戶只輸入IP地址就會(huì)看到該頁(yè)面：

2.1 磁盤掛載

圖8 短信接收頁(yè)面

實(shí)現(xiàn)文件共享首先需要將優(yōu)盤掛載到GoAhead Web Server的根目錄之下，方便后臺(tái)程序?qū)ξ募到y(tǒng)進(jìn)行讀寫操作。GoAhead Web Server的根目錄是／etc＿ro／web／，在根目錄下建立子目錄share，將所用優(yōu)盤掛載到／etc＿ro／web／share／，同時(shí)指定字符集為cp936：mount／dev／sda1／實(shí)現(xiàn)，可以使得用戶在智能電視等播放器上直接播放服務(wù)器里面的音視頻資源。UPnP （universal plug and play）是為解決家庭和公司網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)電子設(shè)備之間的互聯(lián)互通問(wèn)題而提出的一套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其基于多種現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之上，包括TCP／IP、HTTP、HTTPU、SSDP、GENA等。DLNA （digital living network alliance）主要解決包含個(gè)人計(jì)算機(jī)、家庭電器 （如智能電視）、移動(dòng)設(shè)備 （如智能手機(jī)）等在內(nèi)的有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通問(wèn)題［9］，其具有硬件無(wú)關(guān)性，在家庭和其它公共場(chǎng)所能夠靈活地構(gòu)建設(shè)備間互連互通功能。UPnP協(xié)議是DLNA的基礎(chǔ)協(xié)議，詳細(xì)描述了DLNA各設(shè)備間的相互偵測(cè)和運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自由接入。

UPnP AV架構(gòu)［10］作為家庭網(wǎng)絡(luò)多媒體系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，主要由媒體服務(wù)器、控制點(diǎn)和媒體播放器組成，如圖9所示。UPnP控制點(diǎn)負(fù)責(zé)在服務(wù)器和播放器之間建立連接，但是并不參與媒體數(shù)據(jù)流的傳輸。

圖9 UPnP AV架構(gòu)

通過(guò)為路由器構(gòu)建UPnP服務(wù)器或DLNA服務(wù)器功能，可以讓用戶直接在智能手機(jī)或者其它支持UPnP協(xié)議的播放器上播放路由器里面的圖片、音頻和視頻文件，而不需要將這些文件拷貝到播放器上。

我們研發(fā)的3G路由器通過(guò)uShare建立數(shù)字媒體服務(wù)器。uShare是一款UPnP A／V ＆DLNA媒體服務(wù)器，支持播放設(shè)備訪問(wèn)服務(wù)器里的圖片、音頻和視頻資源。系統(tǒng)利用uShare實(shí)現(xiàn)數(shù)字媒體服務(wù)器時(shí)用到FFMPEG、libupnp和libdlna開源軟件。libdlna用以實(shí)現(xiàn)DLNA媒體服務(wù)器功能，在處理和傳輸音視頻時(shí)需要FFMPEG庫(kù) （libavformat和libavcodec）和libupnp的支持。libupnp是對(duì)UPnP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，可以和uShare單獨(dú)建立UPnP媒體服務(wù)器。在編譯過(guò)程中還需要用到pkg－config工具。

對(duì)于UPnP媒體服務(wù)器，用戶可以使用web頁(yè)面對(duì)其進(jìn)行配置，當(dāng)用戶設(shè)備接入路由器之后，對(duì)于該系統(tǒng)，用瀏 覽 器 打 開 http：／／10.10.10.254：49152／web／ushare.html，即可對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。打開一款媒體播放器，便可以訪問(wèn)服務(wù)器下的資源。如在 Windows 7平臺(tái)下使用Windows Media Player 12，在其左側(cè)的 “其它媒體庫(kù)”下面列有所建服務(wù)器名稱，當(dāng)用戶請(qǐng)求一個(gè)資源后，便可以流暢地播放了。對(duì)于客戶端發(fā)起的每一個(gè)請(qǐng)求，服務(wù)器在響應(yīng)之后會(huì)給出相關(guān)信息，圖10描述了服務(wù)器收到Windows Media Player 12連接請(qǐng)求并成功注冊(cè)的Action信息。

圖10 Action信息

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)多功能3G路由器的需求，闡述了短信發(fā)送和接收功能、文件共享和數(shù)字媒體服務(wù)器功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)RT5350芯片和嵌入式Linux的研究，逐步完成了這些實(shí)用功能，可以滿足不同用戶的多種功能需求。相對(duì)于普通路由器，具有該功能的3G路由器不僅具有網(wǎng)速穩(wěn)定快速、體積小易攜帶的特性，而且實(shí)用功能豐富，使用方便，具有很好的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景，同時(shí)為4G路由器的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

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