20世紀90年代以來,，隨著個人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，為了實現(xiàn)任何人在任何時間,，任何地點均能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的目標,，無線局域網(wǎng)得到了迅猛發(fā)展。無線局域網(wǎng)(wLAN),，通常被稱為wi-Fi,，這是一種可以在9l.44m內(nèi)進行無線通信的技術(shù),。IEEE802.11委員會把孤立使用的無線局域網(wǎng)稱為自組無線局域網(wǎng)(Ad-boc Network)，把互連使用的無線局域網(wǎng)稱為多區(qū)無線局域網(wǎng)(Infrastructure Network)

    無線AP是組建多區(qū)無線局域網(wǎng)的常用設備,，配置多個接入點AP,，就可以構(gòu)成一個連續(xù)的覆蓋區(qū)域，可提供移動用戶漫游的能力,。同時,，它在介質(zhì)訪問控制子層MAC中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)的橋梁，是一十兩端口的網(wǎng)橋,。

　1  無線接入點AP的功能描述和系統(tǒng)設計

    無線接入點AP(Accss Point)通過一個標準的RJ-45接口用電纜連接到一個傳統(tǒng)的集線器或交換機端口,，一個無線接入點可認為是一個中繼器，在有線局域網(wǎng)和無線設備運行的RF之間轉(zhuǎn)發(fā)幀,。

   當一個站在LAN上發(fā)送數(shù)據(jù)時,，接入點以指定的RF和無線幀格式轉(zhuǎn)發(fā)幀，而并不考慮該幀的目的地,。同樣,，當一個無線設備發(fā)送一個幀時，接入點通過所設定運行的RF來接收幀,，然后把幀轉(zhuǎn)發(fā)到有線局域網(wǎng),。兩個或者多個無線局域網(wǎng)接入點，將為移動無線設備提供一個接入到有線局域網(wǎng)的無線擴展區(qū)域,。當建立一個無線局域網(wǎng)接人點時,，要配置一個BSS(Basic Service Set)標識符。同樣,，也要為那些無線局域網(wǎng)適配卡設定一個區(qū)域標識符,，其中接入點是為使用適配卡與其連接在一起的無線設備提供服務的。在多個無線接入點構(gòu)造的一個擴展服務集(ESS,，Extended Serice Set)中,，通過定位接入點，無線設備就實現(xiàn)了漫游功能,，以及通過應用無線局域網(wǎng)接入點服務的能力,。一個基本的無線局域網(wǎng)是由一個連接到有限局域網(wǎng)的接入點和使用該接入點的一個或多個無線PC用戶所組成。

　基于MPC852T的無線接入點AP由核心板和接口板組成,，如圖l所示,。核心板集成了摩托羅拉MPC852T處理器，32MB SDRAM以及4MB的Flash,，為系統(tǒng)軟件提供了足夠的空間,。核心板上還集成了一個l0M以太網(wǎng)口，不僅實現(xiàn)和有線局域網(wǎng)的橋接,。還可以實現(xiàn)系統(tǒng)程序的以太網(wǎng)下載,，從而燒寫進FIash中,。底板上則提供了非常豐富的外設接口：1個10M以太網(wǎng)接口，1個100M以太網(wǎng)接口,，1個RS-232接口(COMI),，1個BDM調(diào)試口(MPC8XX系列的EPBDM)，還有1個PCMCIA接口,，按入無線網(wǎng)卡,，作為無線接入點的RF，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)送和接收,。該系統(tǒng)具有體積小,，耗電低，處理能力強,，網(wǎng)絡功能強大的特點,，能夠裝載和運行嵌入式Linux的操作系統(tǒng),，可以在這個系統(tǒng)平臺上進行自主的應用軟件和驅(qū)動程序開發(fā),。

　2  MPC852T功能介紹

    在無線接入點A P的設計中，選用了MotoIoraMPC852T處理器,。它是Motorola公司的PowerQUICC系列嵌入式通信處理器。PowerQulCC處理器系列廣泛應用于當今市場上的DSL 調(diào)制解調(diào)器,、SOHO路由器,、遠程接入服務器,、DSLAM,、中心局交換機設備,、無線基礎設施基站,、企業(yè)路由器以及媒體網(wǎng)關(guān)等領域。

　MPC852T PowerQUICC(Quad Integrated CommunicationController)內(nèi)部集成了微處理器和一些控制領域的常用器件，是一個多用途的通用芯片,。它內(nèi)部集成了微處理器和常用外圍器件,，可用于各種控制領域。它應用于通信系統(tǒng)的低成本實現(xiàn),，提供了更高的性價比,，并在通信方面有所增強,。MPC852 PowerQUICC集成了兩個處理塊,，一個處理塊是嵌入的PowerPC核,，另一個是通信處理模塊(CPM,，C0MMunications processor Module),。由于cPM分擔了嵌入式PowerPC核的外圍工作任務，這種雙處理器體系結(jié)構(gòu)功耗要低于傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的處理器,。嵌入式MFC852T內(nèi)核可達l00MHz，擴展總線最大頻率是66MHz,，50/60MHz內(nèi)核頻率支持l:1模式和2:1模式,，80/100MHz內(nèi)核頻率支持2:l模式。MFC852T系統(tǒng)集成單元主要包括：總線監(jiān)視器,、中斷監(jiān)視器,、軟件看門狗,、中斷定時器、時鐘合成器,、PowerPC減量器,、復位控制器及JTAG1149.l測試口,。以上性能理想地適用于各種有線和無線的通信處理任務,，極大地滿足了控制層繁重的任務處理及傳輸層高帶寬的要求。

 　3  核心板的設計

    MPC852T是32位地址,，32位數(shù)據(jù)總線寬度，4KB的數(shù)據(jù)Cache和4KB指令Cache,，分別帶有一個MMU,，52MHz的主頻，52MbpS的總線速度,。若外接8位或l6位數(shù)據(jù)寬度的外設芯片,，與CPU相接時，MPC852T的總線數(shù)據(jù)寬度是可設置的,，可分配為8位,、l6位或32位模式,。在核心板中,，選用了2片16×lbit數(shù)據(jù)寬度,，共4MB的Flash(MX29Lv160BTC,，如有不同型號，則是完全兼容的器件)，速度70/90ns:2片16M×8bit數(shù)據(jù)寬度的SDRAM(HY57V651620BTC-10S,，如有不同型號,，則是完全兼容的器件)構(gòu)成，共32MB SDRAM,。

    MPC852T共提供了4個PORT，即PoRTA,、PortB、P0rtC和PortD,，對應的控制寄存器實現(xiàn)與其它信號引腳的復用,。

   端口分配使用情況如表l所列。

　其中：一個SCC作為10M以太網(wǎng)接口，SMC(和P0rtB GPIO復用)作為兩線串口(TXD,，RXD)。核心板未用的,，通過核心板接口,，引到接口板作為GPl0資源使用。

    同時,，由1個LED提供1個運行指示.1個l0M局域網(wǎng)接口LINK/TRANSMIT/RECEIVE指示,，如圖2所示。

　4 底層接口板的設計

    底層接口板有1個9V供電插座和1個供電模塊,用的是9V的直流電源,，為核心板和接口板提供標準的3.3V和5V電壓,。底層接口板還提供了一系列的接口：1個標準RS-232串口，1個標準10M快速以太網(wǎng)接口,，1個標準的100M快速以太網(wǎng)接口,，1個PCMCIA接口，1個BDM接口,。其中,，BDM接口和RS-232串口,，可用于核心板硬件檢測，映象文件下載,，運行,，F(xiàn)lash燒寫等。

    系統(tǒng)所用的無線網(wǎng)卡是LANEscapeTM XI-325H的無線網(wǎng)卡,，PCMCIA接口,，2.4GHz直接序列擴頻，高速低功耗,，發(fā)射功率為20dBm,，遵循802.11h協(xié)議和Wi-Fi認證，64bit/128bitWEP加密,，支持TCP/IP,，IPX,，NetBEUI的協(xié)議，支持1Mbps,、2Mbps、5.5Mbps和llMbps的自動傳輸速率選擇,，支持Ad-Hoc(對等),，Infrastructure(基礎網(wǎng)絡)和Roaming(漫游)的網(wǎng)絡模式，可以實現(xiàn)方便快捷無縫連接以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng),。

　　MPC852T的CPM部分的4個SCC均可配置為10M以太網(wǎng)控制器,，F(xiàn)EM是10M/100M以太網(wǎng)自適應控制器-通過這些以太網(wǎng)控制器，只需要簡單的線路接口單元就可構(gòu)成10M以太網(wǎng)口和10M/100M自適應網(wǎng)口,。該以太網(wǎng)口符臺IEEE8023規(guī)范。實際使用中,，MPC852T設置多少個網(wǎng)口,，應根據(jù)主芯片的運行主頻和接口要求統(tǒng)籌考慮。在50MHz的MPC852T芯片上,，實現(xiàn)1個10M網(wǎng)口(采用SCCl實現(xiàn)，如圖3所示)和1個lO/100M自適應網(wǎng)口如圖4所示,。

　　MPC852T中I/O口的引腳幾乎都有多種功能,，通過對有關(guān)的寄存器進行設置或?qū)⒛承┮_設置成指定電位，使得有關(guān)I/0功能為設計指定功能,。由于MPC852T的引腳多,，各引腳的功能也多，為了能夠盡快地確定各引腳的功能,，可利用摩托羅拉公司提供的引腳功能安排工具,，檢查引腳功能上的沖突。

　5  無線接入點AP的系統(tǒng)軟件設計

    MPC852T是遵照P0werPC結(jié)構(gòu)體系的嵌入式芯片系列,，因此可實現(xiàn)多任務操作,，并支持多種內(nèi)存映射方式，完全可以運行實時多任務操作系統(tǒng),，以滿足通信控制設備所要求的實時性。

     嵌入式操作系統(tǒng)主要有Palm OS,、Windows CE,、EPOC、Linux CE,、ONX,、ECOS、LYNX等,。高端嵌入式操作系統(tǒng)要求許多高級功能,，如圖形用戶界面和網(wǎng)絡支持，但其價格很高,，一般用戶難以接受,。嵌入式Linux操作系統(tǒng)以價格低廉，功能強大有易于移植而被廣泛應用,。Linux是個和Unix相似,，以核心為基礎的，完全內(nèi)存保護,，多任務多進程的操作系統(tǒng),。它支持廣泛的計算機硬件，包括MOTOROLA,、X86,、Alpha、Sparce,、MIPS,、PPC,、ARM、NEG等,。

　　在移植的Linux源代碼中,，根據(jù)目標進行半裁減定制，以適合目標系統(tǒng),盡量少占用系統(tǒng)內(nèi)存,。操作系統(tǒng)定制后．將其連接到目標的應用程序上,，成為應用程序的一部分，并對低級系統(tǒng)的初始化文件進行修改,，使之符合目標板的需要,。對于MPC852T，所有軟件都固化在板上2片F(xiàn)lash內(nèi),，F(xiàn)lash的內(nèi)容可通過燒寫工具來更新升級,。開發(fā)應用

程序和更改其上的操作系統(tǒng)工作方式，可以采用一種交叉編譯的開發(fā)模式,即為MPC852T應用,。它不能直接在MPC823板上編輯,、編譯和調(diào)試，而必須把工作寄宿到一臺PC機上完成,。

　　一個小型的Linux操作系統(tǒng)需要下面三個基本要素,。

    ①引導工具．它完成系統(tǒng)的一些初始化工作，然后把操作系統(tǒng)調(diào)入到內(nèi)存中,，跳到操作系統(tǒng)的入口,。
 
    ②Linux內(nèi)核，由內(nèi)存管理,，進程管理和事務處理構(gòu)成,。因為Linux內(nèi)核支持多種CPU體系，所以修改Linux內(nèi)核運行到硬件平臺中,，不需要太多的工作,。

    ③初始化進程，為Linux系統(tǒng)安裝inetd,、telnetd,、tftpd、bttpd等守護進程,，使得Linux系統(tǒng)成為名副其實的網(wǎng)絡操作系統(tǒng),，可以Telnet遠程管理，可以FTP傳遞文件,。

    如果系統(tǒng)想成為完整的操作系統(tǒng),，還得加上一個文件系統(tǒng)，硬件驅(qū)動程序和提供所需功能的一個或多個應用程序,，如1個串口,、1個10M以太網(wǎng)接口,、1個100M以太網(wǎng)接口、1個BDM調(diào)試接口,、WLAN無限網(wǎng)卡的驅(qū)動程序,，802.1lb無線AP以及網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)軟件，Web Server及TCP/IP協(xié)議等應用程序,。

　6 嵌入式LinuX無線接入點AP的實現(xiàn)
 
   由于嵌入式操作系統(tǒng)硬件資源的限制．要做到實現(xiàn)AP在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上的應用,，就需要對Linux操作系統(tǒng)進行特別定制，刪除AP不需要的部分,，真正做到精簡系統(tǒng),，過程大致可以分成兩個部分。

    (1)精簡內(nèi)核

    Linux內(nèi)核是可以根據(jù)特定的要求進行定制的,，筆者使用的是嵌入式Linux操作系統(tǒng)3.0for PowerPC版本.在/usr/src/linux目錄下,，使用make menuconfig把可以拿掉的項目全部拿掉。如果嵌入式系統(tǒng)沒有軟驅(qū)和光驅(qū),，則去掉內(nèi)核中對于軟驅(qū)(floppy)及光驅(qū)(cdrom)的支持選項;如果AP不需要發(fā)聲,，則不要聲音(sound)的支持。去掉所有的字符設備(character device)等,。

    在去除的同時 要根據(jù)AP應用軟件及一些特定功能的要求,，在內(nèi)核中留下對需要驅(qū)動的支持。例如：要保留對網(wǎng)絡的支持,，保留對TCP/IP協(xié)議的支持，保留PPP(點對點協(xié)議)特定功能的支持,。
 
    配置完成后,，重新編譯內(nèi)核，然后修改Linux系統(tǒng)引導器Iilo的配置文件井最后以新編譯的核作為啟動內(nèi)核,。

    (2)縮小Llnux的文件系統(tǒng)

    嵌入式Linux本身是一種操作系統(tǒng),，它的主要任務是管理計算機的系統(tǒng)資源，為用戶提供使用計算機及外部設備的接口,，因此在對Linux進行大幅度刪減縮小的同時,，也保留了一些基本的命令和目錄。這些保留的命令和目錄大致可以分成三類：一類是Linux操作系統(tǒng)啟動所需要的,，另一類是為了完成一些系統(tǒng)功能的,，最后一類是使AP能夠正常工作的。

    完成裁減工作后重啟,，若Linux能夠正常啟動運行,，表明初步的Linux操作系統(tǒng)已構(gòu)架成功，這樣就要完成AP在此上面的實現(xiàn),。AP是以運行腳本命令pcmcia將AP驅(qū)動程序中已經(jīng)編好的目標文件(.o文件)作為模塊加載到系統(tǒng)中啟動的,，Linux提供了depmod,、insmod、rmmod以及其它一些命令來保證適當?shù)哪K以正確的順序加載,。同時,，AP啟動時還要讀取配置文件，所謂配置文件就是方便用戶修改相應的參數(shù),，如AP的SSID,，AP的信道號等所編制的簡單腳本文件。這些配置文件通知AP驅(qū)動程序相關(guān)參數(shù)的設置,。有了這些文件后,，AP就能正常啟動了。另外,，AP的目標文件在AP關(guān)閉后自動卸載掉,。

     最終實現(xiàn)的AP嵌入式Linux操作系統(tǒng)大概由以下幾個目錄組成。

    ◇/bin: 包含用戶的使用命令,，如cp,、Is、rm等,可根據(jù)情況對原系統(tǒng)的命令進行刪減,。

    ◇/boot：包含一些壓縮的內(nèi)核映像和啟動必備的文件,。

    ◇/dev包含系統(tǒng)所需要的設備文件，是Linux設備輸出,，輸入所需要的,，可以用命令mknod或是makedev來產(chǎn)生。

    ◇/etc：包含系統(tǒng)所需要的配置文件,。

◇/lib包含執(zhí)行命令所需要的共享庫,，命令ldd可以告訴哪些庫可以動態(tài)連接在某一個執(zhí)行命令上，這樣可以將需要的庫拷入,。

    ◇/mnt:此目錄一般為空,。

    ◇/proc：是個空目錄，啟動時內(nèi)核將系統(tǒng)啟動狀態(tài)文件放人此目錄中,，是proc文件系統(tǒng)所需要的目錄,。

    ◇/sbin：包含系統(tǒng)命令，如init,、getty,、reboot等，有 些命令會影響整個系統(tǒng),。

    ◇/var：包含AP啟動時的一些日志文件,。

    ◇/usr：放入另外一些必要的命令，在目錄/ust/sbin及/usr/bin中。

    根據(jù)具體的情況進行具體的刪減,，最終在4MB存儲容量的巔入式Linux操作系統(tǒng)中完成對無線接入點AP的使用,。

　　結(jié)語

    在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上實現(xiàn)基于MPC852T的無線接入點AP的系統(tǒng)設計，充分發(fā)揮了MPC852T的強大控制能力和通信能力,，以及Linux操作系統(tǒng)資源調(diào)度能力和實時性的特性,，使AP具有較高的轉(zhuǎn)發(fā)速率，滿足了用戶的需求,，而且構(gòu)成了一個結(jié)構(gòu)清晰,、模塊化、易實現(xiàn),、易使用的嵌入式系統(tǒng),。