4G模块是连接物与物的重要载体，是终端设备接入物联网的核心部件之一，随着4G的普及，许多新兴市场对4G通信模块的需求都在日益扩大，那么在ARM平台的嵌入式设备上如何快速的应用4G模块呢?

4G通信模块把频率接收器和信号增幅器等部件全都整合在一起，实现了一体化。随着工业发展，嵌入式设备接入网络的需求日益增多，在没有有线或WiFi等无线的环境下，直接通过4G通讯模块连接运营商网络来接入互联网不失为一个好方法。因此，本文就为读者介绍一下基于ARM平台的嵌入式设备在Linux下使用4G模块的方法。

一、开发环境

1)xa0开发主机环境：

Ubuntu12.04(64位)、arm-fls-linux-guneabi-gcc系列交叉编译链。

2)xa0硬件清单：

IoT-3960工控板、龙尚xa04G模块U8300C或U8300W。

3)xa0软件资源：

光盘EPC-280_283_287V1.04.iso中的内核源码包：linux-2.6.35.3-fec60fa.tar.bz2。

二、硬件概述

IoT-3960Lxa0是广州致远电子股份有限公司以Freescalexa0i.MX287处理器为核心开发的工业IoT网络控制器，集成多路通信接口，支持多种通信协议，具有性价比高、功能丰富、工作稳定、兼容性强等特点，产品实物如图1所示。

图1xa0IoT-3960L工控板

通过自定义的xa0Mini-PCIExa0接口，IoT-3960Lxa0可外扩3G、4G、GPRS、ZigBee、RFIDxa0等无线通信模块。本文外扩的是龙尚4Gxa0模块，所用的型号如图2所示。

图2xa0龙尚4G模块U8300C、U8300W

三、技术实现

1、解压内核源码

将xa0EPC-280_283_287xa0V1.04.isoxa0光盘中的linux-2.6.35..3-fec60fa.tar.bz2xa0源码包复制到ubuntuxa0系统的“~/”目录下，将其解压后可得到linux-2.6.35.3xa0目录，参考命令如下：

vmuser@Linux-host:~$xa0tarxa0-jxvfxa0linux-2.6.35..3-fec60fa.tar.bz2

2、修改配置文件

在内核源码目录“drivers/gpio/”下的Kconfigxa0文件中有设定了CONFIG_GPIO_M28Xxa0宏的默认配置，用vim编辑器打开这个Kconfigxa0文件，搜索“GPIO_M28X”，找到其配置设定，将其修改为可独立配置的选项，修改后的配置如下所示(红色标识的为修改部分)：

configxa0GPIO_M28X

tristatexa0"GPIOxa0supportxa0forxa0MiniPCI-Exa0slotxa0control"

#dependsxa0onxa0IoT_3960xa0||xa0IoT_3962

help

Sayxa0yesxa0herexa0toxa0enablexa0thexa0IoT_396xxa0boardxa0gpioxa0driver.

3、修改内核编译脚本

Linuxxa0源码目录下的build-kernelxa0脚本文件主要用于切换内核默认配置，但因光盘中的该脚本文件设置不够灵活，建议直接将build-kernel文本内容整体替换为如图xa03所示的代码：

xa0

图3xa0build-kernelxa0文件内容

4、配置内核源码

进入解压后的xa0Linuxxa0源码根目录，使用IoT-3960Lxa0的默认内核配置，参考命令如下：

vmuser@Linux_host:~/xa0linux-2.6.35.3$xa0./build-kernel

然后输入6xa0选择Iot3960，如果是其他工控板或开发套件，则选择对应的选项即可，如果对应的Linuxxa0源码根目录下没有.configxa0文件，运行该步骤操作后会提示cpxa0命令执行错误，直接忽略此错误即可。

工控板或开发套件使用xa0USBxa0接口来与龙尚4Gxa0模块通信，需要配置内核以支持USB转串口功能。参考命令如下：

vmuser@Linux-host:~/xa0linux-2.6.35.3xa0$xa0makexa0menuconfig

进入配置界面后，按回车键进入“Devicexa0Driversxa0--->”选项，配置完内核后，保存并退出内核配置操作。

5、xa0修改&编译内核源码

对龙尚4G模块，我们需要在linux-2.6.35.3xa0目录下对三个数组中的内容进行修改：

lxa0使用vixa0或者vimxa0命令打开drivers/gpio/gpio_m28x.cxa0文件，在all_gpios_info[xa0]数组作中作修改;

lxa0使用vixa0或者vimxa0命令打开arch/arm/mach-mx28/mx28evk_pins.cxa0文件，在mx28evk_fixed_pinsxa0[]数组中作修改;

lxa0使用vi或者vim命令打开drivers/usb/serial/option.cxa0文件，在option_ids[]数组中作修改。

按上述操作修改完成之后，就可以编译内核了，内核编译参考命令如下：

vmuser@Linux-host:~/xa0linux-2.6.35.3xa0$xa0makexa0uImage

待内核编译完成后，将生成的uImagexa0文件(可在arch/arm/bootxa0目录下找到)烧写到工控板或开发套件上，烧写方法请参考《IoT-3960xa0用户手册.pdf》第6xa0章的内容。

四、4Gxa0模块测试

这里主要介绍龙尚4G模块的电话、网络等控制接口以及IoT-3960L工控板对其操作的通信流程。用于测试的工控板必须烧写EPC-280_283_287xa0V1.04.isoxa0光盘中V1.03的ubootxa0及文件系统，因为其中包含必要的拨号上网工具。

1、电话控制接口

电话接听和拨打命令如表1所示。通过向串口发送相应的命令就可以实现电话的接听和拨打。如：可以向串口发送“ATD12345678901;\n\r”就可以向12345678901拨打电话。

表1xa0电话拨打和接听控制命令表

命令语法及作用

ATD拨打电话：ATD+电话+;\r\n”如ATD10010;后面分号

不能少，返回OKxa0或ERROR

AT+COPS?“AT+COPS?\r\n”检测运营商，返回OKxa0或ERROR

AT+CVHU=0和ATH挂断电话：“AT+CVHU=0\r\n”再发“ATH\r\n”

ATA接听电话：“ATA\n\r”

电话拨打接听代码执行流程如图4所示。代码首先会显示可供使用的菜单，如电话拨打，短信接收等。等待用户输入参数，执行参数对应的流程。然后判断是否执行成功，如果执行成功就会返回显示菜单代码处继续执行下一下循环。

xa0

图4xa0电话拨打接听流程图

2、网络控制接口

4Gxa0模块上网功能通过PPPxa0拨号提供的接口连接网络。在开发套件文件系统的“/etc/ppp”目录下预置了可以参考的拨号脚本。拨号成功后(执行PPPxa0拨号脚本)，内核会生成PPPxa0网络设备。通过创建套接字就可以访问网络。

3、演示程序实操

lxa0使能4Gxa0模块

默认内核启动时，把4G模块的复位引脚拉低，使模块处于非工作的状态。要想完全使能模块，运行/optxa0目录下的upmodule.shxa0脚本即可。

此时板子的WWANxa0这个LEDxa0会出现闪烁的现象，闪烁频率大概为800xa0毫秒，然后设备开始入网，入网成功后，板子的WWANxa0这个LEDxa0的闪烁频率变为3xa0秒左右。同时，大概10xa0秒之后，板子开始检测到USBxa0设备的插入，然后板子自动安装USBxa0转串口的驱动，驱动安装完成后，会在板子的/devxa0目录下自动生成ttyUSB0~ttyUSB5xa0这6xa0个串口设备。

lxa0编译演示程序

将/works/mx28x/app/目录下的longsung-test文件夹拷贝到Linuxxa0开发主机，编译了longsung-testxa0下的代码，将生成的longsung-testxa0文件拷贝到板子即可进行后续的电话功能测试。

lxa0电话功能测试

使用U8300C，以中国联通4G卡为例进行电话功能测试，设备上电之前需要先插入SIMxa0卡，且保证已经按前面介绍使能了4G模块，并能成功入网。进入xa0longsung-testxa0测试程序存放的目录，然后运行longsung-testxa0程序。

[root@M28xxa0opt]#xa0./longsung-testxa0/dev/ttyUSB1

longsung-testxa0测试程序运行结果及其中各数字代表功能如图5所示。需要注意，输入“1”拨打电话之后，必须需要输入“2”挂断电话之后方可继续拨打电话。

图5xa0代码启动运行结果

lxa04.4.4xa0上网功能测试

这里使用U8300C，以中国移动4G卡为例进行拨号上网，设备上电之前需要先插入SIMxa0卡，保证以使能4G

模块并成功入网。

进入板子的/etc/ppp/目录，创建一个名字为ppp_dial_LTE.sh的脚本，写入如下程序：

echoxa0"TIMEOUTxa05xa0''xa0ATxa0OKxa0ATE0V1xa0OKxa0ATxa0OKxa0ATS0=0xa0OKxa0ATxa0OKxa0ATE0V1xa0OKxa0ATxa0OKxa0ATDT*99*#xa0CONNECTxa0''"xa0>xa0/tmp/chatscript

pppdxa0/dev/ttyUSB3xa0persistxa0connectxa0"chatxa0-vxa0-fxa0/tmp/chatscript"

保存退出后，修改ppp_dial_LTE.shxa0的运行属性，然后直接运行该脚本，进行拨号操作，参考操作如下：

[root@M28xxa0ppp]#xa0wrxa0chmodxa0755xa0ppp_dial_LTE.sh

[root@M28xxa0ppp]#xa0./ppp_dial_LTE.sh

执行后，等待大概10~20s，使用ifco

nfigxa0命令查看网络设备，能看到系统生成了一个名为ppp0xa0的网络设备，该设备就是拨号成功后生成的网络设备。拨号成功后可通过pingxa0114.114.114.114.-Ixa0ppp0检查外网是否连接正常。如果没能成功拨号，可以参考下面的“拨号异常分析”来排除问题。

lxa0拨号异常分析

运行拨号脚本后，使用psxa0命令能看到拨号进程的存在。只要拨号成功，拨号进程是一直存在的(与pppdxa0相关的进程)，如果该进程不存在，那么生成的ppp0xa0网络设备也会随同消失。

如果使用xa0ifconfigxa0命令，无法看到ppp0xa0这个网络设备，只要使用psxa0命令一直都能看到拨号进程的存在，那么只能耐心的等待拨号程序的反馈了。如果psxa0命令无法看到拨号进程了，那么重新运行拨号脚本即可。拨号进程的退出，极有可能是因为信号弱或者SIMxa0卡余额不足导致的。