嵌入式Linux系統下，利用PPP實現4G/3G模塊聯網

之前做項目時需要用到4G/3G模塊，便快速瞭解了一下PPP撥號。

1、編譯ppp2.4.5

• 下載：官網地址
• 解壓編譯

  #1.解壓ppp程序包
  tar -xzvf ppp-2.4.5.tar.gz
  #2.進入並生成Makefile
  cd ./ppp-2.4.5
  ./config
  #3.指定交差編譯工具make
  make CC=arm-linux-gcc
  

2、ppp安裝

     以上的編譯過程中會生成pppd、pppdump、pppstats、chat四個運行程序，將他們複製到開發平臺下的usr/sbin/中就可以使用。

• chat：主要是調制解調器的自動對話腳本，Chat程序定義了一個計算機和調制解調器之間對話交流，其主要目的是用來採用pppd和遠端pppd程序之間建立連接（簡單來說，就是雨4G模塊進行AT命令交互的流程表，最終實現與ISP運營商的連接）
• pppd：點對點協議守護進程，功能爲實現ppp策略性的內容，包括所有的鑑權、壓縮/解壓、加密/解密等擴展性功能的控制協議。
• pppdump：將使用pppd記錄選項編寫的文件轉換爲人類可讀的格式。
• pppstats：顯示ppp連線狀態。（point to point protocol status）

3、撥號簡單流程圖

4、腳本配置及相關介紹說明

     在開發平臺上建立兩個文件夾，並拷貝ppp.2.4.5文件夾中的chap-secrets、pap-secrets腳本至/etc/ppp文件夾下

mkdir /etc/ppp
mkdir /etc/ppp/peers
cp ./chap-secrets ./pap-secrets /etc/ppp
# 順便創建一下ip-up、ip-down腳本

4.1 pppd配置文件說明

      pppd的參數略多，具體可以自己man一下或者查看pppd-Linux man page

# /etc/ppp/peers/gprs
# This is pppd script for China Mobile, used SIMCOM SIM7100C Module
# Usage: root>pppd call gprs
# Interface should be used is the interface which connects physics interface of SIM7100C Module

# ttyname 串口端口，若非以”/“開頭，則會自動補充”/dev/“
/dev/ttyUSB3

# speed 串口波特率
115200

#硬件流控
crtscts

# 調制解調器模式
modem

# 無需身份驗證
noauth

# 不要求使用chap授權
refuse-chap

# 不要求使用mschap授權
refuse-mschap

# 不要求使用mschap-v2授權
refuse-mschap-v2

# 調試模式 pppd將以可讀形式記錄發送或接收的所有控制數據包的內容
debug

# 前臺運行
nodetach
#hide-password

# 向ISP請求2個dns服務器地址。這兩個地址將以DNS1與DNS2兩個環境變量傳送到/etc/ppp/ip-up腳本中，並且將環境變USEPEERDNS量置爲1
usepeerdns

# 禁用本地ip，由ISP提供
noipdefault

# 添加ISP網關至路由表，作爲默認路由
defaultroute

# 用戶名
user "cmnet"

0.0.0.0:0.0.0.0

#ipcp-accept-local
#ipcp-accept-remote

# 使能一下兩個選項可以實現ppp掉線自動重播
# lcp連接失敗嘗試次數
lcp-echo-failure 6

# lcp echo發送間隔
lcp-echo-interval 10

# 禁用壓縮控制協議ccp
#noccp

# 禁用Van  Jacobson格式的tcp/ip報頭
#novj


#novjccomp

# 連接終止後不要退出，而是重新嘗試連接，連接次數收到maxfail限制
persist

# 連接最大嘗試次數，0無限制
#maxfail

# 啓動ppp協議前，進行硬件撥號
connect '/usr/sbin/chat -s -v -f /etc/ppp/gprs-connect-chat'

4.2 chat腳本

     chat腳本主要用來通過AT命令完成4G模塊的撥號過程，關於其選項含義可以查看chat-Linux man page

     下面先介紹一下其語法：

     chat最主要語法就是“期望-發送”，直白點來說就是，我期望收到[某某的AT響應]，若收到，則發送[某某的AT命令]

     chat中還有一個常用的關鍵詞ABORT，這個關鍵詞用於判斷何時終止腳本，在AT交互過程中，模塊發生錯誤，並且輸出一些錯誤信息時候，ABORT可根據設定的詞，停止當前腳本。

     以下腳本命名爲“gprs-connect-chat”

#Chat script for China Mobile, used SIMCOM sim7100 TD module.

# 設置響應超時
TIMEOUT 15

# 若接收到“DELAYED”、“BUSY”、“ERROR”、“NO DIALTONE”、“NO CARRIER”，則退出腳本
ABORT "DELAYED"
ABORT "BUSY"
ABORT "ERROR"
ABORT "NO DIALTONE"
ABORT "NO CARRIER"

# 無期望，直接發送AT字符串
'' AT

# 以下內容可以根據自己模塊提供的AT命令手冊查詢含義
OK ATS0=0
OK ATE0V1

# 設置APN，移動、聯通、電信各不相同，見文末表格
OK AT+CGDCONT=1,"IP","CMNET" 
# 撥號開啓GPRS服務，號碼移動、聯通、電信各不相同，見文末表格
OK ATD*99***1#

#期望收到CONNECT
CONNECT

     ip-up腳本

     之前的腳本如果沒有問題，正常的話運行pppd call gprs就可以撥號成功，並且ifconfig後可以查看到ppp0這個網卡。但是，如果你在撥號之前已經啓動了以太網eth0，此時指定使用ppp0網卡ping 指定ip或者域名ping -I ppp0 www.baidu.com並不能成功。原因有兩個，一個是路由表中的默認網關是之前eth0生成的，一個是默認的dns服務器地址有問題。

     解決默認網關問題

     在pppd腳本中使能了default route後，pppd會在撥號成功後，向路由表中添加一條默認網關信息。但是因爲之前已經有一條默認忘關了，於是添加失敗了，默認網關依然是之前eth0設置的。因此，在pppd call gprs之前我們應該先route del default來刪除默認的路由（最好能夠寫一個腳本來實現刪除默認路由--撥號等等一系列操作）

     解決dns問題

     在pppd腳本中，使能了usepeerdns後pppd會在撥號成功後，在/etc/ppp下生成resolv.conf，這是ISP運營商提供的dns，我們應該講拷貝或者鏈接到的/etc目錄下，當然這件事就可以交給ip-up來做。

    ip-up腳本

#!/bin/bash
#ip-up
dns_file="/etc/resolv.conf"

rm "$dns_file"
ln /etc/ppp/resolv.conf "$dns_file"

    ip-down腳本

    按照ppp撥號過程中打印信息就可以發現，在退出pppd進程時，會調用/etc/ppp/ip-down因此，刪除默認網關，回覆dns就可以交由ip-down腳本來做了。

#!/bin/bash
#ip-down
#set -vx
dns_file="/etc/resolv.conf"

rm $dns_file

cat > "$dns_file" <<EOF
# auto create by ip-down
nameserver 114.114.114.114
nameserver 8.8.8.8
EOF

chmod 755 "$dns_file"

/etc/init.d/networking restart

echo "Set dns for eth0" 

調試信息

運行pppd call gprs後成功撥號的調試打印信息

timeout set to 15 seconds
abort on (DELAYED)
abort on (BUSY)
abort on (ERROR)
abort on (NO DIALTONE)
abort on (NO CARRIER)
timeout set to 15 seconds
send (^MAT^M)
expect (OK)
^M
OK
 -- got it

send (ATS0=0^M)
expect (OK)
^M
^M
OK
 -- got it

send (ATE0V1^M)
expect (OK)
^M
^M
OK
 -- got it

send (AT+CGDCONT=1,"IP","CMNET"^M)
expect (OK)
^M
^M
OK
 -- got it

send (ATD*99***1#^M)
expect (CONNECT)
^M
^M
CONNECT
 -- got it

Script /usr/sbin/chat -s -v -f /etc/ppp/gprs-connect-chat finished (pid 21001), status = 0x0
Serial connection established.
using channel 19
Using interface ppp0
Connect: ppp0 <--> /dev/ttyUSB3
Warning - secret file /etc/ppp/pap-secrets has world and/or group access
sent [LCP ConfReq id=0x4 <asyncmap 0x0> <magic 0xc2c88df0> <pcomp> <accomp>]
rcvd [LCP ConfReq id=0x60 <asyncmap 0x0> <auth chap MD5> <magic 0x5742a3f6> <pcomp> <accomp>]
No auth is possible
sent [LCP ConfRej id=0x60 <auth chap MD5>]
rcvd [LCP ConfAck id=0x4 <asyncmap 0x0> <magic 0xc2c88df0> <pcomp> <accomp>]
rcvd [LCP ConfReq id=0x61 <asyncmap 0x0> <magic 0x5742a3f6> <pcomp> <accomp>]
sent [LCP ConfAck id=0x61 <asyncmap 0x0> <magic 0x5742a3f6> <pcomp> <accomp>]
sent [LCP EchoReq id=0x0 magic=0xc2c88df0]
sent [CCP ConfReq id=0x2 <deflate 15> <deflate(old#) 15> <bsd v1 15>]
sent [IPCP ConfReq id=0x4 <compress VJ 0f 01> <addr 0.0.0.0> <ms-dns1 0.0.0.0> <ms-dns2 0.0.0.0>]
rcvd [LCP DiscReq id=0x62 magic=0x5742a3f6]
rcvd [LCP EchoRep id=0x0 magic=0x5742a3f6 c2 c8 8d f0]
rcvd [LCP ProtRej id=0x63 80 fd 01 02 00 0f 1a 04 78 00 18 04 78 00 15 03 2f]
Protocol-Reject for 'Compression Control Protocol' (0x80fd) received
rcvd [IPCP ConfReq id=0x2e]
sent [IPCP ConfNak id=0x2e <addr 0.0.0.0>]
rcvd [IPCP ConfRej id=0x4 <compress VJ 0f 01>]
sent [IPCP ConfReq id=0x5 <addr 0.0.0.0> <ms-dns1 0.0.0.0> <ms-dns2 0.0.0.0>]
rcvd [IPCP ConfReq id=0x2f]
sent [IPCP ConfAck id=0x2f]
rcvd [IPCP ConfNak id=0x5 <addr 10.149.99.154> <ms-dns1 211.136.17.107> <ms-dns2 211.136.20.203>]
sent [IPCP ConfReq id=0x6 <addr 10.149.99.154> <ms-dns1 211.136.17.107> <ms-dns2 211.136.20.203>]
rcvd [IPCP ConfAck id=0x6 <addr 10.149.99.154> <ms-dns1 211.136.17.107> <ms-dns2 211.136.20.203>]
Could not determine remote IP address: defaulting to 10.64.64.64
local  IP address 10.149.99.154
remote IP address 10.64.64.64
primary   DNS address 211.136.17.107
secondary DNS address 211.136.20.203
Script /etc/ppp/ip-up started (pid 21008)
Script /etc/ppp/ip-up finished (pid 21008), status = 0x0