隨著無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)(802.11)和CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與普及，人們已越來(lái)越多地享受著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的便利。然而，這兩種技術(shù)目前都存在不足。例如無(wú)線局域網(wǎng)中，無(wú)線接入點(diǎn)AP(Access Point)的架設(shè)受制于有線網(wǎng)絡(luò)，尤其在移動(dòng)環(huán)境(如火車(chē)、長(zhǎng)途汽車(chē))中無(wú)法施展所長(zhǎng)。CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)雖然覆蓋范圍廣，不受移動(dòng)環(huán)境的制約，但需要用戶(hù)配備專(zhuān)門(mén)的CDMA無(wú)線上網(wǎng)模塊，且費(fèi)用較高。因此，如何將這兩種技術(shù)結(jié)合，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，讓人們更加經(jīng)濟(jì)便捷地使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成為迫切需要解決的問(wèn)題。本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，結(jié)合802.11和CDMA技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種嵌入式平臺(tái)，為用戶(hù)提供移動(dòng)環(huán)境下的上網(wǎng)和多媒體服務(wù)，包括各類(lèi)影視、歌曲等的在線播放。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    系統(tǒng)為C/S（客戶(hù)端/服務(wù)器端）架構(gòu)，由嵌入式無(wú)線多媒體平臺(tái)（客戶(hù)端，本文簡(jiǎn)稱(chēng)平臺(tái)）、遠(yuǎn)程控制服務(wù)器（服務(wù)器端，簡(jiǎn)稱(chēng)服務(wù)器）、用戶(hù)終端和通信網(wǎng)絡(luò)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    平臺(tái)包括CDMA模塊、802.11b/g模塊、外接存儲(chǔ)模塊和主控模塊。該平臺(tái)具備兩種功能。首先，用戶(hù)終端可以用它上網(wǎng)，其作用類(lèi)似一個(gè)純無(wú)線AP，用戶(hù)終端通過(guò)802.11b/g無(wú)線網(wǎng)卡連接平臺(tái)，運(yùn)用平臺(tái)的CDMA連接Internet實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能；其次，它作為一個(gè)多媒體服務(wù)器，為用戶(hù)提供多媒體內(nèi)容在線瀏覽服務(wù)。多媒體內(nèi)容由服務(wù)器遠(yuǎn)程管理，以平臺(tái)的CDMA連接作為載體遠(yuǎn)程傳輸，存儲(chǔ)在平臺(tái)的外接存儲(chǔ)模塊內(nèi)，通過(guò)802.11b/g無(wú)線局域網(wǎng)提供在線瀏覽服務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，豐富了運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)內(nèi)容，方便了人們的日常生活。

2 平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)
    平臺(tái)主控模塊選用Intel的網(wǎng)絡(luò)處理器IXP425，它包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)口、PCI Slot、USB Host、UART RS232串口等接口。平臺(tái)的CDMA模塊選擇GIGA Telecom公司的CM800，通過(guò)串口與主控模塊相連。外接存儲(chǔ)模塊選擇一款筆記本硬盤(pán)，通過(guò)USB Host接口與主控模塊連接。802.11模塊采用Atheros公司AR5212的無(wú)線網(wǎng)卡，連接主控模塊的PCI插槽。

2.1 CDMA模塊
    CM800是一款工作在800MHz的CDMA模塊。CM800支持IS-95A，B，C CDMA協(xié)議，提供電源開(kāi)關(guān)控制，采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可通過(guò)外部AT指令進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)傳輸速率上限為153.6kbps，支持GPS功能。這里用到了它的RS232接口、電源接口和UIM接口。該模塊連接UIM卡后，主控模塊通過(guò)串口進(jìn)行AT指令操作，控制其收發(fā)短消息和撥號(hào)上網(wǎng)。[nextpage]

2.2 802.11模塊
    802.11模塊采用Atheros公司的AR5212芯片，支持802.11b/g無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbps。該模塊包括Master模式、Manage模式、Monitor模式。這里采用Master模式，即作為AP時(shí)802.11模塊采用的模式。

2.3 硬件框架
    平臺(tái)硬件主要包括嵌入式處理器、SDRAM、電源、復(fù)位電路、外部晶振電路、JTAG調(diào)試口、UART連接的RS232接口（監(jiān)視口）及通過(guò)PCI總線連接的無(wú)線網(wǎng)卡，通過(guò)外部擴(kuò)展總線連接Flash、ISP1161和ST16C554。平臺(tái)硬件框架圖如圖2所示。

    ISP1161作為USB接口的控制芯片直接連接到CPU的Expansion Bus，它是一個(gè)單芯片的通用串行總線(USB)的主控制器(HC)和驅(qū)動(dòng)控制器(DC)。ISP1161的主控制器和驅(qū)動(dòng)控制器均符合USB2.0標(biāo)準(zhǔn)，支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率上限為12Mbps。這里采用ISP1161的USB Host模式，連接外接存儲(chǔ)設(shè)備，用來(lái)保存大容量的多媒體文件。

    ST16C554是一款串口擴(kuò)展芯片，它連接到CPU的Expansion Bus。ST16C554是一個(gè)通用異步接收/發(fā)送器，是增強(qiáng)的UART，具有16字節(jié)的FIFO，電平觸發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1.5Mbps，最多可擴(kuò)展4個(gè)串口。CPU通過(guò)該芯片提供的標(biāo)準(zhǔn)RS232接口控制CM800的讀寫(xiě)。

    由于CM800具有內(nèi)嵌的TCP/IP棧，CPU可以直接通過(guò)AT指令控制CM800連接Internet。平臺(tái)通過(guò)該連接接收遠(yuǎn)程服務(wù)器傳來(lái)的多媒體文件，并將其保存到平臺(tái)的外接硬盤(pán)。

3 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)
    平臺(tái)軟件主要包括兩部分：(1)通過(guò)CDMA撥號(hào)上網(wǎng)建立與服務(wù)器的連接，接收多媒體文件并保存到外接硬盤(pán)上；(2)讀取硬盤(pán)上的多媒體文件，使無(wú)線局域網(wǎng)內(nèi)的用戶(hù)可以在線點(diǎn)播。

3.1 接收多媒體文件
    平臺(tái)上的多媒體文件由服務(wù)器統(tǒng)一管理，進(jìn)行添加、刪除和修改。系統(tǒng)選擇文件傳輸協(xié)議（FTP）實(shí)現(xiàn)這些功能，即在服務(wù)器架設(shè)FTP Client，在平臺(tái)上架設(shè)FTP Server，服務(wù)器向平臺(tái)上傳文件。[nextpage]

3.1.1 通信流程設(shè)計(jì)
    為實(shí)現(xiàn)FTP傳輸，首先需要建立服務(wù)器與平臺(tái)之間的通信連接。假設(shè)FTP Server的地址是平臺(tái)的CDMA模塊撥號(hào)獲得的地址，則在FTP傳輸之前，要先將這個(gè)地址告知服務(wù)器。由于該系統(tǒng)中服務(wù)器和平臺(tái)都是撥號(hào)上網(wǎng)(服務(wù)器采用ADSL撥號(hào))，每次獲得的IP地址不固定，如果僅用數(shù)據(jù)鏈路一種媒介無(wú)法進(jìn)行交互?？紤]到平臺(tái)的CDMA模塊既可以撥號(hào)上網(wǎng)也可以收發(fā)短消息，本文設(shè)計(jì)了基于短消息和數(shù)據(jù)鏈路兩種通信媒介的通信協(xié)議。在服務(wù)器安裝一個(gè)SIM（或UIM）號(hào)碼固定的短信模塊，平臺(tái)預(yù)先知道這個(gè)號(hào)碼(類(lèi)似所有手機(jī)都知道短消息業(yè)務(wù)中心的號(hào)碼一樣)，有了這個(gè)條件，雙方就可以進(jìn)行通信。

    由于CDMA模塊的短消息和數(shù)據(jù)鏈路都是基于對(duì)一個(gè)串口的讀寫(xiě)，若同時(shí)進(jìn)行則會(huì)引起沖突，所以數(shù)據(jù)鏈路建立后就不再收發(fā)短消息。平臺(tái)先通過(guò)短消息獲得服務(wù)器IP地址，再建立數(shù)據(jù)鏈路，將獲得的臨時(shí)IP通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送給服務(wù)器。通信流程如圖3所示。

3.1.2 短消息設(shè)計(jì)
    短消息包括PDU模式和Text模式，PDU模式可傳送中英文短消息，Text模式只傳送英文短消息。該平臺(tái)使用AT命令控制CDMA模塊，短信采用Text模式。使用的AT命令如表1所示。

[nextpage]

    短消息是一種相對(duì)不穩(wěn)定的通信形式，會(huì)發(fā)生短消息延時(shí)甚至丟失的情況。將其用于通信連接，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。該應(yīng)用中平臺(tái)和服務(wù)器處在同一城市，且都采用中國(guó)聯(lián)通的CDMA模塊。這些都減少了短消息的延時(shí)。測(cè)試發(fā)現(xiàn)從平臺(tái)確認(rèn)短消息發(fā)送成功到收到回復(fù)短消息，中間平均間隔20～30s，平臺(tái)設(shè)置45s為接收短消息的超時(shí)臨界點(diǎn)。

3.1.3 通信消息設(shè)計(jì)
    為了方便平臺(tái)與服務(wù)器的通信，系統(tǒng)提供了完善的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，整個(gè)通信協(xié)議包括以下消息：Request_Server_IP消息、Answer_Server_IP消息和Send_Client_IP消息。消息協(xié)議的基本格式定義為：ProtocolID、FrameID、MachineID、Context、End，各字段的含義如表2所示。

    測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外網(wǎng)訪問(wèn)CDMA 1X網(wǎng)時(shí)，可能會(huì)受到限制，造成服務(wù)器無(wú)法訪問(wèn)平臺(tái)上的FTP Server。為了解決這個(gè)問(wèn)題，服務(wù)器和平臺(tái)之間建立了虛擬專(zhuān)用網(wǎng)(VPN)，服務(wù)器做VPN Server，平臺(tái)做VPN Client。系統(tǒng)利用VPN的第二層隧道協(xié)議PPTP在平臺(tái)和服務(wù)器之間構(gòu)建一個(gè)虛擬專(zhuān)用連接，平臺(tái)將獲得的遠(yuǎn)程虛擬內(nèi)網(wǎng)地址作為FTP Server地址。這樣遠(yuǎn)程服務(wù)器可以成功登錄到平臺(tái)的FTP Server，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)上多媒體文件的管理。

3.2 播放多媒體文件
    本地?zé)o線用戶(hù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡連接到平臺(tái)，在平臺(tái)的網(wǎng)頁(yè)上點(diǎn)擊多媒體內(nèi)容進(jìn)行在線觀看。平臺(tái)的802.11模塊設(shè)為Manage模式，提供802.11b/g兩種協(xié)議的無(wú)線接入，數(shù)據(jù)傳輸速率最高達(dá)54Mbps，可以滿(mǎn)足多個(gè)用戶(hù)無(wú)線接入和在線瀏覽多媒體內(nèi)容的要求。

    由于嵌入式平臺(tái)的資源有限，該平臺(tái)選擇了對(duì)配置要求不高的流媒體服務(wù)器。該流媒體服務(wù)器符合IETF關(guān)于Internet多媒體實(shí)時(shí)流文件的標(biāo)準(zhǔn)RTSP(Real-Time Streaming Protocol)和RTP/RTCP(Real-Time Transport Protocol/RTP Control Protocol)，音頻采用MP3編碼標(biāo)準(zhǔn)，視頻采用MPEG1/2、MPEG4編碼標(biāo)準(zhǔn)。

    平臺(tái)擁有自己的登錄網(wǎng)頁(yè)，多媒體播放器被嵌在登錄網(wǎng)頁(yè)中，用戶(hù)終端通過(guò)用戶(hù)名密碼的認(rèn)證，可瀏覽外網(wǎng)和觀看平臺(tái)上的多媒體內(nèi)容。

    本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種提供多媒體內(nèi)容服務(wù)的嵌入式平臺(tái)，從硬件上實(shí)現(xiàn)了CDMA與802.11兩種無(wú)線技術(shù)的結(jié)合，解決了大容量多媒體文件在嵌入式平臺(tái)上的存儲(chǔ)問(wèn)題；從軟件上實(shí)現(xiàn)了多媒體內(nèi)容的遠(yuǎn)程傳輸和管理，解決了在有限的嵌入式資源下架構(gòu)流媒體服務(wù)器的問(wèn)題。該嵌入式平臺(tái)充分結(jié)合802.11b/g網(wǎng)絡(luò)高帶寬和CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣的優(yōu)勢(shì)，為擁有無(wú)線網(wǎng)卡的PC用戶(hù)提供了無(wú)線上網(wǎng)和多媒體點(diǎn)播功能，在移動(dòng)場(chǎng)景（如火車(chē)、郵輪、長(zhǎng)途汽車(chē)等）和半移動(dòng)場(chǎng)景（如公園、展覽會(huì)等）中都有廣闊的應(yīng)用前景。