1 嵌入式Linux的基本原理
嵌入式係統是以應用為(wei) 中心，以計算機技術為(wei) 基礎，軟件硬件可裁減，適於(yu) 應用係統對功能、可靠性、成本、體(ti) 積、功耗嚴(yan) 格要求的專(zhuan) 用計算機係統。嵌入式係統由於(yu) 硬件的先天限製，隻具有極稀少的硬件資源，通常不具有磁盤而用小容量的Disk on Chip或Disk on Module等來代替。
　
Linux作為(wei) 嵌入式操作係統是完全可行的。它能處理嵌入式任務和用戶界麵；將Linux看作是連續的統一體(ti) ，從(cong) 一個(ge) 具有內(nei) 存管理、任務切換和時間服務及其他的分拆的微內(nei) 核到完整的服務器，支持所有的文件係統和網絡服務。Linux作為(wei) 嵌入式係統，對許多CPU和硬件平台具有易移植、穩定、功能強大、易開發的優(you) 點。Linux作為(wei) 一種可裁減的軟件操作係統，是發展未來嵌入式設備的絕佳資源。因為(wei) Linux的源代碼公開，易於(yu) 定製，提供完成嵌入式功能的基本內(nei) 核和所需要的用戶界麵。
　　
一個(ge) 小型的嵌入式Linux係統需要三個(ge) 基本要素：引導工具、Linux微內(nei) 核（內(nei) 存管理、進程管理和事務處理）和初始化進程。如果要它成為(wei) 完整的操作係統且繼續保持小型化，還得加上硬件驅動程序、文件係統以及提供所需功能的一個(ge) 或多個(ge) 應用程序。
　　
2 802.11b無線網關(guan) 在嵌入式Linux上的實現
由於(yu) Linux開始是為(wei) 台式機開發的，加上嵌入式係統硬件資源固有的一些限製，因此，要實現無線網關(guan) 在嵌入式Linux係統上的應用，就需要對Linux係統進行特別定製，刪除無線網關(guan) 不需要的部分，真正做到精簡係統，減少成本的目的。
　　
2.1 精簡內(nei) 核
Linux內(nei) 核是可以根據特定的要求進行定製的，我們(men) 使用的是2.4.4的內(nei) 核。在/usr／src／Linux目錄下，使用 make menuconfig，去掉內(nei) 核對floppy、cdrom的支持選項；Second extended fs（ext2）是實際上的 Linux文件係統的標準，所以除了此項，把對其他所有filesystem的支持去掉；去掉內(nei) 核對sound的支持；去掉所有的字符設備（char- acter device）等。
　　
在去除的同時，要根據AP應用軟件及一些特定功能的要求，在內(nei) 核中留下對需要的驅動的支持，具體(ti) 的有：①無線網關(guan) 連接無線網絡與(yu) 有線網絡，因此要保留對網絡的支持（network support），保留對TCP/IP stack的支持，保留對以太網卡如嵌入式最常用的R18139驅動的支持，並且要在內(nei) 核中設置模塊項；②嵌入式係統如果使用的是Disk On Chip，則內(nei) 核中還要選中對它的支持：M-sys-tems drivers；③ 在內(nei) 核中保留對特定功能的支持，如要使用PPP（點對點協議），則編譯的內(nei) 核必須包含對PPP的支持。
　　
配置完成後，重新編譯內(nei) 核，然後修改Linux係統引導器lilo的配置文件並最後以新編譯的核作為(wei) 啟動內(nei) 核。重啟計算機，若運行一切正常，則精簡內(nei) 核的工作就完成了。
　　
2.2 縮小Linux文件係統
嵌入式Linux本身是一種操作係統。它的主要任務是管理計算機上的係統資源，為(wei) 用戶提供使用計算機及其外部設備的接口。它存在的目的是為(wei) 了管理所有的硬件資源，並且提供給應用軟件一個(ge) 合適的操作環境，因此在對嵌入式Linux係統進行大幅度刪除、縮小的同時也要保留一些基本的命令和目錄。
　　
這些保留的命令和目錄大體(ti) 可以分為(wei) 三類。一類是Linux係統啟動所需要的。這類重要的文件有init、getty等，重要的目錄與(yu) 文件有 /etc/rc.d、/etc/inittab等；在啟動時還會(hui) 調用目錄/bin及/sbin下的一些命令，若已刪除，可以根據啟動時的出錯信息進行添加。第二類是用於(yu) 完成一些係統基本功能的保留命令和目錄，最簡單的如拷貝命令cp，進入和跳出目錄的命令cd，列舉(ju) 目錄下內(nei) 容的命令ls等，這些命令完成操作係統最基本的功能。另一些命令需要與(yu) 特定的配置文件或是存放配置文件的目錄相對應，完成相對特殊的功能。

當然，具體(ti) 要實現什麽(me) 功能要根據實際來定，並盡可能保留必要的命令與(yu) 相應的目錄或是配置文件，達到在完成功能的情況下盡可能少地占用存儲(chu) 空間。完成上麵的裁減工作後，重啟。若Linux能夠正常啟動、運行，表明初步的Linux嵌入式係統已經構架成功。最後一類就是使無線網關(guan) 能夠正常工作的。無線網關(guan) 是以運行腳本命令pcmcia將驅動程序中已編譯好的目標文件作為(wei) 模塊加載到係統中而啟動的，Linux提供了depmod、insmod、 rmmod及其他一些命令來保證適當的模塊以正確的順序加載，所以係統中必須保證存在這些命令，同時無線網關(guan) 啟動時還要讀取配置文件。這些配置文件通知無線網關(guan) 的驅動程序相關(guan) 參數的設置，所以配置文件所在的目錄/ect/pcmcia要保留。有了這些以後，無線網關(guan) 就能正常啟動了。
　　
2.3 無線網關(guan) 功能的實現
如圖1所示，無線網關(guan) 需要完成的最重要的功能就是：與(yu) 無線節點通信、橋接所有的無線節點、實現無線網絡和有線網絡的跨網段連接。
 

配置Linux的內(nei) 核模塊，用PCMCIA CardService的方式驅動PCMCIA，運行“make modeules”以及 “makemodeules_install"來產(chan) 生和安裝核心模組。由於(yu) 標準發行的“Linux內(nei) 核源碼中，橋接功能和封包過濾功能（NetFiIi— ter）不能一起正常工作，因此為(wei) 了要在同一台計算機上同時運行橋接功能和IPtables，需要對核心源碼進行修補。

相關(guan) 補丁可以從(cong) http：//bridge．sourceforge．net/上下載。另外，要獲取PCMCIA-CS 3.2.1和 PRISM2 HlostAP的驅動程序包，移植PCMCIA-CS和PRISM2 HostAP的驅動程序。完成這一步工作需要具有Linux下編譯程序源碼的簡單知識，主要是交叉編譯器（GCC）的使用。編譯好的模塊＊．o文件放在/lib/modules/2.4.4/misc：下，然後用 depmod-a使此模塊成為(wei) 可加載模塊。模塊用insmod命令加載，用rmmod命令卸載，並可以用lsmod命令查看所有已加載的模塊的狀態。最後，橋接有線網卡和無線網卡，需要Linux下硬件（主要是網卡）配置和網絡配置的一些基本知識。

模塊搭建完畢後進行橋接功能的構建。解開橋接補丁bridge-utils.tar．gz，編譯全部通過並且移植成功後，可以用 “ifconfig-a”命令查看所有的網絡接口：lo——本地loopback設備；ethO——第一個(ge) 以太網卡；ethl——第二個(ge) 以太網卡；wlan0——無線網卡。用“ifconfig<設備>0.O.0.O”命令改變除了lo設備以外所有網絡接口的工作方式，以迫使係統進入雜亂(luan) 模式，可以接收所有數據包。然後，執行“brctl addbr br0”命令來添加一個(ge) 名字為(wei) br0的橋接設備，再用 “bretl addif br0 ethO”和“brctl addif br0wlan0"把無線端和有線端的接口綁定。接著，用 “ifeonfigbr0 192.168.2.18 up'使橋接設備生效。

內(nei) 核配置時選定GeneraI setup——->

• Sysctlsupport，這樣才會在板子的文件係統中/proc/sys/net/ipv4／出現ip_forward文件，然後在應用程序中提供ena程序（加到etc /init．d/rcS中一句/bin/ena-e），將ip_for-ward文件中默認的0改為1，這樣就打通了數據轉發的通道。下麵就是要加上 iptables，以支持NAT（NetWork Ad—dress Translation）。從網上下載iptables-1.2.5軟件，在 iptables-1.2.5目錄下執行make，編譯通過後，將生成的可執行文件iptables加到ramdisk裏麵，然後燒寫到板子上進行配置即可。 #p#分頁標題#e#

  
   

  iptables對NAT的支持既需要Linux內(nei) 核的支持，還需要iptables命令的設置：

  ①內(nei) 核編譯選項。在內(nei) 核配置選單中的“Networkingoptions——->"選項下，選中 “NetWork packet filtering（replaces ipchains）”項，並且在下麵的“IP：Netfilter Con— figuration——->”選項中選擇全部選項。

  ②iptables命令支持
  　　#!／bin／bash
  　　# 打開端口轉發
  　　echo 1>/proc/sys/net/ipv4/ip_forward加入轉發規則：iptables - t nat - A POS—TROUTING - 0 ethl - j MASOUERADE。
  　　至此，構建無線網關(guan) 的工作全部完成。

  3 測試結果
  搭建無線網關(guan) 的測試係統如圖2所示。

  

  
  將上位機的網關設置為172.17.248.169，用VB 6.0在上位機上開發一個負責監聽網絡的應用程序；在無線終端一方編寫一個客戶端程序，負責客戶端數據的發送和接收顯示，並在無線終端一方添加從網關到上位機的路由。然後，上位機運行ping命令，測試結果如下：
  　　# ping 192.168.6.100
  　　PING 192.168.6.100 （192.168.6.100）:56 data bytes
  　　64 bytes from 192.168.6.100:icmp_seq=0 ttl=255 time=1.8 ms
  　　64 bytes from 192.168.6.100：icmp_seq=1 ttl=255 time=1.4 ms
  　　64 bytes from 192.168.6.100：icmp_seq=2 ttl=255 time=1.4 ms
  　　64 bytes from 192.168.6.100：icmp_seq=3 ttl=255 time=1.4 ms
  　　——-192.168.6.100 ping statistics—— -4 packets transmitted，4 packets received，0% packet loss round— trip min/avg/max=1.4/1.5/1.8 ms上位機與無線終端通信的測試結果如圖3所示。
  

  

  
  結 語　　
  至此，嵌入式Linux係統上802.11b無線網關的軟件實現工作基本結束。測試結果表明，無線網關的基本功能，即與無線終端通信、橋接無線終端、實現無線網絡和有線網絡的跨網段連接已經實現。下麵將對該無線網關做完善，以便進一步實現該無線網關在 EPA（Ethernet for Plant Au-tomation）控製網絡中的應用。