嵌入式Linux利用ppp实现4G模块联网

之前做项目时需要用到SIM7100模块，便快速了解下ppp拨号，实现了功能，但是功能虽然实现了，却依然有许多疑问，这段时间有点时间，打算更加详细的研究下。

编译ppp2.4.5

• 下载：官方地址
• 编译：

  #1.解压ppp程序包
  tar -xzvf ppp-2.4.5.tar.gz
  #2.进入并生成Makefile
  cd ./ppp-2.4.5
  ./config
  #3.指定交差编译工具make
  make CC=arm-linux-gcc
  

配置内核

Device Drivers --->Network device support---> <*>   PPP (point-to-point protocol) support 

ppp安装

以上编译过程将会生成pppd、pppdump、pppstats、chat四个运行程序，将他们复制到开发平台下的/usr/sbin/中。

chat：调制解调器的自动对话脚本，Chat程序定义了一个计算机和调制解调器之间对话交流，其主要目的是用来在本地PPPD和远端PPPD程序之间建立连接（简单说就是与4G模块进行AT命令交互的流程表，最终实现与ISP运营商的连接）。

pppd：点对点协议守护进程，其功能为实现ppp策略性的内容，包括所有鉴权、压缩/解压和加密/解密等扩展功能的控制协议。

pppdump：将使用pppd记录选项编写的文件转换为人类可读的格式。

pppstats：显示PPP连线状态。pppstats(point to point protocol status)。

拨号流程简图

脚本配置

在开发平台上建立两个文件夹,并拷贝ppp.2.4.5文件夹中的chap-secrets、pap-secrets脚本至/etc/ppp文件夹。

mkdir /etc/ppp
mkdir /etc/ppp/peers
cp ./chap-secrets ./pap-secrets /etc/ppp
# 顺便创建一下ip-up、ip-down脚本

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• pppd配置文件介绍

  pppd的参数略多啊，具体可以自己man一下或者点击这里查看。
  这里我介绍下我用的，配置文件名称暂定为“gprs”

  # /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”/“开头，则会自动补充”/dev/“
  /dev/ttyUSB3
  
  # speed 串口波特率
  115200
  
  #硬件流控
  crtscts
  
  # 调制解调器模式
  modem
  
  # 无需身份验证
  noauth
  
  # 不要求使用chap授权
  refuse-chap
  
  # 不要求使用mschap授权
  refuse-mschap
  
  # 不要求使用mschap-v2授权
  refuse-mschap-v2
  
  # 调试模式 pppd将以可读形式记录发送或接收的所有控制数据包的内容
  debug
  
  # 前台运行
  nodetach
  #hide-password
  
  # 向ISP请求2个dns服务器地址。这两个地址将以DNS1与DNS2两个环境变量传送到/etc/ppp/ip-up脚本中，并且将环境变USEPEERDNS量置为1
  usepeerdns
  
  # 禁用本地ip，由ISP提供
  noipdefault
  
  # 添加ISP网关至路由表，作为默认路由
  defaultroute
  
  # 用户名
  user "cmnet"
  
  0.0.0.0:0.0.0.0
  
  #ipcp-accept-local
  #ipcp-accept-remote
  
  # 使能一下两个选项可以实现ppp掉线自动重播
  # lcp连接失败尝试次数
  lcp-echo-failure 6
  
  # lcp echo发送间隔
  lcp-echo-interval 10
  
  # 禁用压缩控制协议ccp
  #noccp
  
  # 禁用Van  Jacobson格式的tcp/ip报头
  #novj
  
  
  #novjccomp
  
  # 连接终止后不要退出，而是重新尝试连接，连接次数收到maxfail限制
  persist
  
  # 连接最大尝试次数，0无限制
  #maxfail
  
  # 启动ppp协议前，进行硬件拨号
  connect '/usr/sbin/chat -s -v -f /etc/ppp/gprs-connect-chat'
  

• chat脚本

  chat脚本主要用来通过AT命令完成4G模块的拨号过程，关于其选项含义可以man一下或者点击这里查看，下面先介绍下其语法：
  chat最主要语法就是“期望-发送”，直白点说就是，我期望收到[某某AT响应]，若收到，则发送[某某AT命令]。

  chat还有个常用的关键词为ABORT，这个关键词用于判断何时终止脚本，在AT交互过程中，模块发生错误，并且输出一些错误信息时，ABORT可根据设定的词，停止当前脚本。

  以下脚本命名为“gprs-connect-chat”

  #Chat script for China Mobile, used SIMCOM sim7100 TD module.
  
  # 设置响应超时
  TIMEOUT 15
  
  # 若接收到“DELAYED”、“BUSY”、“ERROR”、“NO DIALTONE”、“NO CARRIER”，则退出脚本
  ABORT "DELAYED"
  ABORT "BUSY"
  ABORT "ERROR"
  ABORT "NO DIALTONE"
  ABORT "NO CARRIER"
  
  # 无期望，直接发送AT字符串
  '' AT
  
  # 以下内容可以根据自己模块提供的AT命令手册查询含义
  OK ATS0=0
  OK ATE0V1
  
  # 设置APN，移动、联通、电信各不相同，见文末表格
  OK AT+CGDCONT=1,"IP","CMNET" 
  # 拨号开启GPRS服务，号码移动、联通、电信各不相同，见文末表格
  OK ATD*99***1#
  
  #期望收到CONNECT
  CONNECT
  

• ip-up脚本

  之前的脚本如果没有问题，正常的话运行 pppd call gprs 就可以拨号成功，并且ifconfig后可以查看到ppp0这个网卡。但是如果你在拨号之前已经启用了以太网eth0，此时指定使用ppp0网卡ping指定ip或域名ping -I ppp0 www.baidu.com 并不能成功，原因有两个，一个是路由表中的默认网关是之前eth0生成的，一个是默认的dns服务器地址有问题。

• 解决默认网关问题

在pppd脚本中使能了defaultroute后，pppd会在拨号成功后向路由表中添加一条默认网关信息，但是因为之前已经有一条默认网关了，于是添加失败，默认网关依然是之前eth设置的，因此在pppd call gprs之前我们应该先route del default来删除默认路由（最好写个脚本来实现删除默认路由–拨号等一系列操作）。

• 解决dns问题

在pppd脚本中使能了usepeerdns后，pppd会在拨号成功后，在/etc/ppp下生成resolv.conf，这是ISP运营商提供的dns，我们应该将拷贝或者连接到/etc目录下，当然这件事就可以交给ip-up来做。

ip-up脚本：

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

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

• ip-down脚本

  按照ppp拨号过程中打印信息可以发现，在退出pppd进程时，会调用/etc/ppp/ip-down。因此删除默认网关，恢复dns就交由ip-down脚本做了。

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

rm $dns_file

cat > "$dns_file" <<