1 嵌入式Linux的基本原理
嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁減，適于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)由于硬件的先天限制，只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作為嵌入式操作系統(tǒng)是完全可行的。它能處理嵌入式任務和用戶界面；將Linux看作是連續(xù)的統(tǒng)一體，從一個具有內存管理、任務切換和時間服務及其他的分拆的微內核到完整的服務器，支持所有的文件系統(tǒng)和網絡服務。Linux作為嵌入式系統(tǒng)，對許多CPU和硬件平臺具有易移植、穩(wěn)定、功能強大、易開發(fā)的優(yōu)點。Linux作為一種可裁減的軟件操作系統(tǒng)，是發(fā)展未來嵌入式設備的絕佳資源。因為Linux的源代碼公開，易于定制，提供完成嵌入式功能的基本內核和所需要的用戶界面。
　　
一個小型的嵌入式Linux系統(tǒng)需要三個基本要素：引導工具、Linux微內核（內存管理、進程管理和事務處理）和初始化進程。如果要它成為完整的操作系統(tǒng)且繼續(xù)保持小型化，還得加上硬件驅動程序、文件系統(tǒng)以及提供所需功能的一個或多個應用程序。
　　
2 802.11b無線網關在嵌入式Linux上的實現
由于Linux開始是為臺式機開發(fā)的，加上嵌入式系統(tǒng)硬件資源固有的一些限制，因此，要實現無線網關在嵌入式Linux系統(tǒng)上的應用，就需要對Linux系統(tǒng)進行特別定制，刪除無線網關不需要的部分，真正做到精簡系統(tǒng)，減少成本的目的。
　　
2.1 精簡內核
Linux內核是可以根據特定的要求進行定制的，我們使用的是2.4.4的內核。在/usr／src／Linux目錄下，使用 make menuconfig，去掉內核對floppy、cdrom的支持選項；Second extended fs（ext2）是實際上的 Linux文件系統(tǒng)的標準，所以除了此項，把對其他所有filesystem的支持去掉；去掉內核對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，在內核中留下對需要的驅動的支持，具體的有：①無線網關連接無線網絡與有線網絡，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，并且要在內核中設置模塊項；②嵌入式系統(tǒng)如果使用的是Disk On Chip，則內核中還要選中對它的支持：M-sys-tems drivers；③ 在內核中保留對特定功能的支持，如要使用PPP（點對點協(xié)議），則編譯的內核必須包含對PPP的支持。
　　
配置完成后，重新編譯內核，然后修改Linux系統(tǒng)引導器lilo的配置文件并最后以新編譯的核作為啟動內核。重啟計算機，若運行一切正常，則精簡內核的工作就完成了。
　　
2.2 縮小Linux文件系統(tǒng)
嵌入式Linux本身是一種操作系統(tǒng)。它的主要任務是管理計算機上的系統(tǒng)資源，為用戶提供使用計算機及其外部設備的接口。它存在的目的是為了管理所有的硬件資源，并且提供給應用軟件一個合適的操作環(huán)境，因此在對嵌入式Linux系統(tǒng)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可以分為三類。一類是Linux系統(tǒng)啟動所需要的。這類重要的文件有init、getty等，重要的目錄與文件有 /etc/rc.d、/etc/inittab等；在啟動時還會調用目錄/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。第二類是用于完成一些系統(tǒng)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，列舉目錄下內容的命令ls等，這些命令完成操作系統(tǒng)最基本的功能。另一些命令需要與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，具體要實現什么功能要根據實際來定，并盡可能保留必要的命令與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空間。完成上面的裁減工作后，重啟。若Linux能夠正常啟動、運行，表明初步的Linux嵌入式系統(tǒng)已經構架成功。最后一類就是使無線網關能夠正常工作的。無線網關是以運行腳本命令pcmcia將驅動程序中已編譯好的目標文件作為模塊加載到系統(tǒng)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，所以系統(tǒng)中必須保證存在這些命令，同時無線網關啟動時還要讀取配置文件。這些配置文件通知無線網關的驅動程序相關參數的設置，所以配置文件所在的目錄/ect/pcmcia要保留。有了這些以后，無線網關就能正常啟動了。
　　
2.3 無線網關功能的實現
如圖1所示，無線網關需要完成的最重要的功能就是：與無線節(jié)點通信、橋接所有的無線節(jié)點、實現無線網絡和有線網絡的跨網段連接。
 

配置Linux的內核模塊，用PCMCIA CardService的方式驅動PCMCIA，運行“make modeules”以及 “makemodeules_install"來產生和安裝核心模組。由于標準發(fā)行的“Linux內核源碼中，橋接功能和封包過濾功能（NetFiIi— ter）不能一起正常工作，因此為了要在同一臺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。

相關補丁可以從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，然后用 depmod-a使此模塊成為可加載模塊。模塊用insmod命令加載，用rmmod命令卸載，并可以用lsmod命令查看所有已加載的模塊的狀態(tài)。最后，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。

模塊搭建完畢后進行橋接功能的構建。解開橋接補丁bridge-utils.tar．gz，編譯全部通過并且移植成功后，可以用 “ifconfig-a”命令查看所有的網絡接口：lo——本地loopback設備；ethO——第一個以太網卡；ethl——第二個以太網卡；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，以迫使系統(tǒng)進入雜亂模式，可以接收所有數據包。然后，執(zhí)行“brctl addbr br0”命令來添加一個名字為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。

內核配置時選定GeneraI setup——->

• Sysctlsupport，這樣才會在板子的文件系統(tǒng)中/proc/sys/net/ipv4／出現ip_forward文件，然后在應用程序中提供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(fā)的通道。下面就是要加上 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(zhí)行make，編譯通過后，將生成的可執(zhí)行文件iptables加到ramdisk里面，然后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內核的支持，還需要iptables命令的設置：

  ①內核編譯選項。在內核配置選單中的“Networkingoptions——->"選項下，選中 “NetWork packet filtering（replaces ipchains）”項，并且在下面的“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(fā)
  　　echo 1>/proc/sys/net/ipv4/ip_forward加入轉發(fā)規(guī)則：iptables - t nat - A POS—TROUTING - 0 ethl - j MASOUERADE。
  　　至此，構建無線網關的工作全部完成。

  3 測試結果
  搭建無線網關的測試系統(tǒng)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(fā)一個負責監(jiān)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(fā)送和接收顯示，并在無線終端一方添加從網關到上位機的路由。然后，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系統(tǒng)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。下面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）控制網絡中的應用。