基于ARM2410的WLAN電子郵件移動(dòng)終端

徐杰，劉彥隆

（太原理工大學(xué) 信息學(xué)院，山西 太原 030024）

電子郵件是Internet上使用最廣泛的一種服務(wù)。隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電子郵件的無(wú)線(xiàn)傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)已是大勢(shì)所趨。同時(shí)為了適應(yīng)不同的場(chǎng)合，對(duì)無(wú)線(xiàn)電子郵件終端的便攜性提出了更高的要求。基于ARM內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)具有高性能、低功耗、便攜性等特點(diǎn)，并支持多種操作系統(tǒng)，因而應(yīng)用廣泛。

傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)終端一般是采用“單片機(jī)＋無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)硬件成本略低，但功能有限，在協(xié)議開(kāi)發(fā)和支持上都有一定難度。以ARM為代表的32位微處理器技術(shù)得到飛速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)以“高性能嵌入式微處理器＋無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡”的系統(tǒng)架構(gòu)取代了傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)終端設(shè)計(jì)方案，雖然該方案硬件成本稍高，需要高性能嵌入式微處理器來(lái)支持嵌入式操作系統(tǒng)，但可實(shí)現(xiàn)豐富的協(xié)議接口，便于移植，同時(shí)更便于數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)[1]。

該系統(tǒng)為基于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN（Wireless Local Area Network）的無(wú)線(xiàn)電子郵件終端，用戶(hù)可以方便地通過(guò)手寫(xiě)筆，在觸摸屏上輸入郵件內(nèi)容，通過(guò)USB無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡收發(fā)電子郵件。當(dāng)使用鍵盤(pán)輸入時(shí)，插上USB鍵盤(pán)也能完成輸入信息功能，在Email發(fā)送和接收方面，采用標(biāo)準(zhǔn)的STMP協(xié)議和POP3協(xié)議，考慮到一般的嵌入式設(shè)備Flash存儲(chǔ)容量有限，該系統(tǒng)提供了U盤(pán)存儲(chǔ)功能，用戶(hù)能夠?qū)⑧]件轉(zhuǎn)存在大容量的U盤(pán)[2]。與傳統(tǒng)的郵件客戶(hù)端相比，采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，無(wú)需連接網(wǎng)線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)Email的收發(fā)，適用于偏遠(yuǎn)山區(qū)及環(huán)境惡劣的地方；采用嵌入式終端，可移動(dòng)性強(qiáng)，方便用戶(hù)實(shí)時(shí)進(jìn)行郵件操作。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于開(kāi)發(fā)的方便性和簡(jiǎn)便性，該系統(tǒng)硬件平臺(tái)采用HHARM2410開(kāi)發(fā)平臺(tái)。該開(kāi)發(fā)平臺(tái)硬件功能強(qiáng)大，接口豐富，開(kāi)發(fā)方便。其處理器采用基于ARM920T內(nèi)核的S3C2410處理器，最高頻率可達(dá)203 MHz，并兼有低功耗及高度集成性等特性，具有 8 MB Flash，32 MB SDRAM，觸摸屏，主從 USB 接口[3]。內(nèi)置資源豐富，性?xún)r(jià)比也高，能充分滿(mǎn)足系統(tǒng)需要。

發(fā)郵件時(shí)，輸入設(shè)備是必不可少的。在觸摸屏、手寫(xiě)筆和鍵盤(pán)等輸入設(shè)備中，因USB鍵盤(pán)具有通用性，故該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用USB鍵盤(pán)。USB鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)只需在Linux內(nèi)核里啟用UHCI，人機(jī)界面相關(guān)部分，再往內(nèi)核里加上 “USB Human Interface Device（full HID）sport”，然后在應(yīng)用程序里加上一個(gè)頭文件（input.h）。

由于該系統(tǒng)為基于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的郵件系統(tǒng)，因此采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡prism器件，符合802.11b標(biāo)準(zhǔn)，且該無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡基于USB，使用方便。

開(kāi)發(fā)板通過(guò)串口線(xiàn)和以太網(wǎng)網(wǎng)線(xiàn)與PC機(jī)相連，組成可以交叉編譯的開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)開(kāi)發(fā)板上的USB接口外接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，再通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡接入Internet，實(shí)現(xiàn)收發(fā)電子郵件。圖1為無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 建立交叉編譯環(huán)境

基于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境是由目標(biāo)系統(tǒng)硬件（S3C2410開(kāi)發(fā)板）和宿主PC機(jī)所構(gòu)成。目標(biāo)硬件開(kāi)發(fā)板用于運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核編譯、應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和調(diào)試則需通過(guò)宿主PC機(jī)完成[4]。將嵌入式系統(tǒng)分別通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)和RS232串口線(xiàn)與主機(jī)相連，主機(jī)運(yùn)行Redhat9.0 Linux操作系統(tǒng)。

在主機(jī)的Redhat Linux操作系統(tǒng)下安裝開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件包，這里安裝的是整套HHARM2410開(kāi)發(fā)環(huán)境，該軟件包可以在華恒的網(wǎng)站上下載，解壓后，執(zhí)行以下命令：

當(dāng)開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝完畢后，將在根目錄下新生成2個(gè)子目錄，分別是工作目錄/HHARM2410-R3和交叉編譯環(huán)境目錄/opt/host/arm41。在進(jìn)行編譯時(shí)，一定要用/opt/host/arm41/bin/arm41-unknown-linux-gcc進(jìn)行編譯，而不能直接使用gcc進(jìn)行編譯。

2.2 配置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡安裝后，通過(guò)加載內(nèi)核模塊的方式加載無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，具體步驟如下：

2.3 郵件協(xié)議

郵件協(xié)議采用通用的SMTP/POP3協(xié)議。其中，POP的全稱(chēng)是Post Office Protocol，即郵局協(xié)議，用于電子郵件的接收，它使用TCP的110端口，目前常用的是第3版，所以簡(jiǎn)稱(chēng) POP3，POP3仍采用Client/Server工作模式。在實(shí)際接收取郵件的過(guò)程中，POP這個(gè)應(yīng)用層的協(xié)議將指揮TCP協(xié)議，利用IP協(xié)議將一封大郵件拆分成若干個(gè)數(shù)據(jù)包在Internet上傳送。圖2為接收郵件的流程。

圖2 接收郵件流程

SMTP稱(chēng)為簡(jiǎn)單 Mail傳輸協(xié)議 （Simple Mail Transfer Protocol）目標(biāo)是向用戶(hù)提供高效、可靠的郵件傳輸。SMTP的一個(gè)重要特點(diǎn)是能夠在傳送中接力傳送郵件，即郵件可以通過(guò)不同網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)接力方式傳送。SMTP有2種工作方式：1）電子郵件從客戶(hù)機(jī)傳輸?shù)椒?wù)器；2）從某一個(gè)人服務(wù)器傳輸?shù)搅硪粋€(gè)人服務(wù)器。SMTP是請(qǐng)求/響應(yīng)協(xié)議，它監(jiān)聽(tīng)25號(hào)端口，用于接收用戶(hù)的Mail請(qǐng)求，并與遠(yuǎn)端Mail服務(wù)器建立SMTP連接[5]。圖3為發(fā)送郵件流程。

2.4 用戶(hù)界面

該系統(tǒng)用戶(hù)界面設(shè)計(jì)采用 Linux下 的 MiniGUI。MiniGUI是一種小型圖像用戶(hù)界面支持系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，界面美觀，開(kāi)發(fā)方便，是國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的基于嵌入式Linux圖形界面之一，與國(guó)外同類(lèi)型的圖形用戶(hù)界面相比，它完全支持中文，這樣有利于在中文的平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出應(yīng)用程序，MiniGUI提供完備的多窗口機(jī)制，分為4類(lèi)：主窗口、對(duì)話(huà)框、控制窗口與子窗口，實(shí)現(xiàn)了窗口消息的傳遞機(jī)制；它具有輕量、高性能、高可靠性、可配置等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于嵌入式應(yīng)用[6]。

圖3 發(fā)送郵件流程

3 結(jié)束語(yǔ)

在HHARM2410的嵌入式Linux平臺(tái)上，詳細(xì)設(shè)計(jì)基于ARM920T的移動(dòng)電子郵件終端，不但提高速度，降低成本，特別給不具備常規(guī)網(wǎng)絡(luò)傳輸條件的地方提供極大的方便。

無(wú)線(xiàn)電子郵件終端在S3C2410+無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡系統(tǒng)平臺(tái)下的軟硬件設(shè)計(jì)，采用嵌入式終端，相比傳統(tǒng)的電子郵件終端 “單片機(jī)+無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可移動(dòng)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)豐富的協(xié)議接口，而且便于移植，更方便用戶(hù)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)在嵌入式設(shè)備的無(wú)線(xiàn)應(yīng)用方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。

[1]孫爽妍，戴學(xué)豐.基于ARM的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].通信技術(shù)，2009，42（2）：33-34.

[2]潘巨龍，黃寧.ARM9嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3]華恒科技.HHARM2410開(kāi)發(fā)平臺(tái)技術(shù)手冊(cè)[EB/OL].2007.http://www.netyi.net/Book/e21fb0cb-cee1-419d-96e8-72dc5a 163085.htm.

[4]陳艷華，侯安華，劉盼盼.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[5]謝希仁.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[6]Corbet J.Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.