使用i.MX RT1060連接USB 4G module（RNDIS模式）

NXP的SDK里面有一個例程evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bm，該例程可以實現(xiàn)連接3款不同的支持RNDIS的手機，實現(xiàn)USB 4G上網(wǎng)功能。但是如果客戶實際使用的上網(wǎng)終端是4G模塊，而不是這三款手機，這個例程就有可能不能直接跑起來，需要我們?nèi)プ鲞m配。

本文就將介紹，當(dāng)上網(wǎng)的終端更改為Quectel的4G LTE模塊C200A-CN時（支持RNDIS模式），如何來做響應(yīng)的適配，并實現(xiàn)上網(wǎng)的功能。

一、基礎(chǔ)知識

1.1 什么是RNDIS

RNDIS = Remote Network Driver Interface Specification，即遠程網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動接口規(guī)范。這是微軟定義的一套基于USB的通信協(xié)議。基于該協(xié)議的USB設(shè)備，可以免驅(qū)直接接入windows系統(tǒng)，在windows操作系統(tǒng)上顯示為一個網(wǎng)卡。

1.2網(wǎng)絡(luò)層次模型

使用RT1060連接USB 4G module上網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層次模型如下：

從便于理解的角度上，我們可以把RNDIS看成是一個特殊的PHY，完成MAC的傳輸。

1.3 RNDIS上網(wǎng)接口/端點分析

在SDK原例程中，使用了2個接口，3個端點，見下圖。

其中數(shù)據(jù)接口就是用來傳輸以太包的，每個方向有一個端點。RNDIS接口主要是用來查詢設(shè)備狀態(tài)。

1.4 C200A接口/端點分析

C200A的實現(xiàn)了5個接口，其中包含了上述接口：

額外需要使用到的接口是AT接口，見下圖。

AT接口的功能是撥號，這里面包括了對模塊的狀態(tài)查詢和控制等。我們需要在這里向4G模塊查詢相關(guān)的狀態(tài)，并且發(fā)送聯(lián)網(wǎng)命令，這樣模塊才能接入互聯(lián)網(wǎng)，這樣后面發(fā)送的IP包才能和互聯(lián)網(wǎng)進行通信。使能AT接口以及在AT接口上撥號，是我們使能/適配新的4G module需要做的主要工作。 4G模塊其他定義的接口，我們這里并不需要使用到，所以本文在此不做介紹。

1.5關(guān)于NXP SDK USB HOST的一些基礎(chǔ)知識

1）SDK會自動解析配置描述符，這里會識別出配置描述符中所有的接口和端點。參見USB_HostParseDeviceConfigurationDescriptor（），這個函數(shù)在/evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bm_c200a/usb/host/usb_host_devices.c。



2）Event回調(diào)，參見USB_HostEvent()，此函數(shù)在/evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bm_c200a/lwip/port/usb_ethernetif_bm.c。



3）為每個接口open pipe。

參見USB_HostCdcOpenDataInterfac()，USB_HostCdcOpenControlInterface()， in usb_host_cdc.c。



4）狀態(tài)機維護

狀態(tài)機的維護請參見USB_HosCdcRndisTask()，以及 USB_HostCdcRndisControlCallback() in /evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bm_c200a/lwip/port/usb_ethernetif_bm.c 下圖展示的是默認的狀態(tài)機，我們需要做一些調(diào)整來使能4G模塊的AT接口以及在AT接口上撥號。

?

二、實現(xiàn)細節(jié)

基于前面介紹的基礎(chǔ)知識，本章節(jié)主要介紹適配到C200A的實現(xiàn)細節(jié)，這里更側(cè)重于代碼更改來講述。代碼的更新主要集中于usb_ethernet_bm.c和usb_ethernet.h。

增加AT接口對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

更新狀態(tài)機

增加對應(yīng)的API和callback，具體細節(jié)請參見本文相關(guān)的代碼，下面列出了關(guān)鍵的API。

USB_HostCdcRndisATInCallback();
USB_HostCdcRndisATOutCallback();
dial_tx(); // Send command on AT interface
dial_rx(); // Receive message from AT interface
lte_dial(); // Dial, then USB 4G module can connect to internet
USB_HostCdcRndisC200ACallback();
ep0_communicate(); // API used for AT interface enablement, to send/receive command/message to/from EP0
init_c200a(); // Initiate C200A, then AT interface communication is available

支持的最大接口數(shù)。

這個最大接口數(shù)在連接不同的USB 4G Module的時候，可能需要更改。比如對于LE910C1-EU，需要更改為8。對于本文中使用到的C200A，默認的5就可以工作。

#define USB_HOST_CONFIG_CONFIGURATION_MAX_INTERFACE (8U)

更新狀態(tài)機，主要代碼變動在evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bmlwipportusb_ethernetif_bm.c中的USB_HostCdcRndisControlCallback()以及USB_HosCdcRndisTask()中，具體細節(jié)請參見本文相關(guān)的代碼。

適配4G模塊的RNDIS接口和AT接口，這里的AT接口序號是通過USB協(xié)議分析儀抓出的log反向推導(dǎo)出來的。我們需要把協(xié)議棧解析出來的接口綁定到g_RndisInstance.atInterfaceHandle上。以下代碼位于evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bmlwipportusb_ethernetif_bm.c 中的

USB_HostCdcRndisEvent();。該代碼直接將協(xié)議棧解析好的interface[3]（通過usb分析儀抓包解析得出）付給對應(yīng)的接口handle。

三、注意事項

由于4G模塊比較耗電，在本例中i.MX RT1060模塊需要使用電源適配器外接供電。否則如果供電不足會導(dǎo)致4G模塊重復(fù)復(fù)位。

四、小結(jié)

在萬物互聯(lián)的時代，越來越多的嵌入式設(shè)備會有接入互聯(lián)網(wǎng)的需求。本文闡述了通過USB去連接4G模塊去實現(xiàn)上網(wǎng)的相關(guān)基礎(chǔ)知識和實現(xiàn)細節(jié)。希望這些內(nèi)容能在讀者在碰到相關(guān)的應(yīng)用時能有所幫助。

審核編輯：湯梓紅