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使用i.MX RT1060連接USB 4G module(RNDIS模式)

恩智浦MCU加油站 ? 來源:恩智浦MCU加油站 ? 2023-05-04 10:45 ? 次閱讀

NXPSDK里面有一個例程evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bm,該例程可以實現連接3款不同的支持RNDIS的手機,實現USB 4G上網功能。但是如果客戶實際使用的上網終端是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,需要我們去做適配。

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

一、基礎知識

1.1 什么是RNDIS

RNDIS = Remote Network Driver Interface Specification,即遠程網絡驅動接口規范。這是微軟定義的一套基于USB的通信協議。基于該協議的USB設備,可以免驅直接接入windows系統,在windows操作系統上顯示為一個網卡。

1.2網絡層次模型

使用RT1060連接USB 4G module上網的網絡層次模型如下:

f85057ea-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

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。

f85dcb82-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

其中數據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備狀態。

1.4 C200A接口/端點分析

C200A的實現了5個接口,其中包含了上述接口:

f868c884-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

額外需要使用到的接口是AT接口,見下圖。

f874fae6-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

AT接口的功能是撥號,這里面包括了對模塊的狀態查詢和控制等。我們需要在這里向4G模塊查詢相關的狀態,并且發送聯網命令,這樣模塊才能接入互聯網,這樣后面發送的IP包才能和互聯網進行通信。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關于NXP SDK USB HOST的一些基礎知識

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(),這個函數在/evkbmimxrt1060_lwip_dhcp_usb_bm_c200a/usb/host/usb_host_devices.c。

f8814198-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

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

f88e0cd4-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

3)為每個接口open pipe。

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

f89ee6ee-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

4)狀態機維護

狀態機的維護請參見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機,我們需要做一些調整來使能4G模塊的AT接口以及在AT接口上撥號。

f8adfd28-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png ?

二、實現細節

基于前面介紹的基礎知識,本章節主要介紹適配到C200A的實現細節,這里更側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接口對應的數據結構

f8bc1e76-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

更新狀態機

f8c45be0-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

增加對應的API和callback,具體細節請參見本文相關的代碼,下面列出了關鍵的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。

這個最大接口數在連接不同的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,具體細節請參見本文相關的代碼。

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協議分析儀抓出的log反向推導出來的。我們需要把協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();。該代碼直接將協議棧解析好的interface[3](通過usb分析儀抓包解析得出)付給對應的接口handle。

f8ce5cee-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.png

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致4G模塊重復復位。

f8d9cf98-e6b2-11ed-ab56-dac502259ad0.jpg

四、小結

在萬物互聯的時代,越來越多的嵌入式設備會有接入互聯網的需求。本文闡述了通過USB去連接4G模塊去實現上網的相關基礎知識和實現細節。希望這些內容能在讀者在碰到相關的應用時能有所幫助。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:使用i.MX RT1060連接USB 4G module(RNDIS模式)

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