CN101764695B

CN101764695B - 一种数据卡及其数据传输方法

Info

Publication number: CN101764695B
Application number: CN 200910188671
Authority: CN
Inventors: 李幸远
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2029-12-07
Also published as: CN101764695A

Abstract

本发明提供一种数据卡及其数据传输方法，本发明数据卡不仅可以在个人电脑上使用，也可以在拥有以太网接口并支持PPPoE协议的潜入式系统上使用，因此扩展了数据卡的使用场景，增强了数据卡与不同的网络设备及不同的PC操作系统之间的兼容性，采用本发明所述方法及装置，还可以不用开发任何驱动程序及数据卡操作软件，降低了数据卡开发的难度与开发成本，缩短数据卡产品的开发周期。

Description

一种数据卡及其数据传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种数据卡及数据传输方法。

背景技术

随着3G技术的迅速发展，无线网络接入已经成为一项越来越广泛的应用。数据卡作为3G无线网络的一种接入设备也得到了广泛的应用。但数据卡仅是一种接入设备，真正接入互联网的是个人电脑等一些互联网终端。数据卡为了使终端能够接入互联网，必须提供一个接口与互联网终端设备通信。

目前数据卡采用的接口可分为三种类型：第一种是较老的PCMCIA接口，该接口的标准最早于1991年由PC机内存卡国际联合会制定，主要应用于笔记本型电脑上，在现在的电脑上已经不多见。使用这种接口的数据卡一般仅支持2G网络，如索尼爱立信的GC85。第二种接口是USB接口，该接口是目前数据卡使用最广泛的一种接口，广泛应用于笔记本电脑和台式计算机。目前市面上所售的数据卡大部分都是使用此种接口。第三种接口是ExpressCard接口，该接口是一种PCI Express接口和USB接口的混合应用，仅使用在笔记本型电脑上。使用该接口的数据卡如索尼爱立信的EC400g。

当前数据卡采用的数据传输方式可分为两种：第一种是采用虚拟Modem，利用PPP拨号的方式建立数据连接。目前几乎所有的数据卡都使用该方式进行数据传输。第二种是使用Windows操作系统的NDIS网络设备接口技术，将数据卡虚拟成一个网卡，直接传输以太网帧或者IP数据包来实现数据传输。

在对现有的技术研究和实践的基础上，发现现有技术存在以下的问题：首先，在接口方面，目前使用的三种类型的接口对数据卡的应用场景存在限制，这三种接口限制了数据卡只能在个人电脑上使用，Express Card和PCMCIA接口更是限制了只能在笔记本型电脑上使用；其次，当前数据卡的接口及连接方式导致一个数据卡只能让一台电脑接入3G网络，无法实现多人共享接入。如果用户希望一个数据卡能够接在宽带路由器这样的设备上以实现共享多台计算机接入3G网络，由于路由器上均没有这三种接口，现有技术将完全无法实现该功能；再次，在数据传输方面，虚拟的Modem设备及NDIS设备都是由PC驱动完成的，由于驱动程序和操作系统紧密相关，因此没有统一的实现和标准。对于不同的操作系统必须提供不同的驱动程序，且NDIS为Windows的标准，其他的操作系统均不支持。这就造成了市面上的很多数据卡对Linux、MAC OS等操作系统支持很差。对于一些网络路由器所使用的嵌入式系统根本无法提供支持。同时数据卡的开发厂商需要花费大量的精力去开发PC侧驱动程序及用户拨号软件，增加了开发成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种通用、符合现有标准的数据卡接口和数据传输方法。采用该方案扩展了数据卡的应用场景，增强数据卡应用的兼容性，减免数据卡PC侧驱动的开发工作。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种数据卡，用于传输数据，其包括：基带处理器、以太网控制器，所述基带处理器与以太网控制器通过USB总线连接，所述以太网控制器使用RJ45接口连接至网络设备或者个人计算机；还包括实现从网络设备或者个人计算机至数据卡的PPPOE连接功能的PPPOE服务模块和PPP服务模块。

进一步地，上述数据卡还包括：所述以太网控制器向外提供数据卡的RJ45接口，完成以太网数据收发控制及状态检测，并将这些数据转换为USB的数据包通过USB总线发送给基带处理器上的USB OTG主机控制器，从而完成基带处理器对以太网数据的收发。

进一步地，上述数据卡还包括：所述数据卡还包括以太网控制器驱动模块，用来负责通过USB总线控制以太网控制器，实现在RJ45接口上收发以太网数据帧。

进一步地，所述PPPoE服务模块，用以响应PPPoE接入请求，完成PPPoE协议的发现阶段，对PPP协议数据进行封装建立进一步的数据连接。

进一步地，上述数据卡还包括：所述数据卡还包括HTTP服务器和公共网关接口程序模块，用来设置数据卡接入网络和数据业务接入点。

进一步地，上述数据卡还包括：所述数据卡还包括非易失性存储模块，用来保存数据卡的设置信息，供开机时使用。

本发明还提供一种数据卡的数据传输方法，用以和网络设备或者个人电脑之间进行数据传输，包括：

数据卡的PPPOE服务模块及PPP服务模块建立数据卡数据链路；

数据卡的以太网RJ45接口接收到以太网数据帧；

数据卡的以太网控制器将接收到的以太网数据帧缓存到数据卡存储器；

数据卡的基带处理器向以太网控制器发送命令读取数据。

进一步地，上述方法还包括：所述建立数据卡数据链路包括：

从数据卡的非易失存储器中读取网络选择信息和数据业务接入点信息；

进入到PPPoE协议的发现阶段，等待网络设备或个人电脑发出广播发起分组；

判断接收到的数据是否是广播发起分组，如果不是则丢弃该接收到的数据，并继续等待网络设备或个人电脑发出广播发起分组；如果是则向接入设备返回PPPoE有效发现提供包分组，表示网络设备或个人电脑正常执行接入请求；

判断接收到的数据是否为有效发现请求分组，如果不是则丢弃该接收到的数据，并继续等待网络设备或个人电脑发出广播发起分组；如果是则开始进入PPP协议会话阶段，在该阶段由PPP服务模块完成接入鉴权和链路建立工作；

判断PPP链路建立工作是否成功完成，如果否，则继续等待接入设备发出广播发起分组；如果成功则进入数据传输阶段。

进一步地，上述方法还包括：在进入到PPPoE协议的发现阶段，等待网络设备或个人电脑发出广播发起分组之前，将网络选择信息转换为AT命令，发送给数据卡的AT命令处理模块，操作数据卡选择特定的网络；将数据业务接入点选择转变为AT命令，发送给数据卡的AT命令处理模块，完成接入点选择。

进一步地，上述方法还包括：所述基带处理器向以太网控制器发送命令前，所述以太网控制器通过USB接口通知基带处理器有数据到达。

进一步地，上述方法还包括：判断接收到的数据是否为合法的以太网数据帧，如果合法则发送到上层处理；并通过PPPoE服务模块对数据进行协议上的解析并构造回复数据包；基带处理器将回复数据发送到以太网控制器的存储器；以太网控制器将数据发送到以太网RJ45接口。

综上，本发明通过在数据卡上引入以太网接口，并使用PPPoE协议来完成互联网终端设备到互联网的数据连接，从而扩展了数据卡的使用场景，增强了数据卡与不同的设备及不同的PC操作系统之间的兼容性。

附图说明

图1是本发明实施例数据卡的硬件连接结构示意图；

图2是本发明实施例数据卡的软件模块结构示意图；

图3是本发明实施例数据卡数据链路建立流程示意图；

图4是本发明实施例数据卡数据传输流程示意图。

具体实施方式

本发明数据卡物理接口，用以连接网络设备或者直接连接个人计算机。包括：

数据卡的基带处理器和以太网控制器通过USB总线连接，基带处理器工作在主控模式，以太网控制器工作在从设备模式；

以太网控制器使用RJ45接口和双绞线电缆连接至网络设备或者个人计算机。

本发明数据卡，用以和网络设备或者个人电脑之间传输数据，包括：

以太网控制器驱动模块，用来负责通过USB总线控制以太网控制器，实现在RJ45接口上收发以太网数据帧；

PPPoE服务模块，用以响应PPPoE接入请求，完成PPPoE协议的发现(Discovery)阶段，对PPP协议数据进行封装建立进一步的数据连接；

HTTP服务器和CGI(公共网关接口)程序模块，用来设置数据卡接入网络和数据业务接入点(APN)；

非易失性存储模块，用来保存数据卡的设置信息，供开机时使用。

下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。

如图1所示，是本发明实施例数据卡的硬件连接结构示意图，本发明数据卡的硬件包括以下的模块：

USB转以太网控制器101，该模块向外提供数据卡的RJ45以太网接口，完成以太网数据收发控制及状态检测，并将这些数据通过转换为USB的数据包通过USB总线发送给基带处理器SOC(System On Chip，系统芯片)上的USBOTG主机控制器102，从而完成基带处理器对以太网数据的收发。

如图2所示，是本发明实施例数据卡的软件模块结构示意图，本发明数据卡的软件包括以下模块：

USB OTG主机驱动201，提供USB设备枚举、基本的数据包传输功能。向上层提供操作USB设备状态及数据传输的接口。

USB转以太网控制器驱动202，用于驱动USB转以太网控制器101。使用USB OTG主机驱动201所提供的接口完成对USB转以太网控制器101的上电初始化和配置，并向上层提供以太网数据帧的发送和接收功能。

以太网协议203模块，实现IEEE 802.3介质访问层协议。向上层提供数据收发服务。当上层请求发送数据时，本模块将数据分割为符合以太网传输帧的大小，并为数据添加上以太网帧头和帧位并发送出去。当有以太网数据到达时，负责从以太网帧中取出有用数据并提供给上层。

PPPOE服务204模块和PPP服务205模块，用以实现从接入设备到数据卡的PPPOE连接功能。并将PPP协议上所运载的TCP/IP数据包传递给2G/3G协议栈212，完成接入设备数据接入互联网的功能。

嵌入式TCP/IP协议栈206模块实现了一个简化的TCP/IP协议，为上层模块提供网络服务的基本支持。

DHCP服务209模块提供简单的DHCP服务，用以和数据卡连接的网络设备自动匹配IP地址，使接入设备能够通过TCP/IP网络协议访问数据卡的设置服务。

嵌入式HTTP服务器模块207和CGI服务模块208构成一个小型的WEB服务器。用来提供一个可以在网络浏览器中显示的HTML页面，该页面包括了数据卡的网络选择功能和接入点(APN)设置功能。当用户使用浏览器设置后，CGI服务模块208将设置信息转换为AT命令，发送到AT命令处理210模块使设置生效，并将通过非易失性存储211模块保存，供下次开机时使用。

如图3是本发明实施例数据卡数据链路建立流程示意图，具体流程如下：

301从数据卡的非易失存储器中读取网络选择信息和数据业务接入点信息；

302将网络选择信息转换为AT命令，发送给数据卡的AT命令处理模块，操作数据卡选择特定的网络；

303将数据业务接入点选择转变为AT命令，发送给数据卡的AT命令处理模块，完成接入点选择；

304进入到PPPoE协议的发现(Discovery)阶段，等待接入设备发出广播发起分组(PADI)；

305判断接收到的数据是否是广播发起分组(PADI)，如果不是则丢弃该分组数据，并返回步骤304；如果是则转入步骤306；

306向接入设备返回PPPoE有效发现提供包分组(PAD0)，表示PPPoE设备可以正常执行接入请求；

307判断是否接收到有效发现请求(PADR)分组，如果不是则丢弃该分组数据，并返回步骤304；如果是则转入步骤308；

308PPPoE协议的发现(Discovery)阶段完成，开始进入PPP协议会话阶段，在该阶段由PPP服务完成接入鉴权和链路建立工作；

309判断PPP链路建立工作是否成功完成，如果否则返回步骤304；如果成功则转入步骤310；

310进入数据传输阶段，数据连接建立成功。

如图4是本发明实施例数据卡数据传输流程示意图，具体流程如下：

401以太网控制器从以太网RJ45接口接收到以太网数据帧；

402以太网控制器将接收到的以太网帧缓存到芯片的先进先出(FIFO)存储器；

403以太网控制器通过USB接口通知基带处理器有数据到达；

404基带处理器向以太网控制器发送命令读取数据；

405判断接收到的数据是否为合法的以太网帧，如果合法则发送到上层处理；

406PPPoE服务对数据进行协议上的解析并构造回复数据包；

407基带处理器将回复数据发送到以太网控制器的先进先出(FIFO)存储器；

408以太网控制器将数据发送到以太网RJ45接口。

本发明数据卡不仅可以在个人电脑上使用，也可以在拥有以太网接口并支持PPPoE协议的嵌入式系统上使用。如无线路由器、家庭网关等产品，并配合这些设备实现共享的3G网络接入功能，因此扩展了数据卡的使用场景；由于以太网接口和PPPoE协议均为标准协议，在无线路由器及PC机上的Windows、Linux和MAC OS操作系统上均有良好的支持，本发明数据卡可以方便与这些设备和系统进行适配，增强了数据卡与不同的网络设备及不同的PC操作系统之间的兼容性；由于无线路由器及PC机各种操作系统上均内置了PPPoE拨号的功能，故使用本发明所述方法和装置，可以不用开发任何驱动程序及数据卡操作软件，降低了数据卡开发的难度与开发成本，缩短数据卡产品的开发周期。

当然，本发明还可有多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的更改或变化，但凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数据卡，用于传输数据，其包括：基带处理器、以太网控制器，所述基带处理器与以太网控制器通过USB总线连接，所述以太网控制器使用RJ45接口连接至网络设备或者个人计算机；还包括实现从网络设备或者个人计算机至数据卡的PPPoE连接功能的PPPoE服务模块和PPP服务模块。

2.如权利要求1所述的数据卡，其特征在于：所述以太网控制器向外提供数据卡的RJ45接口，完成以太网数据收发控制及状态检测，并将这些数据转换为USB的数据包通过USB总线发送给基带处理器上的USB OTG主机控制器，从而完成基带处理器对以太网数据的收发。

3.如权利要求2所述的数据卡，其特征在于：所述数据卡还包括以太网控制器驱动模块，用来负责通过USB总线控制以太网控制器，实现在RJ45接口上收发以太网数据帧。

4.如权利要求1所述的数据卡，其特征在于：所述PPPoE服务模块，用以响应PPPoE接入请求，完成PPPoE协议的发现阶段，对PPP协议数据进行封装建立进一步的数据连接。

5.如权利要求1所述的数据卡，其特征在于：所述数据卡还包括HTTP服务器和公共网关接口程序模块，用来设置数据卡接入网络和数据业务接入点。

6.如权利要求1所述的数据卡，其特征在于：所述数据卡还包括非易失性存储模块，用来保存数据卡的设置信息，供开机时使用。

7.一种数据卡的数据传输方法，用以和网络设备或者个人电脑之间进行数据传输，包括：

数据卡的PPPOE服务模块及PPP服务模块建立数据卡数据链路；

数据卡的以太网RJ45接口接收到以太网数据帧；数据卡的以太网控制器将接收到的以太网数据帧缓存到数据卡存储器；数据卡的基带处理器向以太网控制器发送命令读取数据。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述建立数据卡数据链路包括：

判断接收到的数据是否是广播发起分组，如果不是则丢弃该接收到的数据，并继续等待网络设备或个人电脑发出广播发起分组；如果是则向网络设备或个人电脑返回PPPoE有效发现提供包分组，表示网络设备或个人电脑正常执行接入请求；

判断PPP链路建立工作是否成功完成，如果否，则继续等待网络设备或个人电脑发出广播发起分组；如果成功则进入数据传输阶段。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在进入到PPPoE协议的发现阶段，等待网络设备或个人电脑发出广播发起分组之前，将网络选择信息转换为AT命令，发送给数据卡的AT命令处理模块，操作数据卡选择特定的网络；将数据业务接入点选择转变为AT命令，发送给数据卡的AT命令处理模块，完成接入点选择。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述基带处理器向以太网控制器发送命令前，所述以太网控制器通过USB接口通知基带处理器有数据到达。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于：判断接收到的数据是否为合法的以太网数据帧，如果合法则发送到上层处理；并通过PPPoE服务模块对数据进行协议上的解析并构造回复数据包；基带处理器将回复数据发送到以太网控制器的存储器；以太网控制器将数据发送到以太网RJ45接口。