【智能家居篇】wifi驱动的理解（1）——驱动架构

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         在分析WIFI驱动前，分享一下个人对Linux驱动的一些了解，其实纵观Linux众多的设备驱动，几乎都是以总线为载体，所有的数据传输都是基于总线形式的，即使设备没有所谓的总线接口，但是Linux还是会给它添加一条虚拟总线，如platform总线等；介于WIFI的驱动实在是太庞大了，同时又是基于比较复杂的USB总线，所以建议读者在看此文章之前，先了解一下USB设备驱动和网络设备驱动。

         我们要看懂WIFI驱动，首先要明白WIFI的工作原理。所以前期有几篇文章都是讲解WIFI的工作原理。从这篇文章开始，我们将进入WIFI的代码世界。对于支持802.11n、802.11ac这些比较新的无线标准的WIFI芯片，其驱动程序也会越来越复杂。那么我们怎么入手去了解及分析它呢？

         特别声明：以下文章是以Station的角色去分析WIFI的驱动。

         网上很多文章分析Linux设备驱动都是从模块加载入手去分析它的驱动源码。以博主从事Linux设备驱动多年的经验，这确实是一条很直观又非常好的思路。但是这只局限于设备功能少、接口较简单、驱动源码较少的设备驱动。对于功能复杂、驱动源码庞大的设备驱动，根据这条思路，很多开发者可能会无耐心走下去，或者会走向死胡同。

         现在我们可以这样来看，从硬件层面上看，WIFI设备与CPU通信是通过USB接口的，与其他WIFI设备之间的通信是通过无线射频（RF）。从软件层面上看，Linux操作系统要管理WIFI设备，那么就要将WIFI设备挂载到USB总线上，通过USB子系统实现管理。而同时为了对接网络，又将WIFI设备封装成一个网络设备。

         我们以USB接口的WIFI模块进行分析：

         （1）从USB总线的角度去看，它是USB设备；

         （2）从Linux设备的分类上看，它又是网络设备；

         （3）从WIFI本身的角度去看，它又有自己独特的功能及属性，因此它又是一个私有的设备；

         通过上述的分析，我们只要抓住这三条线索深入去分析它的驱动源码，整个WIFI驱动框架就会浮现在你眼前。

         1、现在我们先从USB设备开始，要写一个USB设备驱动，那么大致步骤如下：

         （1）需要针对该设备定义一个USB驱动，对应到代码中即定义一个usb_driver结构体变量。代码如下：

                           struct usb_driver xxx_usb_wifi_driver;

         （2）填充该设备的usb_driver结构体成员变量。代码如下：

                           static struct usb_driver xxx_usb_wifi_driver = {

                                .name =             "XXX_USB_WIFI",

                                .probe=   xxx_probe,

                                .disconnect=   xxx_disconnect,

                                .suspend=        xxx_suspend,

                                .resume=         xxx_resume,

                                .id_table=        xxx_table,

                           };

          （3）将该驱动注册到USB子系统。代码如下：

                            usb_register(&xxx_usb_wifi_driver);

         以上步骤只是一个大致的USB驱动框架流程，而最大和最复杂的工作是填充usb_driver结构体成员变量。以上步骤的主要工作是将USB接口的WIFI设备挂载到USB总线上，以便Linux系统在USB总线上就能够找到该设备。

         2、接下来是网络设备的线索，网络设备驱动大致步骤如下：

         （1）定义一个net_device结构体变量ndev。代码如下：

                           struct net_device *ndev;

         （2）初始化ndev变量并分配内存。代码如下：

                           ndev=alloc_etherdev();

         （3）填充ndev -> netdev_ops结构体成员变量。代码如下：

                           static const struct net_device_ops xxx_netdev_ops= {

                                    .ndo_init= xxx_ndev_init,

                                    .ndo_uninit= xxx _ndev_uninit,

                                    .ndo_open= netdev_open,

                                    .ndo_stop= netdev_close,

                                    .ndo_start_xmit= xxx_xmit_entry,

                                    .ndo_set_mac_address= xxx_net_set_mac_address,

                                    .ndo_get_stats= xxx_net_get_stats,

                                    .ndo_do_ioctl= xxx_ioctl,

                           };

         （4）填充ndev->wireless_handlers结构体成员变量，该变量是无线扩展功能。代码如下：

                           ndev->wireless_handlers = (struct iw_handler_def *)&xxx_handlers_def;

         （5）将ndev设备注册到网络子系统。代码如下：

                            register_netdev(ndev);

         3、WIFI设备本身私有的功能及属性，如自身的配置及初始化、建立与用户空间的交互接口、自身功能的实现等。

         （1）自身的配置及初始化。代码如下：

                           xxx_read_chip_info();

                           xxx_chip_configure();

                           xxx_hal_init();

         （2）主要是在proc和sys文件系统上建立与用户空间的交互接口。代码如下：

                           xxx_drv_proc_init();

                           xxx_ndev_notifier_register();

         （3）自身功能的实现，在前面章节上我们已经讲解过WIFI的网络及接入原理，如扫描等。同时由于WIFI在移动设备中，相对功耗比较大，因此，对于功耗、电源管理也会在驱动中体现。

         本文章只是博主结合自身工作经验分享一个大致的对wifi驱动框架的理解，后期文章将会细化这些内容。敬请读者期待，谢谢！

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