Wayne Woo的专栏

下面我们来简单介绍一下智能家居的通信技术。 既然智能家居要把家用设备连接起来，进行控制，那么它就需要一套通信系统。用在智能家居的通信系统，我们可以分为两类：一、有线通信；二、无线通信。 而基于有线和无线通信的技术，又有很多。我们应该如何选择适合的通信技术进行智能家居通信系统的搭建呢？下面我们就分别针对有线通信、无线通信的各种通信技术进行一个简单的比较。

上一篇文章已经提到USB接口在wifi模块中的最重要两个函数是usb_read_port()和usb_write_port()。那它们是怎么和wifi扯上关系的呢？我们可以从以下三个方面去分析：1、首先需要明确wifi模块是USB设备，主控（CPU）端是USB主机；2、USB主机若需要对wifi模块进行数据的读写时，就必须经过USB接口；3、既然涉及到数据的读写操作，必然要用相应的读写函数，那么usb_read_port()和usb_write_port()即是它们的读写函数。

上一篇文章我们已经通过三条线索简单地描述了wifi驱动的框架，现在我们开始深入到每条线索中。首先我们从USB设备这条线索开始。在分析之前，我们需要理解在整个wifi模块中，USB充当什么角色？它的作用是什么？实质上wifi模块上的数据传输有两端，一端是wifi芯片与wifi芯片之间，通过无线射频（RF）进行数据传输；另一端则是wifi芯片与CPU之间，通过USB进行数据传输。

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。

认证完成后，下一步就是关联（Association）。工作站与基站进行关联，以便获得网络的完全访问权。关联属于一种记录（record keeping）过程，它让分布式系统（Distribution System）得以记录每个移动式工作站的位置，以便将传送给移动式工作站的帧，转送给正确的基站。形成关联之后，基站必须为该移动式工作站在网络上注册，如此一来，发送给该移动式工作站的帧，才会转送至其所属基站。其中一种注册方式是送出一个ARP信号，让该工作站的MAC地址得以跟与基站连接的交换端口形成关联。

对于低头党来说，在使用WIFI功能时，经常性的操作是打开手机上的WIFI设备，搜索到心目中的热点，输入密码，联网成功，各种低头上网。。。这个看似简单的过程，背后却是隐藏着大量的无线通信技术。用几个专业术语来表示这个过程，分别是：扫描（Scanning）、认证（Authentication）、关联（Association）。

用手机来举例，扫描完成后，我们会选择想要加入的WIFI热点。此时，大部分都会弹出一个输入密码的窗口，当然也有不用输入密码的。这个过程叫做：认证（Authentication）。本文侧重讲解现当代正在使用的WPA/WPA2加密方式，特别是倾向于家庭网络的WPA-PSK/WPA2-PSK。

WIFI是什么，相信大家都知道，这里就不作说明了。我们需要做的是深入了解其工作原理，包括软硬件、网络结构等。先说明一下WIFI是遵循IEEE802.11协议的，802.11是最早被国际标准组织认可的无线局域网协议，应该是1999年，到现在都有15年了。那时候哥还在读小学，连电脑都没摸过！太落后了。。。后来发展出很多以字母为后缀的802.11标准协议，如a、b、g、n、ac等。

既然我们这系列的文章名称为《智能家居篇》，那么我们有必要提出一个与智能家居相关的概念。曾经一次在TI的无线研讨会上，提及这个概念。究竟是TI提出的，还是其他无线厂家提出的，这个就不去深究了。这个概念就是嵌入式WIFI，也有叫WIFI的IoT（全称：Internet of Things）解决方案，那么它和普通的WIFI又有什么区别呢？请继续阅读下文。

WIFI网络具有移动性，同时WIFI以无线电波作为传输媒介，这种媒介本质上是开放的，且容易被拦截，任何人都可以通过抓包工具截取无线网络的数据包。因此，在设计WIFI协议（其实就是802.11协议）时，需要提供一些传输数据和管理的服务。

在设计智能家居系统方案时，一个非常关键的point就是组网方式。组网方式关系到整个智能家居系统的稳定性、可扩展性、实时性等；从安装及维护等各方面考虑，对于组网方式，本人觉得现在应该没人会去搭建一个有线的智能家居网络了吧，呵呵。。。。。

在上一篇文章中，当wifi模块的接收初始化函数中，注册了中断URB。即当wifi模块接收到数据的时候，通过中断URB产生中断之后，就会调用usb_read_port()函数，实现USB的读取。