NXP i.MX8系列平台开发讲解 - 3.11 Linux PCIe设备调试(WIFI模块)

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文章目录

目录

1. WIFI 模块简单介绍

2. 设备驱动原理介绍

3. PCIE WIFI驱动实例分析

3.1 查看设备树

3.2 wifi 设备驱动代码分析

3.3 内核配置选项

4. WIFI驱动调试相关

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根据前面对PCIe的讲解，对PCIe的整体都有了一定的认识，具体工作原理有了一定了解，这章将在Linux系统下以PCIe接口的WIFI模块使用能够正常跑起来，环境如下：

• cpu: i.mx8mq

• OS：Android 11

• Kernel version：kernel 5.4

• WIFI module：AW-CM276MA-PUR模组(WIFI芯片88W8997)

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1. WIFI 模块简单介绍

在我们认识WIFI模块，WIFI模块的接口主要有SDIO，USB，PCIe，采用PCIe接口对于其他这些接口来说，就是速度的优势，适用于需要更高性能和带宽的应用。如图AW-CM276MA-PUR模组采用的PCIe接口，采用M.2 2230接口；

查看NXP官方提供的相关AW-CM276MA-PUR

无线模块需要在i.MX 8M Quad主机系统上加载内核驱动程序，并在88W8987/88W8997 SoC上运行固件。MLAN模块会在SDIO/PCIe总线驱动程序检测到模块的SDIO/PCIe接口时，将固件二进制文件下载到SD8987/PCIE8997适配器中。内核驱动程序（SD8987/PCIE8997）会在总线驱动程序和内核中的“cfg80211”子系统之间加载。NXP内核驱动程序包含一组控制和配置，通过以下接口之一与用户空间进行通信

• 输入/输出控制（IOCTL）

• 无线扩展（Wext）

• CFG80211

IOCTL为用户空间应用程序（如iwconfig和iwpriv）提供了一条通路，而cfg80211为不同的用户空间应用程序（如wpa_supplicant、hostapd和iw）提供了另一条通路。图6说明了Wi-Fi层接口。

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2. 设备驱动原理介绍

这里项目中将涉及到PCIe的RC和EP两端，目前Soc中的RC端的驱动芯片厂商已经提供，EP端的WIFI模块中的驱动wifi模块也已经是由厂家提供，如果是对于原厂厂商制作具有PCIe功能的产品那就需要实现PCIe驱动代码。本章节重点讲诉EP端相关。

对于EP设备原理以及驱动实现的过程如图

根据上图，EP设备驱动主要包含4个步骤：

• 初始化注册pci设备，当一个pci设备，首先需要去注册一个strcut pci_driver的结构体

• 填充struct pci_driver，里面包含实现PCIe的Vendor ID和Device ID，probe 接口，有需要添加pcie 电源管理接口；

• PCIe设备probe，设备里面做了很多工作，设备的初始化资源，使能设备，申请设备资源，启动总线控制权，设置DMA传输方式，设置Bar空间映射，申请DMA中断；

• 创建字符设备驱动

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3. PCIE WIFI驱动实例分析

3.1 查看设备树

从设备树入手，查看i.MX8MQ端PCIe接口

vim ./arch/arm64/boot/dts/freescale/imx8mq.dtsi

​
                pcie1: pcie@33c00000 {
                        compatible = "fsl,imx8mq-pcie";
                        reg = <0x33c00000 0x400000>,
                              <0x27f00000 0x80000>;
                        reg-names = "dbi", "config";
                        #address-cells = <3>;
                        #size-cells = <2>;
                        device_type = "pci";
                        ranges =  <0x81000000 0 0x00000000 0x27f80000 0 0x00010000 /* downstream I/O 64KB */
                                   0x82000000 0 0x20000000 0x20000000 0 0x07f00000>; /* non-prefetchable memory */
                        num-lanes = <1>;
                        num-viewport = <4>;
                        interrupts = <GIC_SPI 74 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
                                        <GIC_SPI 80 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; /* eDMA */
                        interrupt-names = "msi", "dma";
                        #interrupt-cells = <1>;
                        interrupt-map-mask = <0 0 0 0x7>;
                        interrupt-map = <0 0 0 1 &gic GIC_SPI 77 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
                                        <0 0 0 2 &gic GIC_SPI 76 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
                                        <0 0 0 3 &gic GIC_SPI 75 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
                                        <0 0 0 4 &gic GIC_SPI 74 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
                        linux,pci-domain = <1>;
                        fsl,max-link-speed = <2>;
                        power-domains = <&pgc_pcie>;
                        resets = <&src IMX8MQ_RESET_PCIEPHY2>,
                                 <&src IMX8MQ_RESET_PCIE2_CTRL_APPS_EN>,
                                 <&src IMX8MQ_RESET_PCIE2_CTRL_APPS_CLK_REQ>,
                                 <&src IMX8MQ_RESET_PCIE2_CTRL_APPS_TURNOFF>;
                        reset-names = "pciephy", "apps", "clkreq", "turnoff";
                        assigned-clocks = <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE2_CTRL>,
                                          <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE2_PHY>,
                                          <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE2_AUX>;
                        assigned-clock-parents = <&clk IMX8MQ_SYS2_PLL_250M>,
                                                 <&clk IMX8MQ_SYS2_PLL_100M>,
                                                 <&clk IMX8MQ_SYS1_PLL_80M>;
                        assigned-clock-rates = <250000000>, <100000000>,
                                               <10000000>;
                        status = "disabled";
                };

在i.MX8MQ 中含有两个pcie，这里查看pcie1，主要定义了这个PCIE控制器在i.MX8MQ处理器上的配置和属性。列举一些重要的属性：

reg = <0x33c00000 0x400000>, <0x27f00000 0x80000>; // 定义寄存器空间的基地址和大小，用于PCIe控制器的访问；
​
一共定义两个元组 <0x33c00000 0x400000>定义了Device Bus Interface 寄存器空间；另外一个 <0x33c00000 0x400000>指定了配置空间；
​
device_type = "pci";         // 指示设备类型为 PCI
compatible = "pci-host-generic"; // 或其他 PCIe 控制器的兼容性字符串
num-lanes = <1>;            // 指定通道数
fsl,max-link-speed = <2>;       // 定义最大链路速度为Gen2
​
•                        ranges =  <0x81000000 0 0x00000000 0x27f80000 0 0x00010000 /* downstream I/O 64KB */
•                                   0x82000000 0 0x20000000 0x20000000 0 0x07f00000>; /* non-prefetchable memory */
​
rangs 表示PCIe设备的地址范围和映射范围；
​
interrupt-map-mask = <0 0 0 0x7>;  //定义中断映射掩码

以上这个pcie1: pcie@33c00000就是定义的Soc i.MX8MQ其中的一个pcie。在对于wifi设备是做一个ED端，设备树是如何定义，具体查看文件

vim ./arch/arm64/boot/dts/freescale/imx8mq-evk.dts

&pcie1 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_pcie1>;
        disable-gpio = <&gpio5 10 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        reset-gpio = <&gpio5 12 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        clocks = <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE2_ROOT>,
                 <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE2_AUX>,
                 <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE2_PHY>,
                 <&pcie1_refclk>;
        clock-names = "pcie", "pcie_aux", "pcie_phy", "pcie_bus";
        assigned-clocks = <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE2_AUX>,
                          <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE1_PHY>,
                          <&clk IMX8MQ_CLK_PCIE1_CTRL>;
        assigned-clock-rates = <10000000>, <100000000>, <250000000>;
        assigned-clock-parents = <&clk IMX8MQ_SYS2_PLL_50M>,
                                 <&clk IMX8MQ_SYS2_PLL_100M>,
                                 <&clk IMX8MQ_SYS2_PLL_250M>;
        vph-supply = <&vgen5_reg>;
        l1ss-disabled;
        status = "disabled";
​
        wifi_wake_host {
                compatible = "nxp,wifi-wake-host";
                interrupt-parent = <&gpio5>;
                interrupts = <11 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
                interrupt-names = "host-wake";
        };
};

其实对于ED设备，并不需要去怎么定义设备树，这里只是定义了wifi的唤醒相关，当唤醒后将会通过PCIE接口与它通信。pcie1表示一个

Root Complex设备，定义了相关的引脚，时钟，电源，状态，WIFI唤醒等配置。

3.2 wifi 设备驱动代码分析

初始化PCI 设备结构体，

查看pci设备接口体的数据结构

vim ./include/linux/pci.h

struct pci_driver {
        struct list_head        node;
        const char              *name;
        const struct pci_device_id *id_table;   /* Must be non-NULL for probe to be called */
        int  (*probe)(struct pci_dev *dev, const struct pci_device_id *id);     /* New device inserted */
        void (*remove)(struct pci_dev *dev);    /* Device removed (NULL if not a hot-plug capable driver) */
        int  (*suspend)(struct pci_dev *dev, pm_message_t state);       /* Device suspended */
        int  (*resume)(struct pci_dev *dev);    /* Device woken up */
        void (*shutdown)(struct pci_dev *dev);
        int  (*sriov_configure)(struct pci_dev *dev, int num_vfs); /* On PF */
        const struct pci_error_handlers *err_handler;
        const struct attribute_group **groups;
        struct device_driver    driver;
        struct pci_dynids       dynids;
​
        ANDROID_KABI_RESERVE(1);
        ANDROID_KABI_RESERVE(2);
        ANDROID_KABI_RESERVE(3);
        ANDROID_KABI_RESERVE(4);
};

作为一个PCIe设备就需要创建一个pci_driver，重点函数在

    const struct pci_device_id *id_table;   /* Must be non-NULL for probe to be called */ //EP设备的ID相关
    int  (*probe)(struct pci_dev *dev, const struct pci_device_id *id);     /* New device inserted */ //EP probe
    void (*remove)(struct pci_dev *dev);    /* Device removed (NULL if not a hot-plug capable driver) */ // EP设备remove
    int  (*suspend)(struct pci_dev *dev, pm_message_t state);       /* Device suspended */
    int  (*resume)(struct pci_dev *dev);    /* Device woken up */

具体查看PCIe wifi 设备驱动(注：这里的驱动程序放在Android路径下，不在内核路径下)

./vendor/nxp-opensource/nxp-mwifiex/mxm_wifiex/wlan_src/mlinux/moal_pcie.c

/* PCI Device Driver */
static struct pci_driver REFDATA wlan_pcie = {
        .name = "wlan_pcie",
        .id_table = wlan_ids,
        .probe = woal_pcie_probe,
        .remove = woal_pcie_remove,
#ifdef CONFIG_PM
        /* Power Management Hooks */
        .suspend = woal_pcie_suspend,
        .resume = woal_pcie_resume,
#endif
#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(3, 18, 0)
        .err_handler = woal_pcie_err_handler,
#endif
};

支持的wlan_ids，这里将定义了vendor_id， Device_id

static const struct pci_device_id wlan_ids[] = {
#ifdef PCIE8897
        {
                PCIE_VENDOR_ID_NXP,
                PCIE_DEVICE_ID_NXP_88W8897P,
                PCI_ANY_ID,
                PCI_ANY_ID,
                0,
                0,
        },
#endif
#ifdef PCIE8997
        {
                PCIE_VENDOR_ID_NXP,
                PCIE_DEVICE_ID_NXP_88W8997P,
                PCI_ANY_ID,
                PCI_ANY_ID,
                0,
                0,
        },
        {
                PCIE_VENDOR_ID_V2_NXP,
                PCIE_DEVICE_ID_NXP_88W8997P,
                PCI_ANY_ID,
                PCI_ANY_ID,
                0,
                0,
        },
#endif
#ifdef PCIE9097
        {
                PCIE_VENDOR_ID_V2_NXP,
                PCIE_DEVICE_ID_NXP_88W9097,
                PCI_ANY_ID,
                PCI_ANY_ID,
                0,
                0,
        },
#endif
#ifdef PCIE9098
        {
                PCIE_VENDOR_ID_V2_NXP,
                PCIE_DEVICE_ID_NXP_88W9098P_FN0,
                PCI_ANY_ID,
                PCI_ANY_ID,
                0,
                0,
        },
        {
                PCIE_VENDOR_ID_V2_NXP,
                PCIE_DEVICE_ID_NXP_88W9098P_FN1,
                PCI_ANY_ID,
                PCI_ANY_ID,
                0,
                0,
        },
        
        {},
 }

这些设备的pci_device_id包含了什么信息，主要包含当前EP设备的Vendosr id, Device id 这些信息都是设备厂商提供的，都是需要去组织里面申请的。

注册PCI设备到内核pci_register_driver

/**
 *  @brief This function registers the IF module in bus driver
 *
 *  @return         MLAN_STATUS_SUCCESS or MLAN_STATUS_FAILURE
 */
mlan_status woal_pcie_bus_register(void)
{
        mlan_status ret = MLAN_STATUS_SUCCESS;
        ENTER();
​
        /* API registers the NXP PCIE driver */
        if (pci_register_driver(&wlan_pcie)) {
                PRINTM(MFATAL, "PCIE Driver Registration Failed \n");
                ret = MLAN_STATUS_FAILURE;
        }
​
        LEAVE();
        return ret;
}

当加载这个wifi时候，匹配上设备树后 ，查看probe主要做了什么；

/**
 *  @brief This function handles PCIE driver probe
 *
 *  @param pdev     A pointer to pci_dev structure
 *  @param id       A pointer to pci_device_id structure
 *
 *  @return         error code
 */
static int woal_pcie_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
{
        pcie_service_card *card = NULL;
        t_u16 card_type = 0;
        int ret = 0;
​
        ENTER();
​
        PRINTM(MINFO, "vendor=0x%4.04X device=0x%4.04X rev=%d\n", pdev->vendor,
               pdev->device, pdev->revision);
​
        /* Preinit PCIE device so allocate PCIE memory can be successful */
        if (woal_pcie_preinit(pdev)) {
                PRINTM(MFATAL, "MOAL PCIE preinit failed\n");
                LEAVE();
                return -EFAULT;
        }
​
        card = kzalloc(sizeof(pcie_service_card), GFP_KERNEL);
        if (!card) {
                PRINTM(MERROR, "%s: failed to alloc memory\n", __func__);
                ret = -ENOMEM;
                goto err;
        }
​
        card->dev = pdev;
​
        card_type = woal_update_card_type(card);
        if (!card_type) {
                PRINTM(MERROR, "pcie probe: woal_update_card_type() failed\n");
                ret = MLAN_STATUS_FAILURE;
                goto err;
        }
        woal_pcie_init(card);
​
        if (woal_add_card(card, &card->dev->dev, &pcie_ops, card_type) ==
            NULL) {
                woal_pcie_cleanup(card);
                PRINTM(MERROR, "%s: failed\n", __func__);
                ret = -EFAULT;
                goto err;
        }
​
#ifdef IMX_SUPPORT
        woal_regist_oob_wakeup_irq(card->handle);
#endif /* IMX_SUPPORT */
​
        LEAVE();
        return ret;
err:
        kfree(card);
        if (pci_is_enabled(pdev))
                pci_disable_device(pdev);
​
        LEAVE();
        return ret;
}
​

probe 中主要对设备进行一个初始化，最初开始调用woal_pcie_preinit进行使能PCI设备,设置一些DMA地址掩码相关

/**
 *  @brief This function pre-initializes the PCI-E host
 *  memory space, etc.
 *
 *  @param handle   A pointer to moal_handle structure
 *
 *  @return         MLAN_STATUS_SUCCESS or MLAN_STATUS_FAILURE
 */
static mlan_status woal_pcie_preinit(struct pci_dev *pdev)
{
        int ret;
​
        if (pdev->multifunction)
                device_disable_async_suspend(&pdev->dev);
​
        ret = pci_enable_device(pdev); //使能PCI设备
​
        if (ret)
                goto err_enable_dev;
​
        pci_set_master(pdev); //设置成总线主模式DMA模式, EP可以发起memory 方式请求
​
        PRINTM(MINFO, "Try set_consistent_dma_mask(32)\n");
        ret = pci_set_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(32)); //设置设备的DMA地址掩码32位，决定了使用物理内存范围
        if (ret) {
                PRINTM(MERROR, "set_dma_mask(32) failed\n");
                goto err_set_dma_mask;
        }
​
        ret = pci_set_consistent_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(32)); // 设置设备的一致性 DMA 地址掩码为 32 位
        if (ret) {
                PRINTM(MERROR, "set_consistent_dma_mask(64) failed\n");
                goto err_set_dma_mask;
        }
        return MLAN_STATUS_SUCCESS;
​
err_set_dma_mask:
        pci_disable_device(pdev);
err_enable_dev:
        return MLAN_STATUS_FAILURE;
}

申请PCIe内存映射到系统内存空间，这里重点查看woal_pcie_init，截取

​
        ret = pci_request_region(pdev, 0, DRV_NAME); //请求分配第一个区域的内存资源
        if (ret) {
                PRINTM(MERROR, "req_reg(0) error\n");
                goto err_req_region0;
        }
        card->pci_mmap = pci_iomap(pdev, 0, 0); //将第一个区域进行内存映射 BAR， 将其映射到驱动程序的虚拟内存地址空间中
        if (!card->pci_mmap) {
                PRINTM(MERROR, "iomap(0) error\n");
                goto err_iomap0;
        }
        ret = pci_request_region(pdev, 2, DRV_NAME); //请求第二个区域的内存资源
        if (ret) {
                PRINTM(MERROR, "req_reg(2) error\n");
                goto err_req_region2;
        }
        card->pci_mmap1 = pci_iomap(pdev, 2, 0); //将第二个区域进行内存映射 BAR
        if (!card->pci_mmap1) {
                PRINTM(MERROR, "iomap(2) error\n");
                goto err_iomap2;
        }
​
        PRINTM(MINFO,
               "PCI memory map Virt0: %p PCI memory map Virt2: "
               "%p\n",
               card->pci_mmap, card->pci_mmap1);
​
        return MLAN_STATUS_SUCCESS;

从代码看到请求了两个区域的资源，也就是前几个章节提到的Configuration Space和Configuration Space，第一个用于配置，第二个用于数据的通道传输；

关于PCIe设备模式，这里采用PCIE_INT_MODE_MSI 中断方式

#ifdef PCIE
/* Enable/disable Message Signaled Interrupt (MSI) */
int pcie_int_mode = PCIE_INT_MODE_MSI;
static int ring_size;
#endif /* PCIE */

3.3 内核配置选项

CONFIG_WLAN_VENDOR_NXP=y

CONFIG_MXMWIFIEX=m

CONFIG_PM=y

....

还有一些必要的并未举例；

---

4. WIFI驱动调试相关

按照上面分析，将WIFI驱动模块编译放入设备运行，成功可以看到以下打印信息：

打印信息看到关键信息：

Link up

看到这个，表示与设备已经建立了通信链路，可以进行链路的交换；剩下很多pci 0001:01:那些信息都是WIFI设备相关的一些配置信息打印。

启动成功后，通过命令lspci可以看到WIFI PCIe的信息：

01:00.0 Class 0200: 1b4b:2b42：

• 01:00.0：PCI设备的域号、总线号和设备号。这个地址表示总线1上的设备0。

• Class 0200：设备的类别码，表示这是一个以太网控制器设备。

• 1b4b:2b42：设备的厂商ID和设备ID。

调试PCIe出现的问题：

1. 设备不能Link up上：

        

1. 对硬件电路的排查，速率的确定监视信号是否正常；

注意：对于Android 相关调试并未列出，后续整理。