引 言

隨著科技的進(jìn)步，基于 802.11 系列協(xié)議的WiFi 無線保真通信技術(shù)迅猛發(fā)展，使得WiFi 技術(shù)能夠應(yīng)用在多種不同的嵌入式設(shè)備上，并方便的連接運(yùn)營商提供的接入點(diǎn)。WiFi 與其他無線通信技術(shù)相比，擁有組網(wǎng)靈活，數(shù)據(jù)傳輸速度快，傳輸距離遠(yuǎn)的特性。在已部署WiFi 網(wǎng)絡(luò)的范圍內(nèi)搭建WSN 網(wǎng)絡(luò)非常靈活而且組網(wǎng)成本不高。

1 WiFi技術(shù)和平臺(tái)介紹

1.1 硬件平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

如圖 1 所示， 能達(dá)到本文需求的無線傳輸系統(tǒng)由S3C2440 控制器、WiFi 無線網(wǎng)卡和上位機(jī)組成。測(cè)試系統(tǒng)將輸入的數(shù)據(jù)傳輸給中心處理芯片S3C2440，S3C2440 將得到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后由USB 接口將封裝的數(shù)據(jù)通過WiFi 網(wǎng)絡(luò)建立起的無線通信鏈路，傳送到遠(yuǎn)端上位機(jī)。

1.2 USB 接口電路設(shè)計(jì)

S3C2440 處理器通過USB 接口與Atheros AR9271 無線網(wǎng)卡的USB 接口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。其中，數(shù)據(jù)的發(fā)送端是S3C2440。針對(duì)設(shè)備對(duì)系統(tǒng)資源需求的不同，在USB 規(guī)范中規(guī)定了4 種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式， 這里使用實(shí)時(shí)傳輸方式。這種傳輸方式可以連續(xù)不斷地在 S3C2440 與USB 設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。S3C2440 的DN0、DP0 引腳分別與AR9271 的 DM、DP 引腳相連接 ；DN 與 DP 輸出的是一對(duì)差 分信號(hào)。

2 WiFi 驅(qū)動(dòng)程序移植

2.1 WiFi 驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)

AR9271無線網(wǎng)卡正常工作所需要的驅(qū)動(dòng)程序主要包括兩 部分 ：WLAN 驅(qū)動(dòng)和 USB 接口驅(qū)動(dòng)。WLAN 驅(qū)動(dòng)的作用在 整個(gè)數(shù)據(jù)接收和傳輸?shù)倪^程中非常重要，它既要接收從應(yīng)用 層傳來的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)從USB 接口轉(zhuǎn)發(fā)到 S3C2440 平臺(tái) ；又 要響應(yīng) S3C2440 平臺(tái)傳過來的中斷，借助 USB 驅(qū)動(dòng)程序注冊(cè) 的接口函數(shù)，讀取硬件緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)流，傳遞數(shù)據(jù)到應(yīng)用層。 內(nèi)核啟動(dòng)后，會(huì)自動(dòng)加載 AR9271 的固件 htc_9271.fw，它在 S3C2440 平臺(tái)根文件系統(tǒng)的 /lib/firmware 目錄下。它的主要作 用是控制 WiFi 硬件上的接口，完成 802.11 數(shù)據(jù)幀和 802.3 數(shù) 據(jù)幀之間的轉(zhuǎn)換和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖。由此可見，WiFi 無線網(wǎng)卡 設(shè)備在 Linux 中是被當(dāng)作一般的以太網(wǎng)設(shè)備來識(shí)別。

2.2 USB 接口驅(qū)動(dòng)分析

 USB 接口初始化函數(shù)由 ath9k_hif_usb_init 入口，ath9k_ hif_usb_exit 出口。ath9k_hif_usb_init 所做的工作，就是通過 usb_register 函數(shù)將 ath9k_hif_usb 驅(qū)動(dòng)掛入到內(nèi)核 USB 驅(qū)動(dòng) 鏈中。

ath9k_hif_usb_probe 函數(shù)是最重要的，主要用于設(shè)備的 探測(cè)以及所需內(nèi)核資源的初始化。ath9k_hif_usb_suspend 和 ath9k_hif_usb_resume 主要是處理電源管理相關(guān)工作，如收到 suspend 時(shí)以怎樣的低功耗工作，以及 resume 如何恢復(fù)等。

ath9k_hif_usb_disconnect 是當(dāng) USB 設(shè)備從系統(tǒng)中移除 之后會(huì)調(diào)用的接口。rtusb_usb_id 是驅(qū)動(dòng)支持的 USB 設(shè)備 ID。

ath9k_hif_usb_driver 結(jié)構(gòu)體初始化時(shí)向內(nèi)核注冊(cè)完之 后，驅(qū)動(dòng)就會(huì)掃描 USB 總線，查找是否有此驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備 在總線上，如果有設(shè)備，就會(huì)調(diào)用 probe 函數(shù) ；或者驅(qū)動(dòng)初始化后，再把設(shè)備插到系統(tǒng)上，此時(shí)也會(huì)從USB 總線的中斷觸 發(fā)到 ath9k_hif_usb_driver 的 probe 函數(shù)。兩種調(diào)用的觸發(fā)方 式不同。

2.3 無線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)分析

2.3.1 Probe 函數(shù)分析

ath9k_hif_usb_driver 中的 probe 函數(shù)作用是測(cè)試當(dāng)前驅(qū) 動(dòng)是否支持接入的 USB 設(shè)備。如果支持該 USB 設(shè)備，則調(diào)用 interface_to_usbdev（）函數(shù)先獲取該接口的信息，再讓 udev 結(jié)構(gòu)體指針指向這段信息，使用 kzalloc（）函數(shù)為該 USB 設(shè) 備分配空間，用 hif_device_usb *hif_dev 指針接收。然后把設(shè) 備信息、接口信息、設(shè)備 ID 賦值給分配的 USB 設(shè)備

hif_dev->udev = udev ；

hif_dev->interface = interface ；

hif_dev->usb_device_id = id ；

接 著 probe 函 數(shù) 調(diào) 用 usb_set_intfdata（struct usb_ interface *intf，void *data）函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是 通過 probe 函數(shù)接收的要支持 USB 設(shè)備接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 指針，第二個(gè)參數(shù)是內(nèi)核中自己分配的描述該 USB 設(shè)備的結(jié) 構(gòu)體指針。 這個(gè)函數(shù)主要的作用是把接口和本驅(qū)動(dòng)要用到的 USB 設(shè)備結(jié)構(gòu)體建立連接。通過 probe（struct usb_interface *interface，const struct usb_device_id *id）函數(shù)和上面一系列 的分析我們可以看出來，一個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)。

在這一系列工作完成后，通過 init_completion（&hif_ dev->fw_done）函數(shù)把它放入等待隊(duì)列，等待加載與之相對(duì)應(yīng) 的固件。

2.3.2 數(shù)據(jù)的傳輸

USB 無線網(wǎng)卡與其它接口無線網(wǎng)卡不一樣的地方是， USB 無線網(wǎng)卡是 ath9k_hif_usb_rx_cb（）函數(shù)通過查詢來確 定是否需要讀取數(shù)據(jù)，而不是使用中斷方式。當(dāng) USB 設(shè)備需 要傳輸數(shù)據(jù)給其它無線設(shè)備時(shí)，ath9k_hif_usb_alloc_rx_urbs（） 函數(shù)會(huì)分配一個(gè) URB 結(jié)構(gòu)體，然后由 ath9k_hif_usb_rx_cb（） 函數(shù)向 USB 核心發(fā)送一個(gè)讀請(qǐng)求，以便它能夠及時(shí)響應(yīng)。當(dāng) 準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，802.11 協(xié)議層會(huì)構(gòu)造并填充 kb_buff 結(jié)構(gòu)體 來描述將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并調(diào)用 hif_usb_send（）函數(shù)來發(fā) 送該數(shù)據(jù)包 ；這個(gè)函數(shù)的另一個(gè)作用是根據(jù)數(shù)據(jù)包的長度把 它分割成 USB 設(shè)備能夠傳輸?shù)拈L度，然后構(gòu)造寫請(qǐng)求 URB， 再發(fā)送到 USB 核心，當(dāng) USB 設(shè)備從系統(tǒng)中移除后，就會(huì)調(diào)用 ath9k_hif_usb_disconnect（）函數(shù)，釋放已經(jīng)分配的系統(tǒng)資源， 注銷該設(shè)備。

3 結(jié) 語

作為目前無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，在 S3C2440 平臺(tái) 上 WiFi 驅(qū)動(dòng)的移植非常具有實(shí)際意義。本文分析移植了基于 Linux 系統(tǒng)的 USB 接口 WiFi 驅(qū)動(dòng)程序的具體過程，且測(cè)試可 用。這為其他的嵌入式平臺(tái) WiFi 驅(qū)動(dòng)提供了參考。