基于S3C2440平臺的USB_WiFi驅動移植

引 言

隨著科技的進步，基于 802.11 系列協(xié)議的WiFi 無線保真通信技術迅猛發(fā)展，使得WiFi 技術能夠應用在多種不同的嵌入式設備上，并方便的連接運營商提供的接入點。WiFi 與其他無線通信技術相比，擁有組網靈活，數據傳輸速度快，傳輸距離遠的特性。在已部署WiFi 網絡的范圍內搭建WSN 網絡非常靈活而且組網成本不高。

1 WiFi技術和平臺介紹

1.1 硬件平臺總體設計

如圖 1 所示， 能達到本文需求的無線傳輸系統(tǒng)由S3C2440 控制器、WiFi 無線網卡和上位機組成。測試系統(tǒng)將輸入的數據傳輸給中心處理芯片S3C2440，S3C2440 將得到的數據儲存到存儲器，并對數據進行處理，然后由USB 接口將封裝的數據通過WiFi 網絡建立起的無線通信鏈路，傳送到遠端上位機。

1.2 USB 接口電路設計

S3C2440 處理器通過USB 接口與Atheros AR9271 無線網卡的USB 接口連接，實現數據的傳輸和接收。其中，數據的發(fā)送端是S3C2440。針對設備對系統(tǒng)資源需求的不同，在USB 規(guī)范中規(guī)定了4 種不同的數據傳輸方式， 這里使用實時傳輸方式。這種傳輸方式可以連續(xù)不斷地在 S3C2440 與USB 設備之間傳輸數據。S3C2440 的DN0、DP0 引腳分別與AR9271 的 DM、DP 引腳相連接 ；DN 與 DP 輸出的是一對差 分信號。

2 WiFi 驅動程序移植

2.1 WiFi 驅動體系結構

AR9271無線網卡正常工作所需要的驅動程序主要包括兩 部分 ：WLAN 驅動和 USB 接口驅動。WLAN 驅動的作用在 整個數據接收和傳輸的過程中非常重要，它既要接收從應用 層傳來的數據，把數據從USB 接口轉發(fā)到 S3C2440 平臺 ；又 要響應 S3C2440 平臺傳過來的中斷，借助 USB 驅動程序注冊 的接口函數，讀取硬件緩沖區(qū)的數據流，傳遞數據到應用層。 內核啟動后，會自動加載 AR9271 的固件 htc_9271.fw，它在 S3C2440 平臺根文件系統(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 數據幀和 802.3 數 據幀之間的轉換和實現數據緩沖。由此可見，WiFi 無線網卡 設備在 Linux 中是被當作一般的以太網設備來識別。

2.2 USB 接口驅動分析

 USB 接口初始化函數由 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 函數將 ath9k_hif_usb 驅動掛入到內核 USB 驅動 鏈中。

ath9k_hif_usb_probe 函數是最重要的，主要用于設備的 探測以及所需內核資源的初始化。ath9k_hif_usb_suspend 和 ath9k_hif_usb_resume 主要是處理電源管理相關工作，如收到 suspend 時以怎樣的低功耗工作，以及 resume 如何恢復等。

ath9k_hif_usb_disconnect 是當 USB 設備從系統(tǒng)中移除 之后會調用的接口。rtusb_usb_id 是驅動支持的 USB 設備 ID。

ath9k_hif_usb_driver 結構體初始化時向內核注冊完之 后，驅動就會掃描 USB 總線，查找是否有此驅動相應的設備 在總線上，如果有設備，就會調用 probe 函數 ；或者驅動初始化后，再把設備插到系統(tǒng)上，此時也會從USB 總線的中斷觸 發(fā)到 ath9k_hif_usb_driver 的 probe 函數。兩種調用的觸發(fā)方 式不同。

2.3 無線網卡驅動分析

2.3.1 Probe 函數分析

ath9k_hif_usb_driver 中的 probe 函數作用是測試當前驅 動是否支持接入的 USB 設備。如果支持該 USB 設備，則調用 interface_to_usbdev（）函數先獲取該接口的信息，再讓 udev 結構體指針指向這段信息，使用 kzalloc（）函數為該 USB 設 備分配空間，用 hif_device_usb *hif_dev 指針接收。然后把設 備信息、接口信息、設備 ID 賦值給分配的 USB 設備

hif_dev->udev = udev ；

hif_dev->interface = interface ；

hif_dev->usb_device_id = id ；

接 著 probe 函 數 調 用 usb_set_intfdata（struct usb_ interface *intf，void *data）函數，這個函數的第一個參數是 通過 probe 函數接收的要支持 USB 設備接口的數據結構的 指針，第二個參數是內核中自己分配的描述該 USB 設備的結 構體指針。 這個函數主要的作用是把接口和本驅動要用到的 USB 設備結構體建立連接。通過 probe（struct usb_interface *interface，const struct usb_device_id *id）函數和上面一系列 的分析我們可以看出來，一個設備對應一個驅動。

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

2.3.2 數據的傳輸

USB 無線網卡與其它接口無線網卡不一樣的地方是， USB 無線網卡是 ath9k_hif_usb_rx_cb（）函數通過查詢來確 定是否需要讀取數據，而不是使用中斷方式。當 USB 設備需 要傳輸數據給其它無線設備時，ath9k_hif_usb_alloc_rx_urbs（） 函數會分配一個 URB 結構體，然后由 ath9k_hif_usb_rx_cb（） 函數向 USB 核心發(fā)送一個讀請求，以便它能夠及時響應。當 準備發(fā)送數據時，802.11 協(xié)議層會構造并填充 kb_buff 結構體 來描述將要發(fā)送的數據包，并調用 hif_usb_send（）函數來發(fā) 送該數據包 ；這個函數的另一個作用是根據數據包的長度把 它分割成 USB 設備能夠傳輸的長度，然后構造寫請求 URB， 再發(fā)送到 USB 核心，當 USB 設備從系統(tǒng)中移除后，就會調用 ath9k_hif_usb_disconnect（）函數，釋放已經分配的系統(tǒng)資源， 注銷該設備。

3 結 語

作為目前無線網絡應用最廣泛的技術，在 S3C2440 平臺 上 WiFi 驅動的移植非常具有實際意義。本文分析移植了基于 Linux 系統(tǒng)的 USB 接口 WiFi 驅動程序的具體過程，且測試可 用。這為其他的嵌入式平臺 WiFi 驅動提供了參考。