USB無線網(wǎng)卡的Linux驅(qū)動移植

引言

COMFAST CF150NS USB無線網(wǎng)卡使用IEEE802.11n無線技術(shù)，無線傳輸速率最高達(dá)150 Mbps。相比傳統(tǒng)的54 Mbps IEEE802.11g產(chǎn)品，擁有更高的無線帶寬，讓局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸更加高效，能有效地減少網(wǎng)絡(luò)延遲，使語音視頻、網(wǎng)絡(luò)游戲、在線點(diǎn)播更流暢。CF150NS還使用了CCA(Clear Channel Assessment)空頻道檢測技術(shù)，在檢測到周邊有無線信號干擾時(shí)，可自動調(diào)整頻寬模式，避開信道干擾，使無線信號更加穩(wěn)定。當(dāng)干擾消失時(shí)，又可自動捆綁空閑信道，充分利用信道捆綁優(yōu)勢，提升無線性能。CF150NS主要技術(shù)參數(shù)：主芯片Realtek 8188SU，接口USB2.0，頻率范圍為2.4～2.48 GHz，支持IEEE802.11n/g/b無線標(biāo)準(zhǔn);無線速率最高可達(dá)150 Mbps(IEEE802.11n);工作模式AdHoc和Infrastructre可選;加密特性為64/128位WEP、WPA/WPA2、WPAPSK/WPA2PSK(TKIP/AES);支持的操作系統(tǒng)為Windows/Linux/Mac[1]。

1　移植要求

移植目標(biāo)是在原有ARM監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)USB無線網(wǎng)卡功能擴(kuò)展，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線采集方案。原ARM監(jiān)測系統(tǒng)是在優(yōu)龍YLE2440開發(fā)板上開發(fā)的，其Linux內(nèi)核版本為2.6.12.7。USB無線網(wǎng)卡是外部無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的指定產(chǎn)品COMFAST CF150NS，其主芯片Realtek 8188SU的Linux內(nèi)核版本要求是2.6.18～2.6.33。也就是說，整個(gè)移植過程要求USB無線網(wǎng)卡驅(qū)動必須是Realtek 8188SU，且工作環(huán)境是Linux2.6.12.7。Realtek公司對8188SU主芯片驅(qū)動提供的建議是PC機(jī)Fedora Linux 2.6.24測試通過。經(jīng)測試，若直接將驅(qū)動使用Linux 2.6.12.7內(nèi)核編譯，將出現(xiàn)大量錯(cuò)誤。如何將驅(qū)動移植到Linux 2.6.12.7還需要進(jìn)一步研究。

2　移植過程

2.1　移植環(huán)境搭建

移植過程采用VM虛擬機(jī)下安裝RedHat9.0來完成。具體配置：PC操作系統(tǒng)為VMware Workstation5.5 & RedHat 9.0(Linux 2.4.20);硬件為優(yōu)龍YLE2440開發(fā)板;操作系統(tǒng)為Linux 2.6.12.7，安裝位置為/test/yle2440_2.6.12;交叉編譯器為gcc3.4.1，安裝位置為/usr/local/arm/3.4.1/bin/;Busybox安裝位置為/test/busybox;文件系統(tǒng)為/test/rootfs/;文件系統(tǒng)生成工具為mkcramfs;USB無線網(wǎng)卡驅(qū)動源碼為/test/8188su/driver/8188su;無線管理工具wireless?tools為/test/wireless_tools.29.tar.gz。另外，還需要準(zhǔn)備Linux 2.6.24內(nèi)核[2]。

2.2　Linux內(nèi)核配置[3]

進(jìn)入內(nèi)核安裝目錄/test/yle2440_2.6.12，運(yùn)行內(nèi)核配置：

[root@localhost test]# make menuconfig

(1) 增加WLAN支持

選擇[Device Driver]→[Networking support]→[Wireless LAN (non?hamradio)]→[Wireless LAN drivers (non?hamradio) & Wireless Extensions]。

(2) 增加DHCP支持

選擇[Device Driver]→[Networkingsupport]→[Networking options]。務(wù)必選中“Packet socket”和“IP: DHCP support”、“Network packet filtering framework(Netfilter)”選項(xiàng)。

另外，還需要udhcpc的配置文件。拷貝Busybox目錄/examples/udhcp下的simple.script到文件系統(tǒng)/usr/share/udhcpc/下，并重命名為default.script。將default.script中的

RESOLV_CONF="/etc/resolv.conf"

OR: rgb(68,68,68); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">修改為

RESOLV_CONF="/tmp/resolv.conf"

運(yùn)行“mkcramfs rootfs rootfs.cramfs”生成根文件系統(tǒng)rootfs.cramfs，并重新下載到目標(biāo)板。

2.3　Linux內(nèi)核文件修改

首先將Linux2.6.24內(nèi)核中的netdevice.h、wireless.h、iw_handler.h拷貝至Linux2.6.12內(nèi)核相應(yīng)目錄下。然后以Linux2.6.24內(nèi)核為藍(lán)本進(jìn)行文件建立、修改和替換。需要替換的文本清單為：

① /include/linux/目錄，wireless.h、skbuff.h、textsearch.h、netdevice.h、slab.h、ip.h、icmp.h、socket.h;

② /include/net/目錄，iw_handler.h、sock.h;

③ /include/sound/目錄，core.h;

④ /net/core/目錄，dev.c、skbuff.c、wireless.c、neighbour.h;

⑤ /net/ipv4/目錄，ip_output.c、devinet.c、socket.c;

⑥ /net/netlink目錄，af_netlink.c;

⑦ /mm/目錄，slab.c。

文件替換完畢進(jìn)行內(nèi)核編譯：

make zImage

生成內(nèi)核zImage后下載到目標(biāo)板。在內(nèi)核編譯的過程中，還會出現(xiàn)許多錯(cuò)誤，主要是C90語法錯(cuò)誤、所調(diào)用函數(shù)數(shù)據(jù)類型不匹配、段符號未定義等問題。主要的修改內(nèi)容：

① 內(nèi)核編譯時(shí)若出現(xiàn)C90語法和C99語法錯(cuò)誤，只需按照本編譯系統(tǒng)所采用的編譯標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行語法修改。例如，/net/core/dev.c中函數(shù)“net_rx_action”的第1713～1729行提示有語法錯(cuò)誤。其中，第1713行的錯(cuò)誤按照C90語法修改即可消除，其他錯(cuò)誤為所調(diào)用函數(shù)數(shù)據(jù)類型不匹配所致，修改所調(diào)用函數(shù)的數(shù)據(jù)類型即可。

② 出現(xiàn)提示“.data=&no_cong_thresh”未定義之類的錯(cuò)誤時(shí)，在相應(yīng)源碼中將其注釋即可。

③ Wireless_seq_show函數(shù)錯(cuò)誤直接采用2.6.24版本替換2.6.12版本即可。

④ net_sysctl_strdup類錯(cuò)誤和警告一定要消除，消除方法是替換neighbour.h文件及相關(guān)文件。

2.4　USB無線網(wǎng)卡驅(qū)動編譯

首先，下載主芯片Realtek 8188SU的最新驅(qū)動RTL8188SU_usb_linux_v2.6.6.0.20101111.zip，然后解壓進(jìn)入相應(yīng)目錄修改config、Makefile文件。

(1) 修改config

[root@localhost 8188su]# gvim config

修改第16行，關(guān)閉PC模式：

16 CONFIG_PLATFORM_I386_PC=n

修改第18行，打開ARM模式

18 CONFIG_PLATFORM_ARM_S3C=y

(2) 修改Makefile

修改交叉編譯器和ARM內(nèi)核安裝目錄：

[root@localhost 8188su]# gvim Makefile

修改第94行為gcc交叉編譯器所在路徑：

CROSS_COMPILE:=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm?linux?

修改第95行，直接注釋掉以下語句：

#KVER:= 2.6.24.7_$(ARCH)

修改第96行，指定2.6.12內(nèi)核路徑：

KSRC:= /test/yle2440_2.6.12

修改完畢后，直接make即可在目錄下生成8712u.ko。下載8712u.ko驅(qū)動到目標(biāo)板。

2.5　安裝wirelesstools[3]

無線網(wǎng)卡配置需要使用一些無線網(wǎng)絡(luò)管理工具，如wpa_supplicant、wireless?tools等。本項(xiàng)目使用wireless?tools來實(shí)現(xiàn)。首先下載wireless_tools.29.tar.gz，然后解壓、編譯、安裝。 下面介紹具體步驟。

① 解壓。

tar zxvf wireless_tools.29.tar.gz

② 修改Makefile。

修改第8行，設(shè)置可執(zhí)行文件安裝路徑：

l; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR: rgb(68,68,68); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">PREFIX=/usr/local/wireless

修改第12行，設(shè)置gcc交叉編譯器：

CC=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm?linux?gcc

修改第15行，設(shè)置ar交叉編譯器：

AR=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm?linux?ar

修改第16行，設(shè)置ranlib交叉編譯器：

RANLIB=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm?linux?ranlib

③ 運(yùn)行make命令。

④ 運(yùn)行make install命令。可執(zhí)行文件安裝于/usr/local/wireless目錄下。

⑤ 拷貝兩個(gè)庫libiw.so和libiw.so.29到文件系統(tǒng)/test/rootfs/lib目錄下，運(yùn)行chmod 777命令后重新生成壓縮根文件rootfs.cramfs，并下載到ARM板。

⑥ 將安裝目錄下的iwconfig、iwlist等下載到目標(biāo)板。主要使用的命令及功能：

◆ iwconfig，回車，查看所有無線網(wǎng)卡;

◆ iwconfig wlan0，查看wlan0;

◆ iwconfig wlan0 essid "xx"，配置網(wǎng)卡SSID為xx;

◆ iwlist wlan0 scan|grep ESSID，搜索周邊所有無線網(wǎng)卡的ESSID。

2.6　無線網(wǎng)卡測試

(1) 插入無線網(wǎng)卡，自動安裝USB host驅(qū)動

[root@(none) tmp]# uname ?a

Linux(none) 2.6.12?h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown

[root@(none) tmp]# usb 1?1:new full speed USB device using s3c2410?ohci and address 4

usb 1?1: Product: RTL8188S WLAN Adapter

usb 1?1: Manufacturer: Manufacturer Realtek

R-SPACING: normal; COLOR: rgb(68,68,68); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">usb 1?1: SerialNumber: 00e04c000001

(2) 加載模塊8712u.ko

insmod 8712u.ko

(3) 喚醒USB無線網(wǎng)卡驅(qū)動

ifconfig wlan0 up

(4) 搜索周邊無線網(wǎng)絡(luò)

[root@(none) tmp]# iwlist wlan0 scan | grep ESSID

fwdbg: get survey cmd

fwdbg: survey done (00000005, 00000000)

ESSID: "TP?LINK_WSW"

ESSID: "TP?LINK_717E24"

ESSID: "dlink"

ESSID: "newnav"

ESSID: "dgdz"

(5) 配置wlan0的SSID

iwconfig wlan essid TP?LINK_717E24

配置成功后利用iwconfig回顯：

[root@(none) tmp]# uname ?a

Linux (none) 2.6.12?h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown

[root@(none) tmp]# iwconfig wlan0

wlan0IEEE 802.11bg ESSID:"TP?LINK_717E24"

Mode: Managed Frequency: 2.437 GHz Access Point: 00:25:86:71:7E:24

Bit Rate: 54 Mb/s

Encryption key:off

Power Management: off

Link Quality=52/100 Signal level=52/100 Noise level=0/100

Rx invalid nwid:0 Rx invalid crypt:0 Rx invalid frag:0

Tx excessive retries:0 Invalid misc:0 Missed beacon:0

(6) IP動態(tài)分配

自動申請動態(tài)IP：

udhcpc ?i wlan0

顯示如下信息：

[root@(none) tmp]# uname ?a

Linux (none) 2.6.12?h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown

[root@(none) tmp]# udhcpc ?i wlan0

udhcpc (v0.9.9?pre) started

udhcpc[490]: udhcpc (v0.9.9?pre) started

Sending discover...

udhcpc[490]: Sending discover...

Sending select for 172.16.51.9...

udhcpc[490]: Sending select for 172.16.51.9...

Lease of 172.16.51.9 obtained, lease time 691200

udhcpc[490]: Lease of 172.16.51.9 obtained, lease time 691200

deleting routers

route: SIOC[ADD|DEL]RT: No such process

adding dns 61.153.216.99

adding dns 61.153.216.104

px; WIDOWS: 2; TEXT-TRANSFORM: none; TEXT-INDENT: 2em; MARGIN: 10px 25px 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT: 14px/22px 宋體, Georgia, verdana, serif; WHITE-SPACE: normal; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR: rgb(68,68,68); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">運(yùn)行ifconfig命令后，顯示最終配置：

[root@(none) tmp]# uname ?a

Linux (none) 2.6.12?h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown

[root@(none) tmp]# ifconfig wlan0

wlan0 Line encap: Ethernet HWaddr 00:0F:10:54:0E:1B

inet addr: 172.16.51.9 Bcast:172.16.255.255 Mask: 255.255 Mask:255.255.255.0

UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:618 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:2 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000[!--empirenews.page--]

RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)

(7) ping測試

ping測試時(shí)需要加?c參數(shù)控制ping次數(shù)，否則會一直不停測試，并且無法kill。

[root@(none) tmp]# ping ?c 2 172.16.51.9

PING 172.16.51.9 (172.16.51.9): 56 data bytes

64 bytes from 172.16.51.9: icmp_seq=0 ttl=64 time=1.4 ms

64 bytes from 172.16.51.9: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.7 ms

---172.16.51.9 ping statistics ???

2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss

round?trip min/avg/max=0.7/1.0/1.4 ms

3　討論

在USB無線網(wǎng)卡驅(qū)動移植過程中，將主要的文件netdevice.h、wireless.h、iw_handler.h、dev.c等進(jìn)行替換后，內(nèi)核已經(jīng)能編譯成功。將內(nèi)核下載并重啟開發(fā)板后，加載驅(qū)動成功，并能利用iwlist搜索到周邊的WLAN網(wǎng)絡(luò)。在利用iwconfig給驅(qū)動指定SSID時(shí)iwconfig引起內(nèi)核崩潰。初判原因不應(yīng)為wireless?tools程序。加入ip.h、icmp.h socket.h等文件后iwconfig指定SSID成功。最后進(jìn)行ping測試時(shí)，出現(xiàn)ping 127.1和本機(jī)IP均失敗的情況。使用strace跟蹤ping執(zhí)行過程，發(fā)現(xiàn)recvfrom()函數(shù)參數(shù)傳遞錯(cuò)誤，替換neighbour.c af_netlink.c等文件后ping 127.1成功。

若系統(tǒng)內(nèi)核升級到Linux 2.6.30，驅(qū)動能編譯通過，但只要一發(fā)出ifconfig命令，內(nèi)核即崩潰。即使高版本內(nèi)核在移植時(shí)也有問題，這些問題需要進(jìn)一步研究。