Linux 下wifi 驱动开发 SDIO接口WiFi驱动浅析.docx

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Linux下wifi驱动开发SDIO接口WiFi驱动浅析

Linux下wifi驱动开发（三）——SDIO接口WiFi驱动浅析

    SDIO-Wifi模块是基于SDIO接口的符合wifi无线网络标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户主平台数据通过SDIO口到无线网络之间的转换。

SDIO具有传输数据快，兼容SD、MMC接口等特点。

   对于SDIO接口的wifi，首先，它是一个sdio的卡的设备，然后具备了wifi的功能，所以，注册的时候还是先以sdio的卡的设备去注册的。

然后检测到卡之后就要驱动他的wifi功能了，显然，他是用sdio的协议，通过发命令和数据来控制的。

下面先简单回顾一下SDIO的相关知识：

一、SDIO相关基础知识解析

1、SDIO接口

     SDIO 故名思义，就是 SD的I/O接口（interface）的意思，不过这样解释可能还有点抽像。

更具体的说明，SD本来是记忆卡的标准，但是现在也可以把SD拿来插上一些外围接口使用，这样的技术便是SDIO。

    所以SDIO本身是一种相当单纯的技术，透过SD的I/O接脚来连接外部外围，并且透过SD上的I/O数据接位与这些外围传输数据，而且SD协会会员也推出很完整的SDIOstack驱动程序，使得SDIO外围（我们称为SDIO卡）的开发与应用变得相当热门。

    现在已经有非常多的手机或是手持装置都支持SDIO的功能（SD标准原本就是针对mobiledevice而制定），而且许多SDIO外围也都被开发出来，让手机外接外围更加容易，并且开发上更有弹性（不需要内建外围）。

目前常见的SDIO外围（SDIO卡）有：

·Wi-Ficard（无线网络卡） 

·CMOSsensorcard（照相模块） 

·GPScard 

·GSM/GPRSmodemcard 

·Bluetoothcard 

   SDIO的应用将是未来嵌入式系统最重要的接口技术之一，并且也会取代目前GPIO式的SPI接口。

2、SDIO总线

   SDIO总线和USB总线类似，SDIO也有两端，其中一端是HOST端，另一端是device端。

所有的通信都是由HOST端发送命令开始的，Device端只要能解析命令，就可以相互通信。

CLK信号:

HOST给DEVICE的时钟信号，每个时钟周期传输一个命令。

CMD信号：

双向的信号，用于传送命令和反应。

DAT0-DAT3信号:

四条用于传送的数据线。

VDD信号:

电源信号。

VSS1，VSS2:

电源地信号。

3、SDIO热插拔原理

方法：

设置一个 定时器检查 或 插拔中断检测

硬件：

假如GPG10（EINT18）用于SD卡检测

GPG10为高电平即没有插入SD卡

GPG10为低电平 即插入了SD卡

4、SDIO命令

   SDIO总线上都是HOST端发起请求，然后DEVICE端回应请求。

sdio命令由6个字节组成。

a--Command:

用于开始传输的命令，是由HOST端发往DEVICE端的。

其中命令是通过CMD信号线传送的。

b--Response:

回应是DEVICE返回的HOST的命令，作为Command的回应。

也是通过CMD线传送的。

c--Data:

数据是双向的传送的。

可以设置为1线模式，也可以设置为4线模式。

数据是通过DAT0-DAT3信号线传输的。

   SDIO的每次操作都是由HOST在CMD线上发起一个CMD，对于有的CMD，DEVICE需要返回Response，有的则不需要。

   对于读命令，首先HOST会向DEVICE发送命令，紧接着DEVICE会返回一个握手信号，此时，当HOST收到回应的握手信号后，会将数据放在4位的数据线上，在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。

当整个读传送完毕后，HOST会再次发送一个命令，通知DEVICE操作完毕，DEVICE同时会返回一个响应。

  对于写命令，首先HOST会向DEVICE发送命令，紧接着DEVICE会返回一个握手信号，此时，当HOST收到回应的握手信号后，会将数据放在4位的数据线上，在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。

当整个写传送完毕后，HOST会再次发送一个命令，通知DEVICE操作完毕，DEVICE同时会返回一个响应。

二、SDIO接口驱动

    前面讲到，SDIO接口的wifi，首先，它是一个sdio的卡的设备，然后具备了wifi的功能，所以SDIO接口的WiFi驱动就是在wifi驱动外面套上了一个SDIO驱动的外壳，SDIO驱动仍然符合设备驱动的分层与分离思想：

   设备驱动层（wifi设备）

           |

核心层（向上向下提供接口）

           |

主机驱动层（实现SDIO驱动）

    下面先分析SDIO接口驱动的实现，看几个重要的数据结构（用于核心层与主机驱动层的数据交换处理）。

[/include/linux/mmc/host.h]

structmmc_host  用来描述卡控制器

structmmc_card  用来描述卡

structmmc_driver 用来描述mmc卡驱动

structsdio_func   用来描述功能设备

structmmc_host_ops 用来描述卡控制器操作接口函数功能，用于从主机控制器层向core层注册操作函数，从而将core层与具体的主机控制器隔离。

也就是说core要操作主机控制器，就用这个ops当中给的函数指针操作，不能直接调用具体主控制器的函数。

   HOST层驱动分析在前面的系列文章中 LinuxSD卡驱动开发

（二）——SD卡驱动分析HOST篇 有详细阐述，下面只简单回顾一下一些重要函数处理

1、编写Host层驱动

   这里参考的是S3C24XX的HOST驱动程序 /drivers/mmc/host/s3cmci.c 

[cpp] viewplain copy

1.static struct platform_driver s3cmci_driver = {  

2.     .driver  = {  

3.         .name    = "s3c-sdi",  //名称和平台设备定义中的对应  

4.         .owner   = THIS_MODULE,  

5.         .pm  = s3cmci_pm_ops,  

6.     },  

7.     .id_table = s3cmci_driver_ids,  

8.     .probe        = s3cmci_probe,  //平台设备探测接口函数  

9.     .remove       = __devexit_p（s3cmci_remove）,  

10.     .shutdown = s3cmci_shutdown,  

11.};  

12.  

13.s3cmci_probe（struct platform_device *pdev）  

14.{  

15.    //....  

16.    struct mmc_host *mmc;  

17.    mmc = mmc_alloc_host（sizeof（struct s3cmci_host）, &pdev->dev）;  //分配mmc_host结构体  

18.  

19.    //.....  

20.}  

21.  

22./*注册中断处理函数s3cmci_irq,来处理数据收发过程引起的各种中断*/  

23.request_irq（host->irq, s3cmci_irq, 0, DRIVER_NAME, host） //注册中断处理函数s3cmci_irq  

24.  

25./*注册中断处理s3cmci_irq_cd函数,来处理热拨插引起的中断，中断触发的形式为上升沿、下降沿触发*/  

26.request_irq（host->irq_cd, s3cmci_irq_cd,IRQF_TRIGGER_RISING |IRQF_TRIGGER_FALLING, DRIVER_NAME, host）  

27.  

28.mmc_add_host（mmc）;  //initialise host hardware //向MMC core注册host驱动  

29.----> device_add（&host->class_dev）; //添加设备到mmc_bus_type总线上的设备链表中  

30.----> mmc_start_host（host）; //启动mmc host  

31.  

32./*MMC drivers should call this when they detect a card has been inserted or removed.检测sd卡是否插上或移除*/  

33. ---->mmc_detect_change（host, 0）;  

34.  

35./*Schedule delayed work in the MMC work queue.调度延时工作队列*/  

36. mmc_schedule_delayed_work（&host->detect, delay）;  

搜索host->detected得到以下信息：

[/drivers/mmc/core/host.c]

[cpp] viewplain copy

1.NIT_DELAYED_WORK（&host->detect, mmc_rescan）;  

2.  

3.mmc_rescan（struct work_struct *work）  

4.---->mmc_bus_put（host）;//card 从bus上移除时，释放它占有的总线空间  

5.  

6./*判断当前mmc host控制器是否被占用,当前mmc控制器如果被占用,那么  host->claimed = 1;否则为0 

7. *如果为1,那么会在while

（1）循环中调用schedule切换出自己,当占用mmc控制器的操作完成之后,执行 *mmc_release_host（）的时候,会激活登记到等待队列&host->wq中的其他 程序获得mmc主控制器的使用权 

8. */  

9.mmc_claim_host（host）;  

10.     mmc_rescan_try_freq（host, max（freqs[i], host->f_min）；  

11.  

12.static int mmc_rescan_try_freq（struct mmc_host *host, unsigned freq）  

13.{  

14.     …  

15.     /* Order's important:

 probe SDIO, then SD, then MMC */  

16.     if （!

mmc_attach_sdio（host））  

17.          return 0;  

18.     if （!

mmc_attach_sd（host））  

19.         return 0;  

20.     if （!

mmc_attach_mmc（host））  

21.         return 0;  

22.        ….  

23.}  

24.  

25.mmc_attach_sdio（struct mmc_host *host）  //匹配sdio接口卡  

26.     --->mmc_attach_bus（host, &mmc_sdio_ops）;  

27.  

28./*当card与总线上的驱动匹配，就初始化card*/  

29.mmc_sdio_init_card（host, host->ocr, NULL, 0）;   

30.    --->card = mmc_alloc_card（host, NULL）;//分配一个card结构体  

31.          mmc_set_bus_mode（host, MMC_BUSMODE_PUSHPULL）; //设置mmc_bus的工作模式  

32.  

33.struct sdio_func *sdio_func[SDIO_MAX_FUNCS]; //SDIO functions （devices）  

34.  

35.sdio_init_func（host->card, i + 1）;  

36.    --->func = sdio_alloc_func（card）; //分配struct sdio_fun（sdio功能设备）结构体  

37.          mmc_io_rw_direct（）;  

38.          card->sdio_func[fn - 1] = func;  

39.  

40.mmc_add_card（host->card）;  //将具体的sdio设备挂载到mmc_bus_types 总线  

41.sdio_add_func（host->card->sdio_func[i]）; //将sdio功能设备挂载到sdio_bus_types总线  

这里一系列函数调用在前面的SD驱动蚊帐中已经阐述过了，不再详细阐述

2、SDIO设备的热插拔

   当插拔SDIO设备，会触发中断通知到CPU，然后执行卡检测中断处理函数在这个中断服务函数中，mmc_detect_change->mmc_schedule_delayed_work（&host->detect,delay）,INIT_DELAYED_WORK（&host->detect,mmc_rescan）会调度mmc_rescan函数延时调度工作队列，这样也会触发SDIO设备的初始化流程，检测到有效的SDIO设备后，会将它注册到系统中去。

[cpp] viewplain copy

1.static irqreturn_t s3cmci_irq_cd（int irq, void *dev_id）  

2.{  

3.     struct s3cmci_host *host = （struct s3cmci_host *）dev_id;  

4.     ........  

5.     mmc_detect_change（host->mmc, msecs_to_jiffies（500））;  

6.  

7.     return IRQ_HANDLED;  

8.}  

三、wifi驱动部分解析

wifi驱动的通用的软件架构

1.分为两部分，上面为主机端驱动，下面是我们之前所说的firmware

2.其中固件部分的主要工作是：

因为天线接受和发送回来的都是802.11帧的帧，而主机接受和传送出来的数据都必须是802.3的帧，所以必须由firmware来负责802.3的帧和802.11帧之间的转换

3.当天线收到数据，并被firmware处理好后会放在一个buffer里，并产生一个中断，主机在收到中断后就去读这个buffer。

   SDIO设备的驱动由sdio_driver结构体定义，sdio_driver其实是driver的封装。

通过sdio_register_driver函数将SDIO设备驱动加载进内核，其实就是挂载到sdio_bus_type总线上去。

1、设备驱动的注册与匹配

[Drivers/net/wireless/libertas/if_sdio.c]

[cpp] viewplain copy

1./* SDIO function device driver*/  

2.  

3.struct sdio_driver {  

4.     char *name;  //设备名  

5.     const struct sdio_device_id *id_table; //设备驱动ID  

6.     int （*probe）（struct sdio_func *, const struct sdio_device_id *）;//匹配函数  

7.     void （*remove）（struct sdio_func *）;  

8.     struct device_driver drv;  

9.};  

下面是具体函数的填充：

[cpp] viewplain copy

1./*if_sdio.c*/  

2.  

3.static struct sdio_driver if_sdio_driver = {  

4.     .name         = "libertas_sdio",  

5.     .id_table = if_sdio_ids,  //用于设备与驱动的匹配  

6.     .probe        = if_sdio_probe,  

7.     .remove       = if_sdio_remove,  

8.     .drv = {  

9.         .pm = &if_sdio_pm_ops,  

10.         }  

11.};  

设备注册函数

[cpp] viewplain copy

1./** 

2. *   sdio_register_driver - register a function driver 

3. *   @drv:

 SDIO function driver 

4. */  

5.  

6.int sdio_register_driver（struct sdio_driver *drv）  

7.{  

8.     drv->drv.name = drv->name;  

9.     drv->drv.bus = &sdio_bus_type;  //设置driver的bus为sdio_bus_type  

10.     return driver_register（&drv->drv）;  

11.}  

总线函数

[cpp] viewplain copy

1.static struct bus_type sdio_bus_type = {  

2.     .name         = "sdio",  

3.     .dev_attrs    = sdio_dev_attrs,  

4.     .match        = sdio_bus_match,  

5.     .uevent       = sdio_bus_uevent,  

6.     .probe        = sdio_bus_probe,  

7.     .remove       = sdio_bus_remove,  

8.     .pm      = SDIO_PM_OPS_PTR,  

9.};  

注意：

设备或者驱动注册到系统中的过程中，都会调用相应bus上的匹配函数来进行匹配合适的驱动或者设备，对于sdio设备的匹配是由sdio_bus_match和sdio_bus_probe函数来完成。

[cpp] viewplain copy

1.static int sdio_bus_match（struct device *dev, struct device_driver *drv）  

2.{  

3.     struct sdio_func *func = dev_to_sdio_func（dev）;  

4.     struct sdio_driver *sdrv = to_sdio_driver（drv）;   

5.     if （sdio_match_device（func, sdrv））  

6.         return 1;   

7.  

8.     return 0;  

9.}  

10.  

11.static const struct sdio_device_id *sdio_match_device（struct sdio_func *func,  

12.     struct sdio_driver *sdrv）  

13.{  

14.     const struct sdio_device_id *ids;  

15.     ids = sdrv->id_table;             

16.  

17.    if （sdio_match_one（func, ids））  

18.                   return ids;  

19.}  

由以上匹配过程来看，通过匹配id_table和sdio_driver设备驱动中id，来匹配合适的驱动或设备。

最终会调用.probe函数，来完成相关操作。

2、If_sdio_probe函数

  当检测到sdio卡插入了之后就会调用If_sdio_probe，而当卡被移除后就会调用If_sdio_remove。

下面先看下If_sdio_probet函数，if_sdio_prob函数主要做了两件事 

[cpp] viewplain copy

1.static struct sdio_driver if_sdio_driver = {  

2. .name  = "libertas_sdio",  

3. .id_table = if_sdio_ids,   //用于设备和驱动的匹配  

4. .probe  = if_sdio_probe,  

5. .remove  = if_sdio_remove,  

6. .drv = {  

7.  .pm = &if_sdio_pm_ops,  

8. },  

9.};  

10.   

11.  

12.1 //定义一个 if_sdio  card的结构体  

13. struct if_sdio_card *card;  

14. struct if_sdio_packet *packet;  //sdio 包的结构体   

15. struct mmc_host *host = func->card->host;  

16.  

17. // 查询是否有指定的功能寄存器在mmc  

18.   //_sdio_card中  

19. for （i = 0;i < func->card->num_info;i++） {  

20.  if （sscanf（func->card->info[i],  

21.    "802.11 SDIO ID:

 %x", &model） == 1）  

22.   

23.//在这里进行片选  选择到我们使用的marvell 8686 的设备  

24.case MODEL_8686:

25.  ca