1、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
2、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 SDIO stack 驱动程序，使得 SDIO 外围（我们称为 SDIO 卡）的开发与应
3、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 mobile device 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-Fi card（无线网络卡） CMOS sensor card（照相模块） GPS card GSM/GPRS modem card Bluetooth card 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
4、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
5、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
6、 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
7、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
8、机驱动层 的数据交换处理）。 /include/linux/mmc/host.h struct mmc_host 用来描述卡控制器struct mmc_card 用来描述卡struct mmc_driver 用来描述 mmc 卡驱动struct sdio_func 用来描述 功能设备struct mmc_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
9、中 Linux SD 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 view plain copy1. 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.
10、 .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), /分配 mmc_hos
11、t 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_FALLI
12、NG, DRIVER_NAME, host) 27. 28. mmc_add_host(mmc); /initialise host hardware /向 MMC core 注册 host 驱动 29. - device_add( /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.
13、-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( 搜索 host-detected 得到以下信息：/drivers/mmc/core/host.ccpp view plain copy1. NIT_DELAYED_WORK( 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
14、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 10. mmc_rescan_try_freq(host, max(freqsi, host-f_min)； 11. 12. static int mmc_rescan_try_freq(struct mmc_host *host, unsi
15、gned freq) 13. 14. 15. /* Orders 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(h
16、ost, 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_funcSDIO_MAX_FUNCS; /SDIO functions (devices) 34. 35.
17、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_funcfn - 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_funci); /将 sdio 功能设备挂载到 sdio_bus_types
18、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( 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 firmware2. 其
19、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
20、线上去。1、设备驱动的注册与匹配Drivers/net/wireless/libertas/if_sdio.ccpp view plain copy1. /* 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)(str
21、uct sdio_func *); 8. struct device_driver drv; 9. ; 下面是具体函数的填充：cpp view plain copy1. /*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 = 设备注册函数cpp
22、 view plain copy1. /* 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 = /设置 driver 的 bus 为 sdio_bus_type 10. return driver_register( 11. 总线函数cpp view plai
23、n copy1. 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
24、 sdio 设备的匹配是由 sdio_bus_match 和 sdio_bus_probe 函数来完成。cpp view plain copy1. 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
25、; 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
26、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 view plain copy1. static struct sdio_driver if_sdio_driver = 2. .name = “libertas_sdio“, 3. .id_table = if_sdio_ids, /用于设备和
27、驱动的匹配 4. .probe = if_sdio_probe, 5. .remove = if_sdio_remove, 6. .drv = 7. .pm = 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 =
28、 0;i card-num_info;i+) 20. if (sscanf(func-card-infoi, 21. “802.11 SDIO ID: %x“, 26. 27. 28. /创建 sdio 的工作队列 29. card-workqueue = create_workqueue(“libertas_sdio“); 30. /调用下面的函数 31. INIT_WORK( 32. 33. 34. /主机到卡的工作队列 35. static void if_sdio_host_to_card_worker(struct work_struct *work) 36. 37. /* Chec
29、k if we support this card 选择我们所支持的卡的类型*/ 38. /赋值为 sd8686_helper.bin sd8686.bin 39. /*fw_table 中的 MODEL_8686, “sd8686_helper.bin“, “sd8686.bin“ ,?/ 40. for (i = 0; i model = fw_tablei.model) 42. break; 43. 44. MODEL_8688, “libertas/sd8688_helper.bin“, “libertas/sd8688.bin“ , 45. 46. 47. /申请一个 host 48
30、. sdio_claim_host(func); 49. /使能 sdio 的功能 寄存器 50. ret = sdio_enable_func(func); 51. if (ret) 52. goto release; 53. 54. 2/申请 sdio 的中断 当有数据 ,命令 或者是事件 的时间执行中断 55. ret = sdio_claim_irq(func, if_sdio_interrupt); 56. ret = if_sdio_card_to_host(card); /从无线网卡接收到数据 或者说是上报数据 57. ret = if_sdio_handle_data(card
31、, card-buffer + 4, chunk - 4); /接收数据的处理 58. ret = if_sdio_handle_cmd(card, card-buffer + 4, chunk - 4); /处理申请的命令中断 59. ret = if_sdio_handle_event(card, card-buffer + 4, chunk - 4);/处理申请的事件中断 60. 61. 62. /添加网络结构体 分配设备并注册 63. priv = lbs_add_card(card, 64. 65. /分配 Ethernet 设备并注册 66. wdev = lbs_cfg_allo
32、c(dmdev); 67. /802 无线网的具体的操作函数 68. wdev-wiphy = wiphy_new( 69. 70. 71. /分配网络设备是整个网络部分操作的 72. /的核心结构体 73. dev = alloc_netdev(0, “wlan%d“, ether_setup); /实例化 wlan0 的属性 74. dev-ieee80211_ptr = wdev; 75. dev-ml_priv = priv; 76. /设置设备的物理地址 77. SET_NETDEV_DEV(dev, dmdev); 78. wdev-netdev = dev; 79. priv-d
33、ev = dev; 80. /初始化网络设备 ops. 看门狗 81. dev-netdev_ops = /网络设备的具体的操作函数 82. dev-watchdog_timeo = 5 * HZ; 83. dev-ethtool_ops = 84. dev-flags |= IFF_BROADCAST | IFF_MULTICAST; /广播或者多播 85. 86. 87. 88. /启动一个内核线程来管理这个网络设备的数据发送,事件的处理( 卡的拔出 )和一些命令的处理 89. priv-main_thread = kthread_run(lbs_thread, dev, “lbs_mai
34、n“); 90. /初始化相关的工作队列 91. priv-work_thread = create_singlethread_workqueue(“lbs_worker“); 92. INIT_WORK( 93. priv-wol_criteria = EHS_REMOVE_WAKEUP; 94. priv-wol_gpio = 0xff; 95. priv-wol_gap = 20; 96. priv-ehs_remove_supported = true; 97. 98. 99. /设置私有变量 100./设置主机发送数据到卡 101. priv-hw_host_to_card = if
35、_sdio_host_to_card; 102. priv-enter_deep_sleep = if_sdio_enter_deep_sleep; 103. priv-exit_deep_sleep = if_sdio_exit_deep_sleep; 104. priv-reset_deep_sleep_wakeup = if_sdio_reset_deep_sleep_wakeup; 105. sdio_claim_host(func); 106. 107. /启动卡设备 108. ret = lbs_start_card(priv); 109. if (lbs_cfg_register
36、(priv) 110. 111. ret = register_netdev(priv-dev); 112. err = register_netdevice(dev); 113. 114. 115./具体的 wifi 设备驱动功能 116./网络设备操作的具体函数 117.static const struct net_device_ops lbs_netdev_ops = 118. .ndo_open = lbs_dev_open, /打开 119. .ndo_stop = lbs_eth_stop, /停止 120. .ndo_start_xmit = lbs_hard_start_xm
37、it, /开始发送数据 121. .ndo_set_mac_address = lbs_set_mac_address, /设置 mac 地址 122. .ndo_tx_timeout = lbs_tx_timeout, /发送超时 123. .ndo_set_multicast_list = lbs_set_multicast_list, /多播地址 124. .ndo_change_mtu = eth_change_mtu, /最大传输单元 125. .ndo_validate_addr = eth_validate_addr, /判断地址的有效性 3、数据的接收,通过中断的方式来解决网络
38、设备接收数据的主要方法是由中断引发设备的中断处理函数，中断处理函数判断中断的类型，如果为接收中断，则读取接收到的数据，分配 sk_buff 数据结构和数据缓冲区，并将接收的数据复制到数据缓存区，并调用 netif_rx()函数将 sk_buff 传递给上层协议。搜索 if_sdio_interrupt，可知道它是在 if_sdio.c 文件中 if_sdio_probe()函数中 sdio_claim_irq(func, if_sdio_interrupt) ，func-irq_handler = if_sdio_interrupt。当 s3cmci_irq 中断处理函数的S3C2410_SD
39、IIMSK_SDIOIRQ 中断被触发时将调用 if_sdio_interrupt()函数，进行接收数据。cpp view plain copy1. static void if_sdio_interrupt(struct sdio_func *func) 2. 3. ret = if_sdio_card_to_host(card); /从无线网卡接收到数据 或者说是上报数据 4. /读取端口上的数据 ,放到 card 的 buffer 中 5. ret = sdio_readsb(card-func, card-buffer, card-ioport, chunk); 6. 1.在这里一方面
40、处理中断 还有 2 7. switch (type) /处理 cmd data event 的请求 8. case MVMS_CMD: 9. ret = if_sdio_handle_cmd(card, card-buffer + 4, chunk - 4); /处理申请的命令中断 10. if (ret) 11. goto out; 12. break; 13. case MVMS_DAT: 14. ret = if_sdio_handle_data(card, card-buffer + 4, chunk - 4);/处理申请的数据中断 15. if (ret) 16. goto out;
41、 17. break; 18. case MVMS_EVENT: 19. ret = if_sdio_handle_event(card, card-buffer + 4, chunk - 4);/处理申请的事件中断 20. 21. /读取包的过程 22. lbs_process_rxed_packet(card-priv, skb); 23. 24. /如果是中断 ,就把 skb 这个包提交给协议层 ,这个函数是 25. /协议层提供的 netif_rx(skb) 26. if (in_interrupt() 27. netif_rx(skb); /提交给协议层 28. 29. 30. 2/
42、读取端口上的数据 ,放到 card 的 buffer 中 31. ret = sdio_readsb(card-func, card-buffer, card-ioport, chunk); 32. /读取地址, 目的地址,数量 等 33. int sdio_readsb(struct sdio_func *func, void *dst, unsigned int addr, int count) 34. 35. return sdio_io_rw_ext_helper(func, 0, addr, 0, dst, count); 36. 37. ret = mmc_io_rw_extend
43、ed(func-card, write,func-num, addr, incr_addr, buf,blocks, func-cur_blksize); 38. cmd.arg = write ? 0x80000000 : 0x00000000; 39. 40. /wait for request 41. mmc_wait_for_req(card-host, 42. 开始应答 43. mmc_start_request(host, mrq); 44. wait_for_completion( 45. 46. host-ops-request(host, mrq); 4、数据发送cpp vi
44、ew plain copy1. /IP 层通过 dev_queue_xmit()将数据交给网络设备协议接口层,网络接口层通过 netdevice 中的注册函数的数据发送函数 2. int dev_queue_xmit(struct sk_buff *skb) 3. 4. if (!netif_tx_queue_stopped(txq) 5. _this_cpu_inc(xmit_recursion); 6. /设备硬件开始发送 7. rc = dev_hard_start_xmit(skb, dev, txq); 8. /调用 wifi 网络中的 ops 9. 10. rc = ops-ndo
45、_start_xmit(skb, dev); 11. 12. dev-netdev_ops = /设备的操作函数 13. 14. /处理 sdio firware 数据和内核的数据 main_thread 主线程 15. priv-main_thread = kthread_run(lbs_thread, dev, “lbs_main“); 16. 17. /调用 host_to_card 即 if_sdio_card_to_host 函数。 18. int ret = priv-hw_host_to_card(priv, MVMS_DAT,priv-tx_pending_buf,priv-t
46、x_pending_len); 19. 为什么是 if_sdio_to_host 呢 ?因为在 prob 函数中定义了这一个 20. /设置主机发送数据到卡 21. priv-hw_host_to_card = if_sdio_host_to_card; 22. 23. static int if_sdio_host_to_card(struct lbs_private *priv,u8 type, u8 *buf, u16 nb) 24. /把 buf 中的数据 copy 到 sdio 包中,在对 sdio 的包进行处理 25. memcpy(packet-buffer + 4, buf,
47、nb); 26. /创建工作队列 27. queue_work(card-workqueue, 28. /初始化队列 29. INIT_WORK( 30. 31. /sdio 的写数据 32. ret = sdio_writesb(card-func, card-ioport, packet-buffer, packet-nb); 33. /mmc 写扩展口 34. ret = mmc_io_rw_extended(func-card, write,func-num, addr, incr_addr, buf,blocks, func-cur_blksize); 35. 36. /wait for request 37. mmc_wait_for_req(card-host, 38. 39. mrq-done_data = 40.
