Linux 下wifi 驱动开发—— USB接口WiFi驱动浅析

Linux 下wifi 驱动开发（四）——USB接口WiFi驱动浅析

前面学习了SDIO接口的WiFi驱动，现在我们来学习一下USB接口的WiFi驱动，二者的区别在于接口不同。而USB接口的设备驱动，我们前面也有学习，比如USB摄像头驱动、USB鼠标驱动，同样都符合LinuxUSB驱动结构：

USB设备驱动（字符设备、块设备、网络设备）

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USB 核心

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USB主机控制器驱动

不同之处只是在于USB摄像头驱动是字符设备，而我们今天要学习的WiFi驱动是网络设备；当然由我们编写的部分还是USB设备驱动部分，下面进入USB接口WiFi驱动的分析，如何分析呢？我们下面从这几个方面入手：

从硬件层面上看，WIFI设备与CPU通信是通过USB接口的，与其他WIFI设备之间的通信是通过无线射频（RF）。

从软件层面上看，Linux操作系统要管理WIFI设备，那么就要将WIFI设备挂载到USB总线上，通过USB子系统实现管理。而同时为了对接网络，又将WIFI设备封装成一个网络设备。

我们以USB接口的WIFI模块进行分析：

a -- 从USB总线的角度去看，它是USB设备；

b -- 从Linux设备的分类上看，它又是网络设备；

c -- 从WIFI本身的角度去看，它又有自己独特的功能及属性，因此它又是一个私有的设备；

通过上述的分析，我们只要抓住这三条线索深入去分析它的驱动源码，整个WIFI驱动框架就会浮现在你眼前。

一、框架整理

1、USB设备驱动

现在我们先从USB设备开始，要写一个USB设备驱动，那么大致步骤如下：

a -- 需要针对该设备定义一个USB驱动，对应到代码中即定义一个usb_driver结构体变量

代码如下：

[cpp]view plain copy

b -- 填充该设备的usb_driver结构体成员变量

代码如下：

[cpp]view plain copy

c -- 将该驱动注册到USB子系统

代码如下：

[cpp]view plain copy

以上步骤只是一个大致的USB驱动框架流程，而最大和最复杂的工作是填充usb_driver结构体成员变量。以上步骤的主要工作是将USB接口的WIFI设备挂载到USB总线上，以便Linux系统在USB总线上就能够找到该设备。

2、网络设备驱动

接下来是网络设备的线索，网络设备驱动大致步骤如下：

a -- 定义一个net_device结构体变量ndev

代码如下：

[cpp]view plain copy

b -- 初始化ndev变量并分配内存

代码如下：

[cpp]view plain copy

c -- 填充ndev -> netdev_ops结构体成员变量

代码如下：

[cpp]view plain copy

d -- 填充ndev->wireless_handlers结构体成员变量，该变量是无线扩展功能

代码如下：

[cpp]view plain copy

e -- 将ndev设备注册到网络子系统

代码如下：

[cpp]view plain copy

3、 WIFI设备本身私有的功能及属性

如自身的配置及初始化、建立与用户空间的交互接口、自身功能的实现等。

a -- 自身的配置及初始化

代码如下：

[cpp]view plain copy

b -- 主要是在proc和sys文件系统上建立与用户空间的交互接口

代码如下：

[cpp]view plain copy

c -- 自身功能的实现

WIFI的网络及接入原理，如扫描等。同时由于WIFI在移动设备中，相对功耗比较大，因此，对于功耗、电源管理也会在驱动中体现。

二、USB 设备驱动分析

在分析之前，我们需要理解在整个wifi模块中，USB充当什么角色？它的作用是什么？实质上wifi 模块上的数据传输有两端，一端是wifi芯片与wifi芯片之间，通过无线射频（RF）进行数据传输；另一端则是wifi芯片与CPU之间，通过USB进行数据传输。

了解Linux的USB驱动的读者都知道，USB驱动分为两种：一种是USB主机驱动；另一种是USB 设备驱动。而我们的USB接口的wifi模块对于CPU（主机）来说，属于USB设备，因此采用USB设备驱动。

有了以上信息之后，我们先让Linux系统识别该USB接口的wifi模块，首先我们在驱动源码中大致添加以下几步工作(前面分析过，这里只看步骤，不看代码)：

a -- 定义一个usb_driver结构体变量

b -- 填充该设备的usb_driver结构体成员变量

c -- 将该驱动注册到USB子系统

简单完成以上几步工作，再加上板级文件（arch/mach-xxx.c）对USB设备的支持，Linux的USB子系统几乎可以挂载该wifi模块为USB设备了。但是这并不是我们最终想要的结果。我们还要让Linux系统知道它挂载的USB设备属于无线网络设备，同时能够访问它，利用它实施无线网络的工作。

我们都知道，若要让USB设备真正工作起来，需要对USB设备的4个层次（设备、配置、接口、端点）进行初始化。当然这四个层次并不是一定都要进行初始化，而是根据你的USB设备的功能进行选择的，大致初始化流程如下伪代码：

[cpp]view plain copy

完成以上的初始化工作之后，接下来我们需要理清一下USB接口的作用，它是wifi芯片内部的固件程序与主机上的Linux系统进行数据通信。USB设备通信不像普通字符设备那样采用I/O内存和I/O端口的访问，而是采用一种称为URB（USB Request Block）的USB请求块，URB在整个USB子系统中，相当于通电设备中的“电波”，USB主机与设备的通信，通过“电波”来传递。下面我们就来编写USB接口的读写操作函数，伪代码如下：

[cpp]view plain copy