基于S3C2440平台的USB_WiFi驱动移植

引 言

随着科技的进步，基于 802.11 系列协议的WiFi 无线保真通信技术迅猛发展，使得WiFi 技术能够应用在多种不同的嵌入式设备上，并方便的连接运营商提供的接入点。WiFi 与其他无线通信技术相比，拥有组网灵活，数据传输速度快，传输距离远的特性。在已部署WiFi 网络的范围内搭建WSN 网络非常灵活而且组网成本不高。

1 WiFi技术和平台介绍

1.1 硬件平台总体设计

如图 1 所示， 能达到本文需求的无线传输系统由S3C2440 控制器、WiFi 无线网卡和上位机组成。测试系统将输入的数据传输给中心处理芯片S3C2440，S3C2440 将得到的数据储存到存储器，并对数据进行处理，然后由USB 接口将封装的数据通过WiFi 网络建立起的无线通信链路，传送到远端上位机。

1.2 USB 接口电路设计

S3C2440 处理器通过USB 接口与Atheros AR9271 无线网卡的USB 接口连接，实现数据的传输和接收。其中，数据的发送端是S3C2440。针对设备对系统资源需求的不同，在USB 规范中规定了4 种不同的数据传输方式， 这里使用实时传输方式。这种传输方式可以连续不断地在 S3C2440 与USB 设备之间传输数据。S3C2440 的DN0、DP0 引脚分别与AR9271 的 DM、DP 引脚相连接 ；DN 与 DP 输出的是一对差 分信号。

2 WiFi 驱动程序移植

2.1 WiFi 驱动体系结构

AR9271无线网卡正常工作所需要的驱动程序主要包括两 部分 ：WLAN 驱动和 USB 接口驱动。WLAN 驱动的作用在 整个数据接收和传输的过程中非常重要，它既要接收从应用 层传来的数据，把数据从USB 接口转发到 S3C2440 平台 ；又 要响应 S3C2440 平台传过来的中断，借助 USB 驱动程序注册 的接口函数，读取硬件缓冲区的数据流，传递数据到应用层。 内核启动后，会自动加载 AR9271 的固件 htc_9271.fw，它在 S3C2440 平台根文件系统的 /lib/firmware 目录下。它的主要作 用是控制 WiFi 硬件上的接口，完成 802.11 数据帧和 802.3 数 据帧之间的转换和实现数据缓冲。由此可见，WiFi 无线网卡 设备在 Linux 中是被当作一般的以太网设备来识别。

2.2 USB 接口驱动分析

 USB 接口初始化函数由 ath9k_hif_usb_init 入口，ath9k_ hif_usb_exit 出口。ath9k_hif_usb_init 所做的工作，就是通过 usb_register 函数将 ath9k_hif_usb 驱动挂入到内核 USB 驱动 链中。

ath9k_hif_usb_probe 函数是最重要的，主要用于设备的 探测以及所需内核资源的初始化。ath9k_hif_usb_suspend 和 ath9k_hif_usb_resume 主要是处理电源管理相关工作，如收到 suspend 时以怎样的低功耗工作，以及 resume 如何恢复等。

ath9k_hif_usb_disconnect 是当 USB 设备从系统中移除 之后会调用的接口。rtusb_usb_id 是驱动支持的 USB 设备 ID。

ath9k_hif_usb_driver 结构体初始化时向内核注册完之 后，驱动就会扫描 USB 总线，查找是否有此驱动相应的设备 在总线上，如果有设备，就会调用 probe 函数 ；或者驱动初始化后，再把设备插到系统上，此时也会从USB 总线的中断触 发到 ath9k_hif_usb_driver 的 probe 函数。两种调用的触发方 式不同。

2.3 无线网卡驱动分析

2.3.1 Probe 函数分析

ath9k_hif_usb_driver 中的 probe 函数作用是测试当前驱 动是否支持接入的 USB 设备。如果支持该 USB 设备，则调用 interface_to_usbdev（）函数先获取该接口的信息，再让 udev 结构体指针指向这段信息，使用 kzalloc（）函数为该 USB 设 备分配空间，用 hif_device_usb *hif_dev 指针接收。然后把设 备信息、接口信息、设备 ID 赋值给分配的 USB 设备

hif_dev->udev = udev ；

hif_dev->interface = interface ；

hif_dev->usb_device_id = id ；

接 着 probe 函 数 调 用 usb_set_intfdata（struct usb_ interface *intf，void *data）函数，这个函数的第一个参数是 通过 probe 函数接收的要支持 USB 设备接口的数据结构的 指针，第二个参数是内核中自己分配的描述该 USB 设备的结 构体指针。 这个函数主要的作用是把接口和本驱动要用到的 USB 设备结构体建立连接。通过 probe（struct usb_interface *interface，const struct usb_device_id *id）函数和上面一系列 的分析我们可以看出来，一个设备对应一个驱动。

在这一系列工作完成后，通过 init_completion（&hif_ dev->fw_done）函数把它放入等待队列，等待加载与之相对应 的固件。

2.3.2 数据的传输

USB 无线网卡与其它接口无线网卡不一样的地方是， USB 无线网卡是 ath9k_hif_usb_rx_cb（）函数通过查询来确 定是否需要读取数据，而不是使用中断方式。当 USB 设备需 要传输数据给其它无线设备时，ath9k_hif_usb_alloc_rx_urbs（） 函数会分配一个 URB 结构体，然后由 ath9k_hif_usb_rx_cb（） 函数向 USB 核心发送一个读请求，以便它能够及时响应。当 准备发送数据时，802.11 协议层会构造并填充 kb_buff 结构体 来描述将要发送的数据包，并调用 hif_usb_send（）函数来发 送该数据包 ；这个函数的另一个作用是根据数据包的长度把 它分割成 USB 设备能够传输的长度，然后构造写请求 URB， 再发送到 USB 核心，当 USB 设备从系统中移除后，就会调用 ath9k_hif_usb_disconnect（）函数，释放已经分配的系统资源， 注销该设备。

3 结 语

作为目前无线网络应用最广泛的技术，在 S3C2440 平台 上 WiFi 驱动的移植非常具有实际意义。本文分析移植了基于 Linux 系统的 USB 接口 WiFi 驱动程序的具体过程，且测试可 用。这为其他的嵌入式平台 WiFi 驱动提供了参考。