图文讲解 WiFi 驱动移植过程,很肝~

李肖遥

共 3830字,需浏览 8分钟

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2021-06-08 03:21

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来源:嵌入式基础学习
作者:小二

本篇文章打算对WiFi 驱动移植文章进行一次系统性的总结、复盘,分享一下自己的思考过程,遇到的问题等。
希望对您有点帮助😊😊😊
备注:由于自己目前仅使用了一款 WiFi ,因此不能代表所有的 WiFi 种类,仅以此为代表,谈谈自己的理解与思考。如有问题,欢迎一块讨论交流。可关注微信公众号「嵌入式基础学习」,通过公众号后台,加我微信好友,一起学习!

1 简介

WiFi 是什么?能用来做什么?
都 2021 年了,相信您对 WiFi 一定不陌生了。
可以参考这里的百度百科释义:【百度百科 - WiFi(https://baike.baidu.com/item/Wi-Fi/151036?fromtitle=WIFI&fromid=803834&fr=aladdin)】
那 WiFi 能用来干什么呢?
以手机为例,很明显有两个功能:
  • 开启 WiFi ,连接到路由器;
  • 开启热点(AP),让别人连接到由自己设备 WiFi 开出来的路由;
这两个场景,在实际中已经很常见了。
本次 WiFi 驱动移植,应用场景是什么呢?
简单的说,就是我有一块控制板,现在需要增加 WiFi 模块,让设备可以通过 WiFi ,正常连接到网络。
应用场景也有很多,比如这些:
  • 对安装环境要求较高的地方(尽可能少的接线);
  • 不易连接有线网络的地方;
  • 低成本,不想用 4G 的地方;
  • 仅用作局域网通信;
  • ...
说到这里,还有一个比较重要的场景,就是设备端作为一个 Web 服务器,可以接入其他设备,比如手机 APP 等,进行功能参数的配置。这块考虑后边单独写一篇文章总结。
设备怎么与 WiFi 模块通信?有哪几种方式?
目前主流的方案有两种:USB 和 SDIO ;
不过由于 USB 方案,适配相对简单,因此选用 USB 方式的芯片。
生活中常见的 USB 无线网卡,类似的也是这种方式。
备注:具体使用哪种接口,还要结合实际情况选择。
关于 USB 方式和 SDIO 方式,可以看看这份参考资料,WIFI的USB和SDIO接口是什么??(https://zhidao.baidu.com/question/117152584.html)
硬件怎么连接?是否需要天线?如果不需要天线有什么问题?天线不适配又有什么问题?
使用 USB 方式的 WiFi 模组,硬件接线较为方便,如下图所示
截图源自创凌官网
由上图可以看到,引脚功能如下:
  • D+:USB接口+
  • D-:USB接口-
  • ANT:天线接口
而且整体尺寸很小,图中尺寸单位为 毫米(mm)
下一个问题,肯定是需要天线的,否则 WiFi 无法发射出来信号。现象就是:AP 模式下,搜索不到路由。
如果天线不适配,则不能达到最大利用率。实际现象:WiFi 网速慢,网络连接不稳定,ping 丢包等。

2 整体流程

这一部分,就回顾一下,从拿到 WiFi 模块,到最后产品交付的全流程,然后复盘总结一下。
我把整个过程大致分为三个阶段,图示如下:
其实在这之前,还应该有一个硬件环境准备阶段。为了尽量详细,简要描述如下:
(如果您已了解,可直接看下一部分😁)
硬件连接图,简要图示如下:

2.1 基础移植

此阶段的终极目的:使系统检测到 WiFi 网卡。为什么呢?
  • USB WiFi 的基本操作,都是通过 命令行 实现,因此必须要先检测到 WiFi 网卡,才能针对此网卡,进行特定操作。
  • 本质与操作有线网卡 eth0 类似。
这里首先要做的就是 驱动移植 ,将官方的驱动,移植到现有内核中,这样才能在内核菜单中看到对应模块。
接着需要修改内核选项,使能所用的 WiFi 模块。
可以参考文章「详细记录丨Realtek RTL8188FU WiFi 驱动移植」
最后肯定是要编译,生成新的内核文件,可以使用挂载内核的方式,验证一下新编译的文件是否正常运行。
如果可以看到 WiFi 网卡驱动,则表示内核编译无误;否则,需要重复上述步骤,进行检查;
PS:一定要确保硬件连线无误,没有断路、短路、接反等问题。

2.2 命令交叉编译

经过上个阶段,我们已经可以正常检测到网卡了。
这个阶段,主要是准备一些 工具 ,也就是一些用来操作 WiFi 的命令、依赖的库文件等;
这个阶段可以参考文章:「详细记录丨Realtek RTL8188FU WiFi 命令编译」
最后记得把编译生成的命令,放到文件系统中的对应路径。
注意命令权限,正常应该是 755 ,一定要有可执行权限!!!
当我们准备好所需命令后,就可以编写一些自动化的脚本,这样在程序中,只需调用对应脚本文件即可。
当然了,一些特殊文件,比如保存 WiFi 名称密码的文件,由于需要经常修改,因此还需要在程序中进行写文件操作。
我的做法是先在文件系统中,给一个默认的初始文件,当参数有改变时,重新再写一次文件。
其实也可以单独修改文件中的某一部分,但是经过评估,发现数据量不大,直接擦了重写,更加简单方便!

2.3 业务开发

第一个应用场景:连接路由
即需要控制 WiFi 模块,连接到特定的路由,进行网络通信、数据交互等。
此时可以参考文章:「详细记录丨Realtek RTL8188FU WiFi 连接路由」

第二个应用场景:开启 AP 热点
也就是设备本身,需要发射出来信号,以供其他设备连接。
此时可以参考文章:「详细记录丨Realtek RTL8188FU WiFi 开启热点」

其实还有另外一个应用场景:Web服务器 ,不过我想后边单独出一篇文章来写。
是什么呢?简单说就是一个 HTTP Server ,这个 Server 可以处理 POST 请求,进而实现与其他移动端设备的数据交互。
结合本项目,是用于 APP 给设备配置功能参数。

3 问题汇总

由于自己在做这一块的时候,遇到太多坑了,因此觉得很有必要再总结一下,希望能帮到您~
WiFi 配置为 AP 模式需要做什么?注意什么?
WiFi 开启 AP 模式,说白了,就两点要求:找得到,连得上
  • 找得到:我们总得能看到这个 WiFi 热点吧?
  • 连得上:我们即使看到了,也得能正常连上去吧?
这里进一步延伸,就有两个技术点
  • 必须要选择合适的天线,否则信号较难发射出来,又或者信号不好;
  • 服务端需要有 DHCP 功能,确保设备可以正常连接,正常获取到 IP 地址;
其实脚本文件中的这一步,就是自动分配 IP 地址的过程。
如果没有开启 DHCP 功能,有什么异常?
我实际遇到的异常是:手机打开 WiFi 开关,点击连接 WiFi ,发现一直处于 获取 IP 地址的过程中 ,始终无法连接上去,后经查找资料,才发现还需要服务端自动分配 IP 地址。
WiFi 开启 AP 模式,信道选择有什么注意的?
关于这个问题,强烈推荐这篇教程 为什么WiFi自动信道选到的信道多数在1/6/11(https://blog.csdn.net/linuxjourney/article/details/39828553)
经过实际测试,发现修改为信道 11 ,效果要好一点。当然,这个还是要结合实际情况来定😀
具体表现就是:可以更快的找到 WiFi 热点,连接也比较稳定。
PS:自我感觉了解的不是很充分,如果您有不同见解,欢迎留言指出,十分感谢!比心🧡🧡🧡
如果信道选择的不对,造成的问题,具体表现有这几种
  • WiFi 信号强度不好;
  • WiFi 信号稳定性不好;
  • 找到 WiFi 路由,需要的时间较久;
WiFi 模块天线选择问题
这个问题,极其重要。
刚开始拿到样品后,我们使用现有的其他天线,有好几种不同的,发现测试结果总是不尽人意。
一个 8M 的文件,传输过程需要好几分钟;实际测到的速度,也就几十 kb ,用起来也很糟心。
后来我们的硬件工程师,单独把我们的样机,送到天线厂商那做了适配,回来后,发现效果还真是不错。
因此,一款合适的天线,还是极其重要的!!!
WiFi 模块相关问题,是否跟驱动有关系?
这个问题,我目前还没有测试。
但是之前把问题反馈给供应商的时候,他们是给了一个新的 WiFi 驱动程序,让再测试一下。
因此,自我感觉,还是有一定影响的。
天线安装位置问题
由于我们的设备,是集成在一个很小的外壳里边,而且有大部分面积,都是金属材料。
然后设备还有 4G 、WiFi 、两个蓝牙模块,这些无线模块之间,信号频段又会互相造成干扰。
因此安装位置一定要找好,多考虑考虑。

4 总结

第一次做这样的总结复盘,如有不适之处,烦请提出您的宝贵意见,谢谢您!
我一直相信「 兼听则明,偏听则暗 」,所以有问题请一定记得给我留言哈~
然后这篇文章,也算断断续续写了两周时间,期间在忙工作、也在忙一些其他的事情。经过这几天的加班加点,总算赶出来了。

我是一个积极乐观😉😉😉的程序开发者,您可以叫我一声 小二 ,亦或者,叫我一声 Boom ,都行,随您开心。
‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧
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