正点原子嵌入式linux驱动开发——Linux WIFI驱动-CSDN博客

WIFI的使用已经很常见了手机、平板、汽车等等虽然可以使用有线网络但是有时候很多设备存在布线困难的情况此时WIFI就是一个不错的选择。正点原子STM32MP1开发板支持USB和SDIO这两种接口的WIFI本章就来学习一下如何在STM32MP1开发板上使用USB和SDIO这两种WIFI。

硬件原理图分析

正点原子的STM32MP1开发板板载了SDIO WIFI使用芯片的为RTL8723DS原理图如下所示

从上图中可以看出板载的WIFI为SDIO接口D0-4所对应的硬件引脚为PF0、PF4、PF5和 PD7CMD对应的硬件引脚为PF1CLK所对应的硬件引脚为PG15。

WIFI驱动添加与编译

正点原子的STM32MP1开发板目前支持两种接口的WIFIUSB和SDIO其中USB WIFI使用的芯片为RTL8188EUSSDIO接口的WIFI 使用芯片为RTL8723DS这两个都是realtek公司出品的WIFI芯片。WIFI驱动不需要自己编写因为realtek公司提供了WIFI驱动源码因此只需要将WIFI驱动源码添加到Linux内核中然后通过图形界面配置选择将其编译成模块即可。

正点原子的STM32MP1开发板上有一个板载RTL8723DS WIFI接口为SDIO。RTL8723DS芯片是WIFI和蓝牙二合一这一章只讲解WIFI。正点原子STM32MP157开发板上的RTL8723DS模组有两种封装形式的如下图所示

上图中这两个都是RTL8723DS模组封装、功能一模一样只是元器件布局不同而已。另外正点原子还有一款采用RTL8188EUS芯片的USB WIFI如下图所示

向Linux内核添加WIFI驱动

移植驱动

将rtl8723ds目录拷贝到Ubuntu下Linux内核源码中的drivers/net/wireless/realtek/目录下此目录存放着Linux主线上的所有realtek公司的WIFI驱动
文件拷贝完成以后此目录如下图所示

修改drivers/net/wireless/realtek/Kconfig

打开drivers/net/wireless/ realtek/Kconfig在里面加入下面这一行内容

source "drivers/net/wireless/realtek/rtl8723ds/Kconfig"

添加完成以后的如下图所示

修改drivers/net/wireless/realtek/Makefile

打开drivers/net/wireless/realtek/Makefile在里面加入下面以后内容

obj-$(CONFIG_RTL8723DS) += rtl8723ds/

修改以后的Makefile文件如下图所示

上图中第11行这里新添加一个内核配置会根据CONFIG_RTL8723DS这个宏来决定8723ds WIFI驱动是编译进内核还是模块。

配置USB支持设备

在编译RTL8188和RTL8723驱动之前需要先配置Linux内核。

配置USB支持设备

USB配置默认已经选中了这里只是看一下都有哪些要配置配置路径如下

-> Device Drivers -> <*> USB support -> <*> Support for Host-side USB //选中 -> <*> EHCI HCD (USB 2.0) support //选中 -> <*> OHCI HCD (USB 1.1) support //选中 -> <*> ChipIdea Highspeed Dual Role Controller //选中 -> [*] ChipIdea device controller-> //选中 -> [*] ChipIdea host controller //选中

配置支持WIFI设备

配置路径如下

-> Device Drivers -> [*] Network device support -> [*] Wireless LAN -> <*> IEEE 802.11 for Host AP (Prism2/2.5/3 and WEP/TKIP/CCMP) //选中 -> [*] Support downloading firmware images with Host AP driver //选中 -> [*] Support for non-volatile firmware download //选中

配置完如下图所示

配置支持IEEE802.11

配置路径如下(注意是配置成模块不是编译进内核)

-> Networking support (NET [=y]) -> Wireless (WIRELESS [=y]) -> cfg80211 - wireless configuration API //编译成模块

配置完如下图所示

使能STAGING配置

配置路径如下

-> Device Drivers -> [*] Staging drivers //选中

配置完如下图所示

配置好以后重新编译一下Linux 内核得到新的uImage后面使用新的编译出来的uImage启动系统。

设备树的配置

pinctrl的配置

首先肯定是sdmmc3引脚配置信息打开stm32mp15-pinctrl.dtsi找到如下所示内容

示例代码53.1.3.1中就是sdmmc3的默认引脚配置这个是ST官方根据自己的EVK开发板编写的和正点原子STM32MP157开发板上的SDMMC3引脚一致所以不需要修改

sdmmc3控制器节点信息

打开stm32mp151.dtsi文件找到名为“sdmmc3”的节点内容如下

示例代码53.1.3.2中的sdmmc3节点不需要修改这里只是看一下sdmmc3完整节点信息。从第13行可以看出sdmmc3设备默认是关闭的。

使能sdmmc3节点

打开stm32mp157d-atk.dts文件用追加代码的方式去使能sdmmc3节点追加的内容如下所示

示例代码 53.2.3.3 要追加的 sdmmc3 节点
1  &sdmmc3 {
2      pinctrl-names = "default", "opendrain", "sleep";
3      pinctrl-0 = <&sdmmc3_b4_pins_a>;
4      pinctrl-1 = <&sdmmc3_b4_od_pins_a>;
5      pinctrl-2 = <&sdmmc3_b4_sleep_pins_a>;
6      non-removable;
7      st,neg-edge;
8      bus-width = <4>;
9      vmmc-supply = <&v3v3>;
10     status = "okay";
11     keep-power-in-suspend;
12 };

示例代码53.2.3.3给sdmmc3节点追加了pinctrl配置和使能了sdmmc3。

重点来了这里是正点原子编写linux驱动开发教程时候的一个坑。

大家都知道STM32MP1有三个SDMMC接口 它们的物理地址分别为0x58005000-0x58005FFF、0x58007000-0x58007FFF和0x48004000-0x480043FF。从它们的物理地址可以知道它们的初始化顺序是根据物理地址SDMMC3→SDMMC1→SDMMC2。假如三个SDMMC接口都使能那么在Linux里所对应的操作文件为/dev/mmcblk0(SDMMC3)、/dev/mmcblk1(SDMMC1)和/dev/mmcblk2(SDMMC2)。要注意出厂系统uboot启动linux的时候启动EMMC上的文件系统使用的是mmcblk2。但是在本教程前面讲解系统移植的时候说过挂载EMMC里面文件系统的时候使用mmcblk1那是因为那个时候还没有使能SDMMC3这个接口所以mmcblk1就是EMMC。

编译WIFI驱动

执行“make menuconfig”命令打开Linux内核配置界面然后按照如下路径选择将rtl8723ds和rtl8188eus驱动编译成模块。

rtl8723ds驱动配置

配置路径如下

-> Device Drivers -> Network device support (NETDEVICES [=y]) -> Wireless LAN (WLAN [=y]) -> Realtek devices (WLAN_VENDOR_REALTEK [=y]) -> Realtek 8723D SDIO or SPI WiFi //编译为模块

配置完如下图所示

rtl8188cus驱动配置

配置路径如下

-> Device Drivers -> Staging drivers (STAGING [=y]) -> Realtek RTL8188EU Wireless LAN NIC driver

配置完如下图所示

已经把两种WIFI都配置成模块接着就用以下命令去编译成模块

make dtbs //重新编译设备树 make modules -j12 //编译驱动模块

在本章节里配置了三处为模块分别是IEEE 802.11、rtl8723ds和rtl8188eus。它们所对应
的模块名为cfg8011.ko、8723ds.ko和r8188eu.ko。

编译完成后在所对应的目录下生成模块文件。比如rtl8188eus WIFI驱动源码在linux源码下drivers/staging/rtl8188eu/目录里所以rtl8188eus 的模块文件就在此目录下。

在内核的源码目录下把三个模块拷贝到开发板nfs根目录下拷贝命令如下

sudo cp drivers/staging/rtl8188eu/r8188eu.ko ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/ sudo cp net/wireless/cfg80211.ko ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/ sudo cp drivers/net/wireless/realtek/rtl8723ds/8723ds.ko ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/

因为重新配置过Linux内核和设备树因此也需要使用新的uImage启动和设备树将新编译出来的uImage镜像文件和stm32mp157d-atk.dtb拷贝到U
Ubuntu中的tftpboot目录下。

驱动加载测试

固件拷贝

有些模块是需要固件配合使用的比如cfg80211.ko驱动模块要读取/lib/firmware/regulatory.db文件。需要用到的固件如下图所示

regulatory.db固件和regulatory.db.p7s固件都是cfg80211.ko模块需要加载的。rtl8188wufw.bin固件是r8188.ko模块需要加载的。

在开发板根文件系统中创建存放固件的文件夹这里创建“lib/firmware/rtlwifi”目录来存放固件nfs挂载的文件系统就直接在Ubuntu系统下运行以下命令

sudo mkdir ~/linux/nfs/rootfs/lib/firmware/rtlwifi -p

把regulatory.db和regulatory.db.p7s固件文件拷贝到刚刚创建的firmware目录下把rtl8188wufw.bin固件拷贝rtlwifi目录下。拷贝完结果如下所示

RTL8723 SDIO WIFI驱动测试

重启开发板以后首先测试一下板载的SDIO WIFI。进入到目录/lib/modules/5.4.31中运行以下命令进行加载8723ds.ko这个驱动模块

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令 modprobe cfg80211.ko //先加载 cfg80211.koIEEE 协议 modprobe 8723ds.ko //RTL8723DS 模块加载 8723ds.ko 模块

如果驱动加载成功的话如图所示

在加载cfg80211.ko模块时如果没有固件就会报下图警告还是可以使用的

输入“ifconfig -a”命令查看wlanX(X=0….n)网卡是否存在一般都是wlan0除非板子上有多个WIFI模块在工作结果如下图所示

从上图中可以看出当前开发板有一个叫做“wlan0”的网卡这个就是RTL8723DS对应的网卡。

注意后面重启开发板的话会自动加载RTL8723驱动不需要再手动加载

RTL8188EUS USB WIFI驱动测试

接着把RTL8188 USB WIFI接到开发板上运行以下命令进行加载

depmod modprobe r8188eu.ko

如果驱动加载成功的话如下图所示

从上图可以看出RTL8188EUS USB WIFI驱动加载成功同样使用“ifconfig -a”命令查看一下是否有wlanX(X=0…n)网卡存在如果有的话就说明RTL8188 USB WIFI驱动工作正常。

同样的以后重启开发板的话会自动加载RTL8188驱动不需要我们再手动加载

不管是RTL8188 USB WIFI还是RTL8723 SDIO WIFI驱动测试都工作正常但是WIFI要想联网需要移植一些其他第三方组件否则无法连接路由器。

WIFI联网测试

buildroot WIFI工具配置

首先要给文件系统添加一些操作WIFI的工具。进入buildroot源码目录里接着运行“make
menuconfig”进入图形配置界面配置如下

→ Target packages → Networking applications → [*] wireless tools //选中 →[*] Install shared library //选中 → [*] wpa_supplicant //选中 → [*] Enable nl80211 support //选中 →[*] Enable AP mode //选中 → [*] Enable Wi-Fi Display //选中 → [*] Enable mesh networking //选中 → [*] Enable autoscan //选中 → [*] Enable EAP //选中 → [*] Enable HS20 //选中 → [*] Enable syslog support //选中 → [*] Enable WPS //选中 → [*] Enable WPA3 support //选中 → [*] Install wpa_cli binary //选中 → [*] Install wpa_client shared library //选中 → [*] Install wpa_passphrase binary //选中 → [*] Enable support for the DBus control interface //选中 → [*] Introspection support //选中

配置完成后如下图所示

配置完成后重新编译文件系统编译完成后进入output/images目录运行以下命令把文件系统替换进去

cd output/images/ //进入到 output/images 目录 sudo tar -axvf rootfs.tar -C /home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs //解压到 nfsroot 目录

上述命令将buildroot中output/images/rootfs.tar这个压缩包解压到/home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs这个目录中这个目录就是教程中的nfsroot目录根据自己的实际情况解压到对应的目录文件中。

重启开发板。

WIFI工具测试

先看下iwlist命令的使用的方法命令如下

iwlist --help

iwlist使用方法如下图

iwlist命令测试WIFI之前得先让WIFI模块工作起来。这里就以板载的RTL8723 WIFI为例。先加载RTL8723驱动模块8723ds.ko因为之前使用了depmod命令去分析了模块之间的依赖所以重启系统会自动加载模块。运行以下命令打开WIFI网卡

ifconfig wlan0 up

SDIO WIFI已经启动了现在可以使用iwlist去扫描网络(一定要接天线)输入如下命令扫描当前存在的无线网络

iwlist wlan0 scanning

上述命令就会搜索当前环境下的所有WIFI热点然后将这些热点的信息全部打印出来包括MAC地址、ESSID(WIFI名字)、频率、速率信号质量等等如下图所示

上图只是扫描出来的一部分截图可以看出有两个WIFI热点一个名为“ZZK”一个名为“stone”。这两个都是2.4G频段的WIFIRTL8723只支持2.4G频段WIFI因此扫描不出来5G频段WIFI这点要注意一下。

接下来使用wpa_supplicant这个工具来连接WIFI热点。简单介绍一下wpa_supplicant命令的使用这个命令的参数有很多下面就列出常用的参数

• -D指定设备有三个设备分别为nl80211、wext和wired。设备是固定的根据驱动源码决定使用那个设备。
• -c指定wpa_supplicant配置文件。
• -i指定网口比如WiFi网口名为wlan0。
• -B表示在后台运行。

RTL8723 SDIO WIFI联网测试

确保RTL8723能扫描出要连接的WIFI热点比如这里连接上图中“ZZK”这个热点。

要连接的WIFI热点扫描到以后就可以连接了默认情况下开发板根文件系统/etc目录下会有一个名为“wpa_supplicant.conf”的配置文件没有的话就自行创建一下。此文件用于配置要连接的WIFI 热点以及对应的密钥比如要连接到“ZZK”这个热点上因此wpa_supplicant.conf文件内容如下所示

示例代码 53.3.3.1 wpa_supplicant.conf 文件内容
1 ctrl_interface=/var/run/wpa_supplicant
2 ctrl_interface_group=0
3 update_config=1
4
5 network={
6     ssid="ZZK"
7     psk="xxxxxxxxxxxxx"
8 }

第6行ssid是要连接的WIFI热点名字这里要连接的是“ZZK”这个WIFI热点。

第7行psk就是要连接的WIFI热点密码根据自己的实际情况填写即可。

注意wpa_supplicant.conf文件对于格式要求比较严格“=”前后一定不能有空格缩进应该采用空格否则的话会出现wpa_supplicant.conf文件解析错误最重要的一点wpa_supplicant.conf文件内容要自己手动输入不要偷懒复制粘贴

wpa_supplicant.conf文件编写好以后再在开发板根文件系统下创建一个“/var/run/wpa_supplicant”目录wpa_supplicant工具要用到此目录命令如下

mkdir /var/run/wpa_supplicant -p

一切准备好以后就可以使用wpa_supplicant工具让RTL8723 SDIO WIFI连接到热点上输入如下命令

wpa_supplicant -Dnl80211 -c /etc/wpa_supplicant.conf -i wlan0 &

当RTL8723连接上WIFI热点以后会输出如下图所示的信息

从上图可以看出当RTL8723连接到WIFI热点上以后会输出“wlan0: CTRL-EVENT-CONNECTED”字样。接下来就是最后一步了设置wlan0的IP地址这里使用udhcpc命令从路由器申请IP地址输入如下命令

udhcpc -i wlan0 //从路由器获取 IP 地址

IP地址获取成功以后会输出如下图所示信息

可以通过电脑ping一下wlan0的192.168.1.196这个IP地址如果能ping通就说明RTL8723
SDIO WIFI工作正常。也可以直接在开发板上使用wlan0来ping一下百度网站输入如下命令

ping -I 192.168.1.196 www.baidu.com

-I是指定执行ping操作的网卡IP地址要使用wlan0去ping百度网站因此要通过“-I”指定wlan0的IP地址。如果WIFI工作正常的话就可以ping通百度网站如下图所示

至此RTL8723 SDIO WIFI就完全驱动起来了就可以使用WIFI来进行网络通信了。

RTL8188 USB WIFI联网测试

RTL8188 USB WIFI测试和RTL8723的测试方法基本一致。直接把WIFI接到USB HOST接口上。由于RTL8723默认就会开启因此RTL8188此时就会是wlan1这个网卡输入如下命令打开wlan1接口

ifconfig wlan1 up

RTL8188 USB WIFI同样使用wap_supplicant来完成热点连接工作还是连接“ZZK”这个热点。可以直接使用之前创建的/etc/wpa_supplicant.conf文件输入以下命令来完成WIFI热点连接

wpa_supplicant -D wext -c /etc/wpa_supplicant.conf -i wlan1 &

注意这里的设备指定为“wext”设备跟驱动源码有关。

当RTL8188连接上WIFI热点以后会输出如下图所示的信息

使用udhcpc命令获取IP地址命令如下

udhcpc -i wlan1

IP地址获取过程如下图所示

从上图可以看出wlan1的IP地址为192.168.1.107。可以使用“ifconfig wlan1”查看一下wlan1网卡的详细信息。同样的可以通过电脑ping一下192.168.1.107测试WIFI是否工作正常或者在开发板上使用wlan0网卡ping一下百度网址来测试一下WIFI工作是否正常输入如下命令

ping -I 192.168.1.107 www.baidu.com

如果ping成功的话结果如下图所示

至此如何在STM32MP1开发板上使用WIFI就全部讲解完了包括USB WIFI和SDIO WIFI。其实不管是在STM32MP1上还是在其他的SoC上USB WIFI和SDIO WIFI的驱动都是类似的可以参考本章教程讲RTL8188、RTL8723这两款WIFI的驱动移植到芯片或者开发板上。

总结

WIFI的驱动是买芯片的时候厂家自带的所以我们要做的就是把驱动移植到内核然后使能去应用。

针对正点原子用的RTL8723DS WIFI是SDIO接口的需要把驱动的代码移植到drivers/net/wireless/realtek目录下然后在drivers/ent/wireless/realtek目录中的Kconfig修改添加刚才rtl8723ds目录下的Kconfig然后在Makefile中添加rtl8723ds/。

之后需要进入Linux内核图形化配置界面配置WIFI设备和IEEE 802.11使能编译成模块使能STAGING配置。之后编译WIFI驱动把WIFI编译成模块。

然后需要在stm32mp157d-atk.dts之中添加代码来使能sdmmc3节点。

之后还需要把所需固件拷贝到根文件系统中才能加载WIFI驱动。

联网测试需要先在buildroot使能配置相关的WIFI测试工具然后通过在/etc/wpa_supplicant.conf之中添加信息来完成连接WIFI通过wpa_supplicant没命令来完成连接。