STM32开发板移植88W8686 WIFI驱动笔记

只看该作者 · 2015-2-9 22:09

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现在WIFI热点很多、无线路由器已经白菜价格了，我也一直想在STM32平台低成本实现WIFI通信。上Linux，WINCE太复杂，开发环境和STM32的环境相比，不是一个数量级。要学的东西太多。因此决定利用业余时间尝试下 STM32 裸机无系统 + WIFI 方案。不过现在对WLAN协议一无所知，不知道编译后的代码空间和RAM空间需求。先弄套源码试试再说。

1. 首先从WIFI芯片选型上，决定选择常用的比较容易购买的Marvell 88W8686芯片。考虑先购买成品SDIO (带SPI)接口的88W8686模块进行调试。
先移植SPI接口，再移植SDIO接口。淘宝有SDIO接口的WIFI模块，插入STM32开发板的SD卡接口即可实现WIFI功能。硬件比较容易实现。（如果成功，之前购买了安富莱STM32开发板的用户就可以通过购买SDIO接口的WIFI模块学习WIFI了）

2. 到网上收集了一些资料。有了些初步的了解
（1）88W8686 每次上电需要下载固件（可以通过STM32的SPI接口或SDIO接口访问88W8686寄存器的方式下载固件，也可以控制88W8686从SPI接口引导自己加载固件）
      两个二进制固件文件： helper_gspi.bin （3K）和gspi8686.bin (117K），共120K字节。这是Marvell官方提供的固件，没有源码的。不过我们也不需要研究其源码，只需要将其下载到88W8686内部即可。
      88W8686有2个SPI接口，一个叫SPI (设备接口，可以连接串行Flash)，一个叫G-SPI(主机接口，和STM32的SPI相连），STM32的命令通过G-SPI接口发送。
      后期我们设计WIFI模块的时候，可能考虑加上一片SPI串行Flash存储固件，这样就可以通过发送简单的命令，让其自动从SPI Flash加载固件。这样做有2个好处：
   （a）可以加快加载速度，按照最大50M的时钟访问SPI串行Flash。
   （b）避免120K字节固件占用STM32有限的Flash空间。留出更多的空间做应用，同时大幅度降低调试下载时间。

(2) 实现的难点在于WLAN协议以及WLAN和TCP/IP协议栈的接口软件移植。底层SPI接口和SDIO接口读写寄存器应该是比较好实现的。

（3）移植方案：基于Linux的驱动源码，尽量不修改文件夹结构，也少改WLAN部分的源码，因为对WLAN协议不熟，修改了后可能导致很多问题，不便于比对查找问题。通过单独增加一个接口文件，重载Linux系统特有的函数，一些特定的宏也重新指定，保证编译通过。看懂所有的源代码是不可能的，那样太花时间。我的首要目的是创建一个MDK工程，将所有的源码文件加入工程，然后编译通过。调试是下一步事情。只要保证修改过的地方都有注释，确认不会影响整体流程，成功的可能性还是比较大的。

只看该作者 · 2015-2-9 22:10

2. 阅读Linux下的88W8686驱动源码（基于多任务系统，驱动程序框架，大量的设备、文件、链表等概念，确实有些复杂）
(1)  解压 GSPI-8686-LINUX26-BULVERDE-9.70.3.p20-26409.P42.zip
(2)  创建SourceInsight工程，方便浏览代码
(3)  找到了底层接口文件： if_gspi.c （通过GSPI访问88W8686寄存器的接口函数）  和 gspi_io.c （这是配置CPU的SPI接口以及DMA之类的）。这个地方不用细看了，到时候移植代码的时候需要大改。具体编码的时候，可以先将函数内部全部注释掉，保证整个工程编译能够通过。
(4)  找主函数费了很多周折，不过SourceInsight很强大，一步步跟踪跳转，终于找到了。乱翻代码，无意中看到了 wlan_process_rx_command() 函数，从字面理解就是处理无线AP发过来的命令，于是顺藤摸瓜，看这个函数在哪里被调用。它被wlan_main.c 中的wlan_service_main_thread() 调用。打开这个函数一看，所有的收发命令都在这个函数处理。这个函数是一个线程函数，也就是和主任务同步运行的函数，是一个 for (;;) 死循环。如果要移植到裸机程序（无操作系统），则需要将for循环去掉，然后有主程序轮询调用或者有中断触发调用。

只看该作者 · 2015-2-9 22:10

(5) wlan_service_main_thread() 函数只看了前面几行，有个结构体指针变量 wlan_adapter *Adapter = priv->adapter；顺便看了下 struct _wlan_adapter 这个结构体，成员变量超多，估计50个以上是有的，很多是缓冲区，加起来估计好几KB了。在这个地方只是指针引用，没有分配变量空间。肯定在某个地方申明了一个全局的结构变量，也不排除动态分配。很多函数之间的数据交换，都可以通过这个超大结构体指针互访。这是耗内存大户，需要特别关注。
这个函数里面用到 add_wait_queen() ，谷歌搜索了下，是把当前进程加入等待队列，等待事件唤醒。裸机程序没有任务等待队列，后面移植的时候可以直接去掉。

只看该作者 · 2015-2-9 22:11

（6）继续向前追溯，wlan_service_main_thread()  这个函数被wlan_add_card(void *card)调用。字面理解是添加网卡设备的函数（典型的驱动编程思想）。
      先大致看下它调用了哪些函数。
      a） dev = alloc_etherdev(sizeof(wlan_private))); 分配以太网设备，不太理解，估计和Linux上层TCP/IP协议栈关联，这个地方以后肯定要替换掉。
      b） priv->adapter = kmalloc(sizeof(wlan_adapter), GFP_KERNEL)  之前的猜测没错，它是通过动态分配内存的方式建立这个Adapter全局变量的。不过 kmalloc 函数标准c不支持，这个地方需要替换。动态分配空间会占用堆空间，因此stm32初始化文件中的堆空间就要预留的足够大。

只看该作者 · 2015-2-9 22:11

  c）遇到 SET_MODULE_OWNER(dev); Sourceinsight没有显示跳转，看来是Linux编译器特有的关键字。google一下，SET_MODULE_OWNER(scull_fops)的实现(&scull_fops)-> owner = THIS_MODULE; 当时时展开替换掉即可。也可能对于裸机程序无用。到改代码的时候再说吧。
      d）类似的还有 INIT_LIST_HEAD(&priv->adapter->CmdFreeQ); 宏函数。Sourceinsight中没有加上彩色的宏和函数（也就是没有定义的），一般都是要修改的，因为在源码中没找到，那就是编译器特有的。初略google了下，和链表有关。这个地方后期得花点时间更改了。
      e） wlan_add_card这个函数懒得看了，估计很多语句得大动手术，到时再说吧。

只看该作者 · 2015-2-9 22:11

  (7) 继续向前追溯， wlan_add_card被 wlan_init_module调用. 函数很简单，注册了添加WLAN卡和卸载WLAN卡的函数。这和操作系统相关了。到此为止，我们不必再向前追溯了，因为裸机程序不需要这些概念。 因此，我们只要从 wlan_add_card（）函数开始正式阅读代码即可。
int
wlan_init_module(void)
{
      int ret = WLAN_STATUS_SUCCESS;

      ENTER();

      if (sbi_register(wlan_add_card, wlan_remove_card, NULL) == NULL) {
         ret = WLAN_STATUS_FAILURE;
         goto done;
      }

   done:
      LEAVE();
      return ret;
}