USB无线网卡的Linux驱动移植

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引言
       
        　　COMFAST CF150NS USB无线网卡使用IEEE802.11n无线技术，无线传输速率最高达150 Mbps。相比传统的54 Mbps IEEE802.11g产品，拥有更高的无线带宽，让局域网内的数据传输更加高效，能有效地减少网络延迟，使语音视频、网络游戏、在线点播更流畅。CF150NS还使用了CCA（Clear Channel Assessment）空频道检测技术，在检测到周边有无线信号干扰时，可自动调整频宽模式，避开信道干扰，使无线信号更加稳定。当干扰消失时，又可自动捆绑空闲信道，充分利用信道捆绑优势，提升无线性能。CF150NS主要技术参数：主芯片Realtek 8188SU，接口USB2.0，频率范围为2.4～2.48 GHz，支持IEEE802.11n/g/b无线标准；无线速率最高可达150 Mbps(IEEE802.11n)；工作模式AdHoc和Infrastructre可选；加密特性为64/128位WEP、WPA/WPA2、WPAPSK/WPA2PSK（TKIP/AES）；支持的操作系统为Windows/Linux/Mac[1]。
       
        1　移植要求
       
        　　移植目标是在原有ARM监测系统的基础上实现USB无线网卡功能扩展，为系统提供数据远程无线采集方案。原ARM监测系统是在优龙YLE2440开发板上开发的，其Linux内核版本为2.6.12.7。USB无线网卡是外部无线网络系统提供的指定产品COMFAST CF150NS，其主芯片Realtek 8188SU的Linux内核版本要求是2.6.18～2.6.33。也就是说，整个移植过程要求USB无线网卡驱动必须是Realtek 8188SU，且工作环境是Linux2.6.12.7。Realtek公司对8188SU主芯片驱动提供的建议是PC机Fedora Linux 2.6.24测试通过。经测试，若直接将驱动使用Linux 2.6.12.7内核编译，将出现大量错误。如何将驱动移植到Linux 2.6.12.7还需要进一步研究。
       
        2　移植过程
       
        2.1　移植环境搭建
       
        　　移植过程采用VM虚拟机下安装RedHat9.0来完成。具体配置：PC操作系统为VMware Workstation5.5 & RedHat 9.0(Linux 2.4.20)；硬件为优龙YLE2440开发板；操作系统为Linux 2.6.12.7，安装位置为/test/yle2440_2.6.12；交叉编译器为gcc3.4.1，安装位置为/usr/local/arm/3.4.1/bin/；Busybox安装位置为/test/busybox；文件系统为/test/rootfs/；文件系统生成工具为mkcramfs；USB无线网卡驱动源码为/test/8188su/driver/8188su；无线管理工具wirelesstools为/test/wireless_tools.29.tar.gz。另外，还需要准备Linux 2.6.24内核[2]。
       
        2.2　Linux内核配置[3]
       
        　　进入内核安装目录/test/yle2440_2.6.12，运行内核配置：
        [root@localhost test]# make menuconfig
       
        （1） 增加WLAN支持
       
        　　选择[Device Driver]→[Networking support]→[Wireless LAN (nonhamradio)]→[Wireless LAN drivers (nonhamradio) & Wireless Extensions]。
       
        （2） 增加DHCP支持
       
        　　选择[Device Driver]→[Networkingsupport]→[Networking options]。务必选中“Packet socket”和“IP: DHCP support”、“Network packet filtering framework(Netfilter)”选项。
       
        　　另外，还需要udhcpc的配置文件。拷贝Busybox目录/examples/udhcp下的simple.script到文件系统/usr/share/udhcpc/下，并重命名为default.script。将default.script中的
        RESOLV_CONF="/etc/resolv.conf"
        　　修改为
        RESOLV_CONF="/tmp/resolv.conf"
        　　运行“mkcramfs rootfs rootfs.cramfs”生成根文件系统rootfs.cramfs，并重新下载到目标板。
       
        2.3　Linux内核文件修改
       
        　　首先将Linux2.6.24内核中的netdevice.h、wireless.h、iw_handler.h拷贝至Linux2.6.12内核相应目录下。然后以Linux2.6.24内核为蓝本进行文件建立、修改和替换。需要替换的文本清单为：
       
        ① /include/linux/目录，wireless.h、skbuff.h、textsearch.h、netdevice.h、slab.h、ip.h、icmp.h、socket.h；
        ② /include/net/目录，iw_handler.h、sock.h；
        ③ /include/sound/目录，core.h；
        ④ /net/core/目录，dev.c、skbuff.c、wireless.c、neighbour.h；
        ⑤ /net/ipv4/目录，ip_output.c、devinet.c、socket.c；
        ⑥ /net/netlink目录，af_netlink.c；
        ⑦ /mm/目录，slab.c。
        　　文件替换完毕进行内核编译：
        make zImage
       
        　　生成内核zImage后下载到目标板。在内核编译的过程中，还会出现许多错误，主要是C90语法错误、所调用函数数据类型不匹配、段符号未定义等问题。主要的修改内容：
        ① 内核编译时若出现C90语法和C99语法错误，只需按照本编译系统所采用的编译标准进行语法修改。例如，/net/core/dev.c中函数“net_rx_action”的第1713～1729行提示有语法错误。其中，第1713行的错误按照C90语法修改即可消除，其他错误为所调用函数数据类型不匹配所致，修改所调用函数的数据类型即可。
        ② 出现提示“.data=&no_cong_thresh”未定义之类的错误时，在相应源码中将其注释即可。
        ③ Wireless_seq_show函数错误直接采用2.6.24版本替换2.6.12版本即可。
        ④ net_sysctl_strdup类错误和警告一定要消除，消除方法是替换neighbour.h文件及相关文件。
       
        2.4　USB无线网卡驱动编译
       
        　　首先，下载主芯片Realtek 8188SU的最新驱动RTL8188SU_usb_linux_v2.6.6.0.20101111.zip，然后解压进入相应目录修改config、Makefile文件。
       
        （1） 修改config
        [root@localhost 8188su]# gvim config
        　　修改第16行，关闭PC模式：
        16 CONFIG_PLATFORM_I386_PC=n
        　　修改第18行，打开ARM模式
        18 CONFIG_PLATFORM_ARM_S3C=y
       
        （2） 修改Makefile
        　　修改交叉编译器和ARM内核安装目录：
        [root@localhost 8188su]# gvim Makefile
        　　修改第94行为gcc交叉编译器所在路径：
        CROSS_COMPILE:=/usr/local/arm/3.4.1/bin/armlinux
        　　修改第95行，直接注释掉以下语句：
        #KVER:= 2.6.24.7_$(ARCH)
        　　修改第96行，指定2.6.12内核路径：
        KSRC:= /test/yle2440_2.6.12
       
        　　修改完毕后，直接make即可在目录下生成8712u.ko。下载8712u.ko驱动到目标板。
       
        2.5　安装wirelesstools[3]
       
        　　无线网卡配置需要使用一些无线网络管理工具，如wpa_supplicant、wirelesstools等。本项目使用wirelesstools来实现。首先下载wireless_tools.29.tar.gz，然后解压、编译、安装。 下面介绍具体步骤。
       
        ① 解压。
        tar zxvf wireless_tools.29.tar.gz
        ② 修改Makefile。
        　　修改第8行，设置可执行文件安装路径：
        PREFIX=/usr/local/wireless
        　　修改第12行，设置gcc交叉编译器：
        CC=/usr/local/arm/3.4.1/bin/armlinuxgcc
        　　修改第15行，设置ar交叉编译器：
        AR=/usr/local/arm/3.4.1/bin/armlinuxar
        　　修改第16行，设置ranlib交叉编译器：
        RANLIB=/usr/local/arm/3.4.1/bin/armlinuxranlib
        ③ 运行make命令。
        ④ 运行make install命令。可执行文件安装于/usr/local/wireless目录下。
        ⑤ 拷贝两个库libiw.so和libiw.so.29到文件系统/test/rootfs/lib目录下，运行chmod 777命令后重新生成压缩根文件rootfs.cramfs，并下载到ARM板。
        ⑥ 将安装目录下的iwconfig、iwlist等下载到目标板。主要使用的命令及功能：
        ◆ iwconfig，回车，查看所有无线网卡；
        ◆ iwconfig wlan0，查看wlan0；
        ◆ iwconfig wlan0 essid "xx"，配置网卡SSID为xx；
        ◆ iwlist wlan0 scan|grep ESSID，搜索周边所有无线网卡的ESSID。
       
        2.6　无线网卡测试
       
        （1） 插入无线网卡，自动安装USB host驱动
        [root@(none) tmp]# uname a
        Linux(none) 2.6.12h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown
        [root@(none) tmp]# usb 11:new full speed USB device using s3c2410ohci and address 4
        usb 11: Product: RTL8188S WLAN Adapter
        usb 11: Manufacturer: Manufacturer Realtek
        usb 11: SerialNumber: 00e04c000001
       
        （2） 加载模块8712u.ko
        　　insmod 8712u.ko
       
        （3） 唤醒USB无线网卡驱动
        　　ifconfig wlan0 up
       
        （4） 搜索周边无线网络
        [root@(none) tmp]# iwlist wlan0 scan | grep ESSID
        fwdbg: get survey cmd
        fwdbg: survey done (00000005, 00000000)
        ESSID: "TPLINK_WSW"
        ESSID: "TPLINK_717E24"
        ESSID: "dlink"
        ESSID: "newnav"
        ESSID: "dgdz"
       
        （5） 配置wlan0的SSID
        　　iwconfig wlan essid TPLINK_717E24
        　　配置成功后利用iwconfig回显：
        [root@(none) tmp]# uname a
        Linux (none) 2.6.12h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown
        [root@(none) tmp]# iwconfig wlan0
        wlan0IEEE 802.11bg ESSID:"TPLINK_717E24"
        　　Mode: Managed Frequency: 2.437 GHz Access Point: 00:25:86:71:7E:24
        　　Bit Rate: 54 Mb/s
        　　Encryption key:off
        　　Power Management: off
        　　Link Quality=52/100 Signal level=52/100 Noise level=0/100
        　　Rx invalid nwid:0 Rx invalid crypt:0 Rx invalid frag:0
        　　Tx excessive retries:0 Invalid misc:0 Missed beacon:0
       
        （6） IP动态分配
        　　自动申请动态IP：
        udhcpc i wlan0
        　　显示如下信息：
        [root@(none) tmp]# uname a
        Linux (none) 2.6.12h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown
        [root@(none) tmp]# udhcpc i wlan0
        udhcpc (v0.9.9pre) started
        udhcpc[490]: udhcpc (v0.9.9pre) started
        Sending discover...
        udhcpc[490]: Sending discover...
        Sending select for 172.16.51.9...
        udhcpc[490]: Sending select for 172.16.51.9...
        Lease of 172.16.51.9 obtained, lease time 691200
        udhcpc[490]: Lease of 172.16.51.9 obtained, lease time 691200
        deleting routers
        route: SIOC[ADD|DEL]RT: No such process
        adding dns 61.153.216.99
        adding dns 61.153.216.104
       
        　　运行ifconfig命令后，显示最终配置：
        [root@(none) tmp]# uname a
        Linux (none) 2.6.12h1940 #59 Tue May 3 13:12:53 CST 2011 armv4tl unknown
        [root@(none) tmp]# ifconfig wlan0
        wlan0  Line encap: Ethernet HWaddr 00:0F:10:54:0E:1B
        inet addr: 172.16.51.9 Bcast:172.16.255.255 Mask: 255.255 Mask:255.255.255.0
        UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
        RX packets:618 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
        TX packets:2 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
        collisions:0 txqueuelen:1000
        RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)
       
        （7） ping测试
        　　ping测试时需要加c参数控制ping次数，否则会一直不停测试，并且无法kill。
        [root@(none) tmp]# ping c 2 172.16.51.9
        PING 172.16.51.9 (172.16.51.9): 56 data bytes
        64 bytes from 172.16.51.9: icmp_seq=0 ttl=64 time=1.4 ms
        64 bytes from 172.16.51.9: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.7 ms
        ---172.16.51.9 ping statistics
        2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss
        roundtrip min/avg/max=0.7/1.0/1.4 ms
       
        3　讨论
       
        　　在USB无线网卡驱动移植过程中，将主要的文件netdevice.h、wireless.h、iw_handler.h、dev.c等进行替换后，内核已经能编译成功。将内核下载并重启开发板后，加载驱动成功，并能利用iwlist搜索到周边的WLAN网络。在利用iwconfig给驱动指定SSID时iwconfig引起内核崩溃。初判原因不应为wirelesstools程序。加入ip.h、icmp.h socket.h等文件后iwconfig指定SSID成功。最后进行ping测试时，出现ping 127.1和本机IP均失败的情况。使用strace跟踪ping执行过程，发现recvfrom()函数参数传递错误，替换neighbour.c af_netlink.c等文件后ping 127.1成功。
       
        　　若系统内核升级到Linux 2.6.30，驱动能编译通过，但只要一发出ifconfig命令，内核即崩溃。即使高版本内核在移植时也有问题，这些问题需要进一步研究。