qca wlan wifi modules解析三
WLAN驱动的内核模块。参看下面这个框图:
WLAN驱动中各个内核模块的作用如下:
- asf.ko – 基本框架模块
- qdf.ko – 基本框架模块
- ath_spectral.ko – 支持Spectral
- ath_dfs.ko – 支持DFS
- umac.ko – 通用802.11协议管理
- ath_hal.ko – Direct-Attach硬件虚拟层
- ath_rate_atheros.ko – 支持Direct-Attach速率控制
- hst_tx99.ko – 支持Direct-Attach Tx99
- ath_dev.ko – Direct-Attach LMAC层
- qca_da.ko – 支持Direct-Attach驱动
- qca_ol.ko – 支持Offload驱动
- smart_antenna.ko – 支持Smart Antenna
- ath_pktlog.ko – 支持Direct-Attach Packet日志
通用WLAN驱动模块
通用WLAN驱动模块用于Direct-Attach和Off-load芯片组。 asf.ko,qdf.ko,ath_dfs.ko,ath_spectral.ko和umac.ko这些,对于Direct-Attach和Off-load芯片组都是需要的
Direct-Attach WLAN驱动模块
以下这些模块只在Direct-Attach芯片组适用: ath_hal.ko,ath_rate_atheros.ko,hst_tx99.ko,ath_dev.ko,qca_da.ko 这些obj可以在umac.ko安装后使用。qca_da.ko集成了内核PCI子系统接口。加载qca_da.ko后,才能识别Direct-Attach芯片组。
Offload specific WLAN驱动模块
qca_ol.ko用于支持Offload芯片组。其在umac.ko安装后使用。加载qca_ol.ko后,才能识别Offload芯片组。qca_ol.ko同时还支持NSS Wifi-Offload功能。
硬件抽象层(HAL)
硬件抽象层(HAL)是驱动和硬件芯片之间的连接部分。如果有多个芯片同时使用,例如双AP的形态,则每个芯片都会创建一个HAL实例与之对应,因此采用这样的设计,能使高通Atheros芯片和其他厂商的产品,在软件上能更容易的适配到一起。 HAL的代码可以分为两个大块,1)通用HAL接口,为上层提供API与HAL交互;2)面向指定芯片的HAL模块,主要是支持具体的硬件。目前高通Atheros芯片的HAL,主要有三个分支:AR5212, AR5416, 和AR9300。详述如下:
模块 | 描述 |
---|---|
AR5212 | 本模块支持802.11b/g/a模式的legacy设备。通常,这些设备具有各自独立的PHY芯片组来与MAC芯片适配,所以对这些不同的PHY芯片组的支持也包含在本模块中。 |
AR5416 | 本模块支持第一、二、三代IEEE 802.11n芯片组,这其中包括:第一代AR5416芯片组(用于具有11n处理能力的PHY芯片),第二代AR91xx和第三代92xx系列芯片组(集成PHY和MAC到一个单一芯片中)。同时,本模块也支持1x1 AR958x芯片组。 |
AR9300 | 本模块支持AR93xx/AR958x系列芯片组。这些芯片组采用了先进的射频设计、新的MAC队列接口、并支持3空间流的MIMO操作。 |
抽象出来的HAL转接层,是尽可能的,面向不同的操作系统(OS)和不同系列的芯片时,进行代码复用。因此必须从HAL模块内部去调用这些函数,就显得尤为重要;同时HAL内部也不应该使用一些链接性质的代码,因此这里使用ah_hal_printf函数来代替printk函数,用HDPRINTF宏代替DPRINTF宏。
底端MAC层 (LMAC)
LMAC层包含Atheros设备对象(ATH)。ATH层负责管理硬件的输入队列数据流,同时也管理着底层的协议,比如Block ACK(BA)处理。之所以设计LMAC层,是因为有Atheros硬件架构需要适配,而UMAC则更接近802.11协议的实现。 LMAC主要提供以下功能,并由UMAC和OSIF层控制:
- 整合了legacy和11n芯片组的传输、接收路径,包括缓冲区和队列的处理。
- 速率控制、DFS、频段扫描。
- 高级11n MAC特性如帧聚合(frame aggregation)、缩短帧间间隙(RIFS)、多路收发节电技术(MIMO power save)等。
- 802.11网络节能和设备电源状态(D0-D3)管理。
- Beacon帧的生成和时间同步(TSF)管理。
- 支持无线唤醒(Wake-On-Wireless)。
- RfKill、自定义LED和GPIO算法。
- 提供支持IQUE, 无线声传(VoW), 智能天线(Smart Antenna),传输波束成形技术(TxBF)等功能的开关。
上端MAC层 (UMAC)
Upper MAC重要实现802.11协议的处理,并为OS接口层提供API。其主要功能有以下几点:
- AP状态机
- 连接状态机和节点管理
- MAC子层管理实体(MLME)服务 一些基本功能比如:扫描(scanning),加密(encryption),电源管理(power management),域管理(regulatory domain),资源管理(resource management)等。
- 与许多协议相关的特定功能如:P2P,通道直接链路建立(TDLS),WMM-AC,无线资源管理(RRM)等。
- 支持一些集中控制式的工作模式如WDS和EXTAP等。
- 提供支持访问控制列表(ACL),自选信道(ACS),IQUE,无线声传(VoW),智能天线(Smart Antenna),传输波束成形技术(TxBF)等功能的开关。
系统接口层 (OSIF)
系统接口层是系统适配的模块,为WLAN驱动提供网络协议栈接口和应用向的接口。这一层使用UMAC提供的API来完成其提供的功能。每个系统都应该适配自己的接口层。
高通驱动架构层(QDF)
这部分代码,提供了一整套驱动相关的接口,方便适配不同的操作系统。这是一个抽象层,由驱动调用,提供诸如创建timer、tasklet等功能。这个抽象层可以灵活的修改去适配不同的操作系统。本文档使用的操作系统是Linux 2.6。 任何硬件相关的和系统相关的,不属于OSIF层的内容,应当放到这一层(QDF)。另外,如果扩展了一些新的接口,也要确保这些函数包含在QDF层的文件中。
Atheros服务架构层 (ASF)
这一部分的代码,提供了一些列基本服务相关的接口,方便对不同操作系统的适配。这一层提供了一些基本服务的接口,如内存相关接口、debug相关接口等。这个抽象层可以灵活的修改去适配不同的操作系统。本文档使用的操作系统是Linux 2.6。
WLAN应用层(WLAN Application)
- Wireless LAN应用层运行在用户空间,其包括以下内容
- Wireless工具:用于WLAN驱动的配置
- apcfg:AP平台的配置文件
- hostapd:AP模式下的802.1X/WPA/WPA2/EAP鉴权,以及WPS。
- wpa_supplicant:STA模式下的802.1X/WPA/WPA2/EAP鉴权,以及WPS。
- radartool:radar检测的测试/调试工具。
- Spectral守护进程。
- spectraltool:配置/调试spectral扫描的工具。
- athssd:一个用于导出Spectral扫描和分析结果的工具,还可以输出干扰信息。
- pktlog:采集WLAN MAC收发包的debug信息。
统一WLAN软件架构(Unified Software WLAN Architecture)
主要是在AP和STA模式下,对高吞吐量(VHT)场景的软件结构,有一个更详细的介绍。这些统一提出的栈一样的分层,支持所有的QCA软件结构,不论用户采用何种方式集成他的AP软件系统(direct attach模式或者Full/Partial offload模式)。
Offload模式分层(Offload stack)如下图:
- OS接口层(OS Interface):为WLAN驱动提供网络栈和应用向的接口。
- WSI层:WLAN Service API,由UMAC封装,供OSIF层调用(避免直接访问UMAC的数据结构)。
- UMAC层:多数802.11协议在这一层实现(AP状态机,连接状态机,MLME服务) 目标UMAC:处理低级别的MAC功能。管理数据流(Tx和Rx)到硬件的输入队列中,buffer管理,速率控制,Aggregation,MIMO节能。
- WAL层:对不同MAC的高级别的功能的抽象
- HAL层:硬件抽象层,实现底层的硬件功能,如创建descriptor,创建加密key,创建channel等。
Unified UMAC支持项
- 新的结构基于间接化的函数指针的动态链接,同时支持direct attach和offload解决方案。
- 在direct attach方案中,使用的是旧有的IF_LMAC函数指针。而在offload结构中,使用的是OL_WMI函数指针。
- UMAC封装的功能(函数)可以根据需要进行开启或关闭,不论在主机端运行还是在目标端运行。
基于当前这种模块化的架构,新的offload WMI层可以很容易的继承进去。
11AC offload host-target interface
Host与target之间通过这些已经划分好的各个软件接口层,协作通信。本章节介绍的就是这些软件接口层
Host接口层 (HIF) 这一层对host和target之前的总线接口进行抽象,并提供了一套二者可以互相通信的机制。
Bootloader消息接口层(BMI)
在初始化过程中,host可以使用Bootloader消息接口层(BMI)提供的一些功能,比如获取target的版本信息;从target的内存中上传(或读取)一些代码和数据;读/写target寄存器;运行target上指定地址的程序等。BMI层可以下载指定的应用程序、测试程序还有补丁到代码和数据中,有时候也会设置一些target应用程序中的全局变量。
Host Target通信层 (HTC):
HTC层用于WMI和HTT二者进行发送、接收一些控制类/数据类消息,这些消息的源头的目的是target和host系统的11ac设备之间的纽带部分。
无线消息接口层(WMI)
Host与target之间的控制通路由WMI接口来完成。一些预先定义好的WMI消息,用于host WLAN与target WLAN之间交互。
Host Target传输层(HTT)
Host与target之间的数据通路由WMI接口来完成。一些预先定义好的HTT消息,用于host WLAN与target WLAN之间交互。
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