android wifi模块分析

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现在对android平台的wifi模块了解了一段时间，现在做一些简要总结，以便以后查阅和与修正，上正文。

【Wifi模块学习流程】

最近研究Wifi模块，查了不少的相关资料，但发现基本上是基于android2.0版本的的分析，而现在研发的android移动平台基本上都是2.3的版本，跟2.0版本的差别，在Wifi模块上也是显而易见的。2.3版本Wifi模块没有了WifiLayer，之前的WifiLayer主要负责一些复杂的Wifi功能，如AP选择等以提供给用户自定义，而新的版本里面的这块内容基本上被WifiSettings所代替

本文就是基于android2.3版本的Wifi分析，主要分为两部分来分别说明：

（a） Wifi的启动流程（有代码供参考分析）

（b） Wifi模块相关文件的解析

（c） Wpa_supplicant解析

【A】wifi的基本运行流程（针对代码而言）

首先给一张我网上down下来的图，针对2.3版本之前的，由于不怎么擅长画这些，大家也就将就点，只要能助理解就可以了

（一）初始化

a.流程

1.在SystemServer启动的时候会生成一个ConnectivityService的实例

2.ConnectivityService的构造函数会创建WifiService

3.WifiStateTracker会创建WifiMonitor接受来自底层的事件，WifiService和WifiMonitor是整个wifi模块的核心，WifiService负责启动和关闭wpa_supplicant，启动和关闭WifiMonitor监视线程和把命令下方给wpa_supplicant，而WifiMonitor则负责从wpa_supplicant接受事件通知

b.代码分析

要想使用Wifi模块，必须首先使能Wifi，当你第一次按下Wifi使能按钮时，WirelessSettings会实例化一个WifiEnabler对象，实例化代码如下：

packages/apps/settings/src/com/android/settings/WirelessSettings.java

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);
……CheckBoxPreferencewifi = (CheckBoxPreference) findPreference(KEY_TOGGLE_WIFI);mWifiEnabler= new WifiEnabler(this, wifi);
……
}

WifiEnabler类的定义大致如下，它实现了一个监听接口，当WifiEnabler对象被初始化后，它监听到你按键的动作，会调用响应函数 onPreferenceChange（），这个函数会调用WifiManager的setWifiEnabled（）函数。

public class WifiEnabler implementsPreference.OnPreferenceChangeListener {……public boolean onPreferenceChange(Preference preference,Object value) {booleanenable = (Boolean) value;……if (mWifiManager.setWifiEnabled(enable)) {mCheckBox.setEnabled(false);
……
}……}

我们都知道Wifimanager只是个服务代理，所以它会调用WifiService的setWifiEnabled（）函数，而这个函数会调用 sendEnableMessage（）函数，了解android消息处理机制的都知道，这个函数最终会给自己发送一个 MESSAGE_ENABLE_WIFI的消息，被WifiService里面定义的handlermessage()函数处理，会调用 setWifiEnabledBlocking（）函数。下面是调用流程：

mWifiEnabler.onpreferencechange()===>mWifiManage.setWifienabled()===>mWifiService.setWifiEnabled()===>mWifiService.sendEnableMessage()

===>mWifiService.handleMessage()===>mWifiService.setWifiEnabledBlocking().

在setWifiEnabledBlocking()函数中主要做如下工作：加载Wifi驱动，启动wpa_supplicant，注册广播接收器，启动WifiThread监听线程。代码如下：

……if (enable) {if (!mWifiStateTracker.loadDriver()) {Slog.e(TAG, "Failed toload Wi-Fi driver.");setWifiEnabledState(WIFI_STATE_UNKNOWN, uid);return false;}if (!mWifiStateTracker.startSupplicant()) {mWifiStateTracker.unloadDriver();Slog.e(TAG, "Failed tostart supplicant daemon.");setWifiEnabledState(WIFI_STATE_UNKNOWN, uid);return false;}registerForBroadcasts();mWifiStateTracker.startEventLoop();……

至此，Wifi使能（开启）结束，自动进入扫描阶段。

（二）扫描AP

当驱动加载成功后，如果配置文件的AP_SCAN = 1，扫描会自动开始，WifiMonitor将会从supplicant收到一个消息EVENT_DRIVER_STATE_CHANGED，调用 handleDriverEvent（），然后调用mWifiStateTracker.notifyDriverStarted()，该函数向消息队列添加EVENT_DRIVER_STATE_CHANGED，handlermessage()函数处理消息时调用scan()函数，并通过 WifiNative将扫描命令发送到wpa_supplicant。

看代码Frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiMonitor.java

private void handleDriverEvent(Stringstate) {if (state == null) {return;}if (state.equals("STOPPED")) {mWifiStateTracker.notifyDriverStopped();} else if (state.equals("STARTED")) {mWifiStateTracker.notifyDriverStarted();} else if (state.equals("HANGED")) {mWifiStateTracker.notifyDriverHung();}}

Frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiStateTracker.java

...
case EVENT_DRIVER_STATE_CHANGED:switch(msg.arg1) {case DRIVER_STARTED:/***Set the number of allowed radio channels according*to the system setting, since it gets reset by the*driver upon changing to the STARTED state.*/setNumAllowedChannels();synchronized (this) {if (mRunState == RUN_STATE_STARTING) {mRunState = RUN_STATE_RUNNING;if (!mIsScanOnly) {reconnectCommand();} else {// In somesituations, supplicant needs to be kickstarted to// start thebackground scanningscan(true);}}}break;
...

上面是启动Wifi时，自动进行的AP的扫描，用户当然也可以手动扫描AP，这部分实现在WifiService里面，WifiService通过startScan()接口函数发送扫描命令到supplicant。

看代码：Frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiStateTracker.java

public boolean startScan(booleanforceActive) {enforceChangePermission();switch (mWifiStateTracker.getSupplicantState()) {case DISCONNECTED:case INACTIVE:case SCANNING:case DORMANT:break;default:mWifiStateTracker.setScanResultHandling(WifiStateTracker.SUPPL_SCAN_HANDLING_LIST_ONLY);break;}return mWifiStateTracker.scan(forceActive);}

然后下面的流程同上面的自动扫描，我们来分析一下手动扫描从哪里开始的。我们应该知道手动扫描是通过菜单键的扫描键来响应的，而响应该动作的应该是 WifiSettings类中Scanner类的handlerMessage()函数，它调用WifiManager的 startScanActive()，这才调用WifiService的startScan()。

如代码:packages/apps/Settings/src/com/android/settings/wifiwifisettings.java

public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {menu.add(Menu.NONE, MENU_ID_SCAN, 0, R.string.wifi_menu_scan).setIcon(R.drawable.ic_menu_scan_network);menu.add(Menu.NONE, MENU_ID_ADVANCED, 0, R.string.wifi_menu_advanced).setIcon(android.R.drawable.ic_menu_manage);return super.onCreateOptionsMenu(menu);}

当按下菜单键时，WifiSettings就会调用这个函数绘制菜单。如果选择扫描按钮，WifiSettings会调用onOptionsItemSelected()。

packages/apps/Settings/src/com/android/settings/wifiwifisettings.java

public booleanonOptionsItemSelected(MenuItem item) {switch (item.getItemId()) {case MENU_ID_SCAN:if(mWifiManager.isWifiEnabled()) {mScanner.resume();}return true;case MENU_ID_ADVANCED:startActivity(new Intent(this,AdvancedSettings.class));return true;}return super.onOptionsItemSelected(item);}

Handler类：

private class Scanner extends Handler {private int mRetry = 0;void resume() {if (!hasMessages(0)) {sendEmptyMessage(0);}}void pause() {mRetry = 0;mAccessPoints.setProgress(false);removeMessages(0);}@Overridepublic void handleMessage(Message message) {if (mWifiManager.startScanActive()){mRetry = 0;} else if (++mRetry >= 3) {mRetry = 0;Toast.makeText(WifiSettings.this, R.string.wifi_fail_to_scan,Toast.LENGTH_LONG).show();return;}mAccessPoints.setProgress(mRetry != 0);sendEmptyMessageDelayed(0, 6000);}}

这里的mWifiManager.startScanActive()就会调用WifiService里的startScan（）函数，下面的流程和上面的一样，这里不赘述。

当supplicant完成了这个扫描命令后，它会发送一个消息给上层，提醒他们扫描已经完成，WifiMonitor会接收到这消息，然后再发送给WifiStateTracker。

Frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiMonitor.java

void handleEvent(int event, String remainder) {switch (event) {caseDISCONNECTED:handleNetworkStateChange(NetworkInfo.DetailedState.DISCONNECTED,remainder);break;case CONNECTED:handleNetworkStateChange(NetworkInfo.DetailedState.CONNECTED,remainder);break;case SCAN_RESULTS:mWifiStateTracker.notifyScanResultsAvailable();break;case UNKNOWN:break;}}

WifiStateTracker将会广播SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION消息：

代码如：Frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiStateTracker.java

public voidhandleMessage(Message msg) {Intent intent;……case EVENT_SCAN_RESULTS_AVAILABLE:if(ActivityManagerNative.isSystemReady()) {mContext.sendBroadcast(new Intent(WifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION));}sendScanResultsAvailable();/*** On receiving the first scanresults after connecting to* the supplicant, switch scanmode over to passive.*/setScanMode(false);break;……｝

由于WifiSettings类注册了intent，能够处理SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION消息，它会调用handleEvent()，调用流程如下所示。

WifiSettings.handleEvent() ====>WifiSettings.updateAccessPoints() ====> mWifiManager.getScanResults()====> mService.getScanResults()====> mWifiStateTracker.scanResults() ====> WifiNative.scanResultsCommand()……
将获取AP列表的命令发送到supplicant，然后supplicant通过Socket发送扫描结果，由上层接收并显示。这和前面的消息获取流程基本相同。

（3）配置，连接AP
当用户选择一个活跃的AP时，WifiSettings响应打开一个对话框来配置AP，比如加密方法和连接AP的验证模式。配置好AP后，WifiService添加或更新网络连接到特定的AP。
代码如：packages/apps/settings/src/com/android/settings/wifi/WifiSetttings.java

public booleanonPreferenceTreeClick(PreferenceScreen screen, Preference preference) {if (preference instanceof AccessPoint) {mSelected = (AccessPoint) preference;showDialog(mSelected, false);} else if (preference == mAddNetwork) {mSelected = null;showDialog(null, true);} else if (preference == mNotifyOpenNetworks) {Secure.putInt(getContentResolver(),Secure.WIFI_NETWORKS_AVAILABLE_NOTIFICATION_ON,mNotifyOpenNetworks.isChecked() ? 1 : 0);} else {return super.onPreferenceTreeClick(screen, preference);}return true;}

配置好以后，当按下“Connect Press”时，WifiSettings通过发送LIST_NETWORK命令到supplicant来检查该网络是否配置。如果没有该网络或没有配置它，WifiService调用addorUpdateNetwork（）函数来添加或更新网络，然后发送命令给supplicant，连接到这个网络。下面是从响应连接按钮到WifiService发送连接命令的代码：

packages/apps/settings/src/com/android/settings/wifi/WifiSetttings.java

public void onClick(DialogInterfacedialogInterface, int button) {if (button == WifiDialog.BUTTON_FORGET && mSelected != null) {forget(mSelected.networkId);} else if (button == WifiDialog.BUTTON_SUBMIT && mDialog !=null) {WifiConfiguration config = mDialog.getConfig();if (config == null) {if (mSelected != null&& !requireKeyStore(mSelected.getConfig())) {connect(mSelected.networkId);}} else if (config.networkId != -1) {if (mSelected != null) {mWifiManager.updateNetwork(config);saveNetworks();}} else {int networkId =mWifiManager.addNetwork(config);if (networkId != -1) {mWifiManager.enableNetwork(networkId, false);config.networkId =networkId;if (mDialog.edit || requireKeyStore(config)){saveNetworks();} else {connect(networkId);}}}}
}

Frameworks\base\wifi\java\android\net\wifi\WifiManager.java

public intupdateNetwork(WifiConfiguration config) {if(config == null || config.networkId < 0) {return -1;}return addOrUpdateNetwork(config);}private intaddOrUpdateNetwork(WifiConfiguration config) {try {return mService.addOrUpdateNetwork(config);} catch (RemoteException e) {return -1;}}

WifiService.addOrUpdateNetwork()通过调用mWifiStateTracker.setNetworkVariable()将连接命令发送到Wpa_supplicant。

（4）获取IP地址
当连接到supplicant后，WifiMonitor就会通知WifiStateTracker。

代码如：Frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiMonitor.java

Public void Run(){if (connectToSupplicant()) {// Send a message indicatingthat it is now possible to send commands// to the supplicantmWifiStateTracker.notifySupplicantConnection();} else {mWifiStateTracker.notifySupplicantLost();return;}……}

WifiStateTracker发送EVENT_SUPPLICANT_CONNECTION消息到消息队列，这个消息有自己的handlermessage()函数处理，它会启动一个DHCP线程，而这个线程会一直等待一个消息事件，来启动DHCP协议分配IP地址。

frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiStateTracker.java

void notifySupplicantConnection() {sendEmptyMessage(EVENT_SUPPLICANT_CONNECTION);}public void handleMessage(Message msg) {Intent intent;switch (msg.what) {case EVENT_SUPPLICANT_CONNECTION:……HandlerThread dhcpThread = newHandlerThread("DHCP Handler Thread");dhcpThread.start();mDhcpTarget = newDhcpHandler(dhcpThread.getLooper(), this);…………

           case EVENT_NETWORK_STATE_CHANGED:……configureInterface();……

}}

private void configureInterface() {checkPollTimer();mLastSignalLevel = -1;if(!mUseStaticIp) {          //使用DHCP线程动态IPif(!mHaveIpAddress && !mObtainingIpAddress) {mObtainingIpAddress = true;//发送启动DHCP线程获取IPmDhcpTarget.sendEmptyMessage(EVENT_DHCP_START);}} else {        //使用静态IP，IP信息从mDhcpInfo中获取intevent;if(NetworkUtils.configureInterface(mInterfaceName, mDhcpInfo)) {mHaveIpAddress = true;event = EVENT_INTERFACE_CONFIGURATION_SUCCEEDED;if (LOCAL_LOGD) Log.v(TAG, "Static IP configurationsucceeded");}else {mHaveIpAddress = false;event = EVENT_INTERFACE_CONFIGURATION_FAILED;if (LOCAL_LOGD) Log.v(TAG, "Static IP configuration failed");}sendEmptyMessage(event);           //发送IP获得成功消息事件}}

当Wpa_supplicant连接到AP后，它会发送一个消息给上层来通知连接成功，WifiMonitor会接受到这个消息并上报给WifiStateTracker。
Frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiMonitor.java

void handleEvent(int event, String remainder) {switch (event) {case DISCONNECTED:handleNetworkStateChange(NetworkInfo.DetailedState.DISCONNECTED,remainder);break;case CONNECTED:handleNetworkStateChange(NetworkInfo.DetailedState.CONNECTED,remainder);break;……}private void handleNetworkStateChange(NetworkInfo.DetailedState newState, String data) {StringBSSID = null;intnetworkId = -1;if(newState == NetworkInfo.DetailedState.CONNECTED) {Matcher match = mConnectedEventPattern.matcher(data);if(!match.find()) {if (Config.LOGD) Log.d(TAG, "Could not find BSSID in CONNECTEDevent string");}else {BSSID = match.group(1);try {networkId = Integer.parseInt(match.group(2));} catch (NumberFormatException e) {networkId = -1;}}}mWifiStateTracker.notifyStateChange(newState,BSSID, networkId);}void notifyStateChange(DetailedState newState, StringBSSID, int networkId) {Messagemsg = Message.obtain(this, EVENT_NETWORK_STATE_CHANGED,newNetworkStateChangeResult(newState, BSSID, networkId));msg.sendToTarget();}

DhcpThread获取EVENT_DHCP_START消息事件后，调用handleMessage（）函数，启动DHCP获取IP地址的服务。
frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/WifiStateTracker.java

public void handleMessage(Message msg) {intevent;switch (msg.what) {case EVENT_DHCP_START:……Log.d(TAG, "DhcpHandler: DHCP requeststarted");//启动一个DHCPclient的精灵进程，为mInterfaceName请求分配一个IP地//址if (NetworkUtils.runDhcp(mInterfaceName, mDhcpInfo)) {event= EVENT_INTERFACE_CONFIGURATION_SUCCEEDED;if(LOCAL_LOGD) Log.v(TAG, "DhcpHandler: DHCP request succeeded");} else {event= EVENT_INTERFACE_CONFIGURATION_FAILED;Log.i(TAG,"DhcpHandler: DHCP request failed: " +NetworkUtils.getDhcpError());}……}
}

这里调用了一个NetworkUtils.runDhcp（）函数，NetworkUtils类是一个网络服务的辅助类，它主要定义了一些本地接口，这些接口会通过他们的JNI层android_net_NetUtils.cpp文件和DHCP client通信，并获取IP地址。
至此，IP地址获取完毕，Wifi启动流程结束。

待续
（b）    Wifi模块相关文件的解析

（c）    Wpa_supplicant解析

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