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BL808 RT-Thread Wi-Fi 驱动适配

发布于 2023-11-30 23:58:04 浏览：715 订阅该版

[tocm]

BL808 WiFi 属于 SOC 单芯片型无线 MCU，片上集成 WiFi 功能，移植 RT-Thread 过程中，需要使用 RT-Thread wlan 框架。
RT-Thread wlan 框架是用于管理 Wi-Fi 驱动设备的框架，对下连接具体的 Wi-Fi 驱动，控制 Wi-Fi 的连接断开、扫描等操作，对上为应用提供统一的 Wi-Fi 控制接口。
wlan 框架主要有 3 部分组成：
- dev 驱动接口层：为 wlan 框架提供统一的接口调用。
- manage 管理层：为用户提供 Wi-Fi 扫描，链接，断线重连等功能。
- protocol 协议：负责处理 Wi-Fi 产生的数据流，如 lwip。

使用了 wlan 驱动框架之后，Wi-Fi 驱动只需要关注 Wi-Fi 的连接、断开、扫描等动作，并通过 event 将相关动作告知 wlan 框架，由 wlan 框架根据收到的 event 管理 lwip。

## 1、使能 wlan 驱动
在 Linux 下 执行如下命令，并开启 wlan 驱动。
```shell
$ scons --menuconfig
RT-Thread Components  --->
    Device Drivers  --->
        [*] Using Wi-Fi framework  --->  
```
开启 wlan 驱动后，默认会选中 lwip。

如 WiFi SOC 类芯片，原厂 SDK 中已经有线程管理 WiFi 数据收发，可关闭 lwip 中的 Rx thread 和 Tx thread，以节省系统资源。

```shell
Network  --->
    -*- LwIP: light weight TCP/IP stack  --->
        [*]   Not use Rx thread
        [*]   Not use Tx thread
```

## 2、wlan 驱动框架适配

### 初始化
通过 rt_wlan_dev_register() 注册 STATION 和 AP 设备，并将 wlan 设备接口函数注册进对应设备。
```c
static const struct rt_wlan_dev_ops ops =
{
    .wlan_init = drv_wlan_init,
    .wlan_mode = drv_wlan_mode,
    .wlan_scan = drv_wlan_scan,
    .wlan_join = drv_wlan_join,
    .wlan_softap = drv_wlan_softap,
    .wlan_disconnect = drv_wlan_disconnect,
    .wlan_ap_stop = drv_wlan_ap_stop,
    .wlan_ap_deauth = drv_wlan_ap_deauth,
    .wlan_scan_stop = drv_wlan_scan_stop,
    .wlan_get_rssi = drv_wlan_get_rssi,
    .wlan_set_powersave = drv_wlan_set_powersave,
    .wlan_get_powersave = drv_wlan_get_powersave,
    .wlan_cfg_promisc = drv_wlan_cfg_promisc,
    .wlan_cfg_filter = drv_wlan_cfg_filter,
    .wlan_cfg_mgnt_filter = drv_wlan_cfg_mgnt_filter,
    .wlan_set_channel = drv_wlan_set_channel,
    .wlan_get_channel = drv_wlan_get_channel,
    .wlan_set_country = drv_wlan_set_country,
    .wlan_get_country = drv_wlan_get_country,
    .wlan_set_mac = drv_wlan_set_mac,
    .wlan_get_mac = drv_wlan_get_mac,
    .wlan_recv = drv_wlan_recv,
    .wlan_send = drv_wlan_send,
};

int rt_hw_wifi_init(void)
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;

static struct rt_wlan_device wlan0;
    static struct rt_wlan_device wlan1;

memset(&wifi_sta, 0, sizeof(wifi_sta));
    ret = rt_wlan_dev_register(&wlan0, RT_WLAN_DEVICE_STA_NAME, &ops, 0, &wifi_sta);
    wifi_sta.wlan = &wlan0;

memset(&wifi_ap, 0, sizeof(wifi_ap));
    ret |= rt_wlan_dev_register(&wlan1, RT_WLAN_DEVICE_AP_NAME, &ops, 0, &wifi_ap);
    wifi_ap.wlan = &wlan1;

return ret;
}
INIT_DEVICE_EXPORT(rt_hw_wifi_init);
```

### 启动设备
在 main.c 中 加入 rt_wlan_set_mode 分别设置 STATION 和 AP 模式。
```c
int main(void)
{
    rt_kprintf("Hello, RISC-V!\n");

/* set wifi work mode */
    rt_wlan_set_mode(RT_WLAN_DEVICE_STA_NAME, RT_WLAN_STATION);
    rt_wlan_set_mode(RT_WLAN_DEVICE_AP_NAME, RT_WLAN_AP);

return 0;
}
```

### 接口实现
- 在 STATION 模式下，至少需要实现连接路由器 `drv_wlan_join()` 和断开路由器 `drv_wlan_disconnect()` 这 2 个函数。
- 在 AP 模式下，至少要实现 AP 开启 `drv_wlan_softap` 和 AP 关闭 `drv_wlan_ap_stop()` 这 2个函数。

这 4 个函数可以按照芯片 SDK 上的接口对应实现即可。

### event 管理
在实现以上接口用，需要在 Wi-Fi 触发对应事件后，通过 event 通知 wlan 驱动框架。
- 在 STATION 模式下，当连接路由器成功后，通过 `rt_wlan_dev_indicate_event_handle(wifi_sta.wlan, RT_WLAN_DEV_EVT_CONNECT, RT_NULL)` 函数通知 wlan 框架 station 已经连接路由成功。当断开路由器后，通过 `rt_wlan_dev_indicate_event_handle(wifi_sta.wlan, RT_WLAN_DEV_EVT_DISCONNECT, RT_NULL)` 函数通过 wlan 框架 station 已经断开路由器。

wlan 框架在收到 RT_WLAN_DEV_EVT_CONNECT 时间后会通过 dhcp 服务获取 IP。

- 在 AP 模式下，开启软 AP 成功后，通过 `rt_wlan_dev_indicate_event_handle(wifi_ap.wlan, RT_WLAN_DEV_EVT_AP_START, RT_NULL)` 函数通知 wlan 框架 AP 模式开启成功。关闭软 AP 成功后，通过 `rt_wlan_dev_indicate_event_handle(wifi_ap.wlan, RT_WLAN_DEV_EVT_AP_STOP, RT_NULL)` 函数通知 wlan 框架软 AP 关闭。

wlan 框架在收到 RT_WLAN_DEV_EVT_AP_START 时间后会开启 DHCP_SERVER 服务。

采用了 RT-Thread wlan 驱动框架后，芯片 SDK 只需要负责管理 WiFi 相关的连接服务，而不需要管理 lwip 协议栈，

### 数据收发
上面说到 wlan 框架在收到对应的 evnet 后，负责启动 lwip 中的对应服务。
- wlan 框架通过 `drv_wlan_send()` 函数将需要发送的网络数据包发输出去。针对WiFi 而言，需要通过判断设备是 station 还是 ap 后，将对应的数据包发送给 WiFi 。
```c
static int drv_wlan_send(struct rt_wlan_device *wlan, void *buff, int len)
{
    if (wlan->user_data == &wifi_sta)
        bl_wifi_tx(0, (struct pbuf *)buff);
    else
        bl_wifi_tx(1, (struct pbuf *)buff);

return RT_EOK;
}
```

- WiFi 设备接收到数据后，通过 `rt_wlan_dev_report_data()` 函数，将数据传递给 wlan 框架，wlan 框架会进一步通过 lwip 做进一步处理。
```c
int bl_wifi_rx(uint8_t idx, struct pbuf *p)
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    if (idx == 0)
        ret = rt_wlan_dev_report_data(wifi_sta.wlan, p, p->tot_len);
    else
        ret = rt_wlan_dev_report_data(wifi_ap.wlan, p, p->tot_len);

return ret;
}
```

### 其他必须实现的接口
- mac相关
主要实现 mac 地址读取和写入。
```c
static rt_err_t drv_wlan_set_mac(struct rt_wlan_device *wlan, rt_uint8_t mac[])
{
    wifi_mgmr_sta_mac_set(mac);

return RT_EOK;
}
```
```c
static rt_err_t drv_wlan_get_mac(struct rt_wlan_device *wlan, rt_uint8_t mac[])
{
    wifi_mgmr_sta_mac_get(mac);

return RT_EOK;
}
```

- Wi-Fi scan
```c
static rt_err_t drv_wlan_scan(struct rt_wlan_device *wlan, struct rt_scan_info *scan_info)
{
    int  channel_input_num = 0;
    uint8_t channel_input[MAX_FIXED_CHANNELS_LIMIT] = {0};
    const char *ssid = NULL;
    uint8_t bssid[6] = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
    uint8_t scan_mode = SCAN_ACTIVE;
    uint32_t duration_scan_us = 0;

if (scan_info != NULL && scan_info->ssid.len > 0)
    {
        ssid = scan_info->ssid.val;
    }

if (wifi_mgmr_scan_adv(wlan, wifi_scan_complete_callback, channel_input, channel_input_num, bssid, ssid, scan_mode, duration_scan_us) != 0)
        return -RT_ERROR;

return RT_EOK;
}
```