正点原子嵌入式linux驱动开发——Linux WIFI驱动-编程知识

WIFI的使用已经很常见了，手机、平板、汽车等等，虽然可以使用有线网络，但是有时候很多设备存在布线困难的情况，此时WIFI就是一个不错的选择。正点原子STM32MP1开发板支持USB和SDIO这两种接口的WIFI，本章就来学习一下如何在STM32MP1开发板上使用USB和SDIO这两种WIFI。

硬件原理图分析

正点原子的STM32MP1开发板板载了SDIO WIFI使用芯片的为RTL8723DS，原理图如下所示：

RTL8732DS原理图

从上图中可以看出，板载的WIFI为SDIO接口，D0-4所对应的硬件引脚为：PF0、PF4、PF5和 PD7，CMD对应的硬件引脚为PF1，CLK所对应的硬件引脚为PG15。

WIFI驱动添加与编译

正点原子的STM32MP1开发板目前支持两种接口的WIFI：USB和SDIO，其中USB WIFI使用的芯片为RTL8188EUS，SDIO接口的WIFI 使用芯片为RTL8723DS，这两个都是realtek公司出品的WIFI芯片。WIFI驱动不需要自己编写，因为realtek公司提供了WIFI驱动源码，因此只需要将WIFI驱动源码添加到Linux内核中，然后通过图形界面配置，选择将其编译成模块即可。

正点原子的STM32MP1开发板上有一个板载RTL8723DS WIFI，接口为SDIO。RTL8723DS芯片是WIFI和蓝牙二合一，这一章只讲解WIFI。正点原子STM32MP157开发板上的RTL8723DS模组有两种封装形式的，如下图所示：

RTL8723DS板载SDIO WIFI

上图中这两个都是RTL8723DS模组，封装、功能一模一样，只是元器件布局不同而已。另外，正点原子还有一款采用RTL8188EUS芯片的USB WIFI，如下图所示：

RTL8188 USB WIFI

向Linux内核添加WIFI驱动

移植驱动

将rtl8723ds目录拷贝到Ubuntu下Linux内核源码中的drivers/net/wireless/realtek/目录下，此目录存放着Linux主线上的所有realtek公司的WIFI驱动
文件，拷贝完成以后此目录如下图所示：

拷贝后的realtek目录

修改drivers/net/wireless/realtek/Kconfig

打开drivers/net/wireless/ realtek/Kconfig，在里面加入下面这一行内容：

source "drivers/net/wireless/realtek/rtl8723ds/Kconfig"

添加完成以后的如下图所示：

修改后的Kconfig

修改drivers/net/wireless/realtek/Makefile

打开drivers/net/wireless/realtek/Makefile，在里面加入下面以后内容：

obj-$(CONFIG_RTL8723DS) += rtl8723ds/

修改以后的Makefile文件如下图所示：

修改后的Makefile

上图中第11行，这里新添加一个内核配置，会根据CONFIG_RTL8723DS这个宏来决定8723ds WIFI驱动是编译进内核还是模块。

配置USB支持设备

在编译RTL8188和RTL8723驱动之前需要先配置Linux内核。

配置USB支持设备

USB配置默认已经选中了，这里只是看一下都有哪些要配置，配置路径如下：

-> Device Drivers
-> <*> USB support
-> <*> Support for Host-side USB //选中
-> <*> EHCI HCD (USB 2.0) support //选中
-> <*> OHCI HCD (USB 1.1) support //选中
-> <*> ChipIdea Highspeed Dual Role Controller //选中
-> [*] ChipIdea device controller-> //选中
-> [*] ChipIdea host controller //选中

配置支持WIFI设备

配置路径如下：

-> Device Drivers
-> [*] Network device support
-> [*] Wireless LAN
-> <*> IEEE 802.11 for Host AP (Prism2/2.5/3 and WEP/TKIP/CCMP) //选中
-> [*] Support downloading firmware images with Host AP driver //选中
-> [*] Support for non-volatile firmware download //选中

配置完如下图所示：

配置支持WIFI设备

配置支持IEEE802.11

配置路径如下：(注意：是配置成模块，不是编译进内核)

-> Networking support (NET [=y])
-> Wireless (WIRELESS [=y])
-> cfg80211 - wireless configuration API //编译成模块

配置完如下图所示：

IEEE 802.11配置项

使能STAGING配置

配置路径如下：

-> Device Drivers
-> [*] Staging drivers //选中

配置完如下图所示：

使能STAGING配置

配置好以后重新编译一下Linux 内核，得到新的uImage，后面使用新的编译出来的uImage启动系统。

设备树的配置

pinctrl的配置

首先肯定是sdmmc3引脚配置信息，打开stm32mp15-pinctrl.dtsi，找到如下所示内容：

sdmmc3引脚配置

示例代码53.1.3.1中就是sdmmc3的默认引脚配置，这个是ST官方根据自己的EVK开发板编写的，和正点原子STM32MP157开发板上的SDMMC3引脚一致，所以不需要修改！

sdmmc3控制器节点信息

打开stm32mp151.dtsi文件，找到名为“sdmmc3”的节点，内容如下：

sdmmc3节点

示例代码53.1.3.2中的sdmmc3节点不需要修改，这里只是看一下sdmmc3完整节点信息。从第13行可以看出，sdmmc3设备默认是关闭的。

使能sdmmc3节点

打开stm32mp157d-atk.dts文件，用追加代码的方式去使能sdmmc3节点，追加的内容如下所示：

示例代码 53.2.3.3 要追加的 sdmmc3 节点
1  &sdmmc3 {
2      pinctrl-names = "default", "opendrain", "sleep";
3      pinctrl-0 = <&sdmmc3_b4_pins_a>;
4      pinctrl-1 = <&sdmmc3_b4_od_pins_a>;
5      pinctrl-2 = <&sdmmc3_b4_sleep_pins_a>;
6      non-removable;
7      st,neg-edge;
8      bus-width = <4>;
9      vmmc-supply = <&v3v3>;
10     status = "okay";
11     keep-power-in-suspend;
12 };

示例代码53.2.3.3给sdmmc3节点追加了pinctrl配置和使能了sdmmc3。

重点来了，这里是正点原子编写linux驱动开发教程时候的一个坑。

大家都知道STM32MP1有三个SDMMC接口，它们的物理地址分别为：0x58005000-0x58005FFF、0x58007000-0x58007FFF和0x48004000-0x480043FF。从它们的物理地址可以知道，它们的初始化顺序是根据物理地址：SDMMC3→SDMMC1→SDMMC2。假如三个SDMMC接口都使能，那么在Linux里所对应的操作文件为：/dev/mmcblk0(SDMMC3)、/dev/mmcblk1(SDMMC1)和/dev/mmcblk2(SDMMC2)。要注意，出厂系统uboot启动linux的时候，启动EMMC上的文件系统使用的是mmcblk2。但是在本教程前面讲解系统移植的时候说过挂载EMMC里面文件系统的时候使用mmcblk1，那是因为那个时候还没有使能SDMMC3这个接口，所以mmcblk1就是EMMC。

编译WIFI驱动

执行“make menuconfig”命令，打开Linux内核配置界面，然后按照如下路径选择将rtl8723ds和rtl8188eus驱动编译成模块。

rtl8723ds驱动配置

配置路径如下：

-> Device Drivers
-> Network device support (NETDEVICES [=y])
-> Wireless LAN (WLAN [=y])
-> Realtek devices (WLAN_VENDOR_REALTEK [=y])
-> Realtek 8723D SDIO or SPI WiFi //编译为模块

配置完如下图所示：

把rtl8723ds配置成模块

rtl8188cus驱动配置

配置路径如下：

-> Device Drivers
-> Staging drivers (STAGING [=y])
-> Realtek RTL8188EU Wireless LAN NIC driver

配置完如下图所示：

把rtl8188eus配置成模块

已经把两种WIFI都配置成模块，接着就用以下命令去编译成模块：

make dtbs //重新编译设备树
make modules -j12 //编译驱动模块

在本章节里配置了三处为模块，分别是：IEEE 802.11、rtl8723ds和rtl8188eus。它们所对应
的模块名为：cfg8011.ko、8723ds.ko和r8188eu.ko。

编译完成后在所对应的目录下生成模块文件。比如：rtl8188eus WIFI驱动源码在linux源码下drivers/staging/rtl8188eu/目录里，所以rtl8188eus 的模块文件就在此目录下。

在内核的源码目录下，把三个模块拷贝到开发板nfs根目录下，拷贝命令如下：

sudo cp drivers/staging/rtl8188eu/r8188eu.ko ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/
sudo cp net/wireless/cfg80211.ko ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/
sudo cp drivers/net/wireless/realtek/rtl8723ds/8723ds.ko ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/

因为重新配置过Linux内核和设备树，因此也需要使用新的uImage启动和设备树，将新编译出来的uImage镜像文件和stm32mp157d-atk.dtb拷贝到U
Ubuntu中的tftpboot目录下。

驱动加载测试

固件拷贝

有些模块是需要固件配合使用的，比如cfg80211.ko驱动模块要读取/lib/firmware/regulatory.db文件。需要用到的固件如下图所示：

regulatory.db固件和regulatory.db.p7s固件都是cfg80211.ko模块需要加载的。rtl8188wufw.bin固件是r8188.ko模块需要加载的。

在开发板根文件系统中创建存放固件的文件夹，这里创建“lib/firmware/rtlwifi”目录来存放固件，nfs挂载的文件系统就直接在Ubuntu系统下运行以下命令：

sudo mkdir ~/linux/nfs/rootfs/lib/firmware/rtlwifi -p

把regulatory.db和regulatory.db.p7s固件文件拷贝到刚刚创建的firmware目录下，把rtl8188wufw.bin固件拷贝rtlwifi目录下。拷贝完结果如下所示：

拷贝固件后结果

RTL8723 SDIO WIFI驱动测试

重启开发板以后，首先测试一下板载的SDIO WIFI。进入到目录/lib/modules/5.4.31中，运行以下命令进行加载8723ds.ko这个驱动模块：

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe cfg80211.ko //先加载 cfg80211.ko，IEEE 协议
modprobe 8723ds.ko //RTL8723DS 模块加载 8723ds.ko 模块

如果驱动加载成功的话如图所示：

RTL8723DS驱动加载成功

在加载cfg80211.ko模块时，如果没有固件就会报下图警告，还是可以使用的：

加载cfg80211.ko模块报警

输入“ifconfig -a”命令，查看wlanX(X=0….n)网卡是否存在，一般都是wlan0，除非板子上有多个WIFI模块在工作，结果如下图所示：

当前开发板所有网卡

从上图中可以看出，当前开发板有一个叫做“wlan0”的网卡，这个就是RTL8723DS对应的网卡。

注意！后面重启开发板的话会自动加载RTL8723驱动，不需要再手动加载！！

RTL8188EUS USB WIFI驱动测试

接着把RTL8188 USB WIFI接到开发板上，运行以下命令进行加载：

depmod
modprobe r8188eu.ko

如果驱动加载成功的话如下图所示：

RTL8188EUS驱动加载成功

从上图可以看出，RTL8188EUS USB WIFI驱动加载成功，同样使用“ifconfig -a”命令查看一下是否有wlanX(X=0…n)网卡存在，如果有的话就说明RTL8188 USB WIFI驱动工作正常。

同样的，以后重启开发板的话会自动加载RTL8188驱动，不需要我们再手动加载！！

不管是RTL8188 USB WIFI还是RTL8723 SDIO WIFI，驱动测试都工作正常，但是WIFI要想联网，需要移植一些其他第三方组件，否则无法连接路由器。

WIFI联网测试

buildroot WIFI工具配置

首先要给文件系统添加一些操作WIFI的工具。进入buildroot源码目录里，接着运行“make
menuconfig”进入图形配置界面，配置如下：

→ Target packages
→ Networking applications
→ [*] wireless tools //选中
→[*] Install shared library //选中
→ [*] wpa_supplicant //选中
→ [*] Enable nl80211 support //选中
→[*] Enable AP mode //选中
→ [*] Enable Wi-Fi Display //选中
→ [*] Enable mesh networking //选中
→ [*] Enable autoscan //选中
→ [*] Enable EAP //选中
→ [*] Enable HS20 //选中
→ [*] Enable syslog support //选中
→ [*] Enable WPS //选中
→ [*] Enable WPA3 support //选中
→ [*] Install wpa_cli binary //选中
→ [*] Install wpa_client shared library //选中
→ [*] Install wpa_passphrase binary //选中
→ [*] Enable support for the DBus control interface //选中
→ [*] Introspection support //选中

配置完成后如下图所示：

buildroot WIFI工具配置

配置完成后重新编译文件系统，编译完成后，进入output/images目录，运行以下命令把文件系统替换进去：

cd output/images/ //进入到 output/images 目录
sudo tar -axvf rootfs.tar -C /home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs //解压到 nfsroot 目录

上述命令将buildroot中output/images/rootfs.tar这个压缩包解压到/home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs这个目录中，这个目录就是教程中的nfsroot目录，根据自己的实际情况解压到对应的目录文件中。

重启开发板。

WIFI工具测试

先看下iwlist命令的使用的方法，命令如下：

iwlist --help

iwlist使用方法如下图：

iwlist命令使用方法

iwlist命令测试WIFI之前得先让WIFI模块工作起来。这里就以板载的RTL8723 WIFI为例。先加载RTL8723驱动模块8723ds.ko，因为之前使用了depmod命令去分析了模块之间的依赖，所以重启系统会自动加载模块。运行以下命令打开WIFI网卡：

ifconfig wlan0 up

SDIO WIFI已经启动了，现在可以使用iwlist去扫描网络(一定要接天线！！)，输入如下命令扫描当前存在的无线网络：

iwlist wlan0 scanning

上述命令就会搜索当前环境下的所有WIFI热点，然后将这些热点的信息全部打印出来，包括MAC地址、ESSID(WIFI名字)、频率、速率，信号质量等等，如下图所示：

扫描到的WIFI信息

上图只是扫描出来的一部分截图，可以看出有两个WIFI热点，一个名为“ZZK”，一个名为“stone”。这两个都是2.4G频段的WIFI，RTL8723只支持2.4G频段WIFI，因此扫描不出来5G频段WIFI，这点要注意一下。

接下来使用wpa_supplicant这个工具来连接WIFI热点。简单介绍一下wpa_supplicant命令的使用，这个命令的参数有很多，下面就列出常用的参数：

-D：指定设备，有三个设备分别为：nl80211、wext和wired。设备是固定的根据驱动源码决定使用那个设备。
-c：指定wpa_supplicant配置文件。
-i：指定网口，比如WiFi网口名为wlan0。
-B：表示在后台运行。

RTL8723 SDIO WIFI联网测试

确保RTL8723能扫描出要连接的WIFI热点，比如这里连接上图中“ZZK”这个热点。

要连接的WIFI热点扫描到以后就可以连接了，默认情况下，开发板根文件系统/etc目录下会有一个名为“wpa_supplicant.conf”的配置文件，没有的话就自行创建一下。此文件用于配置要连接的WIFI 热点以及对应的密钥，比如要连接到“ZZK”这个热点上，因此wpa_supplicant.conf文件内容如下所示：

示例代码 53.3.3.1 wpa_supplicant.conf 文件内容
1 ctrl_interface=/var/run/wpa_supplicant
2 ctrl_interface_group=0
3 update_config=1
4
5 network={
6     ssid="ZZK"
7     psk="xxxxxxxxxxxxx"
8 }

第6行，ssid是要连接的WIFI热点名字，这里要连接的是“ZZK”这个WIFI热点。

第7行，psk就是要连接的WIFI热点密码，根据自己的实际情况填写即可。

注意，wpa_supplicant.conf文件对于格式要求比较严格，“=”前后一定不能有空格，缩进应该采用空格，否则的话会出现wpa_supplicant.conf文件解析错误！最重要的一点！wpa_supplicant.conf文件内容要自己手动输入，不要偷懒复制粘贴！！！

wpa_supplicant.conf文件编写好以后再在开发板根文件系统下创建一个“/var/run/wpa_supplicant”目录，wpa_supplicant工具要用到此目录！命令如下：

mkdir /var/run/wpa_supplicant -p

一切准备好以后就可以使用wpa_supplicant工具让RTL8723 SDIO WIFI连接到热点上，输入如下命令：

wpa_supplicant -Dnl80211 -c /etc/wpa_supplicant.conf -i wlan0 &

当RTL8723连接上WIFI热点以后会输出如下图所示的信息：

连接成功

从上图可以看出，当RTL8723连接到WIFI热点上以后会输出“wlan0: CTRL-EVENT-CONNECTED”字样。接下来就是最后一步了，设置wlan0的IP地址，这里使用udhcpc命令从路由器申请IP地址，输入如下命令：

udhcpc -i wlan0 //从路由器获取 IP 地址

IP地址获取成功以后会输出如下图所示信息：

wlan0网卡详细信息

可以通过电脑ping一下wlan0的192.168.1.196这个IP地址，如果能ping通就说明RTL8723
SDIO WIFI工作正常。也可以直接在开发板上使用wlan0来ping一下百度网站，输入如下命令：

ping -I 192.168.1.196 www.baidu.com

-I是指定执行ping操作的网卡IP地址，要使用wlan0去ping百度网站，因此要通过“-I”指定wlan0的IP地址。如果WIFI工作正常的话就可以ping通百度网站，如下图所示：

百度ping成功

至此RTL8723 SDIO WIFI就完全驱动起来了，就可以使用WIFI来进行网络通信了。

RTL8188 USB WIFI联网测试

RTL8188 USB WIFI测试和RTL8723的测试方法基本一致。直接把WIFI接到USB HOST接口上。由于RTL8723默认就会开启，因此RTL8188此时就会是wlan1这个网卡，输入如下命令打开wlan1接口：

ifconfig wlan1 up

RTL8188 USB WIFI同样使用wap_supplicant来完成热点连接工作，还是连接“ZZK”这个热点。可以直接使用之前创建的/etc/wpa_supplicant.conf文件，输入以下命令来完成WIFI热点连接：

wpa_supplicant -D wext -c /etc/wpa_supplicant.conf -i wlan1 &

注意：这里的设备指定为“wext”，设备跟驱动源码有关。

当RTL8188连接上WIFI热点以后会输出如下图所示的信息：

RTL8188 USB WIFI连接成功

使用udhcpc命令获取IP地址，命令如下：

udhcpc -i wlan1

IP地址获取过程如下图所示：

udhcpc获取IP地址过程

从上图可以看出，wlan1的IP地址为192.168.1.107。可以使用“ifconfig wlan1”查看一下wlan1网卡的详细信息。同样的，可以通过电脑ping一下192.168.1.107测试WIFI是否工作正常，或者在开发板上使用wlan0网卡ping一下百度网址来测试一下WIFI工作是否正常，输入如下命令：

ping -I 192.168.1.107 www.baidu.com

如果ping成功的话结果如下图所示：

ping百度测试成功

至此，如何在STM32MP1开发板上使用WIFI就全部讲解完了，包括USB WIFI和SDIO WIFI。其实不管是在STM32MP1上，还是在其他的SoC上，USB WIFI和SDIO WIFI的驱动都是类似的，可以参考本章教程讲RTL8188、RTL8723这两款WIFI的驱动移植到芯片或者开发板上。

总结

WIFI的驱动是买芯片的时候厂家自带的，所以我们要做的就是把驱动移植到内核然后使能去应用。

针对正点原子用的RTL8723DS WIFI，是SDIO接口的，需要把驱动的代码移植到drivers/net/wireless/realtek目录下，然后在drivers/ent/wireless/realtek目录中的Kconfig修改添加刚才rtl8723ds目录下的Kconfig，然后在Makefile中添加rtl8723ds/。

之后需要进入Linux内核图形化配置界面配置WIFI设备和IEEE 802.11使能编译成模块，使能STAGING配置。之后编译WIFI驱动，把WIFI编译成模块。

然后需要在stm32mp157d-atk.dts之中添加代码来使能sdmmc3节点。

之后还需要把所需固件拷贝到根文件系统中才能加载WIFI驱动。

联网测试需要先在buildroot使能配置相关的WIFI测试工具，然后通过在/etc/wpa_supplicant.conf之中添加信息来完成连接WIFI，通过wpa_supplicant没命令来完成连接。