Android-wifi学习2---android4.0 wifi 框架

来源：互联网发布：怎么算包皮正常知乎编辑：程序博客网时间：2024/06/14 17:51

wifi相关的文件位置：

WIFI Settings应用程序位于

packages/apps/Settings/src/com/android/settings/wifi/

涉及到的文件：

WifiSettings.java

frameworks部分：

frameworks/base/services/java/com/android/server/

frameworks/base/wifi/java/android/net/wifi/

涉及到的文件有：

SystemServer.java

WifiManager.java

WifiService.java

WifiStateMachine.java

Wifinative.java

JNI部分：

frameworks/base/core/jni/android_net_wifi_Wifi.cpp

wifi管理库。

hardware/libhardware_legary/wifi/

涉及到的文件：

Wifi.c

wifi用户空间的程序和库:

external/wpa_supplicant_8/

生成守护进程wpa_supplicant

一Framesworks层相应的类以及处理流程的介绍

1注册service

Android系统起来后，SystemServer进程的名字实际上是system_server，是由Zygote进程创建的，SystemServer进程创建后会调用SystemServer.java中的main函数，main函数回调SystemServer中的init2函数，启动android services,在init2函数中启动一个ServerThread线程，在该线程的run函数中会创建一系列的Android Services,将与网络以及wifi相关的service在systemserver.java里面的线程systemthread里面注册，也就是把网络与wifi相关的service的实例用ServiceManager.addService(String name, IBinder service)进行注册，与wifi相关的就是wifiservice类，相关代码如下：

try {

Slog.i(TAG, "Wi-Fi Service");

wifi = new WifiService(context);

ServiceManager.addService(Context.WIFI_SERVICE, wifi);

} catch (Throwable e) {

reportWtf("starting Wi-Fi Service", e);

}

try {

Slog.i(TAG, "Connectivity Service");

connectivity = new ConnectivityService(

context, networkManagement, networkStats, networkPolicy);

ServiceManager.addService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE, connectivity);

networkStats.bindConnectivityManager(connectivity);

networkPolicy.bindConnectivityManager(connectivity);

wifi.checkAndStartWifi();

wifiP2p.connectivityServiceReady();

} catch (Throwable e) {

reportWtf("starting Connectivity Service", e);

}

上面的代码告诉我们将与网络相关的service实例networkStats与networkPolicy与connectivityservice相关联，所谓相关联，我的理解是，在networkStats与networkPolicy这两个实例对应的service类中定义一个ConnectivityService类的父类的实例；

2 Wifiservice简介

wifiservice是整个框架的核心部分，application层触发事件后，会调用这个service里面的方法来处理事件，包括加载驱动，开启wpa_supplicant，扫描AP都是调用这个service里面的方法实现的，实际上这些方法最终调用的是wifistatemachine里面的方法去发送消息。由wifistatemachine里面的描述wifi事件的内部类去处理这些消息。

在这个类的构造函数中主要就是实例化了一个描述wifi状态机的类wifistatumachine ，重写了广播事件的onReceive函数。

3Wifistatusmachine简介以及android wifi信息传递机制与流程简介。

上面已经提到，wifiservice中的方法最终是调用这个service里面的方法来实现的，主要就是对sendmessage()的封装。在这个service中，需要传递到wpa_supplicant来实现wifi功能的命令，都在这个service中做了定义。针对每一个wifi状态，都声明了一个内部类去描述，比如描述加载驱动，开启wpa_supplicant等，每一个状态类都有三个函数构成，enter（），statue().processmessage(),只不过不同类的这三个函数里面的程序不同而已。Wifistatusmachine的构造函数里面，主要的工作是实例化了wifi的监视器mWifiMonitor = new WifiMonitor(this)，这个监视器的作用下面再做解释，简单地讲，就是通过这个监视器，阻塞监听wpa_supplicant传递上来的信息，对信息进行处理后通知上层采取相应的形式去实现。在这个构造函数中，对每一个描述wifi状态的内部类的实例，都使用add()函数把这些内部类的实例添加到状态机中，这两项主要工作对应的代码如下：

mWifiMonitor = new WifiMonitor(this);

addState(mDefaultState);

addState(mInitialState, mDefaultState);

addState(mDriverUnloadingState, mDefaultState);

addState(mDriverUnloadedState, mDefaultState);

addState(mDriverFailedState, mDriverUnloadedState);

addState(mDriverLoadingState, mDefaultState);

addState(mDriverLoadedState, mDefaultState);

addState(mSupplicantStartingState, mDefaultState);

addState(mSupplicantStartedState, mDefaultState);

addState(mDriverStartingState, mSupplicantStartedState);

addState(mDriverStartedState, mSupplicantStartedState);

addState(mScanModeState, mDriverStartedState);

addState(mConnectModeState, mDriverStartedState);

addState(mConnectingState, mConnectModeState);

addState(mConnectedState, mConnectModeState);

addState(mDisconnectingState, mConnectModeState);

addState(mDisconnectedState, mConnectModeState);

addState(mWaitForWpsCompletionState, mConnectModeState);

addState(mDriverStoppingState, mSupplicantStartedState);

addState(mDriverStoppedState, mSupplicantStartedState);

addState(mSupplicantStoppingState, mDefaultState);

addState(mSoftApStartingState, mDefaultState);

addState(mSoftApStartedState, mDefaultState);

addState(mTetheringState, mSoftApStartedState);

addState(mTetheredState, mSoftApStartedState);

addState(mSoftApStoppingState, mDefaultState);

addState(mWaitForP2pDisableState, mDefaultState);

之后，使用setInitialState(mInitialState)使wifi状态机进入初始化状态，并通过函数start()开启状态机。通过把各种wifi状态类的实例添加到wifi状态机，以后通过sendmessage(Message message)方法发送消息，参数message会写进消息队列汇总，wifi状态机会根据相应的message调用相应的wifi状态类里面的函数对消息进行处理。例如wifi驱动的加载。sendmessage(CMD_LOAD_DRIVER)发送加载驱动的消息到消息队列后，会触发wifi状态机的里面的状态类DriverLoadingState，调用里面的方法去加载驱动。

4Wifimonitor

前面已经简单介绍过，这个类主要功能就是阻塞等待wpa_supplicant传上来的命令后根据命令来进行相应的处理。那么这个监视器是什么时候打开的呢，我们来分析它的打开流程。

在系统起来之后，把wifiservice 和connectivity的实例添加到android的service管理器，这前面已经介绍过，之后，调用wifiservice的方法wifi.checkAndStartWifi();实际上调用了wifimachine的方法setWifiEnabled(wifiEnabled)，在这个方法里面，加载驱动，开启wpa_supplicant,对应的代码如下：

if (enable) {

/* Argument is the state that is entered prior to load */

sendMessage(obtainMessage(CMD_LOAD_DRIVER, WIFI_STATE_ENABLING, 0));

sendMessage(CMD_START_SUPPLICANT);

} else {

sendMessage(CMD_STOP_SUPPLICANT);

/* Argument is the state that is entered upon success */

sendMessage(obtainMessage(CMD_UNLOAD_DRIVER, WIFI_STATE_DISABLED, 0));

}

之后wifi状态机就会进入DriverLoadedState 状态，通过native层调用wifi.c开启wpa_supplicant的函数后就开启wifimonitor,也就是说，监视器的开启必须是在驱动加载成功以及开启wpa_supplicant后才开启，相应的代码如下：

if(WifiNative.startSupplicant()) {

if (DBG) log("Supplicant start successful");

mWifiMonitor.startMonitoring();

transitionTo(mSupplicantStartingState);

} else {

loge("Failed to start supplicant!");

sendMessage(obtainMessage(CMD_UNLOAD_DRIVER, WIFI_STATE_UNKNOWN, 0));

}

介绍下wifimonitor是如何阻塞监听wpasupplicant传过来的信息的，在监视器开启之后：在监视线层的循环体里面，调用wifi.c里面的waitForEvent()函数来监听接收wpa_supplicant传过来的消息，相应的代码如下：

public void run() {

if (connectToSupplicant()) {

// Send a message indicating that it is now possible to send commands

// to the supplicant

mStateMachine.sendMessage(SUP_CONNECTION_EVENT);

} else {

mStateMachine.sendMessage(SUP_DISCONNECTION_EVENT);

return;

}

//noinspection InfiniteLoopStatement

for (;;) {

String eventStr = WifiNative.waitForEvent();

根据字符串eventStr的不同值调用相应的处理流程来对事件进行不同的处理，上层做出相应的回应。

5Wifinative

这一个类里面是调用native层里面的对应函数的接口的集合，当我们在frameswork层希望与下层进行交互调用下层的函数的时候，都是先调用这个类里面相应的接口，比如开启wpa_supplicant，就是通过WifiNative.startSupplicant()这个方式来调用native层的android_net_wifi_startSupplicant，最终调用wifi.c里面的wifi_start_supplicant()来开启wpa_supplicanat。

二JNI层

对应的文件是android_net_wifi_WiFi.cpp。这个文件里面是调用wifi.c里面对应函数的接口的集合，提供给frameswork层的类Wifinative里面的函数调用。

三wifi.c文件

简单地说，这个文件主要是实现驱动的加载和卸载，wpa_supplicant的开启。我们公司为配合skyworth的平台对多个dongle的支持，对wifi.c做了部分修改，修改部分主要是驱动的加载部分。

在本文件中重新定义了一个结构体dongle_info,结构体的成员是三个函数指针，针对不同的wifi设备，对每一个wifi设备都重写一个文件，文件路径是hardware\amlogic\wifi\dongle_info，在文件中主要是实现三个函数，分别是xxx_loaddriver,xxx_unloaddriver,xxx_search,三个函数，同时，定义一个存储vid和pid号的数组，这个数组的作用是，通过判断插入的usb wifi设备的vid_pid号是否与该表中的某一组vid_pid号相等来决定是否加载对应的驱动。在wifi.c中，定义一个dongle_info 类型的数组，把各个wifi设备的xxx_loaddriver,xxx_unloaddriver,xxx_search赋值给数组成员。本文件主要有以下几个函数比较重要，重点介绍下，分为三个部分：

驱动的加载卸载：

wifi_load_driver()：驱动的加载。我们的wifi驱动都是编译成ko文件，wifi.h开头定义了ko文件储存的位置#define WIFI_DRIVER_MODULE_PATH "/system/lib" 。这个函数会被上层调用，驱动加载的原理就是通过判断插入usb wifi设备的vid_pid号是否与相对应的vid_pid表的某一组vid_pid号相等来决定是否加载对应的驱动，如果有一组相等，则加载驱动成功。

wpa_unload_driver()

Wpa_supplicant相关：

wifi_start_supplicant()：上层要开启wpa_supplicant，直接调用的是这个函数，这个函数实际上是调用wifi_start_supplicant_common(const char *config_file)

wifi_start_supplicant_common(const char *config_file):这个函数实际上为wifi.c进程与wpa_supplicant进程相连做一些准备工作。

wifi_connect_to_supplicant()：wifi.c进程与wpa_supplicant进程进行通信，他们之间采用socket的方式来实现进程间通信，计算机网络的客户端与服务器的用socket通信的实现方法相信每一个人都很熟悉，进程间用socket来进行通信的实现方法也是类似，包括创建套接口，绑定，连接，具体就不详细介绍了。函数调用的是wpa_ctrl.c里面的wpa_ctrl_open(const char *ctrl_path)函数来实现。

数据的传输：

wifi_command(const char *command, char *reply, size_t *reply_len)：这个函数被jni调用，主要是上层发送命令通过这个函数传递给wpa_supplicant。这个函数实际上是调用wifi_send_command(ctrl_conn, command, reply, reply_len)函数。

wifi_send_command(struct wpa_ctrl *ctrl, const char *cmd, char *reply, size_t *reply_len)：发送上层传递过来的命令给wpa_supplicant；

wifi_wait_for_event(char *buf, size_t buflen)：上层调用这个函数阻塞等待wpa_supplicant传递上来的信息，主要是调用wifi_ctrl_recv(struct wpa_ctrl *ctrl, char *reply, size_t *reply_len)来实现。

wifi_ctrl_recv(struct wpa_ctrl *ctrl, char *reply, size_t *reply_len)：调用wpa_ctrl.c中的wpa_ctrl_recv(struct wpa_ctrl *ctrl, char *reply, size_t *reply_len)来接收wpa_supplicant传递过来的信息。

四wpasupplicant层

wpa_supplicant本是开源项目源码，被谷歌修改后加入android平台，它主要是用来支持WEP，WPA/WPA2和WAPI无线协议和加密认证的，而实际上的工作内容是通过socket（不管是wpa_supplicant与上层还是wpa_supplicant与驱动都采用socket通讯）与驱动交互上报数据给用户，而用户可以通过socket发送命令给wpa_supplicant调动驱动来对WiFi芯片操作。简单的说，wpa_supplicant就是WiFi驱动和用户的中转站外加对协议和加密认证的支持。

这里主要介绍的是wpa_supplicant与驱动接口的联系。在drivers.h中定义了一个wpa_driver_ops结构体，结构体成员是一个个函数指针，这些指针在哪里赋值呢？接着往下看，在driviers.c里面都是不同驱动操作接口的集合wpa_driver_XXX_ops变量；然后就是定义一个驱动操作接口集合的数组，根据宏定义添加对应的驱动操作接口集合的变量。不同的驱动接口采用不同的文件来实现，如果wpa_supplicant使用的是wext接口与驱动进行通信，那么就在driver_wext.c文件里面对wpa_driver_ops结构体里面的成员赋值，这些成员指针指向的函数也在这个文件里面实现。代码如下：

const struct wpa_driver_ops wpa_driver_wext_ops = {

.name = "wext",

.desc = "Linux wireless extensions (generic)",

.get_bssid = wpa_driver_wext_get_bssid,

.get_ssid = wpa_driver_wext_get_ssid,

.set_key = wpa_driver_wext_set_key,

.set_countermeasures = wpa_driver_wext_set_countermeasures,

.scan2 = wpa_driver_wext_scan,

.get_scan_results2 = wpa_driver_wext_get_scan_results,

.deauthenticate = wpa_driver_wext_deauthenticate,

.disassociate = wpa_driver_wext_disassociate,

.associate = wpa_driver_wext_associate,

.init = wpa_driver_wext_init,

.deinit = wpa_driver_wext_deinit,

.add_pmkid = wpa_driver_wext_add_pmkid,

.remove_pmkid = wpa_driver_wext_remove_pmkid,

.flush_pmkid = wpa_driver_wext_flush_pmkid,

.get_capa = wpa_driver_wext_get_capa,

.set_operstate = wpa_driver_wext_set_operstate,

.get_radio_name = wext_get_radio_name,

#ifdef ANDROID

.signal_poll = wpa_driver_signal_poll,

.driver_cmd = wpa_driver_wext_driver_cmd,

#endif

};

那么还有一个疑问，wpa_supplicant怎么知道使用哪个驱动接口呢？在wpa_supplicant中的在wpa_supplicant_init_iface(struct wpa_supplicant *wpa_s,struct wpa_interface *iface)函数里面

driver = iface->driver;

之后调用wpa_supplicant_set_driver(wpa_s, driver)来设置wpa_supplicant使用哪个接口与驱动进行通信。

wpa_supplicant是为不同驱动和操作系统具有更好移植性而被设计的，以便在wpa_supplicant层不用实现驱动的具体接口就可以添加新的驱动程序；在wpa_supplicant结构中有一个wpa_drv_ops类型的drvier成员，在wpa_supplicant进程中，经常通过Wpa_supplicant_XXX函数传递wpa_supplicant实例指针wpa_s参数给wpa_drv_XXX函数来调用它，在wpa_drv_XX中会通过wpa_s->driver->XXX()的流程来调用通用驱动接口。