分类： LINUX
2011-10-21 15:51:22
申屠家振
修改
1.2011年1月19日
2.2011年1月27日
对平台的WIFI模块进行已经有段时间了，现在做一总结，以便以后查阅与修正。
心得之作，如有异议，请斧正。
什么是WIFI
WIFI是一种无线连接技术，可用于PC，PDA，等终端。WIFI的目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网络产品之间的互通性，也就是说WIFI是基于802.11标准的，但WIFI不等同无线网络。
android平台下的WIFI模块
简单介绍一下，WIFI模块的基本功能：
开关WIFI
除了在WIFI设置界面可以开关WIFI，还有的入口可以开关，要查看这些开关状态是否一致。还有就是飞行模式对WIFI开关的影响，由于WIFI开和关都有一个时间过程，而飞行模式的开关瞬间完成，所以有时会出现冲突。
开关新可用网络提醒
新可用网络的定义是自WIFI模块开启后，从未发现过的，为加密的网络。只有满足了新可用网络的定义，才会有提醒。
连接断开网络
连接断开各种不同加密类型的网络（具体类型下文有详解）
手动添加网络
需要路由器关闭SIID广播。可手动输入SIID，网络加密类型，密码。对于OPAL手机来说，路由器隐藏了SSID，手动添加的网络是无法连接的。
搜索网络
手动点击搜索按钮可以搜索网络，也可以等待WIFI模块自动搜索网络。
休眠设置
由于WIFI模块是用电大户，所有为了省电，android的WIFI加了一个休眠策略，可以设置永远不断开，充电时不断开和锁屏时断开。要休眠设置是否有效，可以在路由器上PING手机的IP，PING通就是连接状态。OPAL手机的休眠策略属于完全失效，现在的情况是无论选哪个都会一直保持连接，锁屏后15分钟再休眠。
设置静态IP
Android系统里对IP设置的输入限制很有问题，我一直认为这是弱智的限制。正常IP的范围在0-255之间，android对IP输入的限制是整数0到整数255之间，也就是说0000.000200.001.001这样一个IP都能合法输入。
对WIFI模块深入了解一点点
WIFI的基本运行流程
【初始化】
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接收来自底层的事件,WifiService和WifiMonitor是整个模块的核心。WifiService负责启动关闭wpa_supplicant、启动关闭WifiMonitor监视线程和把命令下发给wpa_supplicant,而WifiMonitor则负责从wpa_supplicant接收事件通知。
【连接AP】
1 WirelessSettings在初始化的时候配置了由WifiEnabler来处理Wifi按钮
2当用户按下Wifi按钮后, Android会调用WifiEnabler的onPreferenceChange,再由WifiEnabler调用WifiManager的setWifiEnabled接口函数,通过AIDL,实际调用的是WifiService的setWifiEnabled函数,WifiService接着向自身发送一条MESSAGE_ENABLE_WIFI消息,在处理该消息的代码中做真正的使能:首先装载WIFI内核模块(该模块的位置硬编码为"/system/lib/modules/wlan.ko" ),然后 启 动wpa_supplicant (配置 文 件 硬 编 码 为"/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf")再通过WifiStateTracker来启动WifiMonitor中的监视线程
3当使能成功后,会广播发送WIFI_STATE_CHANGED_ACTION这个Intent通知外界WIFI已经 成 功 使 能 了 。WifiEnabler创建 的 时 候 就 会 向Android注册 接 收WIFI_STATE_CHANGED_ACTION,因此它会收到该Intent,从而开始扫描
【查找AP】
1扫描的入口函数是WifiService的startScan,它其实也就是往wpa_supplicant发送SCAN命令。
2当wpa_supplicant处理完SCAN命令后,它会向控制通道发送事件通知扫描完成,从而wifi_wait_for_event函数会接收到该事件,由此WifiMonitor中的MonitorThread会被执行来出来这个事件。
3 WifiStateTracker则接着广播发送SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION这个Intent。
4 WifiLayer注册了接收SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION这个Intent,所以它的相关处理函数handleScanResultsAvailable会被调用,在该函数中,先会去拿到SCAN的结果(最终是往wpa_supplicant发送SCAN_RESULT命令并读取返回值来实现的),List
【配置AP参数】
当用户在WifiSettings界面上选择了一个AP后,会显示配置AP参数的一个对话框。
showAccessPointDialog(state, AccessPointDialog.MODE_INFO);
【连接】
当用户在AcessPointDialog中选择好加密方式和输入密钥之后,再点击连接按钮,Android就会去连接这个AP。
1 WifiLayer会先检测这个AP是不是之前被配置过,这个是通过向wpa_supplicant发送LIST_NETWORK命令并且比较返回值来实现的,
//Need WifiConfiguration for the AP
WifiConfiguration config = findConfiguredNetwork(state);
如果wpa_supplicant没有这个AP的配置信息,则会向wpa_supplicant发送ADD_NETWORK命令来添加该AP
2 ADD_NETWORK命令 会 返 回 一 个ID,WifiLayer再用 这 个 返 回 的ID作为参数向wpa_supplicant发送ENABLE_NETWORK命令,从而让wpa_supplicant去连接该AP。
【配置IP地址】
1当wpa_supplicant成功连接上AP之后,它会向控制通道发送事件通知连接上AP了,从而wifi_wait_for_event函数会接收到该事件,由此WifiMonitor中的MonitorThread会被执行来出来这个事件
2 WifiMonitor再调用WifiStateTracker的notifyStateChange,WifiStateTracker则接着会往自身发送EVENT_DHCP_START消息来启动DHCP去获取IP地址
3然后再广播发送NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION这个Intent
4 WifiLayer注册了接收NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION这个Intent,所以它的相关处理函数handleNetworkStateChanged会被调用,当DHCP拿到IP地址之后,会再发送EVENT_DHCP_SUCCEEDED消息
5 WifiLayer处理EVENT_DHCP_SUCCEEDED消息,会再 次 广 播 发 送
至此为止,整个连接过程完成
2. wpa_supplicant
Android平台使用的WiFi控制框架是基于大名鼎鼎的wpa_supplicant，它是一个安全中间件，为各种无线网卡提供统一的安全机制，如下图所示：
对应上述结构，基于Android的手机中的WiFi控制分为三大组件：
1）客户端程序，包括wpa_cli命令行或图形界面程序，通过unix本地socket与
wpa_supplicant daemon服务通信，发送命令并接收结果；
2）wpa_supplicant daemon服务，对应上述中间部分，功能是“上传下达”。所有客户端通过它控制硬件网卡，通过发送字符串命令控制是否扫描AP，提取扫描结果和是否关联AP等操作，同时将驱动的执行状态发送给用户。该服务是设计支持多种无线网卡芯片，因此各个厂商共同提供了一个通用接口给wpa_supplicant调用；
3）网卡驱动；
在手机内存的/etc/wpa_supplicant.conf中我们可以直接看到WIFI支持的网络类型，每种类型都有例子，比如：
#Both WPA-PSK and WPA-EAP is accepted. Only CCMP is accepted as pairwise and
# group cipher.
#network={
# ssid="example"
# bssid=00:11:22:33:44:55
# proto=WPA RSN
# key_mgmt=WPA-PSK WPA-EAP
# pairwise=CCMP
# group=CCMP
# psk=06b4be19da289f475aa46a33cb793029d4ab3db7a23ee92382eb0106c72ac7bb
#}
不同类型的网络，不同的参数等等，应有尽有。
对WIFI模块的LOG了解多一点点
我们在上面已经知道WIFI的启动过程，在功能运行中也会输出相应的信息，下面就来详细了解一下。（请注意，WIFI开启后会更改电池状态等其他状态。关闭WIFI时，android的策略是卸载驱动来省电。如有缺失就是问题。不过下文删去了与WIFI无关的LOG！）
1.开启WIFI&自动搜索
E/WifiHW ( 1201): ==JOHN DEBUG==: [WIFI] Load Driver
加载驱动
D/SettingsWifiEnabler( 1321): Received wifi state changed from Disabled to Enabling
接收到广播：WIFI正在开启
D/WifiService( 1201): ACTION_BATTERY_CHANGED pluggedType: 2
电池状态改变
E/WifiHW(1201):==JOHNDEBUG==:moduleaddress:4b938008 filename:/system/lib/modules/dhd.ko args:firmware_path=/system/wlan/broadcom/rtecdc.bin nvram_path=/system/wlan/broadcom/nvram.txt
WIFI硬件：加载内核模块
I/wpa_supplicant( 2490): CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=-1 state=2
wpa_supplicant发出事件通知
V/WifiMonitor( 1201): Event [CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=-1 state=2]
WifiMonitor从wpa_supplicant接收事件通知
I/wpa_supplicant( 2490): CTRL-EVENT-SCAN-RESULTS Ready
wpa_supplicant发出事件通知：准备好开始搜索网络了
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd SCAN-ACTIVE len = 4096
wpa_supplicant发出事件通知：驱动命令行.主动搜索.LEN
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd SCAN-ACTIVE len = 0, 11
wpa_supplicant发出事件通知：驱动命令行.主动搜索.LEN
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd SCAN-PASSIVE len = 4096
wpa_supplicant发出事件通知：驱动命令行.被动搜索.LEN
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd SCAN-PASSIVE len = 0, 12
wpa_supplicant发出事件通知：驱动命令行.被动搜索.LEN=0.12
D/SettingsWifiEnabler( 1321): Received wifi state changed from Enabling to Enabled
接收到广播：WIFI已经开启
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd RSSI len = 4096
wpa_supplicant发出事件通知：
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd RSSI len = 4, 4
wpa_supplicant发出事件通知：
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd LINKSPEED len = 4096
wpa_supplicant发出事件通知：
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd LinkSpeed 54 len = 12, 12
wpa_supplicant发出事件通知：
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd MACADDR len = 4096
wpa_supplicant发出事件通知：驱动命令行.MAC地址.LEN
E/wpa_supplicant( 2490): wpa_driver_priv_driver_cmd Macaddr = 44:A4:2D:27:25:BE
wpa_supplicant发出事件通知：驱动命令行.MAC地址
E/wpa_supplicant( 2490): len = 28, 28
wpa_supplicant发出事件通知：
V/WifiStateTracker( 1201): Connection to supplicant established, state=SCANNING
WIFI状态跟踪：连接请求确认，状态=搜索
D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailed state, ld =IDLE and new state=SCANNING
网络状态跟踪：更新显示为搜索状态
V/WifiStateTracker( 1201): Changing supplicant state: SCANNING ==> INACTIVE
WIFI状态跟踪：更改请求状态：搜索中->不活动
2.点击连接&获取状态
E/WifiHW ( 1201): ==JOHN DEBUG==: [WIFI] Load Driver
WIFI硬件：加载驱动
D/SettingsWifiEnabler( 1321): Received wifi state changed from Disabled to Enabling
收到广播，WIFI状态正在开启
E/WifiHW(1201):==JOHNDEBUG==:moduleaddress:4b938008 filename:/system/lib/modules/dhd.ko args:firmware_path=/system/wlan/broadcom/rtecdc.bin nvram_path=/system/wlan/broadcom/nvram.txt
WIFI硬件：加载内核模块
E/WifiHW ( 1201): ==JOHN DEBUG==: return of insmod : ret = 0, Unknown error: 0
WIFI硬件：返回装载模块报告：返回指令0，未知错误0
……
I/wpa_supplicant( 2490): Trying to associate with 1c:bd:b9:f6:a7:9f (SSID='LosAngeles' freq=2412 MHz)
wpa_supplicant发出事件通知:尝试连接，（SSID='LosAngeles'频段=2412 MHz）
V/WifiMonitor( 1201):Event[Trying to associate with 1c:bd:b9:f6:a7:9f (SSID='LosAngeles' freq=2412 MHz)]
WifiMonitor接收wpa_supplicant的事件
V/WifiMonitor( 1201): Event [CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=-1 state=3]
WifiMonitor接收事件
V/WifiStateTracker( 1201): Changing supplicant state: SCANNING ==> ASSOCIATING
WIFI状态跟踪：更改请求状态：搜索中->匹配中
D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailed state, ld =SCANNING and new state=CONNECTING
网络状态跟踪：更新显示为正在连接状态
D/ConnectivityService( 1201): ConnectivityChange for WIFI: CONNECTING/CONNECTING
连接管理服务：改变WIFI连接状态：正在连接/正在连接
V/WifiStateTracker( 1201): Changing supplicant state: ASSOCIATING ==> ASSOCIATED
WIFI状态跟踪：更改请求状态：匹配中->已匹配
D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailed state, ld =CONNECTING and new state=CONNECTING
网络状态跟踪：更新显示为正在连接状态
I/wpa_supplicant( 2490): Associated with 1c:bd:b9:f6:a7:9f
wpa_supplicant发出事件通知：已和1c:bd:b9:f6:a7:9f匹配
V/WifiMonitor( 1201): Event [Associated with 1c:bd:b9:f6:a7:9f]
WifiMonitor接收wpa_supplicant的事件
V/WifiStateTracker( 1201): Changing supplicant state: ASSOCIATED ==> FOUR_WAY_HANDSHAKE
WIFI状态跟踪：更改请求状态：已匹配->TCP中断连接
D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailed state, ld =CONNECTING and new state=AUTHENTICATING
网络状态跟踪：更新显示为鉴定中
D/ConnectivityService( 1201): Dropping ConnectivityChange for WIFI: CONNECTING/AUTHENTICATING
连接管理服务：抛出WIFI连接状态改变：已连接/鉴定中
V/WifiStateTracker( 1201): Changing supplicant state: FOUR_WAY_HANDSHAKE ==> GROUP_HANDSHAKE
WIFI状态跟踪：更改请求状态：TCP中断连接->确认标志位
D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailed state, ld =AUTHENTICATING and new state=AUTHENTICATING
网络状态跟踪：更新显示为鉴定中
I/wpa_supplicant( 2490): WPA: Key negotiation completed with 1c:bd:b9:f6:a7:9f [PTK=CCMP GTK=TKIP]
wpa_supplicant发出事件通知：WPA:与1c:bd:b9:f6:a7:9f确定标志位
I/wpa_supplicant( 2490): CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=0 state=7
wpa_supplicant发出事件通知：
I/wpa_supplicant( 2490): CTRL-EVENT-CONNECTED - Connection to 1c:bd:b9:f6:a7:9f completed (auth) [id=0 id_str=]
wpa_supplicant发出事件通知：连接完成
V/WifiMonitor( 1201): Event [WPA: Key negotiation completed with 1c:bd:b9:f6:a7:9f [PTK=CCMP GTK=TKIP]]
WifiMonitor接收wpa_supplicant事件
V/WifiMonitor( 1201): Event [CTRL-EVENT-STATE-CHANGE id=0 state=7]
WifiMonitor接收wpa_supplicant事件
V/WifiMonitor( 1201): Event [CTRL-EVENT-CONNECTED - Connection to 1c:bd:b9:f6:a7:9f completed (auth) [id=0 id_str=]]
WifiMonitor接收wpa_supplicant事件
V/WifiStateTracker( 1201): Changing supplicant state: GROUP_HANDSHAKE ==> COMPLETED
WIFI状态跟踪：更改请求状态：确认标志位->完成
V/WifiStateTracker( 1201): New network state is CONNECTED
WIFI状态跟踪：新网络状态为已连接
D/NetworkStateTracker( 1201): setDetailed state, ld =AUTHENTICATING and new state=OBTAINING_IPADDR
网络状态跟踪：更新显示为获取IP地址
D/ConnectivityService( 1201): Dropping ConnectivityChange for WIFI: CONNECTING/OBTAINING_IPADDR
连接管理服务：抛出WIFI
