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分类: LINUX

2009-11-22 13:12:29

Firmware 加载原理分析

  前言      

              前段时间移植 wifi 驱动到 android 的内核上,发现 firmware 的加载始终出错,问了几个人,都不是很了解,没办法,只好自己研究一下。

原理分析

    从本质上来说, firmware 需要做的事情包括两件:

1,  通知用户态程序,我需要下载 firmware 了;

2,  用户态程序把用户态的数据 copy 到内核层;

3,  内核把内核态的数据写到设备上,比如 wifi 模块里;

其中第三步应该不难,关键是看看, linux 里面是如何实现第一、二步的;

实现机制

              简单的说,它的机制分成以下几部分:

1,  通过一定的方式,通知用户态程序,比如 init 程序,如图所示:

      

       显然是通过 kobject_uevent 的方式通知的应用层,它的机制我有空再详细解释,简单的说,就是往一个 socket 广播一个消息,只需要在应用层打开 socket 监听 NETLINK_KOBJECT_UEVENT 组的消息,就可以收到了。

          用户态的 init 是如何做的?

       可以看到 init 程序打开了一个 socket ,然后绑定它,最后通过 select 来监听 socket 上来的数据,最后调用 handle_device_fd 来处理收到的消息;当内核发送一个 KOBJ_ADD 的消息上来的时候,经过过滤,判断是否是 firmware 要被加载的消息,然后调用

              handle_firmware_event 来处理;

2,  用户态的数据如何下载到内核;

       本质上它是内核创建了两个文件,一个文件 A 用来标志下载的开始和结束,另外一个文件 B 用来接收用户层传下来的数据,当用户态的程序往 A 文件写入 1 的时候,标志用户态程序已经往里面写程序来,而往里面写入 0 的时候,就标志下载成功结束,如果写入 -1 就表示下载失败了;下面看看这两个文件是如何被创建的 , 以及数据是如何写到内核的,请看图:

                                                        

       这个图基本上就是两个文件被创立的过程,以及当这两个文件被用户态程序访问的时候将要被调用的函数,比如对于标志文件,如果往里面写入数据,将会触发函数 firmware_loading_store 函数,如果往 bin 文件里面写入数据将会触发 bin 文件类型的 write 函数;

       用户态写数据的过程大约是这样的:当用户态收到 KOBJ_ADD 消息的时候最终将会调用 handle_firmware_event 的函数;

      

      

 

      

                      它的过程就是:

a, 先往标志文件里面写 1

b, 从用户空间读取数据;

c, 往内核创建的文件里面写数据;

d, 如果成功写入 0 ,否则写入 -1

 

下面看看内核是如何接受这些文件的,前面提到内核创建了一个 bin 文件,用来接收用户态的数据,下面看看这个过程:

        对于 SYSFS_KOBJ_BIN_ATTR 属性的文件,在 inode 初始化的时候,将会被赋予 bin_fops 的文件操作函数集,于是当上层调用 write 的时候,将会走到内核的 bin_fops.write 函数;这个函数干的事情很简单,就是把用户态的数据 copyright bb->buffer ,而 bb->buffer 其实是在 open 的时候分配的空间,这样的话,就实现了用户态的数据到内核的 copy ;过程是不是完了?

还有一个步骤,这个 bb->buffer 本身是如何与 wifi 驱动交互的呢?这只是一个中间层,它的数据必须要写到 wifi 的驱动才应该算完整,而这一步其实就是通过 flush_write 来完成的,下面看看这个过程:

这里可以清楚的看到, flush_write 做的事情就是把 bb->buffer 的内容 copy wifi driver 分配的空间 fw->data 里面去了,至此,用户态的数据已经完整的写到了 wifi driver 空间了;

 

3,  内核态的数据到 wifi 模块

                                                         这个就比较简单了,通过函数 sdio_writesb 利用 sdio 总线把数据写到模块里面去了;

 

 

总结

                  Firmware 的加载主要是利用了 uevent 的通讯机制实现用户态和内核态的交互,另外还涉及了 sys 文件系统里的文件创建 , 我加载 wifi firmware 始终出错的原因是 android 的文件系统要求把 wifi firmware helper 放到 /etc/firmware 里面,而把真正的 firmware sd8686.bin 放到 /etc/firmware/mrvl 里面,估计是 marvel 修改后的结果,结论就是,这个设计真丑;

 

备注

              作者 :wylhistory;

                联系方式 :wylhistory@gmail.com

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给主人留下些什么吧!~~

tekkamanninja2011-08-20 09:52:55

写得很好~~~~~