龙芯2k0300 - 走马观碑组WiFi驱动移植

我们使用的是久久派开发板wifi版本,但是我们之前移植linux 6.12版本的内核。开发板使用的WiFi芯片为CDW.20800D4 ,这是 AIC (爱科微) 的芯片,是一款集成了WiFi和蓝牙二合一通信模组。这个版本的内核默认并没有支持CDW.20800D4,因此,我们需要去移植相应的驱动。

在《 Rockchip RK3399 - WiFi AP6356驱动》我们对WiFi概念进行了大量的介绍,本篇博客不再赘述。

一、CDW.20800D4

20800D4 系列是一款单芯片无线局域网(WLAN)和蓝牙(BT)组合解决方案,支持 1 × 1 IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax WLAN 标准以及 BT 5.4,能够实现 WLAN/BT 与低功耗技术的无缝集成。

特性 说明
接口 支持低功耗 SDIO 3.0 接口(用于 WLAN),以及 UART/PCM 接口(用于 BT)
集成度 提供高度集成的 WLAN 系统级芯片(SoC),适用于 5GHz 802.11ac 或 2.4GHz/5GHz 802.11n WLAN 应用
频段支持 支持 WLAN 2.4GHz 和 5GHz 频段信道
蓝牙支持 支持 BT 5.4**、** BLE**、**ANT+,并向后兼容 BT 1.x 和 BT 2.x + EDR(增强数据速率)
射频设计 支持单端射频端口,可实现更简洁、更低成本的设计
信道带宽 2.4GHz 支持 20MHz/40MHz;5GHz 支持 20MHz、40MHz
先进技术 支持 MU-MIMO(多用户多输入多输出)和 OFDMA(正交频分多址)

更多有关CDW.20800D4的内容参考《久久派无线模块规格书/5_CDW.20800D4_Series_specification_V1.3_20240201.pdf》。

1.1 功能框图

CDW.20800D4功能框图如图所示:

现在很多模组都是是集成了WiFi和蓝牙功能的,所以我们不只看到有WiFi使用的SDIO接口,还有用于蓝牙通讯的UARTPCM接口。

我们播放歌曲的时候音乐的数据的传输使用的是UART接口,如果是蓝牙通话的时候使用的是PCM接口。所以我们可以在WiFi和蓝牙二合一的芯片上看到3种接口,其中SDIOWiFi的,UARTPCM是蓝牙的。

1.1.1 Wi-Fi (SDIO) 引脚
引脚 名称 说明
14 SD_DAT2 SDIO DATA2
15 SD_DAT3 SDIO DATA3
16 SD_CMD SDIO 命令线
17 SD_CLK SDIO 时钟
18 SD_DAT0 SDIO DATA0
19 SD_DAT1 SDIO DATA1
1.1.2 蓝牙 (UART) 引脚
引脚 名称 说明
41 UART_RTS 蓝牙 UART RTS
42 UART_TX 蓝牙 UART TX
43 UART_RX 蓝牙 UART RX
44 UART_CTS 蓝牙 UART CTS
1.1.3 控制引脚
引脚 名称 说明
12 WL_DIS Wi-Fi 使能 (L=关闭, H=开启)
6 Host wake BT 主机唤醒蓝牙
7 BT wake host 蓝牙唤醒主机
13 WL_Wake-up host Wi-Fi 唤醒主机
1.1.4 电源要求
电压 最小值 典型值 最大值
VDD (3.3V) 3.0V 3.3V 3.6V
VDDIO 1.7/3.0V 1.8/3.3V 1.9/3.6V

1.2 电路原理图

下图是我们使用的是久久派开发板CDW.20800D4的电路原理图:

从原理图可以看到CDW.20800D4使用的通信接口是SDIO接口。此外与WiFi相关比较重要的引脚WLAN_EN:用于WiFi部分的使能,连接龙芯处理器TIM1_CH1引脚(即GPIO81)。

二、CDW.20800D4设备驱动

SDIO总线和USB总线类似,SDIO也有两端,其中一端为主机(Host)端,另一端是设备端(Device),采用Host-Device这样的设计是为了简化Device的设计,所有的通信都由Host端发出命令开始、在Device端只要能解析Host发出的命令,就可以同Host进行通信了,SDIOHost可以连接多个Device

SDIO的驱动可以分为:

  • SDIO主机控制器驱动:针对不同主机端的SDIO控制器的驱动;
  • 主机端SDIO设备驱动:针对不同客户端的设备驱动程序。如SD卡、T-Flash卡、SDIO接口的GPSWiFi等设备驱动;

WiFi设备驱动实际上又涉及到多个驱动模块,比如rkfill驱动,802.11模块驱动、以及WiFI设备自身驱动。

2.1 SDIO主机控制器驱动

2.1.1 sdio1节点配置

由于WiFi通信使用SDIO接口,因此需要配置相应的设备树。这里我们使用的是sdio1sdio节点定义在arch/loongarch/boot/dts/loongson-2k0300.dtsi

shell 复制代码
sdio1: sdio@0x16148000 {
        #address-cells = <2>;
        compatible = "loongson,ls2k_sdio_1.2";
        reg = <0 0x16148000 0 0x8000>;
        interrupt-parent = <&liointc1>;
        interrupts = <0 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; // 32 - 32 = 0
        interrupt-names = "ls2k_mci_irq";
        dma-mask = <0xffffffff 0xffffffff>;
        clock-frequency = <0 200000000>;
        pinctrl-0 = <&sdio1_pins>;
        pinctrl-names = "default";
        cap-sd-highspeed;
        cap-mmc-highspeed;
        bus-width = <4>;
        status = "disabled";
};

pinmux: pinmux@16000490 {
		......
        sdio1_pins: pinmux_G100_G105_as_sdio {
                pinctrl-single,bits = <0x18 0x000fff00 0x000fff00>;
        };
}

sdio1引脚复用信息如下:

sdio1_pins用于将GPIO100GPIO1056个引脚配置为SDIO功能。

我们需要修改arch/loongarch/boot/dts/ls2k300_99pi_wifi.dts文件:

shell 复制代码
&sdio1 {
        /delete-property/ cd-gpios;
        non-removable;
        no-sd;
        no-mmc;
        cap-sdio-irq;
        keep-power-in-suspend;
        status = "okay";
        cs-gpios = <&gpio 81 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};

SDIO控制器使用GPIO81这个引脚作为片选信号(CS),且该引脚的有效电平为高电平。

2.1.2 源码调整

修改drivers/mmc/host/ls2kmci.cls2k_mci_probe函数;

c 复制代码
static int ls2k_mci_probe(struct platform_device *pdev)
{
        hotpug_host = host;
        local_irq_save(flags);
        if (request_irq(host->irq, ls2k_mci_irq, 0, DRIVER_NAME, host)) {
                dev_err(&pdev->dev, "failed to request mci interrupt.\n");
                ret = -ENOENT;
                goto probe_iounmap;
        }
		......
        //以下为手动添加

        host->cs_gpio = of_get_named_gpio(pdev->dev.of_node, "cs-gpios", 0);
        if (gpio_is_valid(host->cs_gpio)) {
                gpio_direction_output(host->cs_gpio, 1);
                printk("successfully %s: Toggled CS GPIO = 1 for %s\n", __func__, mmc_hostname(mmc));
        } else {
                printk("Error %s: Cannot get CS GPIO for %s\n", __func__, mmc_hostname(mmc));
        }

        //以上为手动添加
		......
}

2.2 WiFi设备驱动

WiFI设备自身驱动一般都是由WiFi芯片厂家提供,比如WiFi芯片厂商瑞昱、博通;这部分是标准的基本不用修改,不管是NXPRockchip、全志、龙芯等平台都是使用这一套代码。

2.2.1 源码

AIC8800的驱动源码可以从多个渠道获取,包括芯片厂商提供的官方版本、社区维护的版本以及各大设备厂商定制化的版本。

这里我们使用久久派定制化的版本,这个版本适配的是linux 4.19版本的内核,因此需要进行调整,这个代码我做了linux 6.12版本的适配,源码位于《https://gitee.com/zyly2033/loongson_2k300_lib/tree/master/driver/wifi》:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi$ ls -l
drwxrwxrwx 5 zhengyang zhengyang 4096  5月  8 17:10 aic8800
drwxrwxr-x 2 zhengyang zhengyang 4096  5月  8 16:42 firmware

其中:

  • aic8800:目录下存放的就是驱动源码;
  • firmware:目录下存放着安装驱动时依赖的固件。

当然如果有兴趣,可以尝试从gitHub获取社区维护的驱动源码,这个版本需要编译错误比较多,改动比较多;

shell 复制代码
git clone https://github.com/goecho/aic8800_linux_drvier.git
2.2.2 编译

首次编译尝试:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/$ cd wifi/aic8800
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic88000$ make clean
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic88000$ make
......
  LD [M]  /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_fdrv/aic8800_fdrv.o
  MODPOST /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/Module.symvers
  CC [M]  /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_btlpm/aic8800_btlpm.mod.o
  LD [M]  /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_btlpm/aic8800_btlpm.ko
  CC [M]  /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_fdrv/aic8800_fdrv.mod.o
  LD [M]  /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_fdrv/aic8800_fdrv.ko
  CC [M]  /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_bsp/aic8800_bsp.mod.o
  LD [M]  /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_bsp/aic8800_bsp.ko
make[1]: 离开目录"/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12"

成功后会生成三个 .ko 文件:

  • aic8800_bsp/aic8800_bsp.ko:这是底层BSP/总线支撑模块,主要负责AIC8800芯片的底层通信、SDIO/USB传输接口、固件下载、芯片初始化、寄存器访问、电源/复位等基础能力,通常WLAN主驱动会依赖它;
  • aic8800_fdrv/aic8800_fdrv.ko: 这是 WiFi 功能主驱动,负责注册无线网卡、对接 Linux cfg80211/nl80211、创建 wlan0 这类网络接口,处理扫描、连接、AP 模式、收发包、加密、信道切换、雷达检测等 WiFi 功能,也就是真正用来跑 WiFi 的核心模块;
  • aic8800_btlpm/aic8800_btlpm.ko:这是蓝牙低功耗/休眠管理模块,BT LPM 大概率是 Bluetooth Low Power Mode。主要负责蓝牙侧的休眠唤醒、GPIO wakehostwake/btwake/proc/bluetooth/sleep 相关控制等。

拷贝到install目录:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi$ cp /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/Module.symvers /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi$ cp /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/modules.order /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi$ cp /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_btlpm/aic8800_btlpm.ko /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi$ cp /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_fdrv/aic8800_fdrv.ko /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi$ cp /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/aic8800/aic8800_bsp/aic8800_bsp.ko /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install

2.3 其它驱动模块配置

进入内核配置界面:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ source ../set_env.sh && make menuconfig
2.3.1 IEEE 802.11驱动

需要配置内核支持IEEE 802.11驱动:

shell 复制代码
[*] Networking support  --->
     -*- Wireless  ---> 
         <M> cfg80211 - wireless configuration API  

默认会生成配置:

shell 复制代码
CONFIG_CFG80211=m

实际上arch/loongarch/configs/loongson_2k300_defconfig文件已经配置了。

2.3.2 rfkill驱动

需要配置内核支持rfkill驱动,rfkill驱动是和平台SoC有关联的的,一般是SoC厂家提供,这部分的功能是给RF设备(无线通信设备、比如蓝牙、WiFi)上下电使用,比如唤醒引脚配置,当RF设备接收到数据的时候用来唤醒系统,比如上下电引脚配置,用于开启/禁用RF设备。

内核配置如下:

shell 复制代码
[*] Networking support  --->
     [M] RF switch subsystem support  --->
         [*]   RF switch input support

默认会生成配置:

shell 复制代码
CONFIG_RFKILL=m
CONFIG_RFKILL_INPUT=y

实际上arch/loongarch/configs/loongson_2k300_defconfig文件已经配置了。

2.3.3 编译内核

ubuntu宿主接重新编译内核:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ source ../set_env.sh && make uImage -j$(nproc)
2.3.4 拷贝驱动

我们将驱动拷贝到/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install目录:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ cp /opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12/net/wireless/cfg80211.ko /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install

zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ cp /opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12/net/rfkill/rfkill.ko /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi/install

三、测试

3.1 烧录设备树

3.1.1 编译设备树

如果需要单独编译设备树,在linux内核根目录执行如下命令:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:~$ cd /opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ source ../set_env.sh && make arch/loongarch/boot/dts/ls2k300_99pi_wifi.dts  dtbs V=1
3.1.2 更新设备树

将设备树拷贝到久久派的/opt目录;

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ scp arch/loongarch/boot/dts/ls2k300_99pi_wifi.dtb root@172.23.17.235:/opt

在久久派使用dd命令烧写设备树到SPI Nor Flashdtb分区;

shell 复制代码
[root@LS-GD opt]# dd if=/opt/ls2k300_99pi_wifi.dtb of=/dev/mtdblock3 bs=1
22124+0 records in
22124+0 records out
22124 bytes (22 kB, 22 KiB) copied, 0.500342 s, 44.2 kB/s

[root@LS-GD opt]# reboot

3.2 烧录内核

由于我们在前面的环节修改了SDIO主机控制器驱动源码,因此需要重新编译烧录内核。

3.2.1 编译内核

ubuntu宿主接重新编译内核:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12$ source ../set_env.sh && make uImage -j$(nproc)
3.2.2 烧录内核

久久派烧录内核,即将编译生成的uImage(内核镜像)拷贝到/boot目录;

shell 复制代码
[root@LS-GD ~]# scp zhengyang@172.23.17.235:/opt/2k0300/build-2k0300/workspace/linux-6.12/arch/loongarch/boot/uImage /boot/
[root@LS-GD ~]# reboot
3.2.3 查看sdio设备信息
shell 复制代码
[root@LS-GD ~]# ls /sys/bus/sdio/devices

3.3 安装WiFi设备驱动

将我们整个WiFi模块从宿主机拷贝到久久派:

shell 复制代码
zhengyang@ubuntu:/opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi$ scp -r /opt/2k0300/loongson_2k300_lib/driver/wifi root@172.23.17.235:/opt

久久派执行:

shell 复制代码
[root@LS-GD opt]# ls -l wifi/
total 6
-rw-r--r-- 1 root root 2527 Jul 25 04:08 README.md
drwxr-xr-x 5 root root 1024 Jul 25 04:08 aic8800
drwxr-xr-x 2 root root 1024 Jul 25 04:08 firmware
drwxr-xr-x 2 root root 1024 Jul 25 04:08 install
3.3.1 启动加载

如果希望系统启动自动加载该驱动,我们需要将驱动拷贝到/usr/lib/modules/6.12.0.lsgd+/,内核启动的时候,使用/sbin/modprobe加载/lib/modules/{uname -r}下面的模块, modprobe使用modules.dep文件决定驱动加载顺序。

shell 复制代码
[root@LS-GD ~]# cd /usr/lib/modules/$(uname -r)/
[root@LS-GD 6.12.0.lsgd+]# cp /opt/wifi/install/* /usr/lib/modules/6.12.0.lsgd+

[root@LS-GD 6.12.0.lsgd+]# ls -l
total 1976
-rw-r--r-- 1 root root   1335 Jul 24 21:20 Module.symvers
-rw-r--r-- 1 root root 186872 Jul 24 21:20 aic8800_bsp.ko
-rw-r--r-- 1 root root  12704 Jul 24 21:20 aic8800_btlpm.ko
-rw-r--r-- 1 root root 890872 Jul 24 21:20 aic8800_fdrv.ko
-rw-r--r-- 1 root root 831752 Jul 24 21:20 cfg80211.ko
-rw-r--r-- 1 root root  23312 Jul 24  2024 encoder.ko
-rw-r--r-- 1 root root    237 Jul 24 21:20 modules.order
-rw-r--r-- 1 root root    528 Jul 25  2024 modules.symbols
-rw-r--r-- 1 root root  63880 Jul 24 21:20 rfkill.ko

需要在加载模块之前建立该模块的依赖关系,也即必须用depmod来更新一下/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep文件;

shell 复制代码
[root@LS-GD 6.12.0.lsgd+]# depmod -a

此时生成modules.dep

shell 复制代码
encoder.ko:
rfkill.ko:
cfg80211.ko: rfkill.ko
aic8800_bsp.ko:
aic8800_btlpm.ko: aic8800_bsp.ko rfkill.ko
aic8800_fdrv.ko: cfg80211.ko aic8800_bsp.ko rfkill.ko
3.3.2 拷贝固件

我们需要在久久派开发板,创建目录;

shell 复制代码
[root@LS-GD 6.12.0.lsgd+]# mkdir -p /vendor/etc

路径必须正确,如需将固件放在其它路径,需要修改驱动源码。把这些文件放进去:

shell 复制代码
[root@LS-GD 6.12.0.lsgd+]# cp -r /opt/wifi/firmware /vendor/etc
[root@LS-GD 6.12.0.lsgd+]# ls -l  /vendor/etc/
total 1
drwxr-xr-x 2 root root 1024 Jul 25 04:13 firmware

[root@LS-GD 6.12.0.lsgd+]#$ ll /vendor/etc/firmware/
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang   2683  5月  8 16:42 aic_userconfig_8800d80.txt
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang 331348  5月  8 16:42 fmacfw_8800d80_u02.bin
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang 333388  5月  8 16:42 fmacfwbt_8800d80_u02.bin
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang   1708  5月  8 16:42 fw_adid_8800d80_u02.bin
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang  30040  5月  8 16:42 fw_patch_8800d80_u02.bin
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang   1048  5月  8 16:42 fw_patch_table_8800d80_u02.bin
-rw-rw-r-- 1 zhengyang zhengyang 237206  5月  8 16:42 lmacfw_rf_8800d80_u02.bin

3.4 加载验证

3.3.1 查看sdio设备

重新启动开发板:

驱动加载时的dmesg日志信息:

复制代码
dmesg | grep -i aic

参考文章

[1] Rockchip RK3399 - WiFi AP6356驱动

[2] 从零到一:AIC8800 USB-WiFi模块在Linux内核6.x下的驱动适配与避坑指南

[3] UGREEN AX900 (AIC8800) USB WiFi 网卡 Linux 6.x 折腾全记录

[4] AIC8800无线网卡在树莓派6.12内核下的驱动