简析esp32的wifi驱动如何被集成进Zephyr的驱动

分析Zephyr ESP32 WIFI驱动的实现可以更为清晰的掌握esp32 wifi在zephyr上的使用，本文主要分析esp32的wifi驱动如何被集成进Zephyr的驱动，并不涉及esp32 wifi驱动本身API的说明。

框架

目前ESP32 wifi在zephyr上的实现框架如下图

1. esp_private：

esp提供的wifi驱动，不开源，属于zephyr的外部module，其API头文件在moduleshalespressifcomponentsesp_wifiincludeesp_private内

2. adapter

esp提供的zephyr wifi适配层，对esp_private进行封装专门为zephyr用，属于zephyr的外部module，其代码放在moduleshalespressifzephyradaptersrcwifi

3. esp_wifi_drv：

Zephyr中的esp32 wifi驱动，调用adapter，和L2 ethernet进行对接。明明是wifi，不封装为L2 wifi， 而封装为L2 ethernet，这可能是目前zephyr对L2 wifi的抽象还不完备，目前只支持offload wifi。

这部分是后文的主要分析内容，代码在zephyrdriverswifiesp32src

4. L2 ethernet

Zephyr L2 ethernet，提供ethernet初始化/配置/收发功能， 代码在zephyrsubsys etl2ethernet，本文不做分析

esp_wifi_drv

zephyr的esp32 wifi驱动可以分为初始化，收，发三部分来分析：

初始化

主要是完成L2的初始化，注册入device初始化函数eth_esp32_dev_init和iface的初始化函数eth_esp32_init已经L2的发送函数eth_esp32_send

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static const struct ethernet_api eth_esp32_apis = {

.iface_api.init= eth_esp32_init，

.send = eth_esp32_send，

};

NET_DEVICE_DT_INST_DEFINE（0，

eth_esp32_dev_init， NULL，

ð_data， NULL， CONFIG_ETH_INIT_PRIORITY，

ð_esp32_apis， ETHERNET_L2，

NET_L2_GET_CTX_TYPE（ETHERNET_L2）， NET_ETH_MTU）;

使用NET_DEVICE_DT_INST_DEFINE注册后，在系统启动时kernel的POST_KERNEL阶段调用eth_esp32_dev_init，在net初始化阶段调用eth_esp32_init.

eth_esp32_dev_init代码如下，主要是调用hal中提供的一系列初始化和启动函数，让wifi启动，值得注意的是当CONFIG_ESP32_WIFI_STA_AUTO=y时，zephyr驱动会自动去帮你用配置好的CONFIG_ESP32_WIFI_SSID和CONFIG_ESP32_WIFI_PASSWORD去连接Wifi。

如果没有配置，就需要在应用代码中直接调用esp hal的API进行连接，另外就是zephyr目前并没有将esp32 wifi的scan/connect/disconnect做到L2 WIFI内进行管理，可以参考Zephyr网络管理模块分析-注册请求机制， 这边部分也需要在应用中直接调用esp hal的API进行管理。

static int eth_esp32_dev_init（const struct device *dev）

{

esp_timer_init（）;

esp_event_init（）;

wifi_init_config_t config = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT（）;

esp_err_t ret = esp_wifi_init（&config）;

ret |= esp_supplicant_init（）;

ret |= esp_wifi_start（）;

//安装配置进行WIFI连接

if （IS_ENABLED（CONFIG_ESP32_WIFI_STA_AUTO）） {

wifi_config_t wifi_config = {

.sta = {

.ssid = CONFIG_ESP32_WIFI_SSID，

.password = CONFIG_ESP32_WIFI_PASSWORD，

}，

};

ret = esp_wifi_set_mode（WIFI_MODE_STA）;

ret |= esp_wifi_set_config（ESP_IF_WIFI_STA， &wifi_config）;

ret |= esp_wifi_connect（）;

}

if （ret ！= ESP_OK） {

LOG_ERR（“Connect failed”）;

}

return ret;

}

网络初始化， 完成ethernet iface注册，并注册数据接收callback，

static void eth_esp32_init（struct net_if *iface）

{

const struct device *dev = net_if_get_device（iface）;

struct esp32_wifi_runtime *dev_data = DEV_DATA（dev）;

dev_data-》iface = iface;

esp32_wifi_iface = iface;

//从ESP32读出MAC地址，设置给zephyr的iface

/* Start interface when we are actually connected with WiFi network */

net_if_flag_set（iface， NET_IF_NO_AUTO_START）;

esp_read_mac（dev_data-》mac_addr， ESP_MAC_WIFI_STA）;

/* Assign link local address. */

net_if_set_link_addr（iface，

dev_data-》mac_addr， 6， NET_LINK_ETHERNET）;

//进行ethernet初始化

ethernet_init（iface）;

//注册接收数据的callback，当hal esp32 wifi驱动收到网络封包后会调用eth_esp32_rx

esp_wifi_internal_reg_rxcb（ESP_IF_WIFI_STA， eth_esp32_rx）;

}

数据接收

前面的代码可以看到注册的callback是eth_esp32_rx，hal esp32 wifi驱动收到网络封包后会调用eth_esp32_rx，eth_esp32_rx会将网络封包直接转发给IP层

static esp_err_t eth_esp32_rx（void *buffer， uint16_t len， void *eb）

{

struct net_pkt *pkt;

if （esp32_wifi_iface == NULL） {

LOG_ERR（“network interface unavailable”）;

return ESP_FAIL;

}

//为封包分配内存

pkt = net_pkt_rx_alloc_with_buffer（esp32_wifi_iface， len，

AF_UNSPEC， 0， K_NO_WAIT）;

if （！pkt） {

LOG_ERR（“Failed to get net buffer”）;

return ESP_FAIL;

}

//将封包数据从驱动搬运到pkt内

if （net_pkt_write（pkt， buffer， len） 《 0） {

LOG_ERR（“Failed to write pkt”）;

goto pkt_unref;

}

//将封包抓发给IP层

if （net_recv_data（esp32_wifi_iface， pkt） 《 0） {

LOG_ERR（“Failed to push received data”）;

goto pkt_unref;

}

//通知esp驱动封包数据已经使用完

esp_wifi_internal_free_rx_buffer（eb）;

return ESP_OK;

pkt_unref：

net_pkt_unref（pkt）;

return ESP_FAIL;

}

数据发送

数据发送的API在初始化时将eth_esp32_send注册进ethernet_api的send， IP层在呼叫L2的send时会找到ethernet_send进行发送，ethernet_send调用就是eth_esp32_send

static int ethernet_send（struct net_if *iface， struct net_pkt *pkt）

{

。。。

//这里api-》send就是注册的eth_esp32_send

ret = net_l2_send（api-》send， net_if_get_device（iface）， iface， pkt）;

。。。

}

static inline int net_l2_send（net_l2_send_t send_fn，

const struct device *dev，

struct net_if *iface，

struct net_pkt *pkt）

{

net_capture_pkt（iface， pkt）;

return send_fn（dev， pkt）;

}

static int eth_esp32_send（const struct device *dev， struct net_pkt *pkt）

{

const int pkt_len = net_pkt_get_len（pkt）;

//找到frame

/* Read the packet payload */

if （net_pkt_read（pkt， DEV_DATA（dev）-》frame_buf， pkt_len） 《 0） {

return -EIO;

}

//使用hal esp32 wifi进行发送

/* Enqueue packet for transmission */

esp_wifi_internal_tx（ESP_IF_WIFI_STA， （void *）DEV_DATA（dev）-》frame_buf， pkt_len）;

LOG_DBG（“pkt sent %p len %d”， pkt， pkt_len）;

return 0;

}

待确认

Wifi的帧结构是802.11， 其帧结构和ethernet不一样，现在直接将hal esp32 wifi和zephyr ethernet对接，应该是esp做了相应的转换，具体如何，待确认。

编辑：jq