1.2 WLAN軟體架構

WLAN驅動層被封裝成數個部分，每個部分都提供了API，方便使用者定製自己的AP軟體和進行二次開發。

圖1-3 WLAN軟體整體架構說明

1.2.1 硬體抽象層(HAL)

硬體抽象層(HAL)是驅動和硬體晶片之間的連線部分。如果有多個晶片同時使用，例如雙AP的形態，則每個晶片都會建立一個HAL例項與之對應，因此採用這樣的設計，能使高通Atheros晶片和其他廠商的產品，在軟體上能更容易的適配到一起。
HAL的程式碼可以分為兩個大塊，1）通用HAL介面，為上層提供API與HAL互動；2）面向指定晶片的HAL模組，主要是支援具體的硬體。目前高通Atheros晶片的HAL，主要有三個分支：AR5212, AR5416, 和AR9300。詳述如下：

抽象出來的HAL轉接層，是儘可能的，面向不同的作業系統（OS）和不同系列的晶片時，進行程式碼複用。因此必須從HAL模組內部去呼叫這些函式，就顯得尤為重要；同時HAL內部也不應該使用一些連結性質的程式碼，因此這裡使用ah_hal_printf函式來代替printk函式，用HDPRINTF巨集代替DPRINTF巨集。

1.2.2 HAL介面層（HAL API）

HAL提供了一系列統一的API，供LAMC層訪問。這些API適用於面向不同晶片的HAL。

1.2.3 底端MAC層 (LMAC)

LMAC層包含Atheros裝置物件(ATH)。ATH層負責管理硬體的輸入佇列資料流，同時也管理著底層的協議，比如Block ACK（BA）處理。之所以設計LMAC層，是因為有Atheros硬體架構需要適配，而UMAC則更接近802.11協議的實現。
LMAC主要提供以下功能，並由UMAC和OSIF層控制：

• 整合了legacy和11n晶片組的傳輸、接收路徑，包括緩衝區和佇列的處理。
• 速率控制、DFS、頻段掃描。
• 高階11n MAC特性如幀聚合（frame aggregation）、縮短幀間間隙（RIFS）、多路收發節電技術（MIMO power save）等。
• 802.11網路節能和裝置電源狀態（D0-D3）管理。
• Beacon幀的生成和時間同步（TSF）管理。
• 支援無線喚醒（Wake-On-Wireless）。
• RfKill、自定義LED和GPIO演算法。
• 提供支援IQUE, 無線聲傳（VoW）, 智慧天線（Smart Antenna）, 傳輸波束成形技術（TxBF）等功能的開關。

1.2.4 LMAC介面層（LMAC API）

LMAC API層為UMAC層提一些標準化的API。這樣能方便使用者替換自己的UMAC層。因此從設計角度，應避免在UMAC層直接使用LMAC的資料結構，所以最好使用這些API來訪問。

1.2.5 上端MAC層 (UMAC)

Upper MAC重要實現802.11協議的處理，併為OS介面層提供API。其主要功能有以下幾點：

• AP狀態機
• 連線狀態機和節點管理
• MAC子層管理實體（MLME）服務
• 一些基本功能比如：掃描（scanning），加密（encryption），電源管理（power management），域管理（regulatory domain），資源管理（resource management）等。
• 與許多協議相關的特定功能如：P2P，通道直接鏈路建立（TDLS），WMM-AC，無線資源管理（RRM）等。
• 支援一些集中控制式的工作模式如WDS和EXTAP等。
• 提供支援訪問控制列表（ACL），自選通道（ACS），IQUE，無線聲傳（VoW），智慧天線（Smart Antenna），傳輸波束成形技術（TxBF）等功能的開關。

1.2.6 WLAN介面層（WLAN API）

這一層是UMAC層向OSIF層提供的介面層。OSIF應當使用這些API來訪問UMAC的資料結構。

1.2.7 系統介面層 (OSIF)

系統介面層是系統適配的模組，為WLAN驅動提供網路協議棧介面和應用向的介面。這一層使用UMAC提供的API來完成其提供的功能。每個系統都應該適配自己的介面層。

1.2.8 高通驅動架構層(QDF)

這部分程式碼，提供了一整套驅動相關的介面，方便適配不同的作業系統。這是一個抽象層，由驅動呼叫，提供諸如建立timer、tasklet等功能。這個抽象層可以靈活的修改去適配不同的作業系統。本文件使用的作業系統是Linux 2.6。
任何硬體相關的和系統相關的，不屬於OSIF層的內容，應當放到這一層（QDF）。另外，如果擴充套件了一些新的介面，也要確保這些函式包含在QDF層的檔案中。

1.2.9 Atheros服務架構層 (ASF)

這一部分的程式碼，提供了一些列基本服務相關的介面，方便對不同作業系統的適配。這一層提供了一些基本服務的介面，如記憶體相關介面、debug相關介面等。這個抽象層可以靈活的修改去適配不同的作業系統。本文件使用的作業系統是Linux 2.6。

1.2.10 WLAN應用層（WLAN Application）

Wireless LAN應用層執行在使用者空間，其包括以下內容：

• Wireless工具：用於WLAN驅動的配置
• apcfg：AP平臺的配置檔案
• hostapd：AP模式下的802.1X/WPA/WPA2/EAP鑑權，以及WPS。
• wpa_supplicant：STA模式下的802.1X/WPA/WPA2/EAP鑑權，以及WPS。
• radartool：radar檢測的測試/除錯工具。
• Spectral守護程序。
• spectraltool：配置/除錯spectral掃描的工具。
• athssd：一個用於匯出Spectral掃描和分析結果的工具，還可以輸出干擾資訊。
• pktlog：採集WLAN MAC收發包的debug資訊。

1.2.11 統一WLAN軟體架構（Unified Software WLAN Architecture）

這一章節主要是在AP和STA模式下，對高吞吐量（VHT）場景的軟體結構，有一個更詳細的介紹。這些統一提出的棧一樣的分層，支援所有的QCA軟體結構，不論使用者採用何種方式整合他的AP軟體系統（direct attach模式或者Full/Partial offload模式）。

1.2.11.1 Offload模式分層（Offload stack）

圖 1-4 Offload模式結構圖

• OS介面層（OS Interface）：為WLAN驅動提供網路棧和應用向的介面。
• WSI層：WLAN Service API，由UMAC封裝，供OSIF層呼叫（避免直接訪問UMAC的資料結構）。
• UMAC層：多數802.11協議在這一層實現（AP狀態機，連線狀態機，MLME服務）
• 目標UMAC：處理低級別的MAC功能。管理資料流（Tx和Rx）到硬體的輸入佇列中，buffer管理，速率控制，Aggregation，MIMO節能。
• WAL層：對不同MAC的高級別的功能的抽象
• HAL層：硬體抽象層，實現底層的硬體功能，如建立descriptor，建立加密key，建立channel等。

Unified UMAC支援項

• 新的結構基於間接化的函式指標的動態連結，同時支援direct attach和offload解決方案。
• 在direct attach方案中，使用的是舊有的IF_LMAC函式指標。而在offload結構中，使用的是OL_WMI函式指標。
• UMAC封裝的功能（函式）可以根據需要進行開啟或關閉，不論在主機端執行還是在目標端執行。

基於當前這種模組化的架構，新的offload WMI層可以很容易的繼承進去。

1.2.11.2 11AC offload host-target interface

Host與target之間通過這些已經劃分好的各個軟體介面層，協作通訊。本章節介紹的就是這些軟體介面層

Figure 1-5 Host-to-Target interface diagram

Host介面層 (HIF)
這一層對host和target之前的匯流排介面進行抽象，並提供了一套二者可以互相通訊的機制。

Bootloader訊息介面層(BMI)
在初始化過程中，host可以使用Bootloader訊息介面層(BMI)提供的一些功能，比如獲取target的版本資訊；從target的記憶體中上傳（或讀取）一些程式碼和資料；讀/寫target暫存器；執行target上指定地址的程式等。BMI層可以下載指定的應用程式、測試程式還有補丁到程式碼和資料中，有時候也會設定一些target應用程式中的全域性變數。

Host Target通訊層 (HTC):
HTC層用於WMI和HTT二者進行傳送、接收一些控制類/資料類訊息，這些訊息的源頭的目的是target和host系統的11ac裝置之間的紐帶部分。

無線訊息介面層(WMI)
Host與target之間的控制通路由WMI介面來完成。一些預先定義好的WMI訊息，用於host WLAN與target WLAN之間互動。

Host Target傳輸層(HTT)
Host與target之間的資料通路由WMI介面來完成。一些預先定義好的HTT訊息，用於host WLAN與target WLAN之間互動。

To be continue…