linux设备驱动-wifi驱动详解1基础知识
1 wifi的定义
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。[1] 无线保真是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列协议的局域网就称为无线保真。甚至把无线保真等同于无线网际网路（Wi-Fi是WLAN的重要组成部分）。
wifi 英文全称是WIreless-FIdelity，翻译成中文就是无线保真，英文简称WiFi。
2 wlan的定义
无线局域网络英文全名：Wireless Local Area Networks；简写为： WLAN。它是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency； RF）的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，在空中进行通信连接；该技术的出现绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，实现无网线、无距离限制的通畅网络。
其实很多时候，人们将二者混用，其实wifi是实现wlan的一种技术（蓝牙、wimax等）；
3 无线网和有线网
无线网络相比有线网络，还是有许多的缺点的：
（1） 通信双方因为是通过无线进行通信，所以通信之前需要建立连接；而有线网络就直接用线缆连接，不用这个过程了。
（2）通信双方通信方式是半双工的通信方式；而有线网络可以是全双工。
（3）通信时在网络层以下出错的概率非常高，所以帧的重传概率很大，需要在网络层之下的协议添加重传的机制（不能只依赖上面TCP/IP的延时等待重传等开销来保证）；而有线网络出错概率非常小，无需在网络层有如此复杂的机制。
（4）数据是在无线环境下进行的，所以抓包非常容易，存在安全隐患。
（5）因为收发无线信号，所以功耗较大，对电池来说是一个考验。
（6）相对有线网络吞吐量低，这一点正在逐步改善，802.11n协议可以达到600Mbps的吞吐量
4 wifi 模块定义
Wi-Fi模块又名串口Wi-Fi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分。
5 wifi模块主要分类
wifi模块可分为三类：
（1）通用wifi模块
比如手机、笔记本、平板电脑上的USBorSDIO接口模块，Wi-Fi协议栈和驱动是在安卓、Windows、IOS的系统里跑的，是需要非常强大的CPU来完成应用；
（2）路由器方案wifi模块
典型的是家用路由器，协议和驱动是借助拥有强大Flash和Ram资源的芯片加Linux操作系统；
（3）嵌入式wifi模块
32位单片机，内置wifi驱动和协议，接口为一般的MCU接口如UART等。适合于各类智能家居或智能硬件单品。
通用Wi-Fi模块与嵌入式Wi-Fi模块的区别：
我们都知道笔记本、手机、平板电脑等这类产品具有强大的CPU和大容量的存储器进行网络通信数据的处理和存储，因此在使用WIFI时不需要额外的MCU，完全借助其高速处理器和庞大的软件系统。但是对于家电，仪表，LED灯等智能家居产品，因为该类产品的主控芯片可能是成本很低、功能简单的MCU，因此这类产品无法支持普通Wi-Fi的功能。同时，还有一个重要的原因就是普通WIFI的功耗比较高，而嵌入式WIFI在功耗上做了很大的改善，比较适合对功耗要求高的无线家电设备。
基于上述原因，各个无线厂商相继推出了嵌入式WIFI模块。嵌入式WIFI模块的特点是软硬件集成度高，整个嵌入式WIFI模块集成了射频收发器、MAC、WIFI驱动、所有WIFI协议、无线安全协议、一键连接等。总之，一句话：嵌入式WIFI应物联网而生。
6 EEE 802.11协议
Ethenet和Wifi采用的协议都属于IEEE 802协议集。其中，Ethenet以802.3协议做为其网络层以下的协议；而Wifi以802.11做为其网络层以下的协议。无论是有线网络，还是无线网络，其网络层以上的部分，基本一样。IEEE802家族是由一系列局域网络(Local Area Network,LAN)技术规格所组成，802.11属于其中一员。虽然WI-FI使用了802.11的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY），但是两者并不完全一致。
IEEE802.11协议族成员如下：
802.11基本规格涵盖了802.11 MAC 以及两种物理层(physical layer）：一是跳频展频（frequency-hopping spread-spectrum，简称FHSS）物理层，另一是直接序列展频（direct-sequence spread-spectrum，简称DSSS）物理层。802.11a所规范的物理层，主要是以正交分频多工(orthogonal frequency division multiplexing，简称OFDM）技术为基础.802.11将PHY进一步划分为两个组成元件：一是物理层收敛程序（Physical Layer ConvergenceProcedure，简称PLCP）,负责将MAC帧对映到传输介质；另一是实际搭配介质Physical Medium Dependent，简称PMD），负责传送这些帧。
6.1 802.11b
IEEE802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。IEEE802.11b是所有无线局域网标准中最著名，也是普及最广的标准。它有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。IEEE802.11b的后继标准是IEEE802.11g，其传送速度为54Mbit/s。
6.2 802.11网络包含四种主要实体原件
（1）工作站(Station)
具有无线网络接入功能的电子设备（笔记本，手持设备等）.。
（2）基站(Access Point)
802.11网络所使用的帧必须经过转换才能被传到其它不同类型的网络，具有无线至有线桥接功能的设备称为基站(Access Point,AP).此外基站还有其它功能.。
（3）无线介质(Wireless Medium)
802.11标准以无线介质（Wireless medium）在工作站之间传递帧.其所定义的物理层不只一种.。
（4）传输系统(Distribution System)
传输系统是基站间转送帧的骨干网络，通常就称为骨干网络（backbone network）当几部基站串连以覆盖较大区域时，彼此之间必须相互通信，才能够掌握移动式工作站的行踪。而传输系统(distribution system )属于802.11的逻辑元件，负责将帧（frame）转送至目的地。大多数商用产品，是以桥接引擎（bridging engine）和传输系统介质（distribution system medium）共同组成传输系统.。
6.3 wifi频谱划分
WiFi总共有14个信道，如下图所示：
（1）IEEE 802.11b/g标准工作在2.4G频段，频率范围为2.400—2.4835GHz，共83.5M带宽。
（2）划分为14个子信道。
（3）每个子信道宽度为22MHz。
（4）相邻信道的中心频点间隔5MHz。
（5）相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)。
（6）整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道。
6.4 无线接入过程三个阶段
STA（工作站）启动初始化、开始正式使用AP传送数据帧前，要经过三个阶段才能够接入（802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯，功能包括扫描、接入、认证、加密、漫游和同步等功能）：
（1）扫描阶段（SCAN）；
（2）认证阶段 (Authentication)；
（3）关联（Association）。
7 SSID和BSSID
（1）基本服务集（BSS）
基本服务集是802.11 LAN的基本组成模块。能互相进行无线通信的STA可以组成一个BSS（Basic Service Set） 。如果一个站移出BSS的覆盖范围，它将不能再与BSS的其它成员通信。
（2）扩展服务集（ESS）
多个BSS可以构成一个扩展网络，称为扩展服务集（ESS）网络，一个ESS网络内部的STA可以互相通信，是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。连接BSS的组件称为分布式系统（Distribution System，DS）。
（3）SSID
服务集的标识，在同一SS内的所有STA和AP必须具有相同的SSID，否则无法进行通信
SSID是一个ESS的网络标识(如:TP_Link_1201)，BSSID是一个BSS的标识，BSSID实际上就是AP的MAC地址，用来标识AP管理的BSS，在同一个AP内BSSID和SSID一一映射。在一个ESS内SSID是相同的，但对于ESS内的每个AP与之对应的BSSID是不相同的。如果一个AP可以同时支持多个SSID的话，则AP会分配不同的BSSID来对应这些SSID。
