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标题: 简析OpenHarmony的WiFi能力 [打印本页]

作者: 深开鸿_王石 时间: 2023-12-20 10:52
标题: 简析OpenHarmony的WiFi能力
[md]**WiFi功能是无线短距的重要能力，在工作、生活中我们已经离不开WiFi设备了，比如家里的路由，手机，各种智能家居设备。Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/），又称“无线网路”，是Wi-Fi联盟的商标，一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是这些写法并没有被Wi-Fi联盟认可。1999年，几家富有远见的公司联合起来组成了一个全球性非营利性协会——无线以太网兼容性联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA），其目标是使用一种新的无线网络技术，无论品牌如何，都能带来最佳的用户体验。在2000年，该小组采用术语“Wi-Fi”作为其技术工作的专有名称，并宣布了正式名称：Wi-Fi Alliance。Wi-Fi以IEEE 802.11为标准，Wi-Fi联盟在2018年发起“Generational Wi-Fi”行销计画，基于主要的Wi-Fi技术（PHY）版本，引入了更容易让消费者了解的“Wi-Fi世代名称”（Wi-Fi generation names），格式为“Wi-Fi”后跟一个整数，并鼓励采用世代名称作为行业术语。**

* **第一代，以IEEE 802.11原始标准为准，工作频段为2.4GHz，最高速率半双工2 Mbit/s。 **
* **第二代，以IEEE 802.11b为准，工作频段为2.4GHz，最高速率半双工11 Mbit/s，认证计画为“Wi-Fi CERTIFIED b”。 **
* **第三代，以IEEE 802.11a为准，工作频段为5GHz，最高速率54 Mbit/s，认证计画为“Wi-Fi CERTIFIED a”。基于IEEE\_802.11g、2.4GHz工作频段、最高速率半双工54 Mbit/s，认证计画为“Wi-Fi CERTIFIED g”。 **
* **第四代，以IEEE 802.11n为准，世代名称为“Wi-Fi 4”，信道宽度20MHz、40MHz，工作频段为2.4GHz和5GHz，最高4条空间流，最大副载波调制64-QAM，最高速率半双工600 Mbit/s，认证计画为“Wi-Fi CERTIFIED n”。 **
* **第五代，以IEEE 802.11ac为准，世代名称为“Wi-Fi 5”，信道宽度20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，工作频段为5GHz，最高8条空间流，最大副载波调制256-QAM，最高速率半双工6.9 Gbit/s，认证计画为“Wi-Fi CERTIFIED ac”。**
* **第六代，以IEEE 802.11ax为准，世代名称为“Wi-Fi 6”，信道宽度20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，工作频段为2.4GHz和5GHz，最高8条空间流，最大副载波调制1024-QAM，最高速率半双工**[29](#)9.6 Gbit/s，认证计画为“Wi-Fi CERTIFIED 6”。

*注意：Wi-Fi与[IEEE 802.11](https://zh.m.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11)常常被混淆，两者的区别可以概述为IEEE 802.11是一种无线局域网标准，而Wi-Fi是IEEE 802.11标准的一种实现。*

#### 概述

**在OpenHarmony和系统功能相关的部分大多都放在foundation这个文件夹里，而通讯相关的部分则是在communication这个文件夹内。我们本篇要分析的WiFi功能就是在foundation/communication/wifi路径下，具体目录结构如下：**

```
.
├── dhcp                      //dhcp: 动态主机设置协议（Dynamic Host Configuration Protocol)是IP网络的网络协议，在应用层使用UDP协议工作，主要用途为：1，自动分配IP地址；2，对所有电脑做中央管理；
│ ├── BUILD.gn
│ ├── bundle.json
│ ├── dhcp.gni
│ ├── dhcp_lite.gni
│ ├── interfaces
│ ├── services
│ └── test
└── wifi                      //wifi实现部分
├── application
├── BUILD.gn
├── bundle.json
├── frameworks
├── hisysevent.yaml
├── interfaces
├── services
├── test
├── utils
├── wifi.gni
└── wifi_lite.gni
```

**在OpenHarmony的源码里还有两个和wifi相关的目录，都是针对小型开发板的**

* **wifi\_aware (仅支持Hi3861开发板)**

```
.
├── BUILD.gn
├── bundle.json
├── frameworks
│ └── source
├── hals
│ └── hal_wifiaware.h
├── interfaces
│ └── kits
├── LICENSE
├── README.md
└── README_zh.md
```

* **wifi\_lite (wifi-iot开发板)**

```
.
├── BUILD.gn
├── bundle.json
├── interfaces
│ ├── README.md
│ └── wifiservice
├── LICENSE
├── README.md
└── README_zh.md
```

#### 架构简析

* **根据目录结构和内部文件及编译框架总结架构如下：**

  ![image.png](https://forums-obs.openharmony.c ... gdjnxxhgj84mrxz.png "image.png")

  * **应用层：提供WiFi Direct接口使用DEMO，使用@ohos.wifi接口提供的p2p相关接口，实现一个WLAN直连的Setting界面；**
  * **接口层：提供两个dts接口(@ohos.wifi.d.ts, @ohos.wifiext.d.ts)和NativeC接口(软总线会使用这些接口实现分布式通信能力)**
  * **框架层：分两个子层，NAPI框架实现层，为wifi，wifiext和wifi\_native\_js，其中wifi\_native\_js已经被淘汰；Native SDK层，实现所有js层代码接口适配并调用innerapi的实现；WiFi接口实现层，使用IPC架构同WiFi服务层通信（WIFI\_DEVICE\_ABILITY\_ID:1120; WIFI\_HOTSPOT\_ABILITY\_ID:1121;WIFI\_P2P\_ABILITY\_ID:1123;WIFI\_SCAN\_ABILITY\_ID:1124)将从NAPI收到的命令，或者别的子系统收到的命令经由IPC架构发送给服务层，并注册服务层observer，收听由服务层上报的事件；**
  * **服务层：分三个子部分，能力部分，管理部分，硬件部分，分别如下：**
* **能力集部分，对上提供应用接口支持，采用systemability能力框架，分以下几个功能模块：**
   * **wifi\_standard\_sa\_profile: wifi能力配置(1120:wifi\_device\_ability;1121:wifi\_hotspot\_ability;1123:wifi\_p2p\_ability;1124:wifi\_scan\_ability)**
   * **wifi\_device\_ability: wifi设备能力，如开关wifi，配置（ssid, 密码，加密方式等），连接情况；**
   * **wifi\_hotspot\_ability: wifi热点能力，如wifi热点配置，开关，设置黑名单，电源模式；**
   * **wifi\_p2p\_ability: p2p能力，如wifi直连的开关，设备发现，创建群组，p2p连接，获取连接信息，状态，hid2d；**
   * **wifi\_scan\_ability: 扫描能力，如wifi扫描的开关；**
* **管理部分，对上对接能力集的功能，对下调用idl\_client接口调用硬件能力，分以下几个功能模块:**
   * **wifi\_manager\_service.so: 提供service的管理能力，管理serviceDllMap，通过load对应的so提供sta，ap（根据wifi\_feature\_with\_ap\_num配置决定），p2p，scan服务实例获取接口; 同时提供wifi服务的管理能力，比如权限，wifi的配置，network supplier;**
   * **wifi\_common\_service.so: 提供wifi芯片的能力配置，主要服务是ChipCapability(IsSupportDbdc, Csa, RadarDetect, DfsChannel, IndoorChannel)，通过idlclient请求驱动数据；**
   * **wifi\_sta\_service: wifi station(无线客户端)服务，对接实现sta能力集能力；**
   * **wifi\_ap\_service: wifi ap(无线接入点)服务，对接实现ap能力集能力； **
   * **wifi\_p2p\_service: wifi p2p(无线直连)服务，对接实现p2p能力集能力； **
   * **wifi\_scan\_service: wifi扫描服务，对接实现扫描能力集能力； **
   * **wifi\_idl\_client: wifi硬件适配层客户端，提供cRPC调用wifi设备的硬件抽象层；**
   * **wifi\_toolkit: wifi工具簇，包括ifconfig,iptools,arp,dhcp,mac,rawsocket,ipv4,ipv6,wifisetting,wificonfig等工具**
* **硬件抽象部分，分以下功能模块：**
   * **wifi\_hal\_service: 独立进程，wifi硬件抽象服务，采用cRPC架构，集成wpa\_supplicant-2.9的标准能力，调用hdi接口**
  * **硬件驱动：HDF：**

#### 功能简析

![image.png](https://forums-obs.openharmony.c ... d0bqavhsadhhlas.png "image.png")

1. **WiFi框架能力（NAPI接口，cadapter接口及wifi\_sdk）**
* **NAPI接口为应用层（ets，js）提供接口，调用WiFi系统层能力**
* **cadapter实现c接口，为其他能力提供接口（比如软总线），调用WiFi系统能力**
* **wifi\_sdk封装了系统能力调用的框架，通过proxy方式访问具体的WiFi系统能力，具体如下：**
   * **#define WIFI\_DEVICE\_ABILITY\_ID 1120**
   * **#define WIFI\_HOTSPOT\_ABILITY\_ID 1121**
   * **#define WIFI\_P2P\_ABILITY\_ID 1123**
   * **#define WIFI\_SCAN\_ABILITY\_ID 1124**
2. **WiFi系统能力**
* **WiFi系统能力通过继承SystemAbility，实现WiFi服务能力并实现IPC进行通信（服务端实现stub实现）；**
* **WiFi系统能力均为so动态库，被SystemAbility同一管理，包括：wifi\_device\_ability，wifi\_hotspot\_ability，wifi\_p2p\_ability，wifi\_scan\_ability；**
* **WiFI系统服务通过调用WiFi服务实现功能；**
3. **WiFi服务**
* **WiFi服务层包括：wifi\_scan\_service，wifi\_sta\_service 和 wifi\_ap\_service，wifi\_p2p\_service（后两个针对标准设备）**
* **主服务为wifi\_manager\_service，内部管理一张dll表，定义对应的WiFi服务，通过WiFi能力层调用，加载不同dll，获得不同服务**
* **WiFi服务层主要通过idl\_client同WiFi硬件抽象层进行数据交互**
4. **WiFi硬件抽象**
* **WiFi硬件抽象层并不是完全意义的硬件抽象，即是WiFi协议层（wap\_supplicant-2.9）之上的适配层，又基于HDF之上使用HDI接口调用驱动能力**
* **WiFi硬件抽象层是独立的进程，通过cRpc和WiFi服务层交互**
* **在WiFi硬件层还有etc配置目录，内部存储WiFi的默认配置 **
* **目前WiFi主要用的HDI部分集中在ap相关功能，如：WifiSetPowerModel，GetValidFrequenciesForBand，**
5. **WiFi协议层（wap\_supplicant-2.9）**
* **参考链接：**[https://w1.fi/wpa\_supplicant/](https://w1.fi/wpa_supplicant/)
* **实现WiFi接入和WiFi热点的协议栈**
* **实现基础的驱动（nl80211）**

### 总结

1. **WiFi服务的结构和之前讲的蓝牙结构略有不同，为了提供更灵活的能力，WiFi实现了更多的SystemAbility，同时通过idl\_client，WiFi服务通过调用wap\_supplicant实现具体的WiFi能力；**
2. **目前OpenHarmony用的WiFi协议站为wpa\_supplicant-2.9，提供WiFi的接入和热点能力；**
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