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  • ANDROID移植: WIFI设计原理(源码分析

    【转】ANDROID移植: <wbr>WIFI设计原理(源码分析)
    初始化
    在 SystemServer 启动的时候,会生成一个 ConnectivityService 的实例,
                 try {
                       Log.i(TAG, "Starting Connectivity Service.");
                       ServiceManager.addService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE, new
    ConnectivityService(context));
                 } catch (Throwable e) {
                       Log.e(TAG, "Failure starting Connectivity Service", e);
                 }
    ConnectivityService 的构造函数会创建 WifiService,
             if (DBG) Log.v(TAG, "Starting Wifi Service.");
             mWifiStateTracker = new WifiStateTracker(context, handler);
             WifiService wifiService = new WifiService(context,mWifiStateTracker);
             ServiceManager.addService(Context.WIFI_SERVICE, wifiService);
    WifiStateTracker 会创建 WifiMonitor 接收来自底层的事件,WifiService 和WifiMonitor 是整
    个模块的核心。WifiService 负责启动关闭 wpa_supplicant、启动关闭 WifiMonitor监视线程
    和把命令下发给 wpa_supplicant,而 WifiMonitor 则负责从 wpa_supplicant接收事件通知。
    连接 AP
    1. 使能 WIFI
    WirelessSettings 在初始化的时候配置了由 WifiEnabler 来处理 Wifi 按钮,
        private void initToggles() {
             mWifiEnabler = new WifiEnabler(
                          this,
                          (WifiManager) getSystemService(WIFI_SERVICE),
                          (CheckBoxPreference) findPreference(KEY_TOGGLE_WIFI));
    当用户按下 Wifi按钮后,              Android 会调用 WifiEnabler 的onPreferenceChange,   再由 WifiEnabler
    调用 WifiManager 的 setWifiEnabled 接口函数,通过 AIDL,实际调用的是 WifiService的
    setWifiEnabled 函数,WifiService 接着向自身发送一条 MESSAGE_ENABLE_WIFI消息,在
    处理该消息的代码中做真正的使能工作:首先装载 WIFI 内核模块(该模块的位置硬编码为
    "/system/lib/modules/wlan.ko" ), 然 后 启 动 wpa_supplicant ( 配 置 文 件 硬编 码 为
    "/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf") 再通过 WifiStateTracker 来启动WifiMonitor 中的监视
                                              ,
    线程。
        private boolean setWifiEnabledBlocking(boolean enable) {
             final     int    eventualWifiState     enable    WIFI_STATE_ENABLED    :
    WIFI_STATE_DISABLED;
             updateWifiState(enable ? WIFI_STATE_ENABLING :WIFI_STATE_DISABLING);
             if (enable) {
                   if (!WifiNative.loadDriver()) {
                          Log.e(TAG, "Failed to load Wi-Fi driver.");
                          updateWifiState(WIFI_STATE_UNKNOWN);
                          return false;
                   }
                   if (!WifiNative.startSupplicant()) {
                          WifiNative.unloadDriver();
                          Log.e(TAG, "Failed to start supplicant daemon.");
                          updateWifiState(WIFI_STATE_UNKNOWN);
                          return false;
                   }
                   mWifiStateTracker.startEventLoop();
             }
                // Success!
                persistWifiEnabled(enable);
                updateWifiState(eventualWifiState);
                return true;
         }
    当使能成功后,会广播发送 WIFI_STATE_CHANGED_ACTION 这个 Intent 通知外界 WIFI
    已 经 成 功 使 能 了 。 WifiEnabler 创 建 的 时 候 就 会 向 Android 注 册 接 收
    WIFI_STATE_CHANGED_ACTION,因此它会收到该 Intent,从而开始扫描。
             private void handleWifiStateChanged(int wifiState) {
                if (wifiState == WIFI_STATE_ENABLED) {
                     loadConfiguredAccessPoints();
                     attemptScan();
                }
    2. 查找 AP
    扫描的入口函数是 WifiService 的 startScan,它其实也就是往 wpa_supplicant 发送 SCAN命
    令。
    static jboolean android_net_wifi_scanCommand(JNIEnv* env, jobjectclazz)
    {
         jboolean result;
         // Ignore any error from setting the scan mode.
         // The scan will still work.
         (void)doBooleanCommand("DRIVER SCAN-ACTIVE", "OK");
         result = doBooleanCommand("SCAN", "OK");
         (void)doBooleanCommand("DRIVER SCAN-PASSIVE", "OK");
         return result;
    }
    当 wpa_supplicant 处理完 SCAN 命令后,它会向控制通道发送事件通知扫描完成,从而
    wifi_wait_for_event 函数会接收到该事件,由此 WifiMonitor 中的 MonitorThread会被执行来
    出来这个事件,
                void handleEvent(int event, String remainder) {
                           case SCAN_RESULTS:
                                mWifiStateTracker.notifyScanResultsAvailable();
                                break;
    WifiStateTracker 则接着广播发送 SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION 这个Intent
                     case EVENT_SCAN_RESULTS_AVAILABLE:
                           mContext.sendBroadcast(new
    Intent(WifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION));
    WifiLayer 注册了接收 SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION 这个Intent,所以它的相关
    处理函数 handleScanResultsAvailable 会被调用,在该函数中,先会去拿到 SCAN 的结果(最
    终是往 wpa_supplicant 发送 SCAN_RESULT命令并读取返回值来实现的)                            ,
                   List<ScanResult> list =mWifiManager.getScanResults();
    对每一个扫描返回的 AP,WifiLayer 会调用 WifiSettings 的 onAccessPointSetChanged函数,
    从而最终把该 AP 加到 GUI 显示列表中。
        public void onAccessPointSetChanged(AccessPointState ap, booleanadded) {
             AccessPointPreference pref = mAps.get(ap);
             if (added) {
                   if (pref == null) {
                         pref = new AccessPointPreference(this, ap);
                         mAps.put(ap, pref);
                   } else {
                         pref.setEnabled(true);
                   }
                   mApCategory.addPreference(pref);
             }
        }
    3. 配置 AP 参数
    当用户在 WifiSettings 界面上选择了一个 AP 后,会显示配置 AP 参数的一个对话框,
        public boolean onPreferenceTreeClick(PreferenceScreenpreferenceScreen, Preference
    preference) {
             if (preference instanceof AccessPointPreference) {
                   AccessPointState            state                 ((AccessPointPreference)
    preference).getAccessPointState();
                   showAccessPointDialog(state, AccessPointDialog.MODE_INFO);
             }
        }
    4. 连接
    当用户在 AcessPointDialog 中选择好加密方式和输入密钥之后,再点击连接按钮,Android
    就会去连接这个 AP。
        private void handleConnect() {
             String password = getEnteredPassword();
             if (!TextUtils.isEmpty(password)) {
                   mState.setPassword(password);
             }
             mWifiLayer.connectToNetwork(mState);
        }
    WifiLayer 会先检测这个 AP 是不是之前被配置过,这个是通过向 wpa_supplicant 发送
    LIST_NETWORK 命令并且比较返回值来实现的,
             // Need WifiConfiguration for the AP
             WifiConfiguration config = findConfiguredNetwork(state);
    如果 wpa_supplicant 没有这个 AP的配置信息,                    则会向 wpa_supplicant 发送 ADD_NETWORK
    命令来添加该 AP,
             if (config == null) {
                   // Connecting for the first time, need to create it
                   config                                               addConfiguration(state,
    ADD_CONFIGURATION_ENABLE|ADD_CONFIGURATION_SAVE);
             }
    ADD_NETWORK 命 令 会 返 回 一 个 ID , WifiLayer 再 用 这 个 返 回 的 ID 作 为 参 数向
    wpa_supplicant 发送 ENABLE_NETWORK 命令,从而让 wpa_supplicant 去连接该AP。
             // Make sure that network is enabled, and disable others
             mReenableApsOnNetworkStateChange = true;
             if (!mWifiManager.enableNetwork(state.networkId, true)) {
                   Log.e(TAG, "Could not enable network ID " + state.networkId);
                   error(R.string.error_connecting);
                   return false;
             }
    5. 配置 IP 地址
    当 wpa_supplicant 成功连接上 AP 之后,它会向控制通道发送事件通知连接上 AP 了,从而
    wifi_wait_for_event 函数会接收到该事件,由此 WifiMonitor 中的 MonitorThread会被执行来
    出来这个事件,
             void handleEvent(int event, String remainder) {
                        case CONNECTED:
                              handleNetworkStateChange(NetworkInfo.DetailedState.CONNECTED,
    remainder);
                              break;
    WifiMonitor 再调用 WifiStateTracker 的notifyStateChange,WifiStateTracker 则接着会往自身
    发送 EVENT_DHCP_START 消息来启动 DHCP 去获取 IP 地址,
        private void handleConnectedState() {
             setPollTimer();
             mLastSignalLevel = -1;
             if (!mHaveIPAddress &&!mObtainingIPAddress) {
                   mObtainingIPAddress = true;
                   mDhcpTarget.obtainMessage(EVENT_DHCP_START).sendToTarget();
             }
        }
    然后再广播发送 NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION 这个 Intent
                   case EVENT_NETWORK_STATE_CHANGED:
                        if (result.state != DetailedState.DISCONNECTED ||!mDisconnectPending) {
                              intent                                                      new
    Intent(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION);
                              intent.putExtra(WifiManager.EXTRA_NETWORK_INFO,
    mNetworkInfo);
                             if (result.BSSID != null)
                                   intent.putExtra(WifiManager.EXTRA_BSSID, result.BSSID);
                             mContext.sendStickyBroadcast(intent);
                        }
                        break;
    WifiLayer 注册了接收 NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION 这个 Intent,所以它的相关
    处理函数 handleNetworkStateChanged 会被调用,
    当 DHCP 拿到 IP 地址之后,会再发送 EVENT_DHCP_SUCCEEDED 消息,
        private class DhcpHandler extends Handler {
             public void handleMessage(Message msg) {
                   switch (msg.what) {
                        case EVENT_DHCP_START:
                             if (NetworkUtils.runDhcp(mInterfaceName, mDhcpInfo)) {
                                   event = EVENT_DHCP_SUCCEEDED;
                                                         }
    WifiLayer 处 理 EVENT_DHCP_SUCCEEDED 消 息 , 会 再 次 广 播 发 送
    NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION 这个 Intent,这次带上完整的 IP 地址信息。
                   case EVENT_DHCP_SUCCEEDED:
                        mWifiInfo.setIpAddress(mDhcpInfo.ipAddress);
                        setDetailedState(DetailedState.CONNECTED);
                        intent                                                         new
    Intent(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION);
                        intent.putExtra(WifiManager.EXTRA_NETWORK_INFO,mNetworkInfo);
                        mContext.sendStickyBroadcast(intent);
                        break;
    至此为止,整个连接过程完成。
    问题:
        目前的实现不支持 Ad-hoc 方式。

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