《转》关于ath5k网卡驱动中beacon的发送过程（特别是timestamp字段）

转自：http://blog.csdn.net/liujihang88/article/details/39700385

                                            ath5k网卡驱动中beacon

工作模式：ad-hoc    内核版本：3.10.38

  最近在做一个项目，要发送一个ta指针里面有一个时间戳的问题，所以研究了beacon在ath5k中的生成和发送。这个发送过程主要是网卡工作在adhoc的模式下。由于要做到时间同步，所以beacon中的timestamp字段的值表示的时间应该是这个beacon从硬件哪里发出去的时间，这样对方收到了才能够根据这个同步。而这个时间戳在这个网卡驱动下是由硬件打印上去。

在__ieee80211_sta_join_ibss()函数（内核3.10.38中mac802111文件中ibss.c中）中

            主要通过对sdata->u.ibss->presp进行赋值，通过head 指针指向mac80211制定的beacon（但是这里的timestamp取值为0，这个值主要是在硬件哪里修改，随后会看到），但是这个函数中主要通过sdata->vif.bss_conf中进行配置来让网卡按照我们的配置发送beacon。最后通过函数ieee80211_bss_info_change_notify来通知网卡做相应的改动。

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1. struct beacon_data *presp  

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1. struct ieee80211_if_ibss *ifibss = &sdata->u.ibss;  
2. .....................................  
3. <pre name="code" class="cpp"><pre name="code" class="html">presp = kzalloc(sizeof(*presp) + frame_len, GFP_KERNEL);  
4. if (!presp)  
5.       return;  
6. presp->head = (void *)(presp + 1);  
7. mgmt = (void *) presp->head;  
8. mgmt->frame_control = cpu_to_le16(IEEE80211_FTYPE_MGMT |  
9.                                           IEEE80211_STYPE_PROBE_RESP);  
10. eth_broadcast_addr(mgmt->da);  
11. memset(mgmt->da,0x01,ETH_ALEN);  
12. memcpy(mgmt->sa, sdata->vif.addr, ETH_ALEN);  
13. memcpy(mgmt->sa, sdata->vif.addr, ETH_ALEN);  
14. memcpy(mgmt->bssid, ifibss->bssid, ETH_ALEN);  
15. mgmt->u.beacon.beacon_int = cpu_to_le16(beacon_int);  
16. mgmt->u.beacon.timestamp = cpu_to_le64(tsf);  
17. ....................................   
18. rcu_assign_pointer(ifibss->presp, presp);  
19. <pre name="code" class="html">sdata->vif.bss_conf.enable_beacon = true;  
20. sdata->vif.bss_conf.beacon_int = beacon_int;  
21. sdata->vif.bss_conf.basic_rates = basic_rates;  
22. sdata->vif.bss_conf.ssid_len = ifibss->ssid_len;  
23. memcpy(sdata->vif.bss_conf.ssid, ifibss->ssid, ifibss->ssid_len);  
24. bss_change = BSS_CHANGED_BEACON_INT;  
25. bss_change |= ieee80211_reset_erp_info(sdata);  
26. bss_change |= BSS_CHANGED_BSSID;  
27. bss_change |= BSS_CHANGED_BEACON;  
28. bss_change |= BSS_CHANGED_BEACON_ENABLED;  
29. bss_change |= BSS_CHANGED_BASIC_RATES;  
30. bss_change |= BSS_CHANGED_HT;  
31. bss_change |= BSS_CHANGED_IBSS;  
32. bss_change |= BSS_CHANGED_SSID;  
33. ..........................................  
34. ieee80211_bss_info_change_notify(sdata, bss_change);  

通过查看，容易找到ieee80211_bss_info_change_notify（）这个函数最后调用的是ath5k中的ath5k_bss_info_changed()这个函数。

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1.         struct ath5k_vif *avf = (void *)vif->drv_priv;  
2.         struct ath5k_hw *ah = hw->priv;  
3.         struct ath_common *common = ath5k_hw_common(ah);  
4.         printk("in ath5k_bss_info_changed\n");  
5.         mutex_lock(&ah->lock);  
6.   
7.         if (changes & BSS_CHANGED_BSSID) {  
8.                 /* Cache for later use during resets */  
9.                 memcpy(common->curbssid, bss_conf->bssid, ETH_ALEN);  
10.                 common->curaid = 0;  
11.                 ath5k_hw_set_bssid(ah);  
12.                 mmiowb();  
13.         }  
14.   
15.         if (changes & BSS_CHANGED_BEACON_INT)  
16.                 ah->bintval = bss_conf->beacon_int;//这里改变beacon的interval。发送间隔的时间  
17.   
18.         if (changes & BSS_CHANGED_ERP_SLOT) {  
19.                 int slot_time;  
20.   
21.                 ah->ah_short_slot = bss_conf->use_short_slot;  
22.                 slot_time = ath5k_hw_get_default_slottime(ah) +  
23.                             3 * ah->ah_coverage_class;  
24.                 ath5k_hw_set_ifs_intervals(ah, slot_time);  
25.         }  
26.   
27.         if (changes & BSS_CHANGED_ASSOC) {  
28.                 avf->assoc = bss_conf->assoc;  
29.                 if (bss_conf->assoc)  
30.                         ah->assoc = bss_conf->assoc;  
31.                 else  
32.                         ah->assoc = ath5k_any_vif_assoc(ah);  
33.   
34.                 if (ah->opmode == NL80211_IFTYPE_STATION)  
35.                         ath5k_set_beacon_filter(hw, ah->assoc);  
36.                 ath5k_hw_set_ledstate(ah, ah->assoc ?  
37.                         AR5K_LED_ASSOC : AR5K_LED_INIT);  
38.                 if (bss_conf->assoc) {  
39.                         ATH5K_DBG(ah, ATH5K_DEBUG_ANY,  
40.                                   "Bss Info ASSOC %d, bssid: %pM\n",  
41.                                   bss_conf->aid, common->curbssid);  
42.                         common->curaid = bss_conf->aid;  
43.                         ath5k_hw_set_bssid(ah);  
44.                         /* Once ANI is available you would start it here */  
45.                 }  
46.         }  
47.   
48.         if (changes & BSS_CHANGED_BEACON) {  
49.                 spin_lock_bh(&ah->block);  
50.                 ath5k_beacon_update(hw, vif);//这个函数吧beacon从mac80211层的队列中赋值出来放在ath5k存放beacon的队列中  
51.                 spin_unlock_bh(&ah->block);  
52.         }  
53.   
54.         if (changes & BSS_CHANGED_BEACON_ENABLED)  
55.                 ah->enable_beacon = bss_conf->enable_beacon;  
56.   
57.         if (changes & (BSS_CHANGED_BEACON | BSS_CHANGED_BEACON_ENABLED |  
58.                        BSS_CHANGED_BEACON_INT))  
59.                 ath5k_beacon_config(ah);  
60.   
61.         mutex_unlock(&ah->lock);  

这个函数中可以看到当修改了beacon的时候就会调用ath5k_beacon_update这个函数中主要调用了ieee80211_beacon_get()从上述建立的presp中的beacon取出来，然后吧他放在ath5k    avf->bbuf->skb中去 [html] view plain copy

1. ath5k_beacon_update(struct ieee80211_hw *hw, struct ieee80211_vif *vif)  
2. {  
3.         int ret;  
4.         struct ath5k_hw *ah = hw->priv;  
5.         struct ath5k_vif *avf;  
6.         struct sk_buff *skb;  
7.   
8.         if (WARN_ON(!vif)) {  
9.                 ret = -EINVAL;  
10.                 goto out;  
11.         }  
12.   
13.         skb = ieee80211_beacon_get(hw, vif);  
14.   
15.         if (!skb) {  
16.                 ret = -ENOMEM;  
17.                 goto out;  
18.         }  
19.   
20.         avf = (void *)vif->drv_priv;  
21.         ath5k_txbuf_free_skb(ah, avf->bbuf);  
22.         avf->bbuf->skb = skb;  
23.         ret = ath5k_beacon_setup(ah, avf->bbuf);  
24. out:  
25.         return ret;  
26. }  

接下来就主要是ath5k_beacon_config(ah)来配置beacon.

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1. ath5k_beacon_config(struct ath5k_hw *ah)  
2. {  
3.         spin_lock_bh(&ah->block);  
4.         ah->bmisscount = 0;  
5.         ah->imask &= ~(AR5K_INT_BMISS | AR5K_INT_SWBA);  
6.   
7.         if (ah->enable_beacon) {  
8.                 /*   
9.                  * In IBSS mode we use a self-linked tx descriptor and let the  
10.                  * hardware send the beacons automatically. We have to load it  
11.                  * only once here.  
12.                  * We use the SWBA interrupt only to keep track of the beacon  
13.                  * timers in order to detect automatic TSF updates.  
14.                  */  
15.                 ath5k_beaconq_config(ah);  
16.       
17.                 ah->imask |= AR5K_INT_SWBA;  
18.       
19.                 if (ah->opmode == NL80211_IFTYPE_ADHOC) {  
20.                         if (ath5k_hw_hasveol(ah))  
21.                                 ath5k_beacon_send(ah);  
22.                 } else  
23.                         ath5k_beacon_update_timers(ah, -1);  
24.         } else {  
25.                 ath5k_hw_stop_beacon_queue(ah, ah->bhalq);  
26.         }  
27.   
28.         ath5k_hw_set_imr(ah, ah->imask);  
29.         mmiowb();  
30.         spin_unlock_bh(&ah->block);  
31. }  

可以看到中间主要调用了ath5k_beaconq_config()这个函数是个关键函数，主要对里面beacon发送的竞争窗口大小进行设定，这里beacon是在0和2*最小竞争窗口之间产生一个随机值，这个值就代表beacon的backoff机制。 这个代码中还有一个tqi.ready_time具体拿来干嘛不是很清楚，希望有大神指出。 [html] view plain copy

1. ath5k_beaconq_config(struct ath5k_hw *ah)  
2. {  
3.         struct ath5k_txq_info qi;  
4.         int ret;  
5.   
6.         ret = ath5k_hw_get_tx_queueprops(ah, ah->bhalq, &qi);  
7.         if (ret)  
8.                 goto err;  
9.   
10.         if (ah->opmode == NL80211_IFTYPE_AP ||  
11.             ah->opmode == NL80211_IFTYPE_MESH_POINT) {  
12.                 /*  
13.                  * Always burst out beacon and CAB traffic  
14.                  * (aifs = cwmin = cwmax = 0)  
15.                  */  
16.                 qi.tqi_aifs = 0;  
17.                 qi.tqi_cw_min = 0;  
18.                 qi.tqi_cw_max = 0;  
19.         } else if (ah->opmode == NL80211_IFTYPE_ADHOC) {  
20.                 /*  
21.                  * Adhoc mode; backoff between 0 and (2 * cw_min).  
22.                  */  
23.                 qi.tqi_aifs = 0;  
24.                 qi.tqi_cw_min = 0;  
25.                 qi.tqi_cw_max = 2 * AR5K_TUNE_CWMIN;  
26.         }  
27.   
28.         ATH5K_DBG(ah, ATH5K_DEBUG_BEACON,  
29.                 "beacon queueprops tqi_aifs:%d tqi_cw_min:%d tqi_cw_max:%d\n",  
30.                 qi.tqi_aifs, qi.tqi_cw_min, qi.tqi_cw_max);  
31.   
32.         ret = ath5k_hw_set_tx_queueprops(ah, ah->bhalq, &qi);  
33.         if (ret) {  
34.                 ATH5K_ERR(ah, "%s: unable to update parameters for beacon "  
35.                         "hardware queue!\n", __func__);  
36.                 goto err;  
37.         }  
38.         ret = ath5k_hw_reset_tx_queue(ah, ah->bhalq); /* push to h/w */  
39.         if (ret)  
40.                 goto err;  
41.   
42.         /* reconfigure cabq with ready time to 80% of beacon_interval */  
43.         ret = ath5k_hw_get_tx_queueprops(ah, AR5K_TX_QUEUE_ID_CAB, &qi);  
44.         if (ret)  
45.                 goto err;  
46.   
47.         qi.tqi_ready_time = (ah->bintval * 80) / 100;//<span style="color:#FFCC00;"><span style="background-color: rgb(153, 0, 0);">这个地方我不太懂，也不知道这个时间拿来干嘛？希望有大神指出</span>。</span>  
48.         ret = ath5k_hw_set_tx_queueprops(ah, AR5K_TX_QUEUE_ID_CAB, &qi);  
49.         if (ret)  
50.                 goto err;  
51.   
52.         ret = ath5k_hw_reset_tx_queue(ah, AR5K_TX_QUEUE_ID_CAB);  
53. err:  
54.         return ret;  
55. }  
56.   
57.   
58.    

最后调用的就是ath5k_beacon_send()这个函数不是真正的发送beacon而是往beacon控制寄存器中写一些控制。就是告诉网卡，去哪里通过DMA把这个beacon缓存到网卡中来，到了beacon发送的时间就自动发送（这个时间是，beacon的4个定时器来通知）。

上面就是关于beacon发送的流程，但是上述主要讲述了beacon的生成，没有讲述到beacon的发送，而beacon的发送主要是通过硬件实现的。主要有4个关于beacon的时钟，我们通过这个时钟来定时发送beacon

这次我按照调用关系反这来说，首先是最下面的函数，ath5k_hw_init_beacon_timers()这个函数主要设定四个寄存器，存放时钟的值。当tsf到达指定时间，网卡就发出相应的中断（这里发出中断应该是硬件发出）。

timer0 ：里面存放的是下一个发送beacon的时间（这个时间是按照网卡里面的tsf，即tsf到达指定的值，就发送beacon，以下的时间同理）。

timer1：是一个关于DMA的时间，在每次发送beacon前，我们要用DMA技术，从内存中吧相应的数据复制过来，让网卡发送，这个时钟的时间会在这个timer0之前，这个道理很明显。

timer2：是一个关于Software beacon alert.这个在adhoc模式下是跟新一个值的作用。

timer3：这个在beacon发送后做一些动作的时钟。

上面时钟每次到了后，都会自动根据interval，加上这个值来跟新自己下一次中断的时间

ath5k_hw_reg_write(ah, interval & (AR5K_BEACON_PERIOD |  AR5K_BEACON_ENABLE),  AR5K_BEACON);这里向beacon控制寄存器AR5K_BEACON里面写值。主要写入interval和beacon使能的值

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1. void  
2. ath5k_hw_init_beacon_timers(struct ath5k_hw *ah, u32 next_beacon, u32 interval)  
3. {  
4.         u32 timer1, timer2, timer3;  
5.         /*  
6.          * Set the additional timers by mode  
7.          */  
8.         switch (ah->opmode) {  
9.         case NL80211_IFTYPE_MONITOR:  
10.         case NL80211_IFTYPE_STATION:  
11.                 /* In STA mode timer1 is used as next wakeup  
12.                  * timer and timer2 as next CFP duration start  
13.                  * timer. Both in 1/8TUs. */  
14.                 /* TODO: PCF handling */  
15.                 if (ah->ah_version == AR5K_AR5210) {  
16.                         timer1 = 0xffffffff;  
17.                         timer2 = 0xffffffff;  
18.                 } else {  
19.                         timer1 = 0x0000ffff;  
20.                         timer2 = 0x0007ffff;  
21.                 }  
22.                 /* Mark associated AP as PCF incapable for now */  
23.                 AR5K_REG_DISABLE_BITS(ah, AR5K_STA_ID1, AR5K_STA_ID1_PCF);  
24.                 break;  
25.         case NL80211_IFTYPE_ADHOC:  
26.                 AR5K_REG_ENABLE_BITS(ah, AR5K_TXCFG, AR5K_TXCFG_ADHOC_BCN_ATIM);  
27.         default:  
28.                 /* On non-STA modes timer1 is used as next DMA  
29.                  * beacon alert (DBA) timer and timer2 as next  
30.                  * software beacon alert. Both in 1/8TUs. */  
31.                 timer1 = (next_beacon - AR5K_TUNE_DMA_BEACON_RESP) << 3;  
32.                 timer2 = (next_beacon - AR5K_TUNE_SW_BEACON_RESP) << 3;  
33.                 break;  
34.         }  
35.   
36.         /* Timer3 marks the end of our ATIM window  
37.          * a zero length window is not allowed because  
38.          * we 'll get no beacons */  
39.         timer3 = next_beacon + 1;  
40.   
41.         /*  
42.          * Set the beacon register and enable all timers.  
43.          */  
44.         /* When in AP or Mesh Point mode zero timer0 to start TSF */  
45.         if (ah->opmode == NL80211_IFTYPE_AP ||  
46.             ah->opmode == NL80211_IFTYPE_MESH_POINT)  
47.                 ath5k_hw_reg_write(ah, 0, AR5K_TIMER0);  
48.   
49.         ath5k_hw_reg_write(ah, next_beacon, AR5K_TIMER0);  
50.         ath5k_hw_reg_write(ah, timer1, AR5K_TIMER1);  
51.         ath5k_hw_reg_write(ah, timer2, AR5K_TIMER2);  
52.         ath5k_hw_reg_write(ah, timer3, AR5K_TIMER3);  
53.   
54.         /* Force a TSF reset if requested and enable beacons */  
55.         if (interval & AR5K_BEACON_RESET_TSF)  
56.                 ath5k_hw_reset_tsf(ah);  
57.   
58.         ath5k_hw_reg_write(ah, interval & (AR5K_BEACON_PERIOD |  
59.                                         AR5K_BEACON_ENABLE),  
60.                                                 AR5K_BEACON);  
61.   
62.          
63.         /* Flush any pending BMISS interrupts on ISR by  
64.          * performing a clear-on-write operation on PISR  
65.          * register for the BMISS bit (writing a bit on  
66.          * ISR toggles a reset for that bit and leaves  
67.          * the remaining bits intact) */  
68.         if (ah->ah_version == AR5K_AR5210)  
69.                 ath5k_hw_reg_write(ah, AR5K_ISR_BMISS, AR5K_ISR);  
70.         else  
71.                 ath5k_hw_reg_write(ah, AR5K_ISR_BMISS, AR5K_PISR);  
72.   
73.         /* TODO: Set enhanced sleep registers on AR5212  
74.          * based on vif->bss_conf params, until then  
75.          * disable power save reporting.*/  
76.         AR5K_REG_DISABLE_BITS(ah, AR5K_STA_ID1, AR5K_STA_ID1_PWR_SV);  
77.   
78. }  

在追踪一个这个函数被那些函数调用，我们可以发现这个在adhoc模式下，只有上层即mac80211层发出重新启动网卡      和       每次接受到beacon后在一定条件下才会触发上述函数，才会真正的更改beacon发送的时间和间隔。