最近为了验证一个算法的能耗,研究了在开源的Android平台上如何实现无线网卡的自动开启和基于wpa_supplicant的AP自动扫描和关联,记录且共享之。
目标:
自动打开无线网卡,扫描指定的信道列表,并在发现合适的AP时自动关联。
1. Android平台的WiFi框架
Android平台使用的WiFi控制框架是基于大名鼎鼎的wpa_supplicant,它是一个安全中间件,为各种无线网卡提供统一的安全机制,如下图所示:
图
1
:
Android
平台
WiFi
框架
对应上述结构,基于Android 的G1手机中的WiFi控制分为三大组件:
1)客户端程序,包括wpa_cli命令行或java图形界面程序,通过unix本地socket与
wpa_supplicant daemon服务通信,发送命令并接收结果;
2)wpa_supplicant
daemon服务,对应上述中间部分,功能是“上传下达”。所有客户端通过它控制硬件网卡,通过发送字符串命令控制是否扫描AP,提取扫描结果和是否关联
AP等操作,同时将驱动的执行状态发送给用户。该服务是设计支持多种无线网卡芯片,因此各个厂商共同提供了一个通用接口给wpa_supplicant调
用,其中G1用的是TI的芯片;
3)网卡驱动,本文中可以不涉及。
2. 自动打开网卡并启动wpa_supplicant
图形界面可以正常启动网卡并开始AP扫描,但通过命令行wpa_cli无法启动,为此修改wpa_supplicant程序,输出所有argv参数,然后通过图形界面的设置来启动AP扫描,设置->无线接口->启动WiFi,输出如下参数:
1257946571.827087: /system/bin/wpa_supplicant
1257946571.827453: -Dtiwlan0
1257946571.827545: -itiwlan0
1257946571.827636: -c/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf
手工输入 wpa_supplicant -Dtiwlan0 -itiwlan0
-c/data/misc/wifi/wpa_supplicant.conf
还是启动失败。通过跟踪图形界面的java代码,定位android/packages/apps/Settings/src/com/android
/settings/wifi下的java文件,确定是WifiEnabler.java,调用路径
为:WifiEnabler->WifiManager.setWifiEnabled
接口函数,通过AIDL->WifiServic.setWifiEnabled函数,它向自身发送一条
MESSAGE_ENABLE_WIFI 消息,
处理代码handleMessage中调用setWifiEnabledBlocking,该函数代码如下:
…
if (enable) {
if (!WifiNative.loadDriver()) {}
if (!WifiNative.startSupplicant()) {}
..... } else {
if (!WifiNative.stopSupplicant()) {}
if (!WifiNative.unloadDriver()) { }
}
}
WifiNative.java使用JNI机制,对应的c文件是android/hardware/libhardware_legacy/wifi/wifi.c, 其中包括以下核心函数:
int wifi_load_driver();
int wifi_unload_driver();
int wifi_start_supplicant();
int wifi_stop_supplicant();
It’s great! 将该文件静态链接到我们的代码中就可以自动加载网卡和启动wpa_supplicant。
3. 自动扫描指定的信道,并关联给定的AP
现有的wpa_cli是一个交互式命令环境,在连接到wpa_supplicant服务后,通过请求-响应的方式工作。因此我们需要重写一个客户端wpa_myclient,并通过前述wifi.c代码自动打开网卡并启动wpa_supplicant,涉及代码文件包括:
android/external/wpa_supplicant/
android/system/wlan/ti/wpa_supplicant_lib/:是由TI公司提供给wpa_supplicant的统一接口
1) 分析wpa_cli的工作原理,确定通过手工命令如何关联AP
术语networks是指由当前网卡已记忆的WLAN网络,与windows无线接口设置中的“首选网络”概念类似,该网络也可以通过wpa_supplicant.conf手工配置
术语scan_results是指当前网卡扫描发现的AP。
网卡通过需要使用下列命令序列来关联一个网络:
scan
scan_results %获得扫描结果,包括ssid和信号强度等信息
add_network %必须先创建一个网络,得到一个新的网络号id
set_network id ssid “***” %将网络与想关联AP的SSID对应
set_network id key_mgmt NONE %设置安全信息,这里是针对Open System
set_network id pairwise NONE
select_network id %激活该网络,此时开始关联过程
2)
分析wpa_cli与supplicant的通信协议,添加一个新的命令MYSCAN能按指定信道列表扫描,并修改核心数据结构struct
wpa_supplicant加入一个成员保存待扫描的信道列表,主要修改文件包括:ctrl_iface.c和wpa_supplicant_i.h
3)
由wpa_supplicant.c的wpa_supplicant_scan()->driver_ti.c的
wpa_driver_tista_scan->
ti_init_scan_params()初始化扫描参数,将pScanParams->channelEntry设置为指定的信道列表;
4)
扫描结束后,驱动程序通过driver_ti.c的wpa_driver_tista_receive_driver_event()通知调用程序,该事
件通过逐级传递到events.c 的wpa_supplicant_event()事件分发接口,
并通过wpa_supplicant_event_scan_results()通知wpa_cli客户端,指示用户可以使用scan_results命
令获取扫描结果;此外在该处理函数中如果发现扫描结果包括用户的首选网络networks,则会自动启动关联过程(windows也是这种方式)。
5) 修改events.c 的wpa_supplicant_event_scan_results()来模拟用户首选网络,首先利用
wpa_config_remove_network方法删除wpa_s->conf->ssid
中的所有首选网络,并根据一个规则从wpa_s->scan_results[]中选择一个最合适的,然后通过
wpa_config_add_network和wpa_config_set按照上述手工命令格式设置该network,然后它将自动按照正常流程关
联。
Hints and Tips:
1) 在android根目录执行命令,. build/envsetup.sh,然后就可以使用mm TARGET_PRODUCT=htc_dream命令加速编译
2) 实现命令set_network id ssid “***”,不能少了SSID的双引号
3)
为了实现将输出调试信息到文件,需要在.config中打开编译开关CONFIG_DEBUG_FILE,同时在main.c中初始化
params.wpa_debug_file_path为一个文件(我的是/sdcard/wpadbg),最后自定义一个wpa_printf的消息优
先级,并打开wpa_debug_print_timestamp,输出时戳
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