简析esp32的wifi驱动如何被集成进Zephyr的驱动
分析zephyr esp32 wifi驱动的实现可以更为清晰的掌握esp32 wifi在zephyr上的使用，本文主要分析esp32的wifi驱动如何被集成进zephyr的驱动，并不涉及esp32 wifi驱动本身api的说明。
框架
目前esp32 wifi在zephyr上的实现框架如下图
1. esp_private：
esp提供的wifi驱动，不开源，属于zephyr的外部module，其api头文件在moduleshalespressifcomponentsesp_wifiincludeesp_private内
2. adapter
esp提供的zephyr wifi适配层，对esp_private进行封装专门为zephyr用，属于zephyr的外部module，其代码放在moduleshalespressifzephyradaptersrcwifi
3. esp_wifi_drv：
zephyr中的esp32 wifi驱动，调用adapter，和l2 ethernet进行对接。明明是wifi，不封装为l2 wifi， 而封装为l2 ethernet，这可能是目前zephyr对l2 wifi的抽象还不完备，目前只支持offload wifi。
这部分是后文的主要分析内容，代码在zephyrdriverswifiesp32src
4. l2 ethernet
zephyr l2 ethernet，提供ethernet初始化/配置/收发功能， 代码在zephyrsubsys etl2ethernet，本文不做分析
esp_wifi_drv
zephyr的esp32 wifi驱动可以分为初始化，收，发三部分来分析：
初始化
主要是完成l2的初始化，注册入device初始化函数eth_esp32_dev_init和iface的初始化函数eth_esp32_init已经l2的发送函数eth_esp32_send
1
2
static const struct ethernet_api eth_esp32_apis = {
.iface_api.init= eth_esp32_init，
.send = eth_esp32_send，
};
net_device_dt_inst_define（0，
eth_esp32_dev_init， null，
ð_data， null， config_eth_init_priority，
ð_esp32_apis， ethernet_l2，
net_l2_get_ctx_type（ethernet_l2）， net_eth_mtu）;
使用net_device_dt_inst_define注册后，在系统启动时kernel的post_kernel阶段调用eth_esp32_dev_init，在net初始化阶段调用eth_esp32_init.
eth_esp32_dev_init代码如下，主要是调用hal中提供的一系列初始化和启动函数，让wifi启动，值得注意的是当config_esp32_wifi_sta_auto=y时，zephyr驱动会自动去帮你用配置好的config_esp32_wifi_ssid和config_esp32_wifi_password去连接wifi。
如果没有配置，就需要在应用代码中直接调用esp hal的api进行连接，另外就是zephyr目前并没有将esp32 wifi的scan/connect/disconnect做到l2 wifi内进行管理，可以参考zephyr网络管理模块分析-注册请求机制， 这边部分也需要在应用中直接调用esp hal的api进行管理。
static int eth_esp32_dev_init（const struct device *dev）
{
esp_timer_init（）;
esp_event_init（）;
wifi_init_config_t config = wifi_init_config_default（）;
esp_err_t ret = esp_wifi_init（&config）;
ret |= esp_supplicant_init（）;
ret |= esp_wifi_start（）;
//安装配置进行wifi连接
if （is_enabled（config_esp32_wifi_sta_auto）） {
wifi_config_t wifi_config = {
.sta = {
.ssid = config_esp32_wifi_ssid，
.password = config_esp32_wifi_password，
}，
};
ret = esp_wifi_set_mode（wifi_mode_sta）;
ret |= esp_wifi_set_config（esp_if_wifi_sta， &wifi_config）;
ret |= esp_wifi_connect（）;
}
if （ret ！= esp_ok） {
log_err（“connect failed”）;
}
return ret;
}
网络初始化， 完成ethernet iface注册，并注册数据接收callback，
static void eth_esp32_init（struct net_if *iface）
{
const struct device *dev = net_if_get_device（iface）;
struct esp32_wifi_runtime *dev_data = dev_data（dev）;
dev_data-》iface = iface;
esp32_wifi_iface = iface;
//从esp32读出mac地址，设置给zephyr的iface
/* start interface when we are actually connected with wifi network */
net_if_flag_set（iface， net_if_no_auto_start）;
esp_read_mac（dev_data-》mac_addr， esp_mac_wifi_sta）;
/* assign link local address. */
net_if_set_link_addr（iface，
dev_data-》mac_addr， 6， net_link_ethernet）;
//进行ethernet初始化
ethernet_init（iface）;
//注册接收数据的callback，当hal esp32 wifi驱动收到网络封包后会调用eth_esp32_rx
esp_wifi_internal_reg_rxcb（esp_if_wifi_sta， eth_esp32_rx）;
}
数据接收
前面的代码可以看到注册的callback是eth_esp32_rx，hal esp32 wifi驱动收到网络封包后会调用eth_esp32_rx，eth_esp32_rx会将网络封包直接转发给ip层
static esp_err_t eth_esp32_rx（void *buffer， uint16_t len， void *eb）
{
struct net_pkt *pkt;
if （esp32_wifi_iface == null） {
log_err（“network interface unavailable”）;
return esp_fail;
}
//为封包分配内存
pkt = net_pkt_rx_alloc_with_buffer（esp32_wifi_iface， len，
af_unspec， 0， k_no_wait）;
if （！pkt） {
log_err（“failed to get net buffer”）;
return esp_fail;
}
//将封包数据从驱动搬运到pkt内
if （net_pkt_write（pkt， buffer， len） 《 0） {
log_err（“failed to write pkt”）;
goto pkt_unref;
}
//将封包抓发给ip层
if （net_recv_data（esp32_wifi_iface， pkt） 《 0） {
log_err（“failed to push received data”）;
goto pkt_unref;
}
//通知esp驱动封包数据已经使用完
esp_wifi_internal_free_rx_buffer（eb）;
return esp_ok;
pkt_unref：
net_pkt_unref（pkt）;
return esp_fail;
}
数据发送
数据发送的api在初始化时将eth_esp32_send注册进ethernet_api的send， ip层在呼叫l2的send时会找到ethernet_send进行发送，ethernet_send调用就是eth_esp32_send
static int ethernet_send（struct net_if *iface， struct net_pkt *pkt）
{
。。。
//这里api-》send就是注册的eth_esp32_send
ret = net_l2_send（api-》send， net_if_get_device（iface）， iface， pkt）;
。。。
}
static inline int net_l2_send（net_l2_send_t send_fn，
const struct device *dev，
struct net_if *iface，
struct net_pkt *pkt）
{
net_capture_pkt（iface， pkt）;
return send_fn（dev， pkt）;
}
static int eth_esp32_send（const struct device *dev， struct net_pkt *pkt）
{
const int pkt_len = net_pkt_get_len（pkt）;
//找到frame
/* read the packet payload */
if （net_pkt_read（pkt， dev_data（dev）-》frame_buf， pkt_len） 《 0） {
return -eio;
}
//使用hal esp32 wifi进行发送
/* enqueue packet for transmission */
esp_wifi_internal_tx（esp_if_wifi_sta， （void *）dev_data（dev）-》frame_buf， pkt_len）;
log_dbg（“pkt sent %p len %d”， pkt， pkt_len）;
return 0;
}
待确认
wifi的帧结构是802.11， 其帧结构和ethernet不一样，现在直接将hal esp32 wifi和zephyr ethernet对接，应该是esp做了相应的转换，具体如何，待确认。
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2. adapter
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3. esp_wifi_drv：
zephyr中的esp32 wifi驱动，调用adapter，和l2 ethernet进行对接。明明是wifi，不封装为l2 wifi， 而封装为l2 ethernet，这可能是目前zephyr对l2 wifi的抽象还不完备，目前只支持offload wifi。
这部分是后文的主要分析内容，代码在zephyrdriverswifiesp32src
4. l2 ethernet
zephyr l2 ethernet，提供ethernet初始化/配置/收发功能， 代码在zephyrsubsys etl2ethernet，本文不做分析
esp_wifi_drv
zephyr的esp32 wifi驱动可以分为初始化，收，发三部分来分析：
初始化
主要是完成l2的初始化，注册入device初始化函数eth_esp32_dev_init和iface的初始化函数eth_esp32_init已经l2的发送函数eth_esp32_send
1
2
static const struct ethernet_api eth_esp32_apis = {
.iface_api.init= eth_esp32_init，
.send = eth_esp32_send，
};
net_device_dt_inst_define（0，
eth_esp32_dev_init， null，
ð_data， null， config_eth_init_priority，
ð_esp32_apis， ethernet_l2，
net_l2_get_ctx_type（ethernet_l2）， net_eth_mtu）;
使用net_device_dt_inst_define注册后，在系统启动时kernel的post_kernel阶段调用eth_esp32_dev_init，在net初始化阶段调用eth_esp32_init.
eth_esp32_dev_init代码如下，主要是调用hal中提供的一系列初始化和启动函数，让wifi启动，值得注意的是当config_esp32_wifi_sta_auto=y时，zephyr驱动会自动去帮你用配置好的config_esp32_wifi_ssid和config_esp32_wifi_password去连接wifi。
如果没有配置，就需要在应用代码中直接调用esp hal的api进行连接，另外就是zephyr目前并没有将esp32 wifi的scan/connect/disconnect做到l2 wifi内进行管理，可以参考zephyr网络管理模块分析-注册请求机制， 这边部分也需要在应用中直接调用esp hal的api进行管理。
static int eth_esp32_dev_init（const struct device *dev）
{
esp_timer_init（）;
esp_event_init（）;
wifi_init_config_t config = wifi_init_config_default（）;
esp_err_t ret = esp_wifi_init（&config）;
ret |= esp_supplicant_init（）;
ret |= esp_wifi_start（）;
//安装配置进行wifi连接
if （is_enabled（config_esp32_wifi_sta_auto）） {
wifi_config_t wifi_config = {
.sta = {
.ssid = config_esp32_wifi_ssid，
.password = config_esp32_wifi_password，
}，
};
ret = esp_wifi_set_mode（wifi_mode_sta）;
ret |= esp_wifi_set_config（esp_if_wifi_sta， &wifi_config）;
ret |= esp_wifi_connect（）;
}
if （ret ！= esp_ok） {
log_err（“connect failed”）;
}
return ret;
}
网络初始化， 完成ethernet iface注册，并注册数据接收callback，
static void eth_esp32_init（struct net_if *iface）
{
const struct device *dev = net_if_get_device（iface）;
struct esp32_wifi_runtime *dev_data = dev_data（dev）;
dev_data-》iface = iface;
esp32_wifi_iface = iface;
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dev_data-》mac_addr， 6， net_link_ethernet）;
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ethernet_init（iface）;
//注册接收数据的callback，当hal esp32 wifi驱动收到网络封包后会调用eth_esp32_rx
esp_wifi_internal_reg_rxcb（esp_if_wifi_sta， eth_esp32_rx）;
}
数据接收
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static esp_err_t eth_esp32_rx（void *buffer， uint16_t len， void *eb）
{
struct net_pkt *pkt;
if （esp32_wifi_iface == null） {
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return esp_fail;
}
//为封包分配内存
pkt = net_pkt_rx_alloc_with_buffer（esp32_wifi_iface， len，
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if （！pkt） {
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return esp_fail;
}
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if （net_pkt_write（pkt， buffer， len） 《 0） {
log_err（“failed to write pkt”）;
goto pkt_unref;
}
//将封包抓发给ip层
if （net_recv_data（esp32_wifi_iface， pkt） 《 0） {
log_err（“failed to push received data”）;
goto pkt_unref;
}
//通知esp驱动封包数据已经使用完
esp_wifi_internal_free_rx_buffer（eb）;
return esp_ok;
pkt_unref：
net_pkt_unref（pkt）;
return esp_fail;
}
数据发送
数据发送的api在初始化时将eth_esp32_send注册进ethernet_api的send， ip层在呼叫l2的send时会找到ethernet_send进行发送，ethernet_send调用就是eth_esp32_send
static int ethernet_send（struct net_if *iface， struct net_pkt *pkt）
{
。。。
//这里api-》send就是注册的eth_esp32_send
ret = net_l2_send（api-》send， net_if_get_device（iface）， iface， pkt）;
。。。
}
static inline int net_l2_send（net_l2_send_t send_fn，
const struct device *dev，
struct net_if *iface，
struct net_pkt *pkt）
{
net_capture_pkt（iface， pkt）;
return send_fn（dev， pkt）;
}
static int eth_esp32_send（const struct device *dev， struct net_pkt *pkt）
{
const int pkt_len = net_pkt_get_len（pkt）;
//找到frame
/* read the packet payload */
if （net_pkt_read（pkt， dev_data（dev）-》frame_buf， pkt_len） 《 0） {
return -eio;
}
//使用hal esp32 wifi进行发送
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esp_wifi_internal_tx（esp_if_wifi_sta， （void *）dev_data（dev）-》frame_buf， pkt_len）;
log_dbg（“pkt sent %p len %d”， pkt， pkt_len）;
return 0;
}
待确认
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