openwifi學習-日程記錄（全）

祈愿树下發表於2024-10-20
WiFi

網址：https://github.com/open-sdr/openwifi

openwifi學習-日程記錄（全）

Openwifi：openwifi與linux的驅動部分原始碼和linux系統。
Openwifi-hw：openwifi的FPGA部分原始碼，是硬體部分，也是lowmac部分。
Openofdm：openwifi的基帶部分原始碼，也是執行在FPGA中，最終整合到openwif-hw專案中，也算是openwif-hw的一部分(ip)，在這裡單獨作為一個工程更便於大家理解和學習。
openwifi-hw-img：放置了一些關於openwifi FPGA img的硬體git資訊

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上面這是openwifi的整體框架，兩個藍色adi-linux什麼的是專用linux系統（先不管，看內容是公司專門出的）

driver裡面

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從上到下，分別對應下面那個框圖中ARM這邊的驅動程式碼部分。ad9361的驅動少了，應該是放別的地方了，而且有別的晶片比如ad9364，我手頭的就是7020+9363

基本上就是.c檔案+一個makefile，很標準的linux驅動程式

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openwifi-hw裡面放的是FPGA工程，其中

adi-hdl @ f61d970裡面放著暫時不知道，但是確實有很多AD晶片的驅動的感覺。

boards裡面放著各種支援板子的工程路徑

ip裡面是 openwifi的verilog程式碼openwifi學習-日程記錄（全）這個side_ch沒有在框圖裡面顯示（翻譯是新增集中式DBG交換機，暫時不懂）

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這是其document裡面的一張很完整的結構框架圖。後面的學習會對照這個圖，把每個模組都弄懂（爭取，畢竟是要做畢設的）。

我準備先從硬體這邊入手，畢竟Linux驅動那邊都較為完善，而且大機率用別人寫好的修改，FPGA這邊就需要下點功夫，堆工作量的任務就在這。

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這是手冊裡面的一張示意圖，也就是上面的簡化。下面這個就是AD9361和FPGA之間具體的一些介面以及模組配置

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從OpenOFDM開始，這個工程是openwifi-hw的一個ip，都屬於fpga這邊的硬體部分。

這個包含802.11 OFDM PHY解碼器的Verilog實現。（OFDM和802.11n都會單獨學習）

OpenOFDM的模組的學習網站：https://openofdm.readthedocs.io/en/latest/

一旦RF訊號被捕獲並且下變頻到基帶，解碼流水線（步驟統一）就開始了，包括：

  1. Packet detection（資料包檢測）
  2. Center frequency offset correction（中心頻率偏移校正）
  3. FFT（快速傅立葉轉換）
  4. Channel gain estimation（通道增益估計）
  5. Demodulation（檢波）
  6. Deinterleaving（去交織）
  7. Convolutional decoding（卷積編碼）
  8. Descrambling（解擾）

在此之前，已經學會了如何編譯openwifi-hw檔案、透過vivado生成bit流檔案和vitis生成boot.bin檔案，匯入sd卡，燒錄等

在sdr硬體上也學會了如何使用使用者空間指令配置相關引數和獲取，透過寫指令碼和配置啟動檔案能讓sdr啟動就能ad-hoc組網等。

2024-8-12

已經燒錄好官方映象，測試了一些命令，以及透過ad-hoc組網並ping通（但是ad-hoc是無線自組網協議，無法透過乙太網口傳輸，而且是5G訊號）

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在文件裡發現了這個，但是好像沒什麼用，並沒有真正把頻率改變（再研究。。。）

2024-8-13

2024-8-14

透過閱讀官方手冊繼續學習

sdrctrl檔案裡的.c .h檔案就是解釋./sdrctrl後面的引數命令的地方，沒仔細研究，大致摸了一遍

2024-8-15

2024-8-16

測試了8-12號的改變頻率問題，買的SMA轉BNC介面還沒到（而且不確定示波器的頻寬夠不夠測試最低的頻率，因為是9363不是9361）

所以先將兩個裝置進入ad-hoc模式，這個時候按照iwconfig命令顯示，sdr0裝置是5.22Ghz，這是命令選擇通道時候44決定的（在802.11學習文章裡面提到過，如果是通道6就是2.4G範疇了）

先配置的原因就是需要預先設計一個wifi正常工作的環境，首先ping通，然後在裝置頻率

先給其中一個sdr設定頻率1.4G，也就是1400（收發都要）

再ping發現ping不通了，然後給另一個也設定收發1400，又可以ping通了，而且通訊距離變遠了（雖然本來就距離很短）

透過iperf3工具測試頻寬看起來還可以。（上下行都可以，還能經過UDP TCP等測速）

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就收發距離上來看的話，增加通訊距離的手段有很多

1、增加 TX發射增益，也可以增加發射距離，放大嗓門說話

2、接收靈敏度，其實是可接受的觸發最低電平基準，相當於提高聽力

3、天線增益，包括髮送天線增益和接收天線增益。相當於擴音器和助聽器

發射增益透過rf的0暫存器值可以改變

接受靈敏度應該是rx裡面的2，power trigger and dc detection threshold。這個接收靈敏度在sdr.c檔案裡面找到

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一開始get是32位，00000000 

/*這個函式的目的是將接收強度指示 RSSI的值從半分貝（half-db）單位轉換為分貝毫瓦（dBm）單位
並應用一個校正因子，需要從RSSI值中減去的校正因子，以分貝為單位
*/
inline int rssi_half_db_to_rssi_dbm(int rssi_half_db, int rssi_correction) 
{
	int rssi_db, rssi_dbm;
    
    //首先右移1位將半分貝改分貝，因為2個半分貝=1分貝
	rssi_db = (rssi_half_db>>1);
    //減去校正因子得到RSSI值
	rssi_dbm = rssi_db - rssi_correction;
	//由於RSSI值（在分貝單位下）可能變得非常低（即非常負），因此將rssi_dbm的值限制在-128以上。
	rssi_dbm = (rssi_dbm < (-128)? (-128) : rssi_dbm);
	
	return rssi_dbm;
}
inline int rssi_dbm_to_rssi_half_db(int rssi_dbm, int rssi_correction)
{
    //分貝轉半分貝，因為1分貝等於兩個半分貝
	return ((rssi_correction+rssi_dbm)<<1);
}

2024-8-17

sdrctrl的使用者設定set get 程式碼在openwifi/user_space/sdrctrl_src/cmd.c裡面的42行的這個函式，後面還有get

cmd.c 
static int handle_set_reg(struct nl80211_state *state,
			  struct nl_cb *cb,
			  struct nl_msg *msg,
			  int argc, char **argv,
			  enum id_input id)
    {
	struct nlattr *tmdata;
	char *end;
	unsigned int reg_cat, reg_addr, reg_val;

	tmdata = nla_nest_start(msg, NL80211_ATTR_TESTDATA);
	if (!tmdata) {
		return 1;
	}

	if (strcasecmp(argv[0],"rf")==0)
		reg_cat=1;
	else if (strcasecmp(argv[0],"rx_intf")==0)
		reg_cat = 2;
	else if (strcasecmp(argv[0],"tx_intf")==0)
		reg_cat = 3;
	else if (strcasecmp(argv[0],"rx")==0)
		reg_cat = 4;
	else if (strcasecmp(argv[0],"tx")==0)
		reg_cat = 5;
	else if (strcasecmp(argv[0],"xpu")==0)
		reg_cat = 6;
	else if (strcasecmp(argv[0],"drv_rx")==0)
		reg_cat = 7;
	else if (strcasecmp(argv[0],"drv_tx")==0)
		reg_cat = 8;
	else if (strcasecmp(argv[0],"drv_xpu")==0)
		reg_cat = 9;
	else {
		printf("Wrong the 1st argument. Should be rf/rx_intf/tx_intf/rx/tx/xpu/drv_rx/drv_tx/drv_xpu\n");
		return 1;
	}

	reg_addr = strtoul(argv[1], &end, 10);
	if (*end) {
		return 1;
	}
	reg_addr = reg_addr<<2;//from idx to addr
	reg_addr = ((reg_cat<<16)|reg_addr);

	reg_val = strtoul(argv[2], &end, 10);
	if (*end) {
		return 1;
	}

    //這個應該就是將你設定的地址和值寫入暫存器的程式碼
	NLA_PUT_U32(msg, OPENWIFI_ATTR_CMD, REG_CMD_SET);
	NLA_PUT_U32(msg, REG_ATTR_ADDR, reg_addr);
	NLA_PUT_U32(msg, REG_ATTR_VAL,  reg_val);

	nla_nest_end(msg, tmdata);

	printf("reg  cat: %d\n",   reg_cat);
	printf("reg addr: %08x\n", reg_addr);
	printf("reg  val: %08x\n", reg_val);

	return 0;

 nla_put_failure:
	return -ENOBUFS;
}
COMMAND(set, reg, "<rf/rx_intf/tx_intf/rx/tx/xpu/drv_rx/drv_tx/drv_xpu reg_idx value>", NL80211_CMD_TESTMODE, 0, CIB_NETDEV, handle_set_reg, "set reg");

今天用示波器試了一下，在配置了發射頻率為325Mhz（9363的調諧範圍325M~3.8G）

按道理週期波長應該是1/325M*10^9=3.0769ns，看了示波器，差不多，說明確實可以透過使用者空間控制功率。

昨天的增加發射功率和提高接收靈敏度的問題，在設定一些值的時候，有一些error（發射的頻率和接收頻率雖然可以隨便設定，但是硬體有限制，暫且不管）

但是設定發射功率的時候，超過80db（反正不到90db）就會報錯

注意:這個rf 模組的0不是發射功率是發射衰減，等於0的時候，才是發射功率最大的時候（一直搞錯了，調越大越不能通，md）

查到的報錯程式碼是sdrctrl.c裡面的

	if (err == 1) {
		if (cmd)
			usage_cmd(cmd);
		else
			usage(0, NULL);
	} else if (err < 0)
		fprintf(stderr, "command failed: %s (%d)\n", strerror(-err), err);
應該是802.11的初始化程式碼裡面的，錯誤暫時不清楚，找的的是IO的錯誤
平時測試就按照30000也就是，30db為頂，5000，也就是5db為底（這個需要測試，看是不是發射功率增大，距離變遠）

2024-8-18

天線增益先不管，硬體的事後面再說

發射增益可以調節

接下來就是接收靈敏度的調節了

openwifi學習-日程記錄（全）

在看一下這個，rx模組的配置，用命令檢視一下

openwifi學習-日程記錄（全）

在openofdm_rx.c裡面97行

openofdm_rx_api->OPENOFDM_RX_REG_POWER_THRES_write((OPENOFDM_RX_DC_RUNNING_SUM_TH_INIT<<16)|OPENOFDM_RX_POWER_THRES_INIT); // turn on signal watchdog by default
這個
#define OPENOFDM_RX_DC_RUNNING_SUM_TH_INIT 64
#define OPENOFDM_RX_POWER_THRES_INIT 124
一共32位，高16位就是直流偏移閾值，低16位就是功率閾值。這個函式就是一起設定這兩個數值到暫存器
#define OPENOFDM_RX_POWER_THRES_INIT 124
// Above 118 is based on these test result (2022-03-09)
// FMCOMMS3
// 2437M
// 11a/g BPSK 6M, Rx sensitivity level dmesg report -85dBm
// priv->rssi_correction = 153; rssi_half_db/2 = 153-85=68; rssi_half_db = 136
// 5180M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -84dBm
// priv->rssi_correction = 145; rssi_half_db/2 = 145-84=61; rssi_half_db = 122
// 5320M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -86dBm
// priv->rssi_correction = 148; rssi_half_db/2 = 148-86=62; rssi_half_db = 124

// FMCOMMS2
// 2437M
// 11a/g BPSK 6M, Rx sensitivity level dmesg report -80dBm
// priv->rssi_correction = 153; rssi_half_db/2 = 153-80=73; rssi_half_db = 146
// 5180M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -83dBm
// priv->rssi_correction = 145; rssi_half_db/2 = 145-83=62; rssi_half_db = 124
// 5320M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -86dBm
// priv->rssi_correction = 148; rssi_half_db/2 = 148-86=62; rssi_half_db = 124

#define OPENOFDM_RX_RSSI_DBM_TH_DEFAULT (-85) //-85 will remove lots of false alarm. the best openwifi reported sensitivity is like -90/-92 (set it manually if conductive test with wifi tester)
#define OPENOFDM_RX_DC_RUNNING_SUM_TH_INIT 64
#define OPENOFDM_RX_MIN_PLATEAU_INIT 100
#define OPENOFDM_RX_FFT_WIN_SHIFT_INIT 1
#define OPENOFDM_RX_SMALL_EQ_OUT_COUNTER_TH 48

#define OPENWIFI_MAX_SIGNAL_LEN_TH 1700 //Packet longer  than this threshold will result in receiver early termination. It goes to openofdm_rx/xpu/rx_intf

#define OPENWIFI_MIN_SIGNAL_LEN_TH 14   //Packet shorter than this threshold will result in receiver early termination. It goes to openofdm_rx/xpu/rx_intf
                                        //due to CRC32, at least 4 bytes needed to push out expected CRC result

上面這個註釋裡面，應該是每個頻率的標準或者說規定，比如FMCOMMS2的5320Mhz的下面，rssi_correction訊號強度修正148，其他頻段就不一樣。

所以我們要在別的頻段這樣做，不一定用一樣的，驗證一下

當我改變發射和接收頻率，再獲得接收電平訊號閾值的時候就變了，十進位制從120變136（暫時沒找到怎麼根據頻率變化修改的）

openwifi學習-日程記錄（全）

2024-8-19

發現了rf模組下的0是發射衰減，不是發射功率，0的時候發射功率才能最大（哎，仔細點）

後面開始試試MIMO能不能增加距離和頻寬

2024-8-21

ad-hoc組網不能接入有線，網橋手段也不行，另尋他路（~~）

板子的源換成別的需要改時間，改成現在的日期（卡了一天）

2024-8-27

這幾天嘗試了一些手段，想改wifi發射功率的問題，包括改US美國地址，以及用crda和wireless工具等修改。（都因為一些問題暫時擱置，python的版本問題以及安裝好後的環境缺失）

以及使用了飛睿智慧的遠距離wifi產品在做測試，如果能用的話，想一些辦法把兩個東西合起來做一下。

9月份之後重點放一部分在硬體設計上。（抄板）

2024-9-24

這一個月，參考一些電路，將自己的硬體設計SDR板子設計完並走線結束了，檢查一段時間再打板測試（全機器貼片的話，很貴，大機率貼DDR,ZYNQ,AD三個，其他的自己貼（估計總價要2k~~~,還不一定能用~~））

透過對微相科技的E310的發射TX增加一個射頻功率放大器，5V供電，估計增加20dbm不到（估計15db左右）

經過測試，確實增加了通訊距離（從1m多增加到10m不到），頻寬先不考慮，對接收靈敏度這邊研究一下。

單獨寫一章：在802.11學習裡面寫了一點。

觀察sdr.c的裡面的一些函式，低於2412Mhz的的rssi_correction修正值，我們也在這個範圍也就是153

inline int rssi_correction_lookup_table(u32 freq_MHz)
{
	int rssi_correction;

	if (freq_MHz<2412) {
		rssi_correction = 153;
	} else if (freq_MHz<=2484) {
		rssi_correction = 153;
	} else if (freq_MHz<5160) {
		rssi_correction = 153;
	} else if (freq_MHz<=5240) {
		rssi_correction = 145;
	} else if (freq_MHz<=5320) {
		rssi_correction = 145;
	} else {
		rssi_correction = 145;
	}

	return rssi_correction;
}

在hw_def.h檔案裡面，看第一個2437M的FMCOMMS3，rssi修正153，接收靈敏度-85dbm

rssi半db值=153+

#define OPENOFDM_RX_POWER_THRES_INIT 124
// Above 118 is based on these test result (2022-03-09)
// FMCOMMS3
// 2437M
// 11a/g BPSK 6M, Rx sensitivity level dmesg report -85dBm
// priv->rssi_correction = 153; rssi_half_db/2 = 153-85=68; rssi_half_db = 136
// 5180M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -84dBm
// priv->rssi_correction = 145; rssi_half_db/2 = 145-84=61; rssi_half_db = 122
// 5320M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -86dBm
// priv->rssi_correction = 148; rssi_half_db/2 = 148-86=62; rssi_half_db = 124

// FMCOMMS2
// 2437M
// 11a/g BPSK 6M, Rx sensitivity level dmesg report -80dBm
// priv->rssi_correction = 153; rssi_half_db/2 = 153-80=73; rssi_half_db = 146
// 5180M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -83dBm
// priv->rssi_correction = 145; rssi_half_db/2 = 145-83=62; rssi_half_db = 124
// 5320M
// 11a/g BPSK 6m, Rx sensitivity level dmesg report -86dBm
// priv->rssi_correction = 148; rssi_half_db/2 = 148-86=62; rssi_half_db = 124

#define OPENOFDM_RX_RSSI_DBM_TH_DEFAULT (-85) //-85 will remove lots of false alarm. the best openwifi reported sensitivity is like -90/-92 (set it manually if conductive test with wifi tester)
#define OPENOFDM_RX_DC_RUNNING_SUM_TH_INIT 64
#define OPENOFDM_RX_MIN_PLATEAU_INIT 100
#define OPENOFDM_RX_FFT_WIN_SHIFT_INIT 1
#define OPENOFDM_RX_SMALL_EQ_OUT_COUNTER_TH 48

#define OPENWIFI_MAX_SIGNAL_LEN_TH 1700 //Packet longer  than this threshold will result in receiver early termination. It goes to openofdm_rx/xpu/rx_intf

#define OPENWIFI_MIN_SIGNAL_LEN_TH 14   //Packet shorter than this threshold will result in receiver early termination. It goes to openofdm_rx/xpu/rx_intf
                                        //due to CRC32, at least 4 bytes needed to push out expected CRC result

看一下板子上得到的值，也就是00400088，bit0-10位，就是十進位制136，低於這個值的都不會觸發解調。

跟上面的註釋對應，就是接收靈敏度-85dbm

嘗試：修改接收靈敏度-85dbm的值，改到-96dbm左右，不知道能不能成功。

結果，改了-95dbm，然後沒什麼效果，還更差了（透過重新編譯然後傳ko檔案到板子）

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