13 WIFI & BT

1 WIFI & BT 介绍

1.1 WIFI

WiFi（Wireless Fidelity）是基于 IEEE 802.11 标准的无线通信技术，核心功能是将设备通过无线方式接入局域网（LAN）。多年以来，WIFI几乎都是短距离条件下要求高速率无线通信的首选，有2.4GHz 和 5GHz 两个频段可选，常用于视频流，OTA升级等，通信速率要明显高于使用蓝牙。

硬件上通常使用SDIO接口与主控芯片进行通信，使用时需要搭配天线来接收和发送电磁波信号，我们的嵌入式板卡一般是外接天线，如下图所示：

嵌入式板卡外接天线

对于路由器这类对通信要求高的，使用的天线一般是下图这种：

路由器天线有些朋友会疑惑了，以前的大哥大手机还能看到天线，从触摸屏手机开始，视乎就看不到天线的存在了。其实早期是被集成到手机边款了，或者当时的手机边款就是天线。随着电路高度集成化，天线尺寸也越来越小，我们可以观察一下自己的手机，边款上的小横条其实就是负责各种功能（WIFI，Bluetooth，GPS，GMS等）的天线的了。

1.2 经典蓝牙(SPP)和低功耗蓝牙(BLE)

关于经典蓝牙和低功耗蓝牙，大家可以参考我总结的下表：

区别项	低功耗蓝牙（BLE）	经典蓝牙（SPP）
传输距离	距离较短，通信范围一般为10米左右	通信距离较远，可达100米
传输速率	1Mbps或更低	3Mbps或更高
蓝牙功耗	极低功耗，使用电池供电设备	较高功耗：经典蓝牙设计注重速度和传输容量，需要电源持续供电
硬件成本	低成本：BLE芯片和模块价格低廉	相比BLE价格稍高一些
开发难度	低复杂度：协议栈简单，易于开发	较高复杂度：协议栈较复杂，开发难度较大
典型应用	传感器、IoT 设备	蓝牙打印机、高速数据交换（图像传输、文件传输）等

蓝牙对比表有些朋友可能会觉得好奇，BLE到底是使用了什么黑科技，功耗可以做到这么低呢？

其实BLE传输数据时的功耗相比于SPP那可一点都不低！省电的关键在于以高功耗传输完数据以后，会进入一段时间的休眠，如下图所示，它只在连接事件发生时才进行数据传输：

BLE连接事件图

我们再来看截图的功耗图：

BLE功耗图

明白了为什么BLE功耗低的同时，我们也理解了为什么对数据量要求比较高时，我们不会使用BLE，因为大部分时候它都处于在"睡眠"状态。

RTL8723DS是一款基于RTL8723DS芯片的SDIO接口单频单通道蓝牙WiFi二合一模块，主要用于智能家居、物联网设备和其他需要蓝牙和WiFi功能的嵌入式系统设计。该WiFi模块提供SDIO接口以连接主机处理器，并为BT提供高速UART接口。它还具有PCM接口，用于音频数据传输，通过BT控制器直接连接到外部音频编解码器。采用1x1 802.11nb/g/nmimo技术，理论上WiFi吞吐量可达150Mbps。蓝牙支持BT2.1+EDR/BT3.0和BT4.2，支持双模蓝牙，同时兼任BLE和SPP，满足不同开发需求。

本板卡的WIFI和BT分别使用SDMMC2 外设和 UART8，下面我们来解析一下设备树文件：

基本定义层（ rk3568.dtsi ）

sdmmc2: dwmmc@fe000000 {
    compatible = "rockchip,rk3568-dw-mshc",
                 "rockchip,rk3288-dw-mshc";
    reg = <0x0 0xfe000000 0x0 0x4000>;
    interrupts = <GIC_SPI 100 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    max-frequency = <150000000>;
    clocks = <&cru HCLK_SDMMC2>, <&cru CLK_SDMMC2>,
             <&cru SCLK_SDMMC2_DRV>, <&cru SCLK_SDMMC2_SAMPLE>;
    clock-names = "biu", "ciu", "ciu-drive", "ciu-sample";
    fifo-depth = <0x100>;
    resets = <&cru SRST_SDMMC2>;
    reset-names = "reset";
    status = "disabled";
};
........

uart8: serial@fe6c0000 {
    compatible = "rockchip,rk3568-uart", "snps,dw-apb-uart";
    reg = <0x0 0xfe6c0000 0x0 0x100>;
    interrupts = <GIC_SPI 124 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru SCLK_UART8>, <&cru PCLK_UART8>;
    clock-names = "baudclk", "apb_pclk";
    reg-shift = <2>;
    reg-io-width = <4>;
    dmas = <&dmac0 16>, <&dmac0 17>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart8m0_xfer>;
    status = "disabled";
};

sdmmc2 控制器：地址 0xfe000000 ，支持最大频率150MHz，配置时钟、复位和FIFO深度
uart8 控制器：地址 0xfe6c0000 ，用于蓝牙通信，支持DMA传输

sdmmc2 {
    sdmmc2m0_bus4: sdmmc2m0-bus4 {
        rockchip,pins =
            /* sdmmc2_d0m0 */
            <3 RK_PC6 3 &pcfg_pull_up_drv_level_2>,
            /* sdmmc2_d1m0 */
            <3 RK_PC7 3 &pcfg_pull_up_drv_level_2>,
            /* sdmmc2_d2m0 */
            <3 RK_PD0 3 &pcfg_pull_up_drv_level_2>,
            /* sdmmc2_d3m0 */
            <3 RK_PD1 3 &pcfg_pull_up_drv_level_2>;
    };

    sdmmc2m0_clk: sdmmc2m0-clk {
        rockchip,pins =
            /* sdmmc2_clkm0 */
            <3 RK_PD3 3 &pcfg_pull_up_drv_level_2>;
    };

    sdmmc2m0_cmd: sdmmc2m0-cmd {
        rockchip,pins =
            /* sdmmc2_cmdm0 */
            <3 RK_PD2 3 &pcfg_pull_up_drv_level_2>;
    };
};

uart8 {
    uart8m0_xfer: uart8m0-xfer {
        rockchip,pins =
            /* uart8_rxm0 */
            <2 RK_PC6 2 &pcfg_pull_up>,
            /* uart8_txm0 */
            <2 RK_PC5 3 &pcfg_pull_up>;
    };

    uart8m0_rtsn: uart8m0-rtsn {
        rockchip,pins =
            /* uart8m0_rtsn */
            <2 RK_PB1 3 &pcfg_pull_none>;
    };
};

sdio 引脚：GPIO3_PC6~PD3配置为SDIO功能，支持4位数据总线
uart8 引脚：GPIO2_PC5/PC6用于TX/RX，GPIO2_PB1用于RTS控制

最后看板级配置层（截取自 rk3568-toybrick.dtsi 和 rk3568-toybrick-x0.dtsi ）

//基础定义 (在 `rk3568-toybrick.dtsi` ):
sdio_pwrseq: sdio-pwrseq {
    compatible = "mmc-pwrseq-simple";           // 简单MMC电源序列控制器
    clocks = <&rk809 1>;                        // 使用RK809 PMIC的1号时钟输出
    clock-names = "ext_clock";                  // 外部时钟名称
    pinctrl-names = "default";                  // 引脚控制状态名
    pinctrl-0 = <&wifi_enable_h>;               // WiFi使能引脚配置
    post-power-on-delay-ms = <200>;             // 上电后延时200ms
    reset-gpios = <&gpio3 RK_PD5 GPIO_ACTIVE_LOW>; // 复位GPIO，低电平有效
};
//板级覆盖配置 (在 `rk3568-toybrick-x0.dtsi` ):
&sdio_pwrseq {
    post-power-on-delay-ms = <20>;               // 缩短延时至20ms
    status = "okay";                            // 明确启用状态
};
......

wireless_wlan: wireless-wlan {
    compatible = "wlan-platdata";                // WiFi平台数据兼容性
    rockchip,grf = <&grf>;                      // 关联通用寄存器文件
    wifi_chip_type = "rtl8723ds";               // 明确指定芯片型号
    status = "okay";                            // 启用状态
};

&wireless_wlan {
    pinctrl-names = "default";                  // 引脚控制状态
    pinctrl-0 = <&wifi_host_wake_irq>;          // 主机唤醒中断引脚
    WIFI,host_wake_irq = <&gpio3 RK_PD4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // 主机唤醒中断GPIO
};
......

&wireless_bluetooth {
    compatible = "bluetooth-platdata";           // 蓝牙平台数据兼容性
    clocks = <&rk809 1>;                        // 使用RK809的1号时钟
    clock-names = "ext_clock";                  // 外部时钟名称
    uart_rts_gpios = <&gpio2 RK_PB1 GPIO_ACTIVE_LOW>; // UART RTS控制GPIO
    pinctrl-names = "default", "rts_gpio";      // 两种引脚状态：默认和RTS GPIO
    pinctrl-0 = <&uart8m0_rtsn>;               // 默认状态：UART8 RTS引脚
    pinctrl-1 = <&uart8_gpios>;                // RTS GPIO状态：GPIO模式
    BT,reset_gpio = <&gpio3 RK_PA0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;     // 蓝牙复位GPIO
    BT,wake_gpio = <&gpio3 RK_PA2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;      // 蓝牙唤醒GPIO
    BT,wake_host_irq = <&gpio3 RK_PA1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  // 蓝牙唤醒主机中断
    status = "okay";                            // 启用状态
};
......

&sdmmc2 {
    max-frequency = <150000000>;                 // 最大工作频率150MHz
    supports-sdio;                               // 支持SDIO协议
    bus-width = <4>;                            // 4位数据总线宽度
    disable-wp;                                 // 禁用写保护检测
    cap-sd-highspeed;                           // 支持SD高速模式
    cap-sdio-irq;                               // 支持SDIO中断
    keep-power-in-suspend;                      // 休眠时保持供电
    mmc-pwrseq = <&sdio_pwrseq>;               // 关联电源序列控制器
    non-removable;                              // 不可移除设备
    pinctrl-names = "default";                  // 引脚控制状态
    pinctrl-0 = <&sdmmc2m0_bus4 &sdmmc2m0_cmd &sdmmc2m0_clk>; // 引脚复用配置
    sd-uhs-sdr104;                              // 支持UHS-I SDR104模式
    status = "okay";                            // 启用状态
};
......

&uart8 {
    status = "okay";                            // 启用UART8
    pinctrl-names = "default";                  // 引脚控制状态
    pinctrl-0 = <&uart8m0_xfer &uart8m0_ctsn>; // TX/RX和CTS引脚配置
};