Armadillo-810/840で IEEE802.11ac USB無線LANアダプタ GW-450Sを動作させる

本解説では、IEEE802.11ac に対応したUSB無線LANアダプタプラネックス社製 GW-450S を Armadillo-810/840で使用する方法を説明します。

デバイスの動作確認だけを行いたい場合は、Appendix 動作確認用イメージを用いてArmadilloを起動し、GW-450Sの動作確認へ進んでください。

ATDE5	amd64 v20140131
Linuxカーネル	v3.4-at9
ユーザーランド (Atmark Dist)	v20140602

Linuxカーネル/ユーザーランドの変更

Linuxカーネルの変更

GW-450S のドライバーをビルドするには、Linuxカーネルで Linux 802.11 configuration API がサポートされている必要があります。デフォルトでは、本機能は無効になっている為、 Linuxカーネルコンフィギュレーションで有効にします。

図1のようにLinuxカーネルコンフィギュレーションを行い、当該機能を有効化してください。

Linux/arm 3.4-at9 Kernel Configuration
[*] Networking support  --->
    -*-   Wireless  --->
        <*>   cfg80211 - wireless configuration API  #チェックを入れる

図1 Linux 802.11 configuration API を有効化

ユーザーランドの変更

無線LANアクセスポイントに接続する方法は色々ありますが、今回は atmark-distv20140602 に含まれている wpa_supplicant を使います。

図2のようにユーザーランドのコンフィギュレーションを行い、 wpa_supplicant を有効化してください。

atmark-dist v1.34.2 Configuration
    Network Applications  --->
         :
        --- Wireless-tools
         :
        [*] hostap     #チェックを入れる
        [ ]   hostap driver (Prism2/2.5/3) (NEW)
        [ ]   hostapd (NEW)
        [*]   wpa_supplicant (NEW)     #hostap にチェックを入れると表示されるので、チェックを入れる
         :

図2 wpa_supplicant を組み込む為のユーザーランドコンフィギュレーション

wpa_supplicant コンフィグファイルの修正

この段階でユーザーランドのビルドを行うと、wpa_supplicant がビルドエラーになります。ビルドエラーを回避するために atmark-dist/user/hostap/wpa_supplicant/.config を図3のように修正してください。

 52 # Driver interface for madwifi driver
 53 #CONFIG_DRIVER_MADWIFI=y      #でコメントアウトする
 54 # Change include directories to match with the local setup
 55 #CFLAGS += -I$(ROOTDIR)/$(LINUXDIR)/drivers/net/wireless/madwifi  #でコメントアウトする

図3 wpa_supplicant/.config (53,55行目) の修正

以上の設定が終わったら、Linuxカーネル/ユーザーランドのビルドを行ってください。

 atmark@atde5:~/atmark-dist$ make clean
 atmark@atde5:~/atmark-dist$ make

図4 Linuxカーネル/ユーザーランドのビルド

GW-450S Linux用ドライバーのビルド

GW-450S Linux用ドライバファイルのダウンロード

GW-450S Linux用のドライバーは、GW-450Sのダウンロードページからダウンロードができます。2014年10月21日時点では、2014年4月3日にリリースされた v4.2.4 が最新です。 gw-450s_driver_linux_v424.zip をATDE5内にダウンロードしてください。

ドライバファイルの展開

次に、GW-450S Linux用ドライバ gw-450s_driver_linux_v424.zip を unzip コマンドで展開します。
展開後、 RTL8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209.zip を unzip コマンドで展開します。
展開後、 driver ディレクトリに含まれる rtl8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209.tar.gz を tar コマンドでホームディレクトリ( /home/atmark )に展開します。

atmark@atde5:~$ unzip gw-450s_driver_linux_v424.zip
atmark@atde5:~$ cd gw-450s_driver_linux_v424
atmark@atde5:~/gw-450s...$ unzip RTL8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209.zip
atmark@atde5:~/gw-450s...$ cd RTL8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209/driver
atmark@atde5:~/gw-450s.../RTL8811AU.../driver$ tar zxf rtl8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209.tar.gz -C ~/
atmark@atde5:~/gw-450s.../RTL8811AU.../driver$ cd ~/rtl8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209

図5 GW-450Sドライバアーカイブの展開

パッチの適用とビルド

ドライバーは、そのままでは、Armadillo-810/840用にビルドができないので、パッチを適用してからビルドを行います。パッチの適用方法、ビルド手順は図6を参考にしてください。

atmark@atde5:~/rtl8811AU...$ wget http://download.atmark-techno.com/sample/a800-ieee80211ac/gw-450s/armadillo-8x0-rtl8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209.patch
atmark@atde5:~/rtl8811AU...$ patch -p0 < armadillo-8x0-rtl8811AU_linux_v4.2.4_9533.20131209.patch
patching file Makefile
patching file include/autoconf.h
atmark@atde5:~/rtl8811AU...$ make KSRC=/home/atmark/atmark-dist/linux-3.x/
 :
atmark@atde5:~/rtl8811AU...$ ls 8821au.ko
8821au.ko

図6 パッチの適用とビルド

make KSRC= の後には、Linuxカーネルソースへのパスを指定します。
パスはお使いの環境に合わせて適宜置き換えてください。

ビルド後に生成される 8821au.ko が GW-450S のカーネルモジュールです。カーネルモジュールは ~/atmark-dist/romfs/lib/modules/3.4-at9/ へコピーをしてください。このパスにカーネルモジュールを格納することで、後述する modprobe コマンドにより、カーネルモジュールをロードすることが可能になります。

atmark@atde5:~/rtl8811AU...$ cp 8821au.ko ~/atmark-dist/romfs/lib/modules/3.4-at9/

図7 GW-450Sカーネルモジュールのコピー

udevでカーネルモジュールを自動でロードする設定

Armadillo810/840 に GW-450S が接続された際に、自動でカーネルモジュールをロードする設定を行います。まず ~/atmark-dist/romfs/etc/udev/rules.d 配下に z20-wirelesslan.rules を格納してください。このudevルールはArmadillo へ GW-450S が接続された際に、自動で modprobe コマンドを実行して、カーネルモジュールをロードします。

atmark@atde5:~$ cd atmark-dist/romfs/etc/udev/rules.d/
atmark@atde5:~/atmark-dist/../rules.d$ wget http://download.atmark-techno.com/sample/a800-ieee80211ac/gw-450s/z20-wirelesslan.rules
atmark@atde5:~/atmark-dist/../rules.d$ cat z20-wirelesslan.rules
# PLANEX GW-450S
ATTRS{idVendor}=="2019", ATTRS{idProduct}=="ab32", ACTION=="add", RUN+="/sbin/modprobe 8821au"

図8 udevでドライバを自動で組み込む設定

以上の設定が終わったらユーザーランドのイメージを作成してください。

atmark@atde5:~$ cd ~/atmark-dist
atmark@atde5:~/atmark-dist$ make image

図9 Linuxカーネル/ユーザーランドのイメージ作成

make、make romfs を実行すると、~/atmark-dist/romfs 配下に格納した、 z20-wirelesslan.rules、8821au.ko ファイルは消えてしまいます。
make、make romfs を実行する度に、これらのファイルは都度コピーをしてください。

GW-450Sの動作確認

Armadilloの起動

ここではArmadillo-840を用いてGW-450Sの動作確認を行います。 Armadillo-840にGW-450Sを接続し、上述した手順でビルドしたカーネルおよびユーザーランドで起動します。起動後に iwconfig コマンドを実行すると、ネットワークインターフェース wlan0 が確認できます。

[root@armadillo840-0 (ttySC2) ~]# iwconfig wlan0
wlan0     unassociated  Nickname:"<WIFI@REALTEK>"
          Mode:Auto  Frequency=2.412 GHz  Access Point: Not-Associated
          Sensitivity:0/0
          Retry:off   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Encryption key:off
          Power Management:off
          Link Quality:0  Signal level:0  Noise level:0
          Rx invalid nwid:0  Rx invalid crypt:0  Rx invalid frag:0
          Tx excessive retries:0  Invalid misc:0   Missed beacon:0

図10 Armadillo起動時の wlan0、wlan1 の状態

ネットワークインターフェースの設定

ここではDHCPと、固定IPで運用する場合の設定方法を説明します。

ネットワークインターフェースの設定は /etc/config/interfaces の内容を変更することで行います。内容を変更後は、flatfsd -s コマンドを実行して、変更内容をフラッシュメモリに保存してください。

DHCPで運用する場合

iface wlan0 inet dhcp

固定IPで運用する場合

iface wlan0 inet static
  address   192.168.0.2
  netmask   255.255.255.0
  broadcast 192.168.0.255
  gateway   192.168.0.1

無線LANアクセスポイントへの接続

ここでは wpa_supplicant を使用して、無線LANアクセスポイントへ接続する手順を説明します。

今回、無線LANアクセスポイントには NETGEAR R6300 を用いました。無線LANアクセスポイントは表2の設定で確認を行いました。設定値はお使いの環境に合わせて適宜読み替えてください。

表2 接続先の無線LANアクセスポイント

項目	設定値
セキュリティ設定	WPA2-PSK
SSID	wpa-ap
事前共有鍵	0123456789ABC

まず wpa_passphare コマンドを用いて、無線LANアクセスポイントへ接続する為の設定ファイルを作成します。

[root@armadillo840-0 (ttySC2) ~]# wpa_passphrase wpa-ap 0123456789ABC > /etc/config/wpa_supplicant.conf

図11 wpa_supplicant.confの生成

次に /etc/config/wpa_supplicant.conf を vi などのエディタで編集し WPA2-PSK(AES)用に設定します。設定は図12を参考にしてください。編集が完了したら、 flatfsd -s コマンドを実行し、wpa_supplicant.conf をフラッシュメモリに書き込んでください。

network={
        ssid="wpa-ap"
        #psk="0123456789ABC"   # この行は削除します
        psk=a1ba49620e3388a650e42568fe1b5f198fe611ba239d826d7f34447900723796
        proto=RSN              # 追加する
        key_mgmt=WPA-PSK       # 追加する
        pairwise=CCMP          # 追加する
        group=CCMP             # 追加する
}

図12 wpa_supplicant.confの設定例

次に、wpa_supplicant を実行し、無線LANアクセスポイントへ接続します。

[root@armadillo840-0 (ttySC2) ~]# wpa_supplicant -i wlan0 -c /etc/config/wpa_supplicant.conf -Dwext -B

図13 wpa_supplicant による無線LANアクセスポイントへの接続コマンド

無線LANアクセスポイントへの接続が成功すると、iwconfig wlan0コマンドで以下の結果が確認できます。

[root@armadillo840-0 (ttySC2) ~]# iwconfig wlan0
wlan0     IEEE 802.11AC  ESSID:"wpa-ap"  Nickname:"<WIFI@REALTEK>"
          Mode:Managed  Frequency:5.22 GHz  Access Point: xx:xx:xx:xx:xx:xx
          Bit Rate:434 Mb/s   Sensitivity:0/0
          Retry:off   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Encryption key:****-****-****-****-****-****-****-****   Security mode:open
          Power Management:off
          Link Quality=100/100  Signal level=100/100  Noise level=0/100
          Rx invalid nwid:0  Rx invalid crypt:0  Rx invalid frag:0
          Tx excessive retries:0  Invalid misc:0   Missed beacon:0

図14 無線LANアクセスポイントへ接続後の wlan0 の状態

次に、ifup コマンドでネットワークの設定を反映させます。

[root@armadillo840-0 (ttySC2) /etc/config]# ifup wlan0
ip: RTNETLINK answers: File exists
[root@armadillo840-0 (ttySC2) /etc/config]# ifconfig wlan0
wlan0     Link encap:Ethernet  HWaddr xx:xx:xx:xx:xx:xx
          inet addr:192.168.0.2  Bcast:192.168.255.255  Mask:255.255.255.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:1741 errors:0 dropped:563 overruns:0 frame:0
          TX packets:26 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:285362 (278.6 KiB)  TX bytes:5676 (5.5 KiB)

図15 ネットワーク設定の反映

Armadillo-840の有線LANポートを用いて、ネットワークに接続している場合、通信が正常に行われない場合があります。その為、ifconfig コマンドで eth0 を無効にします。 Armadillo-810の場合は、標準では有線LANポートが搭載されていない為、本作業は不要です。

[root@armadillo840-0 (ttySC2) ~]# ifconfig eth0 down

図16 有線LANポート(eth0)の無効化

Appendix

動作確認用イメージファイル

動作確認で使用したイメージ、パッチは表3、表4、表5です。

表3 Armadillo-810 動作確認イメージ

Armadillo-810用 Linuxカーネルイメージ	linux-a810-at9-GW-450S.bin.gz
Armadillo-810用ユーザーランドイメージ	romfs-a810-GW-450S.img.gz

表4 Armadillo-840 動作確認イメージ

Armadillo-840用 Linuxカーネルイメージ	linux-a840-at9-GW-450S.bin.gz
Armadillo-840用ユーザーランドイメージ	romfs-a840-GW-450S.img.gz

表5 GW-450S Linuxドライバ Armadillo-810/840用パッチ

gw-450s_driver_linux_v424.zip 用	パッチファイル

スループット計測結果

参考情報としまして、無線LANアクセスポイントから1mほど離した状態で、Armadillo-840へftp接続を行い、 10MBのテストデータを送受信してみましたところ約90Mbps程のスループットが確認できました。

Armadillo起動時に自動で無線LANアクセスポイントへ接続する

Armadillo起動時に自動で無線LANアクセスポイントへ接続する方法、色々な実現方法がありますが、ここでは rc.local で実現をする方法を紹介します。

/etc/configi/rc.local に以下のスクリプトを追記します。

 #================
 #PLANEX GW-450S
 #================
 DEV_NAME=wlan0

 if [ -r /sys/class/net/${DEV_NAME} ]; then
        wpa_supplicant -Dwext -i${DEV_NAME} -c /etc/config/wpa_supplicant.conf -B
        sleep 10
        ifup ${DEV_NAME}
 fi

図17 rc.localに追記する内容

Howto