Linux 3.xでMediaTek(旧Ralink Technology)社製チップ搭載USB無線LANアダプタを動作させる

本解説では、MediaTek(旧Ralink Technology)社製チップを搭載したUSB無線LANアダプタを Linux 3.x系カーネル搭載のArmadilloで使用する方法を説明します。

ATDE5	amd64 v20151026
Linuxカーネル	linux-3.4-at16 (Armadillo-810/840)
linux-3.14-at4 (Armadillo-420)
ユーザーランド (Atmark Dist)	atmark-dist-20151026

Linuxカーネルの変更

MediaTek(旧Ralink Technology)社製チップ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。

[*] Networking support  --->
    -*-   Wireless  --->
        <*>   cfg80211 - wireless configuration API                                         #チェックを入れる
         : 一部省略
        [*]     cfg80211 wireless extensions compatibility                                  #チェックを入れる(3.14のみ、3.4はデフォルトで有効)
        <*>   Generic IEEE 802.11 Networking Stack (mac80211)                               #チェックを入れる
    Device Drivers  --->
        [*] Network device support  --->
            [*]   Wireless LAN  --->
                <*>   Ralink driver support  --->                                           #チェックを入れる
                     <*>   Ralink rt27xx/rt28xx/rt30xx (USB) support                        #チェックを入れる
                     [*]     rt2800usb - Include support for rt33xx devices                 #チェックを入れる
                     [*]     rt2800usb - Include support for rt35xx devices (EXPERIMENTAL)  #チェックを入れる
                     [*]     rt2800usb - Include support for rt3573 devices (EXPERIMENTAL)  #チェックを入れる(3.14のみ)
                     [*]     rt2800usb - Include support for rt53xx devices (EXPERIMENTAL)  #チェックを入れる
                     [*]     rt2800usb - Include support for rt55xx devices (EXPERIMENTAL)  #チェックを入れる(3.14のみ)
                     [*]     rt2800usb - Include support for unknown (USB) devices          #チェックを入れる

図1 Linux 802.11 configuration API を有効化

図1では rt2800usb のドライバ全てを有効にしていますが、お使いの無線LANアダプタで使用されているチップの型番が分かる場合は、必要のないドライバのチェックを無効にしても構いません。
また、 (EXPERIMENTAL) と付いているドライバについては、動作が不安定な可能性があります。

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-dist-20151026 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。

Userland 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

VID、PIDの追加

atmark-dist内の、 linux-3.x/drivers/net/wireless/rt2x00/rt2800usb.c にある構造体 usb_device_id rt2800usb_device_table[] に、お使いのUSB無線LANアダプタのVIDとPIDを追加します。お使いのUSB無線LANアダプタのVIDとPIDは、lsusbコマンドを用いて調べることが出来ます。既にusb_device_id rt2800usb_device_table[]の中に、お使いのUSB無線LANアダプタのVIDとPIDが記述されている場合は、この作業は不要です。ここでは例として、PLANEX社の GW-USMicroN をATDEに接続し、lsusbコマンドでVIDとPIDを確認しています。

atmark@atde5:~$ lsusb
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 002 Device 002: ID 0e0f:0002 VMware, Inc. Virtual USB Hub
Bus 001 Device 002: ID 2019:ed14 PLANEX GW-USMicroN  #VID=2019、PID=ed14

図3 lsusbコマンドによるVIDとPIDの確認

/*
 * rt2800usb module information.
 */
struct usb_device_id rt2800usb_device_table[] = {
  { USB_DEVICE(0x2019, 0xed14) },  #この行をVID、PIDに合わせて追加

図4 GW-USMicroNのVID、PIDの追加

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5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5 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6 Linuxカーネル/ユーザーランドのビルド

Ralink Technology社製チップのLinux用ファームウェアの追加

ファームウェアの展開

Ralink Technology社製チップのLinux用ファームウェアは、Debianのリポジトリからダウンロードすることができます。2015年11月9日時点ではv0.43がDebian jessie(stable)で使われています。 firmware-ralink_0.43_all.deb をATDE5内にダウンロードし、atmark-dist内のromfsディレクトリに展開してください。

atmark@atde5:~$ wget http://ftp.jp.debian.org/debian/pool/non-free/f/firmware-nonfree/firmware-ralink_0.43_all.deb
atmark@atde5:~$ dpkg-deb -x firmware-ralink_0.43_all.deb ~/atmark-dist/romfs/

図7 Ralink Technology社製チップのファームウェアの展開

make romfsまたはmake cleanを実行すると、展開したファームウェアは削除されます。削除された場合は再展開してください。

Linuxカーネルとユーザーランドの作成

以上の設定が終わったらLinuxカーネルと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8 Linuxカーネル/ユーザーランドのイメージ作成

USB無線LANアダプタの動作確認

Armadilloの起動

ここではArmadillo-420を用いてUSB無線LANアダプタの動作確認を行います。 Armadillo-420にUSB無線LANアダプタを接続し、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@armadillo420-0 (ttymxc1) ~]# iwconfig
wlan0     IEEE 802.11bgn  ESSID:off/any
          Mode:Managed  Access Point: Not-Associated   Tx-Power=0 dBm
          Retry  long limit:7   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Encryption key:off
          Power Management:on

図9 Armadillo起動時の wlan0 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、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

変更内容をフラッシュメモリに保存

[root@armadillo420-0 (ttymxc1) ~]# flatfsd -s

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 NEC PA-WR8700N を用いました。無線LANアクセスポイントは表2のように設定し、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アクセスポイントの設定

項目	設定値
セキュリティ設定	WPA2-PSK
SSID	wpa-ap
パスフレーズ	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@armadillo420-0 (ttymxc1) ~]# wpa_passphrase wpa-ap 0123456789ABC > /etc/config/wpa_supplicant.conf

図10 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11を参考にしてください。編集が完了したら、 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11 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@armadillo420-0 (ttymxc1) ~]# wpa_supplicant -i wlan0 -c /etc/config/wpa_supplicant.conf -Dwext -B

図12 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@armadillo420-0 (ttymxc1) ~]# iwconfig wlan0
wlan0     IEEE 802.11bgn  ESSID:"wpa-ap"
          Mode:Managed  Frequency:2.472 GHz  Access Point: xx:xx:xx:xx:xx:xx
          Bit Rate=6.5 Mb/s   Tx-Power=20 dBm
          Retry  long limit:7   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Encryption key:off
          Power Management:on
          Link Quality=70/70  Signal level=-29 dBm
          Rx invalid nwid:0  Rx invalid crypt:0  Rx invalid frag:0
          Tx excessive retries:0  Invalid misc:0   Missed beacon:0

図13 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@armadillo420-0 (ttymxc1) /etc/config]# ifup wlan0
phy0 -> rt2x00mac_conf_tx: Info - Configured TX queue 0 - CWmin: 3, CWmax: 4, Aifs: 2, TXop: 102.
phy0 -> rt2x00mac_conf_tx: Info - Configured TX queue 1 - CWmin: 4, CWmax: 5, Aifs: 2, TXop: 188.
phy0 -> rt2x00mac_conf_tx: Info - Configured TX queue 2 - CWmin: 5, CWmax: 10, Aifs: 3, TXop: 0.
phy0 -> rt2x00mac_conf_tx: Info - Configured TX queue 3 - CWmin: 5, CWmax: 10, Aifs: 7, TXop: 0.
[root@armadillo810-0 (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14 ネットワーク設定の反映

有線LANポートや、USBハブ経由で有線LANアダプタ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。

[root@armadillo420-0 (ttymxc1) ~]# ifconfig eth0 down

図15 有線LANポート(eth0)の無効化

スループット計測結果

今回使用した環境で、NPtcpを用いてスループットを測定した結果、Armadillo-420(linux-3.14-at4)は約8Mbps、Armadillo-840(linux-3.4-at16)は約24Mbpsのスループットが確認できました。

linux-3.14-at4で iwconfig を使って通信速度をautoから固定に設定すると、Warningが発生し正しく通信できない場合があります。原因については現在調査中です。


ieee80211 phy0: rt2800usb_txdone: Warning - Got TX status for an empty queue 2, dropping

Howto