2022/07 CSI TOOL 安装及使用
目录
1 硬件部分
2 操作系统
3 CSI TOOL 安装
4 CSI TOOL 运行
AP模式及可视化
Monitor模式
接受端
发射端
运行过程中
Monitor模式的实时可视化
5 Matlab解析数据
6 实验心得
经过半个月的坎坷安装过程，连Windows系统都没装过的本人终于颤颤巍巍把CSI TOOL装好了，下面记录一下适于我所使用设备的安装过程。
设备：一台THINKPAD X201，一台师兄借的华硕主板的台式机
首先，如果你和我一样对linux其实一窍不通的话，建议先反复看教程里的安装代码，照猫画虎很难一步实现的，中途一定会有这或那的问题需要解决，所以该了解的基础linux指令还是要了解，起码安装过程中的那些指令可以去查一查。
1 硬件部分
我所购买的材料如下，来自淘宝店深圳市卓越网络，半高是笔记本用的，全高是台式用的，强烈建议就买下图第二种这种配好了的，打开机箱接上去就行。网卡只能是Intel 5300，因为接下来我们要装的CSI TOOL只支持这个型号，Atheros CSI Tool支持Atheros网卡，同时收集到的子载波数量也更多，但是这方面的中文教程太少，最后还是用的5300。
由于我想做的是monitor模式下的人行为识别，所以使用的设备为一台Thinkpad X201，一台华硕主板的台式，两个都要装5300（一台发射信号，一台接受信号）（AP模式只需要一台电脑和一台路由器）。如果你的研究不需要考虑便携性，建议还是上台式，装起来方便很多，性能也吊打X201这种古早电脑，到时候收到数可以直接在机器上分析。
安装过程中，我主要参考的这几位大佬的博客，他们都讲到了硬件安装部分的东西，特别是第一篇：
Linux CSI Tool 完整使用说明（一发一收，monitor模式）（权威版 已成功测试）_ZJU_SLM的博客-CSDN博客_csi tools
CSI Tools 工具的安装 Intel 5300 + Ubuntu14.04_硕子鸽的博客-CSDN博客
[原创]Linux 802.11n CSI tool安装教程（亲测可用）_魂灵序曲的博客-CSDN博客_csitool安装
ThinkPad X201：买电脑的时候内存别太小，起码100G以上，不然后面装系统装工具内存不够就麻烦了（所以最后为了内存足够我直接装的单系统，删掉了window），这电脑挺便宜的，我在咸鱼买的花了400块。拆机，对于X201来说，先要把背面的螺丝全部卸下来，它的壳是从正面卸的，如果卸不下来基本就是背面螺丝没卸完，拆键盘时小心点不要像我一样用力猛把键盘排线扯坏了。另外在换网卡之前，需要先升级一下BIOS，不然开机就会报错主板不识别该网卡，因为X201其实并不支持intel 5300，具体参考上述第一篇教程。
这是换好网卡的样子，右下角有一个网线接口，我直接把天线延长线从那里伸出去了，这样就不需要拆声卡让位置。
最后成品就是这样子，随便找了个东西固定天线
华硕主板的台式：台式装起来很快，装好如下图所示，外置天线在机箱背部。
2 操作系统
如果你的电脑开机顺畅，并且5300可以顺利接到无线网（如果有多张网卡，记得确保是intel 5300在起作用），那么硬件部分就配置好了。
操作系统关系到后续CSI TOOL能否顺利安装，非常重要，我参考的这篇教程，装的是Ubuntu 14.04，版本下载链接里面有：
CSI Tools 工具的安装 Intel 5300 + Ubuntu14.04_硕子鸽的博客-CSDN博客
具体安装过程可以看这篇，安装系统本身并不难：
新手安装 Ubuntu 操作系统步骤教程_.ed的博客-CSDN博客_ubuntu安装教程
由于我装的不是双系统是单系统，又另外参考了这篇，单系统需要多设置一个启动引导分区，不然开不了机（这里额外说下，CSI TOOL不小，再加上后续何种文件、数据，home分区内存最好50G以上）：
史上最全Ubuntu18.04单系统安装教程_威士忌燕麦拿铁的博客-CSDN博客_安装ubuntu18.04单系统
最后装好了可以核实一下版本号：
ubuntu 查询内核版本命令大全_麦子·熟了的博客-CSDN博客_ubuntu查看内核版本
3 CSI TOOL 安装
到了最关键部分，前面做了那么多准备工作就是为了装它，我所参考的教程是：
[原创]Linux 802.11n CSI tool安装教程（亲测可用）_魂灵序曲的博客-CSDN博客_csitool安装
它可能不是最精简最适合小白的，但是这篇教程中，博主对每一步安装操作都给出了自己的解释说明，可以更好的理解这个安装过程，报错的时候心里多少有点数，而不是硬生生的copy代码。（提醒一下在根据这篇博客修改驱动时，不需要下Sublime text，根据文中说明改了对应文件就行，博主都已经把哪个文件第几行怎么改代码都写出来了）。
4 CSI TOOL 运行
AP模式及可视化
还是参考魂灵序曲的教程，修改了驱动，可以跳过27、28，这个时候如果你发现电脑连不上网，或者连上又马上断开反复循环的话，可以参考这个博主的教程:
CSI-tools安装_他们都叫我奇奇的博客-CSDN博客_csi tools
也就是在29步之前执行这行代码
sudo killall wpa_supplicant就可以连上不加密码的无线网
注：如果学校场地的路由器不方便更改的话，没有密码的路由器，可以用你闲置的一台可以正常上网的笔记本，通过网线连接路由器实现，具体参考：
将笔记本无线网卡链接wifi通过有线网卡共享给路由器 - Rainful - 博客园 (cnblogs.com)
然后继续参考魂灵序曲的那篇教程，AP模式就基本完成了，可视化可以继续参考他的:
[原创]Linux 802.11n CSI Tool下csi数据的实时可视化_魂灵序曲的博客-CSDN博客
Monitor模式
参考魂灵序曲博主的另一篇教程：
[原创]Linux 802.11n CSI tool Monitor模式_魂灵序曲的博客-CSDN博客_csitool monitor模式
如果是第一次执行，需要在接受设备和发射设备上共同安装lorcon并执行程序，即进行上述博客的1-7步，接下来就可以在设备上运行程序了。
由于CSI TOOL本身就有些问题，非常容易发生数组栓塞的现象，直观来看就是接收端设备的终端页面中，滚动的接受提示会停下来，且不会再自然恢复，我设置的发包频率是1000Hz，每次时间时长时短，断则数秒，长则几分钟（不会超过4分钟）。
Linux CSI Tool 完整使用说明（一发一收，monitor模式）（权威版 已成功测试）_ZJU_SLM的博客-CSDN博客_csi monitor 模式
这位博主根据这个问题对netlink文件中的原始log_to_file.c文件进行了修改，编写了一个可以收包n秒以后自动停止的，但是由于代码设置原因这个n不能超过两位数，也就是最大9秒。除此之外他也删除了没必要的接受提示，从原来的每1个包一行提示代码变成100个一行，据我观察这样是可以稍微延长一下程序稳定运行的时间，也更好在终端上观察。由于我需要的实验时长久一些，所以删除了这个时间控制功能（但是输入的时候还是要带个数字，这里还没优化）。
修改后的log_to_file.c代码如下：
/*
* (c) 2008-2011 Daniel Halperin
*/
#include "iwl_connector.h"
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX_PAYLOAD 2048
#define SLOW_MSG_CNT 100
int sock_fd = -1; // the socket
FILE *out = NULL;
void check_usage(int argc, char **argv);
FILE *open_file(char *filename, char *spec);
void caught_signal(int sig);
void exit_program(int code);
void exit_program_err(int code, char *func);
int main(int argc, char **argv)
{
/* Local variables */
struct sockaddr_nl proc_addr, kern_addr; // addrs for recv, send, bind
struct cn_msg *cmsg;
char buf[4096];
int ret;
unsigned short l, l2;
int count = 0;
/* Make sure usage is correct */
check_usage(argc, argv);
/* Open and check log file */
out = open_file(argv[1], "w");
/* Setup the socket */
sock_fd = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_CONNECTOR);
if (sock_fd == -1)
exit_program_err(-1, "socket");
/* Initialize the address structs */
memset(&proc_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_nl));
proc_addr.nl_family = AF_NETLINK;
proc_addr.nl_pid = getpid(); // this process' PID
proc_addr.nl_groups = CN_IDX_IWLAGN;
memset(&kern_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_nl));
kern_addr.nl_family = AF_NETLINK;
kern_addr.nl_pid = 0; // kernel
kern_addr.nl_groups = CN_IDX_IWLAGN;
/* Now bind the socket */
if (bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&proc_addr, sizeof(struct sockaddr_nl)) == -1)
exit_program_err(-1, "bind");
/* And subscribe to netlink group */
{
int on = proc_addr.nl_groups;
ret = setsockopt(sock_fd, 270, NETLINK_ADD_MEMBERSHIP, &on, sizeof(on));
if (ret)
exit_program_err(-1, "setsockopt");
}
/* Set up the "caught_signal" function as this program's sig handler */
signal(SIGINT, caught_signal);
/* Poll socket forever waiting for a message */
while (1)
{
/* Receive from socket with infinite timeout */
ret = recv(sock_fd, buf, sizeof(buf), 0);
if (ret == -1)
exit_program_err(-1, "recv");
/* Pull out the message portion and print some stats */
cmsg = NLMSG_DATA(buf);
if (count % SLOW_MSG_CNT == 0)
printf("received %d bytes: counts: %d id: %d val: %d seq: %d clen: %d\n", cmsg->len, count, cmsg->id.idx, cmsg->id.val, cmsg->seq, cmsg->len);
/* Log the data to file */
l = (unsigned short)cmsg->len;
l2 = htons(l);
fwrite(&l2, 1, sizeof(unsigned short), out);
ret = fwrite(cmsg->data, 1, l, out);
++count;
if (ret != l)
exit_program_err(1, "fwrite");
}
exit_program(0);
return 0;
}
void check_usage(int argc, char **argv)
{
if (argc != 3)
{
fprintf(stderr, "Usage: %s （PS.修改好的代码需要执行一下以形成程序文件）
接受端
首先把setup_monitor_csi.sh这个文件放在接收端设备injection文件夹下，其代码如下：
#!/usr/bin/sudo /bin/bash
service network-manager stop
SLEEP_TIME=2
WLAN_INTERFACE=$1
if [ "$#" -ne 3 ]; then
echo "Going to use default settings!"
chn=64
bw=HT20
else
chn=$2
bw=$3
fi
echo "Bringing $WLAN_INTERFACE down....."
ifconfig $WLAN_INTERFACE down
while [ $? -ne 0 ]
do
ifconfig $WLAN_INTERFACE down
done
sleep $SLEEP_TIME
echo "Set $WLAN_INTERFACE into monitor mode....."
iwconfig $WLAN_INTERFACE mode monitor
while [ $? -ne 0 ]
do
iwconfig $WLAN_INTERFACE mode monitor
done
sleep $SLEEP_TIME
echo "Bringing $WLAN_INTERFACE up....."
ifconfig $WLAN_INTERFACE up
while [ $? -ne 0 ]
do
ifconfig $WLAN_INTERFACE up
done
sleep $SLEEP_TIME
echo "Set channel $chn $bw....."
iw $WLAN_INTERFACE set channel $chn $bw
然后在终端中依次执行接收端代码：
1、sudo killall wpa_suppliment
2、cd linux-80211n-csitool-supplementary/injection
3、sudo bash ./setup_monitor_csi.sh wlan0 64 HT20 //执行接收端的初始化脚本
4、sudo /home/znx/linux-80211n-csitool-supplementary/netlink/log_to_file name.dat 9 /执行log_to_file程序，储存为dat文件发射端
首先把setup_inject.sh这个文件放在发射端设备injection文件夹下，其代码如下
#!/usr/bin/sudo /bin/bash
service network-manager stop
WLAN_INTERFACE=$1
SLEEP_TIME=2
modprobe iwlwifi debug=0x40000
if [ "$#" -ne 3 ]; then
echo "Going to use default settings!"
chn=64
bw=HT20
else
chn=$2
bw=$3
fi
sleep $SLEEP_TIME
ifconfig $WLAN_INTERFACE 2>/dev/null 1>/dev/null
while [ $? -ne 0 ]
do
ifconfig $WLAN_INTERFACE 2>/dev/null 1>/dev/null
done
sleep $SLEEP_TIME
echo "Add monitor mon0....."
iw dev $WLAN_INTERFACE interface add mon0 type monitor
sleep $SLEEP_TIME
echo "Bringing $WLAN_INTERFACE down....."
ifconfig $WLAN_INTERFACE down
while [ $? -ne 0 ]
do
ifconfig $WLAN_INTERFACE down
done
sleep $SLEEP_TIME
echo "Bringing mon0 up....."
ifconfig mon0 up
while [ $? -ne 0 ]
do
ifconfig mon0 up
done
sleep $SLEEP_TIME
echo "Set channel $chn $bw....."
iw mon0 set channel $chn $bw
然后在终端中依次执行发射端代码：
1、cd linux-80211n-csitool-supplementary/injection/
2、sudo bash ./setup_inject.sh wlan0 64 HT20
3、sudo echo 0x4101 | sudo tee /sys/kernel/debug/ieee80211/phy0/iwlwifi/iwldvm/debug/monitor_tx_rate
4、sudo ./random_packets 100000 100 1 1000其中第4行代码Linux CSI Tool 完整使用说明（一发一收，monitor模式）（权威版 已成功测试）_ZJU_SLM的博客-CSDN博客_csi tools可以参考这位博主的解释，random_packets：第一个参数是累计发包数量，第二个参数是包的大小，第三个参数1代表injection MAC，用1就可以了，最后一个参数代表每隔1000微秒发一次包，即一秒发1000个包，1000Hz。（一般来说，做人行为识别，频率不要太低，我看的文献有些用的甚至是2000Hz）
运行过程中
发送端按完回车之后终端会不停地滚动小点点，每新出现一个点点意味着发送了1000个包，接受端按完回车之后，也是一行行滚动的画面，速度取决于你发包的设定。
接受端的csi数据会自动存在linux-80211n-csitool-supplementary/injection/ 中，以dat文件形式存在（如果你接收端代码里命名是XX.dat）。
Monitor模式的实时可视化
注，我是在接收端电脑直接进行数据可视化，因此需要安装Matlab，我装的是Matlab R2014b，软件包和具体安装过程可以参考：
Ubuntu16.04安装Matlab R2014b_felicx温水煮青蛙的博客-CSDN博客_matlabr2014b
与AP模式下的可视化类似，这里是把魂灵序曲博主那篇教程的步骤稍微改动一点。
第1、2步不变，运行read_bf_socket.m（记得要在linux-80211n-csitool-supplementary/matlab路径下运行，不然会报错），这是matlab的command window会显示waiting for connection on port 8090。
第3步也不变，只需要第一次拷贝就可以，之后操作可以略过。
正常运行Monitor模式的发射端和接收端，再在接收端的电脑上另开一个终端执行第4、5、7步，马上就可以看到Matlab的图框跳出来。
5 Matlab解析数据
原始data文件：dat文件（包含各个天线对的信号状态强度RSSI，时间戳，噪声等），不可直观读取，由于我设置的发射频率为1000Hz，所以每秒钟接受的数据量大概是1000*1* 3
原始CSI数据：matlab会将dat文件中的数据读取存入数组，这时可接调用便于后续分析
这里是在另外一台windows电脑上进行操作，解析数据要用到CSI TOOL中的一个read_bf_file文件，把linux-80211n-csitool-supplementary/matlab这个文件夹拷贝过来就可以。
参考这位博主的教程
CSI信号的处理_山人自有锦囊妙计的博客-CSDN博客_csi信号处理
matlab解析脚本如下，此m文件需要和read_bf_file文件储存在同一文件夹中，运行时需要添加到路径。
clc;
clear;
csi_trace = read_bf_file('name.dat');
row = size(csi_trace,1);
for i=1:row %这里是取的数据包的个数
csi_entry = csi_trace{i};
csi = get_scaled_csi(csi_entry); %提取csi矩阵
csi = csi(1,:,:);
csi1 = abs(squeeze(csi).'); %提取幅值(降维+转置)
%只取一根天线的数据
first_ant_csi(:,i) = csi1(:,1); %直接取第一列数据(不需要for循环取)
second_ant_csi(:,i) = csi1(:,2);
third_ant_csi(:,i) = csi1(:,3);
% for j=1:30
% csi15_end(i,:)=csi1(j,:); %3个信道第j个子载波
% end
end
%画第一根天线的载波
%plot(first_ant_csi.')
%plot(second_ant_csi.')
plot(third_ant_csi.')运行结果：
这个代码读取数据后存在了csi_trace这个数组中，可以在MATLAB主窗口调用查看。
根据其他博主的教程：
timestamp_low：相连两包此值差单位为微秒，通过验证发现100hz的发包频率此差值为10000，20hz的发包频率此差值为50000。
bfee_count：驱动记录并发送到用户控件的波束测量值的总数。内核和用户空间中netlink频道是有损的，可以用该变量来检测被丢弃的测量值。
Nrx：接收端使用的天线数量。
Ntx：发送端使用的天线数量。
rssi_a, rssi_b, rssi_c：由接收端NIC测量出的RSSI值（信号强度）。
perm：展示NIC如何将3个接收天线的信号排列到3个RF链上，例如[1 2 3]表示天线A被发送到RF链A，天线B被发送到RF链B，天线C被发送到RF链C。
rate：发包频率。
csi：CSI值。（接收天线数量*发射天线数量*子载波数量）
6 实验心得
虽然硬件和环境配置已经够麻烦了，但是安装好了之后会发现这并不是最麻烦的地方，再怎么样都是一次性的东西，一遍很难顺利装完，但是多装几次，研究个两三周总能完事，虽然说信号的接受发送受场地环境较大，但是知道实验机器没有大变动，代码固定下来，基本都是能正常运行，装成功后做实验的时候运行了上百次，没有出现再需要重装系统，重装程序的问题。最大的问题是CSI TOOL本身，运行不稳定挺麻烦的