POSTED BY
2023-05-18

Wi-fi Directとは、ピア・ツー・ピア＝機器同士１対１で無線通信する規格。Wi-Fi Directに対応した機器(テレビ、オーディオ、エアコンなど)に接続してリモコンがわりに操作したりする目的で使われる。
Raspberry Pi 3以降のオンボードWiFiはWi-Fi Directに対応している。以下のコマンドでそれを確認できる。

iw list
..略..
Supported interface modes:
* IBSS
* managed
* AP
* P2P-client
* P2P-GO
* P2P-device
..略..

P2P-clientが、Wi-Fi Directクライアントとして対応機器に接続できる証しとなる。
Wi-Fi Directクライアントとして接続するサーバーソフトはwpa_supplicantを用いる。
Raspbianにプリインストールされているバイナリパッケージ版の/sbin/wpa_supplicantはWi-Fi Directできるモードでコンパイルされていない可能性があるので無効にし、ソースコードから自分でwpa_supplicantをP2Pオプションを有効にしてコンパイルし、そちらを使うことにする。

https://w1.fi/cgit/hostap/plain/wpa_supplicant/README-P2P

に、すべて記載されている通りの手順で行う。

１、デフォルトの/sbin/wpa_supplicantの起動を無効にする

sudo -s

cd /etc/wpa_supplicant
mv wpa_supplicant.conf wpa_supplicant.conf.default
systemctl disable wpa_supplicant

reboot

ps aux | grep wpa # wpa_supplicantが居なくなってる事を確認

２、コンパイルに必要なパッケージのインストール

sudo apt install libssl-dev libdbus-1-dev libnl-3-dev libnl-genl-3-dev libnl-route-3-dev

３、wpa_supplicantのコンパイル・インストール

git clone git://w1.fi/srv/git/hostap.git
cd hostap/src
make clean
cd ../wpa_supplicant
cp defconfig .config
vi .config

以下のコンフィグを有効にする。
CONFIG_DRIVER_NL80211=y
CONFIG_CTRL_IFACE=y
CONFIG_P2P=y
CONFIG_AP=y
CONFIG_WPS=y

make
sudo make install

/usr/local/sbin/{wpa_supplicant,wpa_passphrase,wpa_cli}がインストールされる。

４、Wi-fi Direct(P2Pモード)用の設定ファイルを作成する

/etc/wpa_supplicant/p2p.confを作成する。

country=JP
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
ap_scan=1
device_name=My P2P Device
device_type=1-0050F204-1

などとする。

５、wpa_supplicantをP2Pモードで起動する

まず出力を見ながら起動する場合

/usr/local/sbin/wpa_supplicant -Dnl80211 -iwlan0 -c/etc/wpa_supplicant/p2p.conf

Successfully initialized wpa_supplicant
wlan0: CTRL-EVENT-REGDOM-CHANGE init=USER type=COUNTRY alpha2=JP

安定後、バックグラウンドで起動する場合(出力はsyslog)

/usr/local/sbin/wpa_supplicant -s -B -Dnl80211 -iwlan0 -c/etc/wpa_supplicant/p2p.conf

wpa_supplicantサーバーが立ち上がったので、周辺機器に接続できるようになる。

６、wpa_cliで周辺のWi-fi Direct対応機器を検索する

/usr/local/sbin/wpa_cli p2p_find

Selected interface 'wlan0'
OK

見つかると、wpa_supplicantの出力に

P2P-DEVICE-FOUND 00:03:69:07:d1:0a p2p_dev_addr=00:03:69:07:d1:0a pri_dev_type=8-0050F204-255 name='DIRECT-P2P-Server0123' config_methods=0x80 dev_capab=0x21 group_capab=0x9 new=1

などと出る。接続可能な機器のMACアドレスを出力するには

/usr/local/sbin/wpa_cli p2p_peers

00:03:69:07:d1:0a

７、Wi-fi Direct接続する

/usr/local/sbin/wpa_cli p2p_stop_find # 探索終了

/usr/local/sbin/wpa_cli p2p_connect 00:03:69:07:d1:0a pbc join

などとする。
相手がグループオーナーでありDHCPサーバーであれば、

May 18 14:20:31 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: P2P-FIND-STOPPED
May 18 14:20:33 raspberrypi systemd-udevd[8056]: Using default interface naming scheme 'v240'.
May 18 14:20:33 raspberrypi kernel: [161450.085950] brcmfmac: brcmf_cfg80211_set_power_mgmt: power save disabled
May 18 14:20:33 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: WPS-PBC-ACTIVE
May 18 14:20:33 raspberrypi dhcpcd-run-hooks[8064]: p2p-wlan0-0: /etc/wpa_supplicant.conf does not exist
May 18 14:20:33 raspberrypi dhcpcd-run-hooks[8065]: p2p-wlan0-0: not interacting with wpa_supplicant(8)
May 18 14:20:33 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: connected to Access Point `'
May 18 14:20:33 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: waiting for carrier
May 18 14:20:34 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: Trying to associate with 00:03:69:07:d1:0a (SSID='DIRECT-P2P-Server0123' freq=2462 MHz)
May 18 14:20:34 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: Associated with 00:03:69:07:d1:0a
May 18 14:20:34 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-EAP-STARTED EAP authentication started
May 18 14:20:34 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-SUBNET-STATUS-UPDATE status=0
May 18 14:20:34 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-EAP-PROPOSED-METHOD vendor=14122 method=1
May 18 14:20:34 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-EAP-METHOD EAP vendor 14122 method 1 (WSC) selected
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: WPS-CRED-RECEIVED
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: WPS-SUCCESS
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: P2P-GROUP-FORMATION-SUCCESS
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-EAP-FAILURE EAP authentication failed
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-DISCONNECTED bssid=00:03:69:07:d1:0a reason=3 locally_generated=1
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: wlan0: CTRL-EVENT-REGDOM-CHANGE init=CORE type=WORLD
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: wlan0: CTRL-EVENT-REGDOM-CHANGE init=USER type=COUNTRY alpha2=JP
May 18 14:20:36 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: Trying to associate with SSID 'DIRECT-P2P-Server0123'
May 18 14:20:37 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: Associated with 00:03:69:07:d1:0a
May 18 14:20:37 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-CONNECTED - Connection to 00:03:69:07:d1:0a completed [id=0 id_str=]
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: carrier acquired
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: connected to Access Point `DIRECT-P2P-Server0123'
May 18 14:20:37 raspberrypi kernel: [161453.796606] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): p2p-wlan0-0: link becomes ready
May 18 14:20:37 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: P2P-GROUP-STARTED p2p-wlan0-0 client ssid="DIRECT-P2P-Server0123" freq=2462 go_dev_addr=00:03:69:07:d1:0a
May 18 14:20:37 raspberrypi wpa_supplicant[5112]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-SUBNET-STATUS-UPDATE status=0
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: IAID ce:98:1d:ca
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: adding address fe80::fb4c:5750:fb8b:e5f8
May 18 14:20:37 raspberrypi avahi-daemon[317]: Joining mDNS multicast group on interface p2p-wlan0-0.IPv6 with address fe80::fb4c:5750:fb8b:e5f8.
May 18 14:20:37 raspberrypi avahi-daemon[317]: New relevant interface p2p-wlan0-0.IPv6 for mDNS.
May 18 14:20:37 raspberrypi avahi-daemon[317]: Registering new address record for fe80::fb4c:5750:fb8b:e5f8 on p2p-wlan0-0.*.
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: soliciting an IPv6 router
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: soliciting a DHCP lease
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: offered 192.168.0.2 from 192.168.0.251
May 18 14:20:37 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: probing address 192.168.0.2/24
May 18 14:20:42 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: leased 192.168.0.2 for 3600 seconds
May 18 14:20:42 raspberrypi avahi-daemon[317]: Joining mDNS multicast group on interface p2p-wlan0-0.IPv4 with address 192.168.0.2.
May 18 14:20:42 raspberrypi avahi-daemon[317]: New relevant interface p2p-wlan0-0.IPv4 for mDNS.
May 18 14:20:42 raspberrypi avahi-daemon[317]: Registering new address record for 192.168.0.2 on p2p-wlan0-0.IPv4.
May 18 14:20:42 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: adding route to 192.168.0.0/24
May 18 14:20:42 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: adding default route via 192.168.0.251
May 18 14:20:50 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: no IPv6 Routers available

などとsyslogに出力され、相手の機器のIPアドレスは192.168.0.251で、自分は192.168.0.2を与えられたことがわかる。以下で確認する。

ifconfig

p2p-wlan0-0: flags=4163<up>  mtu 1500
        inet 192.168.0.2  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.0.255
        inet6 fe80::b1a1:f4b0:308a:73c2  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 1a:01:a5:4e:37:c3  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 9  bytes 1710 (1.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 32  bytes 5535 (5.4 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

wlan0: flags=4099<up>  mtu 1500
        ether b8:27:eb:ae:9a:f6  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
</up></up>

wlan0は何も変わっておらず、トンネルデバイスp2p-wlan0-0に新しく割り当てられていることに注意。
pingで疎通確認する。

ping 192.168.0.251
PING 192.168.0.251 (192.168.0.251) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.0.251: icmp_seq=1 ttl=255 time=6.27 ms
64 bytes from 192.168.0.251: icmp_seq=2 ttl=255 time=2.98 ms
64 bytes from 192.168.0.251: icmp_seq=3 ttl=255 time=5.90 ms
64 bytes from 192.168.0.251: icmp_seq=4 ttl=255 time=5.13 ms
^C
--- 192.168.0.251 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 7ms
rtt min/avg/max/mdev = 2.984/5.070/6.270/1.274 ms

あとは相手の機器の用途次第でソケット通信なりなんなりする。たいていhttpでページが用意されていたりするので、
wget http://192.168.0.251/index.html などという感じで普通に通信する。

８、切断する

Wi-fi Directは相手と何も通信しないでいると、多くの場合相手側からオートで切断される。
自分から切断する場合、p2p-wlan0-0 をDOWNさせる。

ifconfig p2p-wlan0-0 down

切断された場合のsyslog

May 18 16:19:08 raspberrypi wpa_supplicant[12323]: p2p-wlan0-0: CTRL-EVENT-DISCONNECTED bssid=00:03:69:07:d1:0a reason=3 locally_generated=1
May 18 16:19:08 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: carrier lost
May 18 16:19:08 raspberrypi wpa_supplicant[12323]: wlan0: CTRL-EVENT-REGDOM-CHANGE init=CORE type=WORLD
May 18 16:19:08 raspberrypi wpa_supplicant[12323]: wlan0: CTRL-EVENT-REGDOM-CHANGE init=USER type=COUNTRY alpha2=JP
May 18 16:19:08 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: deleting address fe80::b1a1:f4b0:308a:73c2
May 18 16:19:08 raspberrypi avahi-daemon[317]: Withdrawing address record for fe80::b1a1:f4b0:308a:73c2 on p2p-wlan0-0.
May 18 16:19:08 raspberrypi avahi-daemon[317]: Leaving mDNS multicast group on interface p2p-wlan0-0.IPv6 with address fe80::b1a1:f4b0:308a:73c2.
May 18 16:19:08 raspberrypi avahi-daemon[317]: Interface p2p-wlan0-0.IPv6 no longer relevant for mDNS.
May 18 16:19:08 raspberrypi avahi-daemon[317]: Withdrawing address record for 192.168.0.2 on p2p-wlan0-0.
May 18 16:19:08 raspberrypi avahi-daemon[317]: Leaving mDNS multicast group on interface p2p-wlan0-0.IPv4 with address 192.168.0.2.
May 18 16:19:08 raspberrypi avahi-daemon[317]: Interface p2p-wlan0-0.IPv4 no longer relevant for mDNS.
May 18 16:19:08 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: deleting route to 192.168.0.0/24
May 18 16:19:08 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: deleting default route via 192.168.0.251
May 18 16:19:18 raspberrypi wpa_supplicant[12323]: P2P-GROUP-REMOVED p2p-wlan0-0 client reason=IDLE
May 18 16:19:18 raspberrypi wpa_supplicant[12323]: nl80211: deinit ifname=p2p-wlan0-0 disabled_11b_rates=0
May 18 16:19:19 raspberrypi kernel: [168576.089851] brcmfmac: brcmf_cfg80211_set_power_mgmt: power save disabled
May 18 16:19:19 raspberrypi kernel: [168576.618636] ieee80211 phy0: brcmf_cfg80211_get_channel: chanspec failed (-52)
May 18 16:19:20 raspberrypi dhcpcd[371]: p2p-wlan0-0: removing interface

９、再度の接続が失敗する場合

wpa_supplicantをkillして再度立ち上げた場合や、上記８、のように切断した後、同じ手順で再接続しようとしてもうまくいかない場合がある。
その場合は以下のようにbrcmfmacモジュールを再起動すると治る場合がある。

modprobe -r brcmfmac #ドライバアンロード
modprobe brcmfmac #ドライバロード