MCPS帧处理
用于处理IEEE 802.15.4中的相关帧,Frame Processing,简写为:fproc。
在实现中,维护了关于帧处理的有限状态机(FSM)。本文从帧处理的数据结构和部分典型处理实现上进行简要的介绍。
1. 数据结构定义
关于帧处理状态机相关的事件回调定义为struct mcps802154_fproc_state
,用于处理从活跃状态的转换。
struct mcps802154_fproc_state {/** @name: State name. */const char *name;/** @enter: Run when the state is entered. */void (*enter)(struct mcps802154_local *local);/** @leave: Run when the state is left. */void (*leave)(struct mcps802154_local *local);/** @rx_frame: Handle frame reception. */void (*rx_frame)(struct mcps802154_local *local);/** @rx_timeout: Handle reception timeout. */void (*rx_timeout)(struct mcps802154_local *local);/** @rx_error: Handle reception error. */void (*rx_error)(struct mcps802154_local *local,enum mcps802154_rx_error_type error);/** @tx_done: Handle end of transmission. */void (*tx_done)(struct mcps802154_local *local);/** @broken: Handle unrecoverable error. */void (*broken)(struct mcps802154_local *local);/** @timer_expired: Handle timer expiration. */void (*timer_expired)(struct mcps802154_local *local);/** @schedule_change: Handle schedule change. */void (*schedule_change)(struct mcps802154_local *local);
};
主要包括了entered、left、rx_frame、rx_timeout、rx_error、tx_done、broken、timer_expired、schedule_change几个状态,通过该结构体定义了相关状态切换对应的回调函数。
在MCPS的私有数据struct mcps802154_local
中,定义了帧处理的私有数据,通过结构体struct mcps802154_fproc
实现。
struct mcps802154_fproc {/** 指向当前状态的指针 */const struct mcps802154_fproc_state *state;/** 指向正在处理中访问的指针 */struct mcps802154_access *access;/** 发送帧的buffer指针 */struct sk_buff *tx_skb;/** 多帧方法下的帧索引 */size_t frame_idx;
};
由于fproc的相关处理大多会涉及到MCPS私有数据的访问,因此在文件中通过对结构体进行声明struct mcps802154_local
(未直接引用头文件的方式)。
帧处理相关操作包括:
- mcps802154_fproc_init,初始化;
- mcps802154_fproc_uninit,去初始化;
- mcps802154_fproc_change_state,更换活跃状态;
- mcps802154_fproc_access,获取访问access并处理,需要下一访问机会的时间信息;
- mcps802154_fproc_access_now,与上一接口的区别在于,直接获取当前时间的访问,并进行处理,可以理解为上一函数的封装;
- mcps802154_fproc_access_done,访问完成,释放;
- mcps802154_fproc_access_reset,当出现错误后,复位一个access;当接收到意外事件时,当前专属的帧和当前访问被保留,可能被底层驱动使用。当驱动器重启或停止时,缓冲区和访问可被释放。
- mcps802154_fproc_stopped_handle,进入Stopped状态处理,
fproc_stopped.c
中定义; - mcps802154_fproc_broken_handle,进入broken状态处理,
fproc_broken.c
中定义; - mcps802154_fproc_nothing_handle,处理非活跃状态,
fproc_nothins.c
文件; - mcps802154_fproc_rx_handle,处理一个接收访问及改变状态;
- mcps802154_fproc_tx_handle,除了第一个发送访问及改变状态;
- mcps802154_fproc_multi_handle,处理多帧访问,改变状态;
- mcps802154_fproc_vendor_handle,处理一个有供应商管理的多帧访问。
2. 相关代码实现
关于MCPS802154的帧,通过分配sk_buff来存储,主要构成包括:帧头 + 载荷 + FCS(IEEE802154_FCS_LEN)。
通过struct sk_buff *mcps802154_frame_alloc(struct mcps802154_llhw *llhw, unsigned int size, gfp_t flags)
函数实现。
2.1 帧处理状态切换
通过调用mcps802154_fproc_change_state
函数,主要操作:当前的状态调用leave回调函数(若有),并将MCPS私有域的状态切换为新的状态,若定义了enter函数,则调用enter回调函数。
void mcps802154_fproc_change_state( struct mcps802154_local *local, const struct mcps802154_fproc_state *new_state)
{if (local->fproc.state->leave)local->fproc.state->leave(local);local->fproc.state = new_state;if (local->fproc.state->enter)local->fproc.state->enter(local);
}
2.2 帧处理访问
通过函数void mcps802154_fproc_access(struct mcps802154_local *local, u32 next_timestamp_dtu)
实现帧处理的访问,通过mcps802154_ca_get_access
函数,获取access指针,进行处理。
关于帧的访问操作,根据不同的访问方式来调用不同的帧处理,主要包括rx、tx、multi以及vendor。
switch (access->method) {case MCPS802154_ACCESS_METHOD_NOTHING:mcps802154_fproc_nothing_handle(local);r = 0;break;case MCPS802154_ACCESS_METHOD_IMMEDIATE_RX:r = mcps802154_fproc_rx_handle(local, access);break;case MCPS802154_ACCESS_METHOD_IMMEDIATE_TX:r = mcps802154_fproc_tx_handle(local, access);break;case MCPS802154_ACCESS_METHOD_MULTI:r = mcps802154_fproc_multi_handle(local, access);break;case MCPS802154_ACCESS_METHOD_VENDOR:r = mcps802154_fproc_vendor_handle(local, access);break;default:r = -1;}
2.3 帧接收
void mcps802154_rx_frame(struct mcps802154_llhw *llhw)
{// 基于底层硬件获取当前的MCPS802154本地私有数据指针struct mcps802154_local *local = llhw_to_local(llhw);// 状态机加锁mutex_lock(&local->fsm_lock);trace_llhw_event_rx_frame(local);// 调用当前状态的rx_frame回调函数if (local->fproc.state->rx_frame)local->fproc.state->rx_frame(local);elsemcps802154_broken_safe(local);trace_llhw_event_done(local);mutex_unlock(&local->fsm_lock);
}
EXPORT_SYMBOL(mcps802154_rx_frame);
对于rx_timeout、rx_error、tx_done等均为类似的处理方式,最后都通过EXPORT_SYMBOL宏,就符号导出供其他模块使用。
- mcps802154_rx_timeout
- mcps802154_rx_error
- mcps802154_tx_done
2.4 帧接收状态
可以看到在帧处理获得访问之后,将调用mcps802154_fpoc_rx_handle
来处理对应状态下的操作,对于接收的帧处理状态定义如下:
static const struct mcps802154_fproc_state mcps802154_fproc_rx = {.name = "rx",.rx_frame = mcps802154_fproc_rx_rx_frame,.rx_error = mcps802154_fproc_rx_rx_error,.schedule_change = mcps802154_fproc_rx_schedule_change,
};int mcps802154_fproc_rx_handle(struct mcps802154_local *local,struct mcps802154_access *access)
{int r;struct mcps802154_rx_info rx_info = {.flags = MCPS802154_RX_INFO_AACK,.timeout_dtu = -1,};r = llhw_rx_enable(local, &rx_info, 0);if (r)return r;mcps802154_fproc_change_state(local, &mcps802154_fproc_rx);return 0;
}
状态定义中,仅定义了rx_frame、rx_error以及schedule_change,分别处理帧接收、帧接收错误处理以及调度切换。
接收帧处理中,底层硬件使能接收,然后将帧处理状态切换到mcps802154_fproc_rx
。