/********************************** (C) COPYRIGHT ******************************* * File Name : lwns_adapter_csma_mac.c * Author : WCH * Version : V1.0 * Date : 2021/06/20 * Description : lwns适配器，模拟csma的mac协议 ********************************************************************************* * Copyright (c) 2021 Nanjing Qinheng Microelectronics Co., Ltd. * Attention: This software (modified or not) and binary are used for * microcontroller manufactured by Nanjing Qinheng Microelectronics. *******************************************************************************/ #include "lwns_adapter_csma_mac.h" #include "lwns_sec.h" //每个文件单独debug打印的开关，置0可以禁止本文件内部打印 #define DEBUG_PRINT_IN_THIS_FILE 1 #if DEBUG_PRINT_IN_THIS_FILE #define PRINTF(...) PRINT(__VA_ARGS__) #else #define PRINTF(...) \ do \ { \ } while(0) #endif #if LWNS_USE_CSMA_MAC //是否使能模仿csma的mac协议，注意只能使能一个mac层协议。 //for lwns_packet_buffer save __attribute__((aligned(4))) static lwns_qbuf_list_t qbuf_memp[QBUF_MANUAL_NUM]; //for lwns_route_entry manage #if ROUTE_ENTRY_MANUAL_NUM __attribute__((aligned(4))) static lwns_route_entry_data_t route_entry_memp[ROUTE_ENTRY_MANUAL_NUM]; #endif //for neighbor manage __attribute__((aligned(4))) static lwns_neighbor_list_t neighbor_memp[LWNS_NEIGHBOR_MAX_NUM]; static void ble_new_neighbor_callback(lwns_addr_t *n); //发现新邻居回调函数 static BOOL ble_phy_output(uint8_t *dataptr, uint8_t len); //发送接口函数 static void RF_2G4StatusCallBack(uint8_t sta, uint8_t crc, uint8_t *rxBuf); static uint8_t lwns_adapter_taskid; static uint16_t lwns_adapter_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events); static uint8_t lwns_phyoutput_taskid; static uint16_t lwns_phyoutput_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events); /** * lwns必用的函数接口，将指针传递给lwns库内部使用 */ static lwns_fuc_interface_t ble_lwns_fuc_interface = { .lwns_phy_output = ble_phy_output, .lwns_rand = tmos_rand, .lwns_memcpy = tmos_memcpy, .lwns_memcmp = tmos_memcmp, .lwns_memset = tmos_memset, .new_neighbor_callback = ble_new_neighbor_callback, }; static uint8_t ble_phy_manage_state, ble_phy_send_cnt = 0, ble_phy_wait_cnt = 0; //ble phy状态管理，发送次数计数，等待次数计数 static struct csma_mac_phy_manage_struct *csma_phy_manage_list_head = NULL; //mac管理发送列表指针 static struct csma_mac_phy_manage_struct csma_phy_manage_list[LWNS_MAC_SEND_PACKET_MAX_NUM]; //mac管理发送列表管理数组 /********************************************************************* * @fn RF_2G4StatusCallBack * * @brief RF 状态回调，注意：不可在此函数中直接调用RF接收或者发送API，需要使用事件的方式调用 * * @param sta - 状态类型 * @param crc - crc校验结果 * @param rxBuf - 数据buf指针 * * @return None. */ static void RF_2G4StatusCallBack(uint8_t sta, uint8_t crc, uint8_t *rxBuf) { switch(sta) { case RX_MODE_RX_DATA: { if(crc == 1) { PRINTF("crc error\n"); } else if(crc == 2) { PRINTF("match type error\n"); } else { uint8_t *pMsg; #if LWNS_ENCRYPT_ENABLE //是否启用消息加密 if(((rxBuf[1] % 16) == 1) && (rxBuf[1] >= 17) && (rxBuf[1] > rxBuf[2])) { //对齐后数据区最少16个字节，加上真实数据长度一字节 //长度校验通过，所以rxBuf[1] - 1必为16的倍数 pMsg = tmos_msg_allocate(rxBuf[1]); //申请内存空间，真实数据长度不需要解密 if(pMsg != NULL) { lwns_msg_decrypt(rxBuf + 3, pMsg + 1, rxBuf[1] - 1); //解密数据 if((rxBuf[2] ^ pMsg[rxBuf[2]]) == pMsg[rxBuf[2] + 1]) { pMsg[0] = rxBuf[2]; //校验通过，存储真实数据长度 PRINTF("send rx msg\n"); //发送接收到的数据到接收进程中 tmos_msg_send(lwns_adapter_taskid, pMsg); } else { PRINTF("verify rx msg err\n"); //校验失败 tmos_msg_deallocate(pMsg); } } else { PRINTF("send rx msg failed\n"); //申请内存失败，无法发送接收到的数据 } } else { PRINTF("bad len\n"); //包长度不对 } #else if(rxBuf[1] >= LWNS_PHY_OUTPUT_MIN_SIZE) { //数据长度符合，才会发送至协议栈内部处理 pMsg = tmos_msg_allocate(rxBuf[1] + 1); if(pMsg != NULL) { PRINTF("send rx msg\n"); //发送接收到的数据到接收任务中 tmos_memcpy(pMsg, rxBuf + 1, rxBuf[1] + 1); tmos_msg_send(lwns_adapter_taskid, pMsg); } else { PRINTF("rx msg failed\n"); //申请内存失败，无法发送接收到的数据 } } else { PRINTF("bad len\n"); //包长度不对 } #endif //当接收到一个数据包时，将本时间段内的还未开始的发送任务停止，等待下一时间段发送，已经开始的发送任务不暂停，模仿csma/ca，进行防碰撞相关检测。 if(ble_phy_manage_state == BLE_PHY_MANAGE_STATE_WAIT_SEND) { //等待发送状态中收到数据包 PRINTF("send delay\n"); ble_phy_manage_state = BLE_PHY_MANAGE_STATE_RECEIVED; //等待发送周期内收到了数据包状态 tmos_stop_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_EVT); //竞争发送权限失败，放弃自己的发送任务。 tmos_clear_event(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_EVT); //放弃自己的发送任务 } } tmos_set_event(lwns_adapter_taskid, LWNS_PHY_RX_OPEN_EVT); //重新打开接收 break; } case TX_MODE_TX_FINISH: case TX_MODE_TX_FAIL: tmos_stop_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_FINISH_EVT); //停止超时计数 tmos_set_event(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_FINISH_EVT); //进入发送完成处理 break; default: break; } } /********************************************************************* * @fn RF_Init * * @brief RF 初始化. * * @param None. * * @return None. */ void RF_Init(void) { uint8_t state; rfConfig_t rfConfig; tmos_memset(&rfConfig, 0, sizeof(rfConfig_t)); rfConfig.accessAddress = 0x17267162; // 禁止使用0x55555555以及0xAAAAAAAA ( 建议不超过24次位反转，且不超过连续的6个0或1 )，正确符合相应规则的accessaddress接入地址约有23亿个 rfConfig.CRCInit = 0x555555; rfConfig.Channel = 8; rfConfig.LLEMode = LLE_MODE_BASIC; //|LLE_MODE_EX_CHANNEL; // 使能 LLE_MODE_EX_CHANNEL 表示 选择 rfConfig.Frequency 作为通信频点 rfConfig.rfStatusCB = RF_2G4StatusCallBack; state = RF_Config(&rfConfig); PRINTF("rf 2.4g init: %x\n", state); } /********************************************************************* * @fn lwns_init * * @brief lwns初始化. * * @param None. * * @return None. */ void lwns_init(void) { uint8_t s; lwns_config_t cfg; tmos_memset(&cfg, 0, sizeof(lwns_config_t)); cfg.lwns_lib_name = (uint8_t *)VER_LWNS_FILE; //验证函数库名称，防止版本出错 cfg.qbuf_num = QBUF_MANUAL_NUM; //必须分配，至少1个内存单位，根据你程序中使用的端口数对应模块使用的qbuf单位来定义。 cfg.qbuf_ptr = qbuf_memp; //mesh最多使用3个qbuf单位，(uni/multi)netflood最多使用2个，其他模块都使用1个。 cfg.routetable_num = ROUTE_ENTRY_MANUAL_NUM; //如果需要使用mesh，必须分配路由表内存空间。不然mesh初始化不会成功。 #if ROUTE_ENTRY_MANUAL_NUM cfg.routetable_ptr = route_entry_memp; #else cfg.routetable_ptr = NULL; #endif cfg.neighbor_num = LWNS_NEIGHBOR_MAX_NUM; //邻居表数量，必须分配 cfg.neighbor_list_ptr = neighbor_memp; //邻居表内存空间 cfg.neighbor_mod = LWNS_NEIGHBOR_AUTO_ADD_STATE_RECALL_ADDALL; //邻居表初始化默认管理模式为接收所有包，添加所有邻居并且过滤重复包的模式 #if LWNS_ADDR_USE_BLE_MAC GetMACAddress(cfg.addr.v8); //蓝牙硬件的mac地址 #else //自行定义的地址 uint8_t MacAddr[6] = {0, 0, 0, 0, 0, 1}; tmos_memcpy(cfg.addr.v8, MacAddr, LWNS_ADDR_SIZE); #endif s = lwns_lib_init(&ble_lwns_fuc_interface, &cfg); //lwns库底层初始化 if(s) { PRINTF("%s init err:%d\n", VER_LWNS_FILE, s); } else { PRINTF("%s init ok\n", VER_LWNS_FILE); } lwns_adapter_taskid = TMOS_ProcessEventRegister(lwns_adapter_ProcessEvent); lwns_phyoutput_taskid = TMOS_ProcessEventRegister(lwns_phyoutput_ProcessEvent); tmos_start_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_PERIOD_EVT, MS1_TO_SYSTEM_TIME(LWNS_MAC_PERIOD_MS)); tmos_memset(csma_phy_manage_list, 0, sizeof(csma_phy_manage_list)); //清除发送管理结构体 ble_phy_manage_state = BLE_PHY_MANAGE_STATE_FREE; //清除phy状态 RF_Shut(); RF_Rx(NULL, 0, USER_RF_RX_TX_TYPE, USER_RF_RX_TX_TYPE); //打开RF接收，如果需要低功耗管理，在其他地方打开。 } /********************************************************************* * @fn ble_new_neighbor_callback * * @brief 当发现一个新邻居时的回调函数. * * @param n - 新邻居的地址. * * @return None. */ static void ble_new_neighbor_callback(lwns_addr_t *n) { PRINTF("new neighbor: %02x %02x %02x %02x %02x %02x\n", n->v8[0], n->v8[1], n->v8[2], n->v8[3], n->v8[4], n->v8[5]); } /********************************************************************* * @fn ble_phy_output * * @brief lwns发送函数接口 * * @param dataptr - 待发送的数据缓冲头指针. * @param len - 待发送的数据缓冲长度. * * @return TRUE if success, FLASE is failed. */ static BOOL ble_phy_output(uint8_t *dataptr, uint8_t len) { uint8_t *pMsg, i; struct csma_mac_phy_manage_struct *p; for(i = 0; i < LWNS_MAC_SEND_PACKET_MAX_NUM; i++) { if(csma_phy_manage_list[i].data == NULL) { break; //寻找到了一个空的结构体可以使用。 } else { if(i == (LWNS_MAC_SEND_PACKET_MAX_NUM - 1)) { PRINTF("send failed!\n"); //列表满了，发送失败，直接返回。 return FALSE; } } } #if LWNS_ENCRYPT_ENABLE pMsg = tmos_msg_allocate((((len + 1 + 15) & 0xf0) + 1 + 1)); //校验位1位加上后再进行16字节对齐，存储发送长度+1，真实数据长度+1 #else pMsg = tmos_msg_allocate(len + 1); //申请内存空间存储消息，存储发送长度+1 #endif if(pMsg != NULL) { //成功申请 p = csma_phy_manage_list_head; if(p != NULL) { while(p->next != NULL) { //寻找发送链表的终点 p = p->next; } } #if LWNS_ENCRYPT_ENABLE //lwns buffer内部预留有两字节，用户可直接使用dataptr[len]进行赋值两字节内容 dataptr[len] = dataptr[len - 1] ^ len; //校验字节仅取最后一个字节和长度进行异或运算，首字节相同port是一样的，可能有影响。和校验比较浪费时间，所以不采用 pMsg[1] = len; //真实数据长度占一字节，不加密，用来接收做第一步校验 pMsg[0] = lwns_msg_encrypt(dataptr, pMsg + 2, len + 1) + 1; //获取数据加密后的长度，也就是需要发送出去的字节数，真实数据长度不加密 #else pMsg[0] = len; tmos_memcpy(pMsg + 1, dataptr, len); #endif if(csma_phy_manage_list_head != NULL) { p->next = &csma_phy_manage_list[i]; //链表添加尾结点 } else { csma_phy_manage_list_head = &csma_phy_manage_list[i]; //链表为空，则节点作为头结点 } csma_phy_manage_list[i].data = pMsg; //绑定消息 csma_phy_manage_list[i].next = NULL; return TRUE; } else { PRINTF("send failed!\n"); //无法申请到内存，则无法发送 } return FALSE; } /********************************************************************* * @fn lwns_adapter_ProcessEvent * * @brief lwns adapter Task event processor. This function * is called to process all events for the task. Events * include timers, messages and any other user defined events. * * @param task_id - The TMOS assigned task ID. * @param events - events to process. This is a bit map and can * contain more than one event. * * @return events not processed. */ static uint16_t lwns_adapter_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events) { if(events & LWNS_PHY_RX_OPEN_EVT) { RF_Shut(); RF_Rx(NULL, 0, USER_RF_RX_TX_TYPE, USER_RF_RX_TX_TYPE); //重新打开接收 return (events ^ LWNS_PHY_RX_OPEN_EVT); } if(events & SYS_EVENT_MSG) { uint8_t *pMsg; if((pMsg = tmos_msg_receive(lwns_adapter_taskid)) != NULL) { // Release the TMOS message,tmos_msg_allocate lwns_input(pMsg + 1, pMsg[0]); //将数据存入协议栈缓冲区 tmos_msg_deallocate(pMsg); //先释放内存，在数据处理前释放，防止数据处理中需要发送数据，而内存不够。 lwns_dataHandler(); //调用协议栈处理数据函数 } // return unprocessed events return (events ^ SYS_EVENT_MSG); } // Discard unknown events return 0; } /********************************************************************* * @fn lwns_phyoutput_ProcessEvent * * @brief lwns phyoutput Task event processor. This function * is called to process all events for the task. Events * include timers, messages and any other user defined events. * * @param task_id - The TMOS assigned task ID. * @param events - events to process. This is a bit map and can * contain more than one event. * * @return events not processed. */ static uint16_t lwns_phyoutput_ProcessEvent(uint8_t task_id, uint16_t events) { if(events & LWNS_PHY_PERIOD_EVT) { lwns_htimer_update(); //htimer的更新需要和mac的phy管理放一起，保持一致。 if((csma_phy_manage_list_head != NULL)) { //有需要发送的包 if((ble_phy_manage_state == BLE_PHY_MANAGE_STATE_FREE) || (ble_phy_manage_state == BLE_PHY_MANAGE_STATE_RECEIVED)) { //当前不在发送过程中 if(ble_phy_manage_state == BLE_PHY_MANAGE_STATE_RECEIVED) { //当前周期发送碰撞，延迟发送 ble_phy_wait_cnt++; //记录发送延迟次数 } else { //BLE_PHY_MANAGE_STATE_FREE ble_phy_send_cnt = 0; //清除计数 ble_phy_wait_cnt = 0; //清除计数 } ble_phy_manage_state = BLE_PHY_MANAGE_STATE_WAIT_SEND; //设置为等待发送状态 if(ble_phy_wait_cnt >= LWNS_MAC_SEND_DELAY_MAX_TIMES) { //发送被取消次数，延迟过多，不再随机等待，立刻开始发送 tmos_set_event(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_EVT); PRINTF("too many delay\n"); } else { uint8_t rand_delay; rand_delay = tmos_rand() % LWNS_MAC_SEND_DELAY_MAX_625US + BLE_PHY_ONE_PACKET_MAX_625US; //随机延迟，防止冲突，随机延迟等待周期里收到了数据包就下次再发送 tmos_start_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_EVT, rand_delay); PRINTF("rand send:%d\n", rand_delay); } } } tmos_start_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_PERIOD_EVT, MS1_TO_SYSTEM_TIME(LWNS_MAC_PERIOD_MS)); //每个周期毫秒检测一次有误数据要发送，并且更新htimer。 return (events ^ LWNS_PHY_PERIOD_EVT); } if(events & LWNS_PHY_OUTPUT_EVT) { //发送任务，竞争发送成功 if(ble_phy_manage_state == BLE_PHY_MANAGE_STATE_WAIT_SEND) { ble_phy_manage_state = BLE_PHY_MANAGE_STATE_SENDING; //改为发送中状态，竞争包发送完毕，需要等待一下接收方做好准备工作 tmos_clear_event(lwns_adapter_taskid, LWNS_PHY_RX_OPEN_EVT); //停止可能已经置位的、可能会打开接收的任务 } RF_Shut(); RF_Tx((uint8_t *)(csma_phy_manage_list_head->data + 1), csma_phy_manage_list_head->data[0], USER_RF_RX_TX_TYPE, USER_RF_RX_TX_TYPE); tmos_start_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_FINISH_EVT, MS1_TO_SYSTEM_TIME(LWNS_PHY_OUTPUT_TIMEOUT_MS)); //开始发送超时计数 return (events ^ LWNS_PHY_OUTPUT_EVT); } if(events & LWNS_PHY_OUTPUT_FINISH_EVT) { //发送完成任务 ble_phy_send_cnt++; //发送计数 if(ble_phy_send_cnt < LWNS_MAC_TRANSMIT_TIMES) { //发送没结束 tmos_set_event(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_EVT); //发送次数没结束，继续发送 } else { //发送流程结束 ble_phy_manage_state = BLE_PHY_MANAGE_STATE_FREE; //清除状态 RF_Shut(); RF_Rx(NULL, 0, USER_RF_RX_TX_TYPE, USER_RF_RX_TX_TYPE); //重新打开接收 tmos_msg_deallocate(csma_phy_manage_list_head->data); //释放内存 csma_phy_manage_list_head->data = NULL; //恢复默认参数 csma_phy_manage_list_head = csma_phy_manage_list_head->next; //链表pop，去除掉首元素 } return (events ^ LWNS_PHY_OUTPUT_FINISH_EVT); } if(events & SYS_EVENT_MSG) { uint8_t *pMsg; if((pMsg = tmos_msg_receive(lwns_phyoutput_taskid)) != NULL) { // Release the TMOS message,tmos_msg_allocate tmos_msg_deallocate(pMsg); //释放内存 } // return unprocessed events return (events ^ SYS_EVENT_MSG); } return 0; } /********************************************************************* * @fn lwns_shut * * @brief 停止lwns，不可以在这lwns_phyoutput_taskid和lwns_adapter_taskid的processEvent中调用。 * * @param None. * * @return None. */ void lwns_shut() { uint8_t *pMsg; RF_Shut(); //关闭RF接收 while(csma_phy_manage_list_head != NULL) { /* 清除所有缓存中待发送的消息 */ tmos_msg_deallocate(csma_phy_manage_list_head->data); csma_phy_manage_list_head->data = NULL; csma_phy_manage_list_head = csma_phy_manage_list_head->next; } tmos_stop_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_EVT); tmos_clear_event(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_EVT); /* 超时重发全部清除 */ lwns_htimer_flush_all(); tmos_stop_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_PERIOD_EVT); //停止Htimer心跳时钟和发送列表检测 tmos_clear_event(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_PERIOD_EVT); tmos_stop_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_FINISH_EVT); tmos_clear_event(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_OUTPUT_FINISH_EVT); while((pMsg = tmos_msg_receive(lwns_adapter_taskid)) != NULL) { /* 清除所有缓存的消息 */ tmos_msg_deallocate(pMsg); } tmos_stop_task(lwns_adapter_taskid, LWNS_PHY_RX_OPEN_EVT); tmos_clear_event(lwns_adapter_taskid, LWNS_PHY_RX_OPEN_EVT); tmos_clear_event(lwns_adapter_taskid, SYS_EVENT_MSG); } /********************************************************************* * @fn lwns_start * * @brief lwns开始运行，在使用lwns_shut后，重新开始时使用。 * * @param None. * * @return None. */ void lwns_start() { RF_Shut(); RF_Rx(NULL, 0, USER_RF_RX_TX_TYPE, USER_RF_RX_TX_TYPE); //打开RF接收，如果需要低功耗管理，在其他地方打开。 tmos_start_task(lwns_phyoutput_taskid, LWNS_PHY_PERIOD_EVT, MS1_TO_SYSTEM_TIME(LWNS_MAC_PERIOD_MS)); } #endif /* LWNS_USE_CSMA_MAC */