BasicRF简析剖析.docx
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BasicRF简析剖析
BasicRF简析（四：
appSwitch（）简析）
appSwitch（）在SI中的函数关系如图1所示，其中basicRfInit（）和basicRfSendPacket（）两个函数比较有内容的，本文主要针对这两个函数进行展开。
图1
开始之前先介绍三个比较重要的结构体：
basicRfRxInfo_t、basicRfTxState_t和basicRfPktHdr_t
//接收帧信息
typedefstruct{
uint8seqNumber; //帧序号；
uint16srcAddr; //源地址；
uint16srcPanId; //源节点的PANID；
int8length; //帧长度；
uint8*pPayload; //该指针指向帧数据即：
净载荷数据；
uint8ackRequest; //帧控制域的应答位信息；
int8rssi; //接收信号强度指示；
volatileuint8isReady; //通过CRC校验，数据接收完成，该标志位进行后续读取操作；
uint8status; //待定？
？
？
？
}basicRfRxInfo_t;
//发送状态信息
typedefstruct{
uint8txSeqNumber; //帧序号；
volatileuint8ackReceived; //ACK是否接收完成；
uint8receiveOn; //是否处于接收状态；
uint32frameCounter; //发送帧计数；
}basicRfTxState_t;
//BasicRf帧头（IEEE802.15.4）
typedefstruct{
uint8 packetLength; //帧长度；
uint8 fcf0; //FramecontrolfieldLSB
uint8 fcf1; //FramecontrolfieldMSB
uint8 seqNumber; //帧序号；
uint16 panId; //PANID；
uint16 destAddr; //目的地址；
uint16 srcAddr; //源地址；
#ifdefSECURITY_CCM //安全选项；
uint8 securityControl;
uint8 frameCounter[4];
#endif
}basicRfPktHdr_t;
（一） 关于basicRfInit（）
/***********************************************************************************
*@fn basicRfInit
*
*@brief InitialisebasicRFdatastructures.Setschannel,shortaddressand
* PANidinthechipandconfiguresinterruptonpacketreception
* 初始化BasicRF数据结构,如：
通道选择、短地址、PANID及接收中断的配置；
*@param pRfConfig-pointertoBASIC_RF_CONFIGstruct.
* Thisstructmustbeallocatedbyhigherlayer
* txState-filescopevariablethatkeepstxstateinfo //发送状态信息；
* rxi-filescopevariableinfoextractedfromthelastincoming
* frame //最新的所接收帧信息；
*
*@return none
*/
uint8basicRfInit（basicRfCfg_t*pRfConfig）
{
if（halRfInit（）==FAILED） //Rf初始化，启用Rf的推荐简单配置，可选的PA模块配置，始终返回Success；
returnFAILED;
halIntOff（）; //关闭总中断；
//Settheprotocolconfiguration
pConfig=pRfConfig; //指向相关配置信息；
rxi.pPayload =NULL; //清空本节点的接收载荷数据；
txState.receiveOn=TRUE; //halRfInit（）中开启接收；
txState.frameCounter=0; //发送帧计数值；
txState.txSeqNumber=0x88; //自行修改第一个发送帧序号初始值；
//Setchannel
halRfSetChannel（pConfig->channel）; //将定义的通道号写入相关寄存器；
//WritetheshortaddressandthePANIDtotheCC2520RAM
halRfSetShortAddr（pConfig->myAddr）; //将定义的本节点地址写入相关寄存器；
//#defineSHORT_ADDR0 XREG（0x6174）
//#defineSHORT_ADDR1 XREG（0x6175）
halRfSetPanId（pConfig->panId）; //将定义的PANID写入相关寄存器；
//#definePAN_ID0 XREG（0x6172）
//#definePAN_ID1 XREG（0x6173）
//ifsecurityisenabled,writekeyandnonce
#ifdefSECURITY_CCM
basicRfSecurityInit（pConfig）;
#endif
//Setupreceiveinterrupt（receiveddataoracknowlegment）
halRfRxInterruptConfig（basicRfRxFrmDoneIsr）; //对函数指针进行赋值，关联相应的中断函数，即：
声明中断程序；
halIntOn（）; //开启总中断；
//为什么要开闭总中断一次？
？
？
？
先启用发送节点后启用接收节点时，意外的接收中断？
returnSUCCESS;
}
basicRfInit（）如上代码所示，该函数仅对RF做简单初始化、通道选择、PANID、本节点地址进行配置，最后为RF接收中断声明一个函数指针basicRfRxFrmDoneIsr；
/***********************************************************************************
*@fn halRfRxInterruptConfig
*
*@brief ConfigureRXinterrupt.
* //配置接收中断，将RX中断指向一段可执行程序；
*@param none
*
*@return none
*/
voidhalRfRxInterruptConfig（ISR_FUNC_PTRpf）
{
uint8x;
HAL_INT_LOCK（x）; //保存EA并将其清零；
pfISR=pf; //将函数指针赋值，而pfISR将在RX中断时被执行；
HAL_INT_UNLOCK（x）; //恢复之前EA的值；
}
/************************************************************************************
*@fn rfIsr
*
*@brief InterruptserviceroutinethathandlesRFPKTDONEinterrupt.
* //RX中断服务程序；
*@param none
*
*@return none
*/
HAL_ISR_FUNCTION（rfIsr,RF_VECTOR）
{
uint8x;
HAL_INT_LOCK（x）;
if（RFIRQF0&IRQ_RXPKTDONE）
{
if（pfISR）{
（*pfISR）（）; //ExecutethecustomISR
//如果pfISR不为空则将调用函数指针所指向的函数basicRfRxFrmDoneIsr（）；
}
S1CON=0; //CleargeneralRFinterruptflag
RFIRQF0&=~IRQ_RXPKTDONE; //ClearRXPKTDONEinterrupt
}
HAL_INT_UNLOCK（x）;
}
RF中断采用了宏声明的方式（协议栈中多采用宏来声明中断，而非常规C语言函数），其声明语句如下：
#defineHAL_ISR_FUNC_DECLARATION（f,v） _PRAGMA（vector=v）__near_func__interruptvoidf（void） //中断函数声明的宏；
#defineHAL_ISR_FUNC_PROTOTYPE（f,v） _PRAGMA（vector=v）__near_func__interruptvoidf（void） //中断函数原型的宏；
#defineHAL_ISR_FUNCTION（f,v） HAL_ISR_FUNC_PROTOTYPE（f,v）;HAL_ISR_FUNC_DECLARATION（f,v）//中断函数定义宏，包括
//原型和声明；
其中rfIsr对应于宏中的f（void），类似于指向其自身HAL_ISR_FUNCTION（）。
（二）关于basicRfSendPacket（）
/***********************************************************************************
*@fnbasicRfSendPacket
*
*@briefSendpacket
*
*@paramdestAddr-destinationshortaddress//目的地址；
*pPayload-pointertopayloadbuffer.Thisbuffermustbe
*allocatedbyhigherlayer.//需要MAC层以上产生要发送的数据（指针或数组）；
*length-lengthofpayload//要发送数据的长度；
*txState-filescopevariablethatkeepstxstateinfo//发送状态信息；
*mpdu-filescopevariable.Bufferfortheframetosend//对数据进行封包为物理层协议数据单元；
*
*@returnbasicRFStatus_t-SUCCESSorFAILED
*/
uint8basicRfSendPacket（uint16destAddr,uint8*pPayload,uint8length）
{
uint8mpduLength;
uint8status;
//Turnonreceiverifitsnoton
//保证设备处于接收状态，其初始值在halRfInit（）中开启接收并在basicRfInit（）中被赋值为TRUE；
if（!
txState.receiveOn）{
halRfReceiveOn（）;
}
//Checkpacketlength
//取最小的有效数据长度，类似与可变长度域，可变长度值是很有用的例如：
串口透传的数据长度；
//最大数据载荷为
//#defineBASIC_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE（127-BASIC_RF_PACKET_OVERHEAD_SIZE-BASIC_RF_AUX_HDR_LENGTH-BASIC_RF_LEN_MIC）
//后面两项为安全选项的附加信息，可根据需要自行调整；
length=min（length,BASIC_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE）;
//Waituntilthetransceiverisidle
//根据SFD和TX_Active状态位来判定设备是否处于空闲状态；
//SFD状态位为0说明设备目前无发送无接收；
halRfWaitTransceiverReady（）;
//TurnoffRXframedoneinterrupttoavoidinterferenceontheSPIinterface
//防止2591冲突？
？
？
halRfDisableRxInterrupt（）;
mpduLength=basicRfBuildMpdu（destAddr,pPayload,length）;//根据目的地址、载荷数据及长度信息进行封包；
#ifdefSECURITY_CCM
halRfWriteTxBufSecure（txMpdu,mpduLength,length,BASIC_RF_LEN_AUTH,BASIC_RF_SECURITY_M）;
txState.frameCounter++;//Incrementframecounterfield
#else
halRfWriteTxBuf（txMpdu,mpduLength）;//使用ISFLUSHTX（）清空TXFIFO并清除IRQ_TXDONE中断溢出标志位，将MPDU一个字节一个字节的写入RFD；
#endif
//TurnonRXframedoneinterruptforACKreception
//仅仅是始能接收中断，为发送完成后自动进入接收模式接收ACK做准备性工作；
//仅作为发送节点且不启用ACK的话，这部分语句都可以省略去；
halRfEnableRxInterrupt（）;
//SendframewithCCA.returnFAILEDifnotsuccessful
//仅仅进行数据发送并没有进行CCA（比较坑爹的注释，事实是自己也没怎么仔细看--！
）；
//若发送前进行CCA，需要ISSAMPLECCA再进行ISTXONCCA判断CCA标志位的值进行后续操作；
if（halRfTransmit（）!
=SUCCESS）{
status=FAILED;
}
//Waitfortheacknowledgetobereceived,ifany
//如果启用ACK，则在发送完成后进行进行等待580μs
//实际测试中发送7个字节的数据，两个节点先后发送A和B两个数据帧，两个数据帧的间隔大概需要不小于440μs+580μs+330μs（粗略估计^_^）的时间间隔Sniffer才能捕捉到A的应答帧（这些多出的时间由节点程序准备和结束时间？
）可以确定的是接受节点接收先后两个数据帧的时间间隔要大于580μs，时间间隔太短不能正确接收后一个数据帧，可以通过启用CCA解决这个冲突；
if（pConfig->ackRequest）{
txState.ackReceived=FALSE;
//We'llenterRXautomatically,sojustwaituntilwecanbesurethattheackreceptionshouldhavefinished
//Thetimeoutconsistsofa12-symbolturnaroundtime,theackpacketduration,andasmallmargin
halMcuWaitUs（（12*BASIC_RF_SYMBOL_DURATION）+（BASIC_RF_ACK_DURATION）+（2*BASIC_RF_SYMBOL_DURATION）+10）;
//Ifanacknowledgmenthasbeenreceived（byRxFrmDoneIsr）,theackReceivedflagshouldbeset
status=txState.ackReceived?
SUCCESS:
FAILED;
}else{
status=SUCCESS;
}
//Turnoffthereceiverifitshouldnotcontinuetobeenabled
//如果不需要继续接收则关闭接收
if（!
txState.receiveOn）{
halRfReceiveOff（）;
}
if（status==SUCCESS）{
txState.txSeqNumber++;
}
#ifdefSECURITY_CCM
halRfIncNonceTx（）;//Incrementnoncevalue
#endif
returnstatus;
}
根据以上basicRfSendPacket（）基本流程：
确保设备处于接收状态→确认数据有效长度→等待设备处于发送空闲状态→构建LEN+MPDU→LEN+MPDU写入TXFIFO→始能接收中断→执行发送选通命令进行数据发送→如果要求有ACK应答，则延时等待ACK→关闭接收状态；另外从上述流程中可以看出，将数据写入TXFIFO并不进行数据的发送，需要通过相关的选通命令在启动发送！
！
其中basicRfSendPacket（）调用basicRfBuildMpdu（）对上层（通常为应用层）产生的数据进行封包操作，介绍basicRfBuildMpdu（）之前简单介绍下802.15.4数据帧结构。
图2
以数据帧为例：
MAC的上层产生Payload作为MACPayload，即：
MSDU；
MPDU=MHR+MACPayload+MFR，即：
PSDU;
PPDU=SHR+ PHR+MPDU；//PHR+MHR+MACPayload需要写入TXFIFO，SHR和MFR（AUTOCRC=1时）硬件自动完成；
802.15.4数据帧结构简单介绍完毕，更具体的参见802.15.4协议文档，下面恢复正题；
/***********************************************************************************
*@fn basicRfBuildMpdu
*
*@brief Buildsmpdu（MACheader+payload）accordingtoIEEE802.15.4
* frameformat //根据802.15.4协议的帧结构构建MPDU（MAC帧头+净载荷数据，而由于AUTOCRC=1则FCS不必手动
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