Contiki——Rime Stack分析

一 分析Rime的大概思路

在Rime中,理解Rime Stack的工作原理,首先要理解整体框架;

之后要理解这里边的list,memb,packetbuf,channel,等几个部分;

之后要明白chameleon的结构,以及一些具体实现;

这几个部分中,以packetbuf和chameleon最为重要。

像packetbuf.c,packetqueue.c是最基本的几个函数(当然list.c,memb.c,ctimer.c也是)。在此之上,形成了Rime的各个primitive,即广播帧,单播帧,级跳等的发送。同时,Chameleon结构的设计,使得Rime Stack能够打包任意协议类型的帧数据。这也是Rime Stack的优势所在。故,Chameleon结构在Rime Stack中占有很重要的地位。最后的发送帧打包都是借助于Chameleon实现的。

当然,Rime Stack只是一个帧发送与接收的stack,自身无法进行数据采集,组网等应用。如果要这些应用,需要在Rime之上实现router,实现collect,实现Trickle,实现mesh。

理解好Rime有两个文件必须理解,chameleon.c,packetbuf.c这两个文件的源代码以及Adam关于它们的论文。

如果只是分析Rime Stack,则再继续将abc,ibc,ubc等各种发送帧的文件理解了,明白里边的回调函数调用,基本上可以从大体上理解Rime的结构,此时根据Contiki中的Rime例程,可以垂直追踪并分析代码。根据作者的实际使用,会对这些理解更深入。

当然,这些只是Rime Stack+Chameleon,如果深入看MAC结构,就需要分析以下几个:

#define NETSTACK_CONF_MAC                       csma_driver
#define NETSTACK_CONF_RDC                       contikimac_driver
#define NETSTACK_CONF_FRAMER                    framer_802154
#define NETSTACK_CONF_RADIO                     stm32w_radio_driver

二 追踪Rime中的几个帧发送文件

  1. Rime中的各个primitive最终都是在abc中打开channel,建立一个channel;

  2. 同时,设置这个channel的头长度;

  3. 不同的层,设置不同的hdrsize;

  4. channel_set_attributes must be after the open.

  5. 每一层继承了上一层的hdrsize并根据自己的需要添加了额外的hdrsize;

  6. 计算最后的hdrsize,由chameleon的header_size完成。

  7. 而这些最基本的attribute定义在packetbuf.h中。由此,chameleon结构的作用体现出来。根据不同层的attribute设置相应的attribute值,最后根据hdrsize将所有有关的attribute,pack在buf中。由此,完成pack。最后packetbuf完成数据的整理工作。至此,从Rime到Chameleon完成了,他们的工作。

  8. 每一层的callback,是为了下一层收到或者发送时,用来实现上一层需要的功能。

关于Contiki中Memb内存的使用,采用了预分配的方式:

  1. 在memb内存分配使用中,使用了预先分配内存的方式来管理内存;

  2. 首先,通过memb()宏静态分配一个二维较大的内存;

  3. 之后,根据需要一次内存,并记录本次使用的内存;

  4. 最后,当释放内存后,将内存使用记录清楚;

三 实例代码追踪(example-mesh.c)

Rime and Chameleon

Chameleon结构中,packetbuf的操作也是基础。所以无论对于Rime,还是Chameleon,甚至于后来的MAC层的数据打包发送与接收,都与packetbuf有着莫大的联系。所以彻底弄明白packetbuf在理解好Contiki中的协议有很大的帮助。

在数据离开Rime后,进入Chameleon,离开Chameleon后进入CSMA,离开CSMA后进入RDC(contikimac),离开RDC后进入Frame802154打包为802154协议的帧数据,最后进入Radio的driver准备发送。

而这里边,发送是通过一层层调用下一级发送函数进行发送,而接收是通过回调函数,在底层实现上层需要的动作。

/---------------------------------Rime+Chameleon---------------------------------------/

mesh_send(mesh.c)----multihop_send(multihop.c)----unicast_send(unicast.c)

----broadcast_send(broadcast.c)----abc_send(abc.c)----rime_output(rime.c)

----chameleon_create+packetbuf_compact(chameleon.c)

/----------------------------------MAC--------------------------------------------/

----NETSTACK_MAC.send(packet_sent, c)(here the NETSTACK_MAC macro is csma. Therefore, the send is send_packet(csma.c))

----NETSTACK_RDC.send(sent, ptr);(here the NETSTACK_RDC macro is contikimac. In a result, the send is qsend_packet(contikimac.c))

----NETSTACK_FRAMER.create();(the function is create() in framer-802154.c)

----NETSTACK_RADIO.prepare(packetbuf_hdrptr(), transmit_len);(send the frame through the NETSTACK_RADIO)

/---------------------------------------------------------------------------------/


四 应用

Rime仅仅是帮助我们将数据发送出去,具体的应用就需要熟悉mesh,router,collect等算法了。如果要做低功耗,还要熟悉Contiki的RDC机制及应用层还有Coap协议。

注:

以前关于Rime的笔记

http://blog.csdn.net/tietao/article/details/8543133

http://blog.csdn.net/tietao/article/details/8590942


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