Linux UWB Stack实现——MCPS通道访问

在前文MCPS相关介绍的基础之上，对UWB协议栈中实现访问控制相关数据结构进行介绍，并介绍了其载体struct mcps802154_local，保存了MCPS的私有数据。

1.关于MCPS802154_CA

关于IEEE 802.15.4 MAC公共部分子层（MAC common part sublayer，MCPS）通道访问，Channel Access, 简写为CA。

ca.h定义通道访问内部相关定义。
struct mcps802154_ca定义了通道访问的私有数据。

struct mcps802154_ca {
	/**
	 * @schedule: 当前MCPS调度计划
	 */
	struct mcps802154_schedule schedule;
	/**
	 * @scheduler: 维护调度计划schedule的调度器，若未选择为NULL
	 */
	struct mcps802154_scheduler *scheduler;
	/**
	 * @regions: 当前调度计划中可用的区域列表
	 */
	struct list_head regions;
	/**
	 * @n_regions: 当前打开的区域数量
	 */
	int n_regions;
	/**
	 * @held: 当前访问是否被持有且无法更改.
	 */
	bool held;
	/**
	 * @reset: 当前调度计划是否无效且需要更改
	 */
	bool reset;
	/**
	 * @idle_access: 当没有任务时用于等待的idle访问。
	 */
	struct mcps802154_access idle_access;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

CA初始化与去初始化，需要包含MCPS私有数据（struct mcps802154_local *local）。

• mcps802154_ca_init
• mcps802154_ca_uninit

以下CA相关操作需要FSM互斥锁加锁。包括CA的开始、停止、通知停止以及关闭，即对于执行通道访问相关操作时，都需要有限状态机（FSM）互斥锁加锁。

• mcps802154_ca_start
• mcps802154_ca_stop
• mcps802154_ca_notify_stop
• mcps802154_ca_close

另外，CA的调度器的管理（调度器设置、参数设置以及调用）；区域的设置、参数设置与调用也需要FSM加锁。

• mcps802154_ca_set_scheduler
• mcps802154_ca_scheduler_set_parameters
• mcps802154_ca_scheduler_call
• mcps802154_ca_set_region
• mcps802154_ca_set_region_parameters
• mcps802154_ca_call_region

此外，mcps802154_ca_xmit_skb实现将缓冲区的内容通过接受它的第一个域发送。
具体实现上，通过遍历ca.regions，若域支持skb发送，则调用发送。

int mcps802154_ca_xmit_skb(struct mcps802154_local *local, struct sk_buff *skb)
{
	struct mcps802154_region *region;
	int r = -EOPNOTSUPP;

	list_for_each_entry (region, &local->ca.regions, ca_entry) {
		if (region->ops->xmit_skb) {
			if (region->ops->xmit_skb(region, skb)) {
				r = 0;
				break;
			}
		}
	}
	return r;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

通过下次访问机会的时间以及当前MCPS私有数据，获得访问。
获得访问的函数原型如下：

struct mcps802154_access *
mcps802154_ca_get_access(struct mcps802154_local *local,
			 u32 next_timestamp_dtu);
1
2
3

当发生了可能影响当前访问的更改时，可以调用以下函数来评估并通知FProc。例如，当队列中新增一帧数据时，应执行此操作，FProc收到通知后，更改访问。

void mcps802154_ca_may_reschedule(struct mcps802154_local *local);
1

当有些访问比较重要时，不允许其他访问抢占，直到当前的访问完成，此时需要将held字段置位，通过以下函数实现：

void mcps802154_ca_access_hold(struct mcps802154_local *local);
1

当某些变化会影响当前的调度表时，可以通过调用以下函数来使调度表无效并强制更新。更新会在当前访问结束之后进行，由于会涉及到访问，因此fsm_lock应加锁。使用场景：当域参数发生变化时，整个调度表都将无效，因此需要调用此API，无效当前调度表，并进行更新，函数原型如下：

void mcps802154_ca_invalidate_schedule(struct mcps802154_local *local);
1

2. 关于MCPS802154_LOCAL

从CA相关的介绍以及相关原型定义上，可以看到在mcps802154的实现上，很多地方都出现了struct mcps802154_local的引用。其构成如下：
定义了MCPS的私有数据，其中包括：

• llhw，底层硬件实例；
• hw，指向Linux标准IEEE802154硬件实例的指针；
• ops，底层驱动回调函数的指针；
• cur_cmd_info，当前网络连接命令信息；
• ca，定义了通道访问上下文的实例；
• fproc，帧处理上下文；
• fsm_lock，状态机锁，避免多重访问；
• pib，用于存储PAN中的基础信息，包括网络配置信息、设备身份信息等，供协议栈和应用程序使用。在IEEE 802.15.4的网络中，PAN ID作为某个网络的唯一标识，进行网络相关操作。