原创 CC2530链路层协议设计思路（1）

链路层协议实现两个节点之间的单跳通信。

从最简单的要求说起，链路层协议向上层提供的API接口要实现的最基本功能是发送消息和接收消息。

A节点发送的消息B节点要能收得到，它们需要工作在相同的信道，因此接口中要能够设置信道参数。

要区分A节点发送的消息是给B的还是C的，需要给每个节点分配一个节点地址，同时将目的地址附在消息中；同样的，为了让B知道收到的消息是来自A还是C，需要将源地址附在消息中。

所以，最基本的接口的参数包括，在初始化时提供工作信道和节点地址（modRfInit()），在发送时除了提供消息内容外，还需要提供目的地址（modRfSendPkt()）。

从完成的功能上看，modRfSendPkt()实现哪些动作呢？我们可以这样问，当这个函数返回时：

1）消息是否已经从节点硬件发送出去了？

2）消息是否已经被目的节点接收了？

3）消息是否无误地被目的节点接收了？

同样地，对于收到消息的处理接口（modRfRxCallbackFunction()），我们可以问一下以下的问题。当该接口被调用时：

1）收到的消息都是给本节点的吗？

2）收到的消息是正确的吗？

3）收到的消息会有重复吗？

这些问题涉及到链路层通信机制中的检错、确认、重发、过滤、纠错等机制，在不同的应用场景中可以采用不同的机制。

1、错误处理

面对具体应用，问一问：需要由链路层负责保证分组正确到达接收端吗？如果不需要，则链路层代码不需要实现检错、确认、重发及纠错机制。

如果需要，则考虑采用自动重传（ARQ）还是前向纠错（FEC）机制，后者比前者实现复杂，但效率高。

CC2530硬件上支持部分ARQ机制，包括发送时自动添加CRC校验字节，接收时进行CRC校验，接收端可以由硬件自动回送确认消息等。

ARQ机制包括如下内容：

发送侧：在发送消息时添加CRC校验字节，分组Header中的要求确认消息标志为真；消息发送出去后，启动定时；

接收侧：收到消息后，对消息内容进行CRC校验，根据校验结果回送确认消息给发送节点；

发送侧：收到确认消息，如果表示消息出错，则重发原消息；否则返回成功。

发送侧：在定时器Timeout时还没有收到确认消息（包括原来发送的消息没有到达接收节点或者接收节点回送的确认消息没有到达发送节点），对原消息进行重发；

发送侧：重发一定次数仍然失败，则返回失败。

由此可见，采用ARQ机制，接收方有可能收到多个相同的消息。

2、消息过滤机制

消息过滤机制包括几种：1）错误消息过滤；2）目标地址过滤；3）重复消息过滤；

CC2530硬件支持前两种，分别有寄存器标志位决定CRC出错的消息、目标地址和芯片网络地址不一致的消息是否传递给应用。

如果需要支持重复消息过滤，则帧结构中需要有序号字段区分不同的消息。

3、MAC媒体接入机制

在发送侧，是上层应用一调用发送函数就把消息发送出去，还是需要判断信道是否空闲；是信道一空闲就可以发送，还是根据某种规则决定发送时间。这些与MAC机制中的接入规则及算法有关。

CC2530提供与CSMA相关的硬件支持，包括信道空闲判断（CCA）、随机等待和自动回退等。

4、发送消息缓冲

在前一消息未发送出去时，是否再次调用发送函数发送另一消息？

在中断服务程序中是否可以调用消息发送函数？

消息缓冲机制也与MAC接入控制机制有关。

如果提供消息缓冲，就需要考虑：缓冲区大小多少，发送成功或失败的结果如何通知应用层，有没有时间发送限制，有没有优先级等等问题。

目前，通信协议栈中的链路层协议实现方式是这样的。

1、错误处理机制

在modRfSendPkt()中提供一个入参供应用决定是否需要确认。

如果需要，则采用ARQ机制，最多重发3次。

2、消息过滤机制

CRC错误的消息硬件不送上来；不采用硬件地址过滤而是在链路层代码中进行比较及过滤。

不支持重复消息过滤，所以如果收到重复消息，都会送给应用。

3、MAC机制

基于CSMA简化，如果信道空闲则立即发送；否则延时一小段时间再判断；重复3次都发不出去，则返回错误。

4、发送消息缓冲机制

不提供。modRfSendPkt()函数是阻塞型函数，函数返回时，要么成功（需要确认时，收到成功确认；不需要确认时，完成发送），要么失败（没收到确认或者没发送出去）。

5、不能在中断服务程序中调用消息发送函数。