]> oss.titaniummirror.com Git - tinyos-2.x.git/blobdiff - tos/lib/mac/tkn154/ScanP.nc
Initial version of TKN15.4, a platform-independent IEEE 802.15.4-2006 MAC implementat...
[tinyos-2.x.git] / tos / lib / mac / tkn154 / ScanP.nc
diff --git a/tos/lib/mac/tkn154/ScanP.nc b/tos/lib/mac/tkn154/ScanP.nc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d5cd235
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,402 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2008, Technische Universitaet Berlin
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without 
+ * modification, are permitted provided that the following conditions 
+ * are met:
+ * - Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
+ *   this list of conditions and the following disclaimer.
+ * - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright 
+ *   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the 
+ *   documentation and/or other materials provided with the distribution.
+ * - Neither the name of the Technische Universitaet Berlin nor the names 
+ *   of its contributors may be used to endorse or promote products derived
+ *   from this software without specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS 
+ * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT 
+ * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
+ * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT 
+ * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, 
+ * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED 
+ * TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, 
+ * OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY 
+ * OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT 
+ * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE 
+ * USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+ *
+ * - Revision -------------------------------------------------------------
+ * $Revision$
+ * $Date$
+ * @author Jan Hauer <hauer@tkn.tu-berlin.de>
+ * ========================================================================
+ */
+
+#include "TKN154_MAC.h"
+module ScanP
+{
+  provides
+  {
+    interface Init;
+    interface MLME_SCAN;
+    interface MLME_BEACON_NOTIFY;
+  }
+  uses
+  {
+    interface MLME_GET;
+    interface MLME_SET;
+    interface EnergyDetection;
+    interface RadioOff;
+    interface RadioRx;
+    interface RadioTx;
+    interface IEEE154Frame as Frame;
+    interface IEEE154BeaconFrame as BeaconFrame;
+    interface Timer<TSymbolIEEE802154> as ScanTimer;
+    interface Pool<ieee154_txframe_t> as TxFramePool;
+    interface Pool<ieee154_txcontrol_t> as TxControlPool;
+    interface Resource as Token;
+    interface FrameUtility;
+    interface Leds;
+  }
+}
+implementation
+{
+  enum {
+    MAX_PAYLOAD_SIZE = 1,
+  };
+
+  ieee154_txframe_t *m_txFrame = NULL;
+  uint8_t m_payload[MAX_PAYLOAD_SIZE];  
+  uint8_t m_scanType;
+  uint32_t m_scanChannels;
+  uint32_t m_unscannedChannels;
+  ieee154_macAutoRequest_t m_macAutoRequest;
+  norace uint32_t m_currentChannelBit;
+  norace uint8_t m_currentChannelNum;
+  void* m_resultList;
+  uint8_t m_resultListNumEntries;
+  uint8_t m_resultIndex;
+  ieee154_macPANId_t m_PANID;
+  norace uint32_t m_scanDuration;
+  bool m_busy = FALSE;
+
+  void nextIteration();
+  task void startTimerTask();
+  task void nextIterationTask();
+
+  command error_t Init.init()
+  {
+    // triggered by MLME_RESET; remember: Init will not be called
+    // while this component owns the Token, so the worst case is 
+    // that a MLME_SCAN was accepted (returned IEEE154_SUCCESS)
+    // but the Token.granted() has not been signalled 
+    if (m_busy){
+      m_currentChannelNum = 27;
+      nextIteration(); // signals confirm and resets state
+    }
+    return SUCCESS;
+  }
+
+/* ----------------------- MLME-SCAN ----------------------- */
+/* "The MLME-SCAN.request primitive is used to initiate a channel scan over a
+ * given list of channels. A device can use a channel scan to measure the
+ * energy on the channel, search for the coordinator with which it associated,
+ * or search for all coordinators transmitting beacon frames within the POS of
+ * the scanning device." (IEEE 802.15.4-2006 Sect. 7.1.11.1) 
+ **/
+
+  command ieee154_status_t MLME_SCAN.request  (
+                          uint8_t ScanType,
+                          uint32_t ScanChannels,
+                          uint8_t ScanDuration,
+                          uint8_t ChannelPage,
+                          uint8_t EnergyDetectListNumEntries,
+                          int8_t* EnergyDetectList,
+                          uint8_t PANDescriptorListNumEntries,
+                          ieee154_PANDescriptor_t* PANDescriptorList,
+                          ieee154_security_t *security
+                        )
+  {
+    ieee154_status_t status = IEEE154_SUCCESS;
+    ieee154_phyChannelsSupported_t supportedChannels = call MLME_GET.phyChannelsSupported();
+    ieee154_txcontrol_t *txControl = NULL;
+
+    if (m_busy){
+      status = IEEE154_SCAN_IN_PROGRESS;
+    } else if (security && security->SecurityLevel){
+      status = IEEE154_UNSUPPORTED_SECURITY;
+    } if ( (ScanType > 3) || (ScanType < 3 && ScanDuration > 14) || 
+            (ChannelPage != IEEE154_SUPPORTED_CHANNELPAGE) ||
+            !(supportedChannels & ScanChannels) ||
+            (EnergyDetectListNumEntries && PANDescriptorListNumEntries) ||
+            (EnergyDetectList != NULL && PANDescriptorList != NULL) ||
+            (EnergyDetectListNumEntries && EnergyDetectList == NULL) ||
+            (PANDescriptorListNumEntries && PANDescriptorList == NULL)) {
+      status = IEEE154_INVALID_PARAMETER;
+    } else if (ScanType != ENERGY_DETECTION_SCAN &&
+        !(m_txFrame = call TxFramePool.get())) { 
+      status = IEEE154_TRANSACTION_OVERFLOW;
+    } else if (ScanType != ENERGY_DETECTION_SCAN &&
+        !(txControl = call TxControlPool.get())) { 
+      call TxFramePool.put(m_txFrame);
+      m_txFrame = NULL;
+      status = IEEE154_TRANSACTION_OVERFLOW;
+    } else {
+      m_txFrame->header = &txControl->header;
+      m_txFrame->payload = m_payload;
+      m_txFrame->metadata = &txControl->metadata;
+      m_busy = TRUE;
+      m_scanType = ScanType;
+      m_scanChannels = ScanChannels;
+      m_scanDuration = (((uint32_t) 1 << ScanDuration) + 1) * IEEE154_aBaseSuperframeDuration;
+      m_macAutoRequest = call MLME_GET.macAutoRequest();
+      m_PANID = call MLME_GET.macPANId();
+      m_unscannedChannels = 0;
+      m_currentChannelBit = 1;
+      m_currentChannelNum = 0;
+      m_resultIndex = 0;
+      if (ScanType == ENERGY_DETECTION_SCAN){
+        m_resultList = EnergyDetectList;
+        m_resultListNumEntries = EnergyDetectListNumEntries;
+      } else {
+        m_resultList = PANDescriptorList;
+        m_resultListNumEntries = PANDescriptorListNumEntries;
+      }
+      if (m_resultList == NULL)
+        m_resultListNumEntries = 0;
+      call Token.request();
+    }
+    return status;
+  }
+
+  event void Token.granted()
+  {
+    uint8_t i;
+    ieee154_macPANId_t bcastPANID = 0xFFFF;
+    ieee154_macDSN_t dsn = call MLME_GET.macDSN();
+
+    if (!m_busy){
+      call Token.release();
+      return;
+    }
+    switch (m_scanType){
+      case ACTIVE_SCAN:
+        // beacon request frame
+        m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_FC1] = FC1_FRAMETYPE_CMD;
+        m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_FC2] = FC2_DEST_MODE_SHORT;
+        m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_SEQNO] = dsn;
+        call MLME_SET.macDSN(dsn+1);
+        for (i=0; i<4; i++) // broadcast dest PAN ID + broadcast dest addr
+          m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_ADDRESS + i] = 0xFF;    
+        m_txFrame->headerLen = 7;
+        m_payload[0] = CMD_FRAME_BEACON_REQUEST;
+        m_txFrame->payloadLen = 1;
+        // fall through
+      case PASSIVE_SCAN:
+        call MLME_SET.macPANId(bcastPANID);
+        break;
+      case ORPHAN_SCAN:
+        // orphan notification frame
+        m_scanDuration = call MLME_GET.macResponseWaitTime();
+        m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_FC1] = FC1_FRAMETYPE_CMD | FC1_PAN_ID_COMPRESSION;
+        m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_FC2] = FC2_SRC_MODE_EXTENDED | FC2_DEST_MODE_SHORT;
+        m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_SEQNO] = dsn;
+        call MLME_SET.macDSN(dsn+1);
+        for (i=0; i<4; i++) // broadcast dest PAN ID + broadcast dest addr
+          m_txFrame->header->mhr[MHR_INDEX_ADDRESS + i] = 0xFF;
+        call FrameUtility.copyLocalExtendedAddressLE((uint8_t*) &(m_txFrame->header[MHR_INDEX_ADDRESS + i]));
+        m_txFrame->headerLen = 15;
+        m_payload[0] = CMD_FRAME_ORPHAN_NOTIFICATION;
+        m_txFrame->payloadLen = 1;
+        break;
+    }
+    nextIteration();
+  }
+
+  void nextIteration()
+  {
+    error_t radioStatus = SUCCESS;
+    uint32_t supportedChannels = IEEE154_SUPPORTED_CHANNELS;
+    atomic {
+      while (!(m_scanChannels & m_currentChannelBit & supportedChannels) && m_currentChannelNum < 27){
+        m_unscannedChannels |= m_currentChannelBit;
+        m_currentChannelBit <<= 1;
+        m_currentChannelNum++;
+      }
+    }
+    if (m_currentChannelNum < 27) {
+      call MLME_SET.phyCurrentChannel(m_currentChannelNum);
+      switch (m_scanType){
+        case PASSIVE_SCAN:
+          radioStatus = call RadioRx.prepare();
+          break;
+        case ACTIVE_SCAN:
+        case ORPHAN_SCAN:
+          radioStatus = call RadioTx.load(m_txFrame);
+          break;
+        case ENERGY_DETECTION_SCAN:
+          radioStatus = call EnergyDetection.start(m_scanDuration);
+          break;
+      }
+      if (radioStatus != SUCCESS){
+        call Leds.led0On();
+      }
+    } else {
+      ieee154_status_t result = IEEE154_SUCCESS;
+      // we're done
+      m_currentChannelBit <<= 1; 
+      while (m_currentChannelBit){
+        m_unscannedChannels |= m_currentChannelBit;
+        m_currentChannelBit <<= 1;
+      }
+      m_unscannedChannels &= m_scanChannels; // only channels that were requested
+      if (m_scanType != ENERGY_DETECTION_SCAN && !m_resultIndex)
+        result = IEEE154_NO_BEACON;
+      if (m_scanType == PASSIVE_SCAN || m_scanType == ACTIVE_SCAN) 
+        call MLME_SET.macPANId(m_PANID);
+      if (m_txFrame != NULL){
+        call TxControlPool.put((ieee154_txcontrol_t*) ((uint8_t*) m_txFrame->header - offsetof(ieee154_txcontrol_t, header)));
+        call TxFramePool.put(m_txFrame);
+      }
+      m_txFrame = NULL;
+      if (call Token.isOwner())
+        call Token.release();
+      m_busy = FALSE;
+      signal MLME_SCAN.confirm (
+          result,
+          m_scanType,
+          IEEE154_SUPPORTED_CHANNELPAGE,
+          m_unscannedChannels,
+          (m_scanType == ENERGY_DETECTION_SCAN) ? m_resultIndex : 0,
+          (m_scanType == ENERGY_DETECTION_SCAN) ? (uint8_t*) m_resultList : NULL,
+          ((m_scanType == ACTIVE_SCAN ||
+           m_scanType == PASSIVE_SCAN) && m_macAutoRequest) ? m_resultIndex : 0,
+          ((m_scanType == ACTIVE_SCAN ||
+           m_scanType == PASSIVE_SCAN) && m_macAutoRequest) ? (ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList : NULL
+          );
+    }
+  }
+
+/* ----------------------- EnergyDetection ----------------------- */
+
+  event void EnergyDetection.done(error_t status, int8_t EnergyLevel)
+  {
+    if (status == SUCCESS && m_resultListNumEntries)
+      ((uint8_t*) m_resultList)[m_resultIndex++] = EnergyLevel;
+    else 
+      m_unscannedChannels |= m_currentChannelBit;
+    if (m_resultIndex == m_resultListNumEntries)
+      m_currentChannelNum = 27; // done
+    else
+      m_currentChannelNum++;
+    call RadioOff.off();
+  }
+
+/* ----------------------- Active/Orphan scan ----------------------- */
+
+  async event void RadioTx.loadDone()
+  {
+    call RadioTx.transmit(0, 0, 0, FALSE);
+  }
+  
+  async event void RadioTx.transmitDone(ieee154_txframe_t *frame, 
+      ieee154_reftime_t *referenceTime, bool ackPendingFlag, error_t error)
+  {
+    if (call RadioRx.prepare() != SUCCESS) // must succeed
+      call Leds.led0On();
+  }
+
+/* -------- Receive events (for  Active/Passive/Orphan scan) -------- */
+
+  async event void RadioRx.prepareDone()
+  {
+    call RadioRx.receive(NULL, 0);
+    post startTimerTask();
+  }
+
+  event message_t* RadioRx.received(message_t *frame, ieee154_reftime_t *timestamp)
+  {
+    atomic {
+      if (!m_busy)
+        return frame;
+      if (m_scanType == ORPHAN_SCAN){
+        if (!m_resultIndex)
+          if ((MHR(frame)[0] & FC1_FRAMETYPE_MASK) == FC1_FRAMETYPE_CMD &&
+              ((uint8_t*)call Frame.getPayload(frame))[0] == CMD_FRAME_COORDINATOR_REALIGNMENT){
+            m_resultIndex++; 
+            m_currentChannelNum = 27; // terminate scan
+            call RadioOff.off();
+          }
+      } else if ((((ieee154_header_t*) frame->header)->mhr[0] & FC1_FRAMETYPE_MASK) == FC1_FRAMETYPE_BEACON) {
+        //  PASSIVE_SCAN / ACTIVE_SCAN
+        if (!m_macAutoRequest)
+          return signal MLME_BEACON_NOTIFY.indication (frame);
+        else if (m_resultListNumEntries && m_resultIndex < m_resultListNumEntries &&
+            call BeaconFrame.parsePANDescriptor(
+              frame, 
+              m_currentChannelNum, 
+              IEEE154_SUPPORTED_CHANNELPAGE,
+              &((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[m_resultIndex]) == SUCCESS){
+          // check uniqueness: both PAN ID and source address must not be in a previously received beacon
+          uint8_t i;
+          if (m_resultIndex)
+            for (i=0; i<m_resultIndex; i++)
+              if ( ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[i].CoordPANId == 
+                   ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[m_resultIndex].CoordPANId &&
+                   ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[i].CoordAddrMode == 
+                   ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[m_resultIndex].CoordAddrMode)
+                if ( (((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[i].CoordAddrMode == ADDR_MODE_SHORT_ADDRESS &&
+                      ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[i].CoordAddress.shortAddress ==
+                      ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[m_resultIndex].CoordAddress.shortAddress) ||
+                     (((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[i].CoordAddrMode == ADDR_MODE_EXTENDED_ADDRESS &&
+                      ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[i].CoordAddress.extendedAddress ==
+                      ((ieee154_PANDescriptor_t*) m_resultList)[m_resultIndex].CoordAddress.extendedAddress) )
+                  return frame; // not unique
+          m_resultIndex++;
+          if (m_resultIndex == m_resultListNumEntries){
+            m_currentChannelNum = 27; // terminate scan
+            call RadioOff.off();
+          }
+        }
+      }
+    }
+    return frame;
+  }
+
+/* ----------------------- Common ----------------------- */
+
+  task void startTimerTask() 
+  { 
+    call ScanTimer.startOneShot(m_scanDuration); 
+  }
+
+  event void ScanTimer.fired()
+  {
+    call RadioOff.off();
+  }
+
+  async event void RadioOff.offDone()
+  {
+    m_currentChannelBit <<= 1;
+    m_currentChannelNum++;    
+    post nextIterationTask();
+  }
+
+  task void nextIterationTask()
+  {
+    nextIteration();
+  }
+
+  default event message_t* MLME_BEACON_NOTIFY.indication ( message_t *beaconFrame ){return beaconFrame;}
+  default event void MLME_SCAN.confirm    (
+                          ieee154_status_t status,
+                          uint8_t ScanType,
+                          uint8_t ChannelPage,
+                          uint32_t UnscannedChannels,
+                          uint8_t EnergyDetectListNumEntries,
+                          int8_t* EnergyDetectList,
+                          uint8_t PANDescriptorListNumEntries,
+                          ieee154_PANDescriptor_t* PANDescriptorList
+                        ){}
+}