CC2530中的帧过滤（兼容IEEE 802.15.4-2006三级帧过滤)

一. MAC FCF描述

1. FCF描述

帧过滤需要结合MAC层MHR中的FCF域来进行控制，FCF的描述如下：

bit no

名称

描述

0:2

帧类型

Frame Type

• 0b000  信标帧
• 0b001  数据帧
• 0b010  应答帧
• 0b011  命令帧
• 其他值预留。

3

安全使能标志

Security Enabled

• 1表示对该帧使用安全机制，
• 0表示不使用安全机制。

4

后续帧控制位

Frame Pending

• 1表示后续还有更多的数据帧要发送给接收设备
• 0表示没有。

5

应答标志

Ack Request

• 1表示该帧需要应答
• 0表示该帧不需要应答

6

PAN标识压缩标识

PAN ID Compression

• 1表示采取PAN标识压缩模式，表明当前帧是在同一PAN范围内，只需要目的地址与源地址，而不需源PAN标识符；
• 0表示不采用PAN标识压缩模式，表明当前帧是不在同一PAN范围内，不仅需要目的地址与源地址，源PAN标识符
  与目的PAN标识符均需要。

7-9

保留

10-11

目的地址模式

destination address mode

• 00表示不存在PAN标识和地址域；
• 01是预留值；
• 10表示后面的地址域为16位短地址；
• 11表示地址域为64位扩展地址。

12-13

帧的版本

Frame Version

• 0x00表示与2003版本兼容；
• 0x01表示该帧为2006版本。

14-15

源地址模式

source address mode

• 00表示不存在PAN标识和地址域；
• 01是预留值；
• 10表示后面的地址域为16位短地址；
• 11表示地址域为64位扩展地址

二.帧过滤所使用的寄存器和RAM：

• FRMFILT0
• FRMFILT1
• PAN_ID
• SHORT_ADDR
• EXT_ADDR

PAN_ID, SHORT_ADDR和EXT_ADDR的值在RAM中。这里根据IEEE 802.15.4-2006规范，设它们的加载变量分别为：

macPANId，macShortAddress和aExtendedAddress。macPANId和macShortAddress为MAC PIB attributes，

而aExtendedAddress则为MAC sublayer constants。

FRMFILT0 (0x6180) – Frame Filtering

注意上电复位后，帧过滤是使能的。如果不使用帧过滤，则无线电初始化时，必须重置清除该位。

FRMFILT1 (0x6181) – Frame Filtering

三.帧过滤算法：

IEEE 802.15.4-2006中定义了三级过滤：

对于第一级过滤，MAC子层应丢弃所有接收到的FCS不正确的帧。

接收器应重新计算MHR和MAC Payload的帧校验值，然后将此值与接收帧中的FCS字段相比较，如果相同，则通过一级过滤，否则，不通过。

二级帧过滤取决于参数macPromiscuousMode(MAC PIB attribute，见IEEE 802.15.4-2006文档P165)值的设定：

如果该值为TRUE，那么将接受所有通过一级过滤的帧；如果为FALSE，则要满足下面的三级过滤：

• 帧版本不能是保留值
• 如果帧中包含目的PAND ID，那么它必须匹配macPANId，或其值为广播PAND ID(0xFFFF)
• 如果帧中包含短目的地址，它必须匹配macShortAddress，或其值为广播地址(0xFFFF)。
  否则，如果帧中包含扩展地址，它就必须匹配aExtendedAddress
• 如果是信标帧，源PAND ID必须匹配macPANId。或macPANId的值为0xFFFF，此时，信标帧应被接受，而不管源PAND ID。
• 在数据帧或命令帧中，如果仅仅只包含源地址，只有该设备为PAN 协调器且源PAND ID 匹配macPANId时才被接受。

在CC2530文档中，对三级过滤重新整理如下：

当使能帧过滤时(FRMFILT0.FRM_FILTER_EN被置位)，无线电只接受符合以下全部要求的帧:

1.必须大于等于最小帧长度(不小于)

2.FCF[9:7] & FRMFILT0.FCF_RESERVED_BITMASK必须为0。FCF[9:7]为FCF中的保留位。

3.不能大于当前版本号。当前版本号在FRMFILT0.MAX_FRAME_VERSION中定义。

4.FCF中的源地址和目的地址模式不能是保留值，即不能是0b01，见上面FCF中各位域的描述。

5.目的地址的规定(目的地址--如果有，那么必须匹配，或为广播地址)：

   如果帧中包含PIN ID，那么必须匹配macPANId。广播帧的PIN ID必须为0xFFFF.

   如果帧中包含目标短地址，那么必须匹配macShortAddress。广播帧的目标短地址必须为0xFFFF.

   如果帧中包含目标扩展地址，那么必须匹配aExtendedAddress。

即规范的内容包括：

• 帧长度
• 版本号
• 地址模式不能是保留值
• FCF[9:7] & FRMFILT0.FCF_RESERVED_BITMASK必须为0
• 必须匹配的源、目的地址

注意，帧过滤算法中，除去下面的信标帧，和数据、命令帧不包含目的地址时，并无对源地址必须存在有硬性的规定。

只有对匹配的硬性规定（其实这才是过滤的真正含义所在）。

源地址和目的地址是否存在取决于FCF中源地址模式和目的地址模式的设定值。

而源PAN ID和目的PAN ID是否存在取决于FCF中PAN ID Compression的设定值。

另外，帧过滤是针对接收方来说的。

另外，源地址模式是可以为0，即不存在源地址和源PAN ID。这时，参照源地址匹配一节中，有：

A 7-bit value called SRCRESINDEX:

– When no source address is present in the received frame, or there is no match on the received

source address:

• Bits 6:0: 011 1111

可见，有对源地址不存在的检查。

四.针对不同帧类型的过滤算法：

启用帧过滤后，所有帧除了必须满足上面的帧算法全部条件外，针对不同的帧，还有一些详细的过滤算法。

1.信标帧

•  FRMFILT1.ACCEPT_FT0_BEACON 设置为1
•  帧长度 >= 9
•  目的地址模式为模式0，即无目的PAN标识和地址，参见上面的的FCF说明。
•  源的地址模式为模式为模式2(0b10)或模式3(0b11)，即源地址为16位短地址或64位扩展地址。参见上面的的FCF说明。
•  源地址PAN ID必须匹配macPANId, 或者macPANId为0xFFFF(广播地址).

2.数据帧

• FRMFILT1.ACCEPT_FT1_DATA设置为1
• 帧长度 >= 9
• 必须包含源地址和（或）目的地址。如果没有目的地址，FRMFILT0.PAN_COORDINATOR必须被置位（即协调器标识），
  且源PAN ID必须等于macPANId。

3.应答帧

• FRMFILT1.ACCEPT_FT2_ACK设置为1
• 帧长度 = 5

4.命令帧

• FRMFILT1.ACCEPT_FT3_MAC_CMD设置为1
• 帧长度 >= 9
• 必须包含源地址和（或）目的地址。如果没有目的地址，FRMFILT0.PAN_COORDINATOR必须被置位（即协调器标识），
  且源PAN ID必须等于macPANId。
• 注意对是否包含源PAN ID，取决于FCF中PAN ID Compression的设定。

5.保留帧(Reserved frame types (4, 5, 6, and 7) are only accepted when)

• FRMFILT1.ACCEPT_FT4TO7_RESERVED 设置为1
• 帧长度 >= 9