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ZHCU938C May 2018 – January 2021 CC3100 , CC3100MOD , CC3200 , CC3200MOD

15.11 Ping

为了说明如何在应用程序级别构建 RAW 数据包，下面的过程演示了如何构建采用 ICMP、IP 和 MAC 协议封装的 PING 数据包。

首先，需要通过 WLAN PHY 传输 PING 消息。
图 15-5 待发送的 Ping 数据
PING 是 ICMP QUERY 消息，因此，应首先用 ICMP 标头进行封装。
图 15-6 帧格式 - ICMP
1. 将 ICMP TYPE 设置为 0x08，因为这是一条“Echo-Request”消息。
2. 对于 PING 消息，ICMP CODE 将始终为 0x00。
3. ICMP CHECKSUM 用于标头和数据，对于我们的消息而言是“0xA5, 0x51”。
4. ICMP DATA 是上面定义的“待发送的 PING 数据”。
在将用 ICMP 封装的 PING 命令发送到 MAC 层之前，应将消息封装成 IP 数据报。图 15-7 展示了 IPv4 数据包的帧格式。
图 15-7 帧格式 - IP
1. 将 VER 设置为 4，因为它是 IPv4 数据包。
2. HLEN 是以“lwords”表示的标头长度；由于标头长度为 20 字节，此处将该值设置为 5。
3. 将 SERVICE TYPE 设置为 0x00，因为 ICMP 是普通服务。
4. 将 TOTAL LENGTH 设置为“0x00 0x54”字节，其中包括标头和数据长度。
5. 将 VENDOR ID 设置为“0x00, 0x00, 0x00”。
6. IDENTIFICATION 是从该源 IP 发送的所有数据报的唯一身份；针对我们的数据包，将其设置为“0x96, 0xA1”。
7. 将 FLAG 和 FRAGMENTATION OFFSET 设置为“0x00, 0x00”，因为不需要对数据包进行分段。原因：此处发送的数据包小于 WLAN 帧大小。
8. 将 TIME TO LIVE 设置为 0x40，因为数据包将在 64 跳后被丢弃。
9. 将 PROTOCOL 设置为 0x01，因为它是 ICMP 数据包。
10. HEADER CHECKSUM 是 2 字节，在本例中设置为“0x57, 0xFA”。
11. 将 SOURCE IP ADDRESS 设置为“0xc0, 0xa8, 0x01, 0x64”（即 192.168.1.100）。
12. 将 DESTINATION IP ADDRESS 设置为“0xc0, 0xa8, 0x01, 0x65”（即 192.168.1.101）。
13. 将 OPTIONS 字段留空。
接下来，应将 LLC 和 MAC 标头添加到 IP 封装消息中。图 15-8 展示了 LLC+SNAP 标头的帧格式：
图 15-8 帧格式 - IEEE 802.2 LLC（3 字节）+ SNAP（5 字节）
1. 将 DSAP 设置为 0xAA 以指定这是一个 SNAP 帧。
2. 将 SSAP 设置为 0xAA 以指定这是一个 SNAP 帧。
3. 对于子网访问协议 (SNAP)，将 CONTROL FIELD 设置为 0x03。
4. 将 VENDOR ID 设置为“0x00, 0x00, 0x00”。
5. 将 PROTOCOL TYPE 设置为“0x08, 0x00”；这表示第 4 层协议是 IP 协议。
消息最终用 MAC 标头进行封装。图 15-9 展示了 802.11 MAC 标头的帧格式。
图 15-9 帧格式 - 802.11 MAC
由于采用以下配置，将 FRAME CONTROL 设置为“0x88, 0x02”：
1. 将用于协议版本的 2 位设置为 00 以表示 802.11 标准。
2. 将用于类型的 2 位设置为 10 以表示“数据”。
3. 将用于子类型的 4 位设置为 1000 以表示“QoS 数据”。
4. Frame Control 字段 0x02 表示该帧来自分布式系统。
5. 将 DURATION ID 设置为 44μS。
6. 将 DESTINATION MAC ADDRESS 设置为“0x00, 0x23, 0x75, 0x55, 0x55, 0x55”。
7. 将 BSSID MAC ADDRESS 设置为“0x00, 0x22, 0x75, 0x55, 0x55, 0x55”。
8. 将 SOURCE MAC ADDRESS 设置为“0x00, 0x22, 0x75, 0x55, 0x55, 0x55”。
9. 将 SEQUENCE CONTROL 字段设置为“0x42, 0x80”。
  1. 将 Sequence Number 设置为 1064，这是从该源 MAC 发送的所有数据报的唯一身份。
  2. 将 Fragmentation Number 设置为 0，表示不需要分段。

数据包现在用 ICMP、IP 和 MAC 标头进行封装，并准备好通过 WLAN PHY 进行传输。以下是完整的数据包。

RawPingPacket[] = { 
               /*---- 802.11 MAC 标头 -----*/
                      0x88,
                      0x02,
                      0x2C, 0x00,
                      0x00, 0x23, 0x75, 0x55,0x55, 0x55,
                      0x00, 0x22, 0x75, 0x55,0x55, 0x55,
                      0x00, 0x22, 0x75, 0x55,0x55, 0x55,
                      0x80, 0x42, 0x00, 0x00,
   /*---- LLC & SNAP Header -----*/ 
                      0xAA, 0xAA, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x00,
                      /*---- IP 标头 -----*/
                      0x45, 0x00, 0x00, 0x54, 0x96, 0xA1, 0x00, 0x00, 0x40, 0x01,
                      0x57, 0xFA,
                      0xc0, 0xa8, 0x01, 0x64,
                      0xc0, 0xa8, 0x01, 0x65,
                      /*---- ICMP Header -----*/
                      0x08, 0x00, 0xA5, 0x51,
                      0x5E, 0x18, 0x00, 0x00,
               /*----有效负载 -----*/
                      0x41, 0x08, 0xBB, 0x8D, 0x00, 0x00,
                      0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
                      0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
                      0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
                      0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
                      0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
                      0x00, 0x00, 0x00, 0x00
                      };

若要解码数据包，可以对接收到的响应进行解包并注意以下事项：
1. CC3x00 器件将在接收到的数据包中添加 8 字节的专有无线电标头。标头将包含有关数据包的重要信息。
  1. 1 字节（无符号字符）用于表示速率：这是数据接收速率。
  2. 1 字节（无符号字符）用于表示通道：这是接收数据的通道号。
  3. 1 字节（有符号字符）用于表示 RSSI：这是为当前帧计算的 RSSI 值（以 dB 为单位）。
  4. 1 字节用于表示填充位：这个字节用于实现 4B 对齐。
  5. 4 字节（无符号长整数）用于表示时间戳：这是接收到的数据包的时间戳（以 μS 为单位）。接收到的消息用系统时间标记，默认情况下从 1-1-2000 开始。
2. 实际数据将位于此 8 字节标头之后，应用程序开发人员应根据相关协议对其进行解析。
3. 考虑到在接收的数据包中添加了 8 字节专有无线电标头，802.11 MAC 标头从接收的数据包的偏移 8 处开始。
  1. DESTINATION MAC ADDRESS（6 字节信息）位于 802.11 MAC 标头的偏移 4 处，因此可以从接收的数据包的偏移 12 处开始提取。
  2. SOURCE MAC ADDRESS（6 字节信息）位于 802.11 MAC 标头的偏移 16 处，因此可以从接收的数据包的偏移 24 处开始提取。
4. 考虑到有 8 字节专有无线电标头、26 字节 MAC 标头以及 8 字节 LLC 和 SNAP 标头，IP 标头从接收的数据包的偏移 42 处开始。
  1. SOURCE IP ADDRESS（4 字节信息）位于“IP 标头”的偏移 12 处，因此可以从接收的数据包的偏移 54 处开始提取。
  2. DESTINATION IP ADDRESS（4 字节信息）位于“IP 标头”的偏移 16 处，因此可以从接收的数据包的偏移 58 处开始提取。
5. 数据包的其余部分可以按照下一级协议进行解码，最终的解码代码如下所示：
```
typedef struct { 
   UINT8   rate;
   UINT8   channel;
   INT8    rssi;
   UINT8   padding;
   UINT32 timestamp;
} 
TransceiverRxOverHead_t; 
void TransceiverModeRx (INT8 <channel_number>, INT32 <pkts_to_receive>) { 
   TransceiverRxOverHead_t *frameRadioHeader = NULL;
   UINT8 buffer[BUFFER_SIZE] = {'\0'};
   INT32 <socket_hanlde> = -1;
   INT32 recievedBytes = 0;
   <socket_hanlde>= sl_Socket(SL_AF_RF, SL_SOCK_RAW, <channel_number>);
   while(<pkts_to_receive>--)
   {
       memset(&buffer[0], 0, sizeof(buffer));
       recievedBytes = sl_Recv(<socket_hanlde>, buffer, BUFFER_SIZE, 0);
       frameRadioHeader = (TransceiverRxOverHead_t *)buffer;
       PRINT(" ===>>> Timestamp: %iuS, Signal Strength: %idB\n\r", frameRadioHeader->timestamp, frameRadioHeader->rssi);
       PRINT(" ===>>> Destination MAC Address: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n\r", buffer[12], buffer[13], buffer[14], buffer[15], buffer[16], buffer[17]);
       PRINT(" ===>>> Source MAC Address: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n\r", buffer[24], buffer[25], buffer[26], buffer[27], buffer[28], buffer[29]);
       PRINT(" ===>>> Source IP Address: %d.%d.%d.%d\n\r", buffer[54],  buffer[55], buffer[56],  buffer[57]);
       PRINT(" ===>>> Destination IP Address: %d.%d.%d.%d\n\r", buffer[58],  buffer[59], buffer[60],  buffer[61]);
   }
   sl_Close(<socket_handle>);
```