Contiki由幾個獨立的模塊組成，是一個開放源碼、多任務事件驅動的嵌入式網絡專用操作系統，微輕量級的控制器，無線傳感網絡協議棧Rime。整個應用包括kernel、libraries、user code，對于一些周期性的操作或者網絡協議很有幫助。

一．協議棧總體框架

Contiki系統為了支持多種硬件平臺和軟件協議設計了如圖1.1所示的層次框架，通過contiki-conf.h的宏定義用戶可以靈活地選擇協議類型，如：

#define NETSTACK_CONF_NETWORK rime_driver

#define NETSTACK_CONF_MAC csma _driver

#define NETSTACK_CONF_RDC cxmac_driver

#define NETSTACK_CONF_RADIO sx1278_radio_driver

#define NETSTACK_CONF_FRAMER framer_nullmac

圖1.1協議棧層次

Contiki V2.7支持的各層次協議類別如圖1.2所示，其中NETSTACK_MAC是一個概念層次，真正處理MAC邏輯是由NETSTACK_RDC（Radio Duty Cycling）完成的；而NETSTACK_RADIO層支持的射頻驅動，用戶可以自由擴展。

圖1.2 Contiki V2.7支持的協議類型

二．收發Radio Packet的調用與時序

1. 接收Radio Packet

圖2.1顯示了接收Radio Packet的調用邏輯與時序，當射頻硬件接收到數據包時ISR通知rf_process，rf_process自底向頂調用：RDC-》MAC-》NETWORK協議棧的接收函數，最后將數據包提交給應用程序綁定的進程。

圖2.1接收Radio Packet

2. 發送Radio Packet

如圖2.2所舉例，process_i需要發送abc（Anonymous best-effort local area Broad Cast）數據包，進程自頂向底調用：MAC-》RDC-》RADIO協議棧的發送函數，最后通過射頻硬件以無線電方式傳輸。

圖2.2發送Radio Packet

三．CSMA（Carrier Sense Multiple Access）協議原理

CSMA協議提供相對可靠的MAC層傳輸，每次調用RDC層發送數據包后，它根據反饋信息判斷是否需要緩存并重傳該數據包。

CSMA的關鍵數據結構如圖3.1所示，struct neighbor_queue根據不同的接收地址緩存數據包；struct rdc_buf_list將同一個接收地址的不同PACKETBUF_ATTR_MAC_SEQNO的數據包進行鏈接；struct queuebuf保存需要重傳的數據包頭和數據實體；struct qbuf_metadata存儲回調函數指針等信息。

圖3.1 csma關鍵數據結構

CSMA根據RDC層發送數據包的反饋信息選擇相應邏輯動作：

MAC_TX_OK：發送成功，回收緩存數據結構和善后工作；

MAC_TX_NOACK：啟動ctimer，隨機延時后重傳，直到發送次數超過MAX；

MAC_TX_COLLISION：繼續重傳，且發送次數不受限。

一個CSMA的典型時序如圖3.2所示，當RDC層發送完數據包后，CSMA的回調函數packet_sent（）根據發送結果選擇動作（見上面邏輯描述），如果需要重傳則根據重傳次數選擇一個隨機時間設置ctimer，當ctimer定時器超時后再次發送該緩存的數據包。

圖3.2 csma邏輯與時序