add connection diagrams and add todo combinators
[msc-thesis1617.git] / results.arch.tex
index fde75c0..30fbc7a 100644 (file)
@@ -1,13 +1,13 @@
 \section{Devices}
 The client code for the devices is compiled from one codebase. For a device to
-be eligible for \glspl{mTask} it must be able to compile the shared codebase
+be eligible for \glspl{mTask}, it must be able to compile the shared codebase
 and implement (part of) the device specific interface. The shared codebase only
 uses standard \gls{C} and no special libraries or tricks are used. Therefore
 the code is compilable for almost any device or system. Note that it is not
-needed to implement a full interface. The full interface excluding the device
-specific settings is listed in Appendix~\ref{app:device-interface}. The
-interface works in a similar fashion as the \gls{EDSL}. Devices do not have to
-implement all functionality, this is analogous to the fact that views do not
+needed to implement a full interface. The full interface --- excluding the
+device specific settings --- is listed in Appendix~\ref{app:device-interface}.
+The interface works in a similar fashion as the \gls{EDSL}. Devices do not have
+to implement all functionality, this is analogous to the fact that views do not
 have to implement all type classes in the \gls{EDSL}.  When the device connects
 for the first time with a server the specifications of what is implemented is
 communicated.
@@ -22,13 +22,13 @@ the device software.
 
                This is tested in particular on the \texttt{STM32f7x} series \gls{ARM}
                development board.
-       \item Microcontrollers programmable by the \emph{Arduino} \gls{IDE}.\\
+       \item Microcontrollers programmable by the \gls{Arduino} \gls{IDE}.\\
                
-               This does not only include \emph{Arduino} compatible boards but also
-               other boards capable of running \emph{Arduino} code. The code
+               This does not only include \gls{Arduino} compatible boards but also
+               other boards capable of running \gls{Arduino} code. The code
                has been found working on the \texttt{ESP8266} powered \emph{NodeMCU}.
-               It is tested on devices as small as the regular \emph{Arduino UNO}
-               board that only boasts a meager \emph{2K} of \emph{RAM}.
+               It is tested on devices as small as the regular \gls{Arduino}
+               \emph{UNO} board that only boasts a meager \emph{2K} of \emph{RAM}.
 \end{itemize}
 
 \section{Specification}
@@ -50,20 +50,33 @@ of. The exact specification is listed in Listing~\ref{lst:devicespec}
        }
 \end{lstlisting}
 
-\section{Communication}
-The communication to and fro a device runs via a single \gls{SDS}. Every
-device has a specific resource that is used to connect to the device. The
-current system supports connecting devices via a serial connection and via a
-\gls{TCP} connection. Every device has the type \CI{MTaskDevice} and which
-is listed in Listing~\ref{lst:mtaskdevice}. When a device is added a background
-task is started that runs the \CI{synFun}. The \CI{synFun} is the task that
-synchronizes the channel \gls{SDS} with the actual device. For the \gls{TCP}
-device this is a simple \CI{tcpconnect}. The \CI{TaskId} of the background task
-is saved to be able to stop the task in the future. When the task is unable to
-connect it will set the \CI{deviceError} field to notify the user.
-\todo{netter maken}
+\section{Device Storage}
+All devices available in the system are stored in a big \gls{SDS} that contains
+a list of \CI{MTaskDevice}s. The exact specification is listed in
+Listing~\ref{lst:mtaskdevice} with the accompanying classes and types.
+
+The \CI{deviceResource} component of the record must implement the
+\CI{MTaskDuplex} interface that provides a function that launches a task used
+for synchronizing the channels.  The \CI{deviceTask} stores the \gls{Task}-id
+for this \gls{Task} when active so that it can be checked upon. This top-level
+task has the duty to report set the \CI{deviceError} field whenever an error
+occurs. All communication goes via these channels. If the system wants to send
+a message to the device it just puts it in the channels. Messages sent from the
+client to the server are also placed in there. In the case of the \gls{TCP}
+device type the \gls{Task} is just a simple wrapper around the existing
+\CI{tcpconnect} function in \gls{iTasks}. In case of the serial device type it
+uses the newly developed serial port library of \gls{Clean}\footnote{\url{%
+https://gitlab.science.ru.nl/mlubbers/CleanSerial}}.
+
+Besides all the communication information the record also keeps track of the
+\glspl{Task} currently on the device and the according \glspl{SDS}. Finally it
+stores the specification of the device that is received when connecting.
+All of this is listed in Listing~\ref{lst:mtaskdevice}. The definitions of the
+message format are explained in the following section.
 
 \begin{lstlisting}[language=Clean,caption={Device type},label={lst:mtaskdevice}]
+deviceStore :: Shared [MTaskDevice]
+
 :: Channels :== ([MTaskMSGRecv], [MTaskMSGSend], Bool)
 :: MTaskResource 
        = TCPDevice TCPSettings
@@ -76,8 +89,75 @@ connect it will set the \CI{deviceError} field to notify the user.
                , deviceTasks :: [MTaskTask]
                , deviceData :: MTaskResource
                , deviceSpec :: Maybe MTaskDeviceSpec
+               , deviceShares :: [MTaskShare]
        }
 
+channels :: MTaskDevice -> Shared Channels
+
 class MTaskDuplex a where
        synFun :: a (Shared Channels) -> Task ()
 \end{lstlisting}
+
+\section{Communication}
+All \gls{mTask} messages are encoded following the specification given in
+Appendix~\ref{app:communication-protocol}. Available messages are:
+\begin{lstlisting}[language=Clean,caption={Available messages}]
+:: MTaskMSGRecv
+       = MTTaskAck Int Int           | MTTaskDelAck Int
+       | MTSDSAck Int                | MTSDSDelAck Int
+       | MTPub Int BCValue           | MTMessage String
+       | MTDevSpec MTaskDeviceSpec   | MTEmpty
+
+:: MTaskMSGSend
+       = MTTask MTaskInterval String | MTTaskDel Int
+       | MTShutdown                  | MTSds Int BCValue
+       | MTUpd Int BCValue           | MTSpec
+
+:: MTaskInterval = OneShot | OnInterval Int | OnInterrupt Int
+\end{lstlisting}
+
+\subsection{Add a device}
+A device can be added by filling in the \CI{MTaskDevice} record as much as
+possible and running the \CI{connectDevice} function. This function grabs the
+channels, starts the synchronization \gls{Task}, makes sure the errors are
+handled when needed and runs a processing function in parallel to react on the
+incoming messages. Moreover, it sends a specification request to the device in
+question to determine the details of the device and updates the record to
+contain the top-level \gls{Task}-id. All the device functionality heavily
+depends on the \CI{withDevices} function that applies a function a device in
+the \gls{SDS} when they are equal. Device equality is defined as equality on
+their channels. This allows you to give an old device record to the function
+and still update the latest instance. Listing~\ref{lst:connectDevice} shows the
+connection function.
+
+\begin{lstlisting}[language=Clean,label={lst:connectDevice},%
+       caption={Connect a device}]
+withDevices :: MTaskDevice (MTaskDevice -> MTaskDevice) -> Task [MTaskDevice]
+
+connectDevice :: (MTaskDevice (Shared Channels) -> Task ()) MTaskDevice -> Task Channels
+connectDevice procFun device = let ch = channels device
+       in appendTopLevelTask 'DM'.newMap True
+               (procFun device ch -||- catchAll (getSynFun d.deviceData ch) errHdl)
+               >>= \tid->withDevices device (\d->{d&deviceTask=Just tid,deviceError=Nothing})
+               >>| upd (\(r,s,ss)->(r,s++[MTSpec],ss)) ch
+       where
+               errHdl e = withDevices device (\d->{d & deviceTask=Nothing, deviceError=Just e}) @! ()
+\end{lstlisting}
+
+Figure~\ref{fig:handshake} shows the connection diagram. The client responds to
+the server with their device specification. This is detected by the processing
+function and the record is updated accordingly.
+
+\begin{figure}[H]
+       \begin{sequencediagram}
+               \newthread{c}{Server}
+               \newinst[4]{s}{Client}
+               \mess{c}{MTSpec}{s}
+               \mess{s}{MTDevSpec d}{c}
+       \end{sequencediagram}
+       \caption{Connect a device}\label{fig:handshake}
+\end{figure}
+
+\subsection{\glspl{Task}}
+\subsection{\glspl{SDS}}
+\todo{Connectie, hoe gaat dat in zijn werk}