OSAL系统框架专题
OSAL系统框架专题2010-4-15 2:47:00
9. TI协议栈所用系统框架探讨。
51的系统往往不是太大,但是几十K的程序,也足以让一个初学者望而却步。我们首先忽略C语言本身的难度,光是系统框架也让生手读起来很吃力,再加上这种到处是API跟"define"的程序,还没有正式学习协议部分就已经让人在丛林中“迷路”了。
在接下来的一段时间内,我会以TI所用的系统框架为主线进行学习,希望大家共同探讨。。。
在层层迷雾中摸索了两天,终于拨云见日,那个心情啊,怎一个“爽”字了得~~~
可是怎么能把这么复杂的一个问题讲得清楚呢?嗯。。。还是先上图吧
注:为了便于直观,以下涉及到数据地址的地方都是由上而下,地址由高变低
第1节、各个任务是如何被调用到的?
我们还是先从main()函数开始,看看各个任务之间是如何协调工作的。
插播一句广告:在一切都看不清的时候,忽略次要,看主要因素 -- by outman from Zigbeetech
我们直接进入主循环的核心部分,看一下系统中的几个主要的任务是如何被调用,并开始自己的使命的?
看一段程序的时候,往往要从它的数据结构入手。我们先看一下,主循环中的两个关键数组,*tasksEvents与*tasksArr,从图一中我们可以看出来,tasksEvents这个数组存放的是从序号为0到tasksCnt,每个任务在本次循环中是否要被运行,需要运行的任务其值非0(用橙色表示),否则为0。而tasksArr数组则存放了对应每个任务的入口地址,只有在tasksEvents中记录的需要运行的任务,在本次循环中才会被调用到。--这节讲完了。。。
又有同学举手?什么?还没明白?恩。。。好像是不能讲这么短的。。。
那好吧,把main函数贴过来,我们一点一点看
初始化过程“先不管”,我们先看主循环(dead loop)
for(;;) // Forever Loop
{
uint8 idx = 0;
Hal_ProcessPoll(); // 先不管1
do {
if (tasksEvents[idx]) // 寻找最高优先级的任务来运行
{
break;
}
} while (++idx < tasksCnt);
if (idx < tasksCnt)
{
uint16 events;
halIntState_t intState;
HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);
events = tasksEvents[idx];
tasksEvents[idx] = 0; // 本任务运行完了,要对其清空,为后面要运行的任务让路
HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);
events = (tasksArr[idx])( idx, events ); //最关键的一句话,如图一中,运行对应的任务
HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);
tasksEvents[idx] |= events; // 本任务可能没完全完成,如果是这样,再次设置标志位,在下一次循环中继续执行
HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);
}
}
第2节、系统时间
我们知道,每个操作系统(虽然我不认为OSAL是一个标准的操作系统,但我们先这么叫着吧)都有一个“节拍”-tick,就像每一个“活人”都有心跳一样。那么OSAL的心跳有多快呢?--1ms。当然这个速度是可以设置的,在osal_timer_activate函数中开启了系统节拍,用TICK_TIME来定义其速度
#define TICK_TIME 1000 // Timer per tick - in micro-sec
注意:这个1000是micro-sec(微秒),而不是milli-sec(毫秒)!我刚开始的时候就是误以为是1000ms而耽误了不少时间。
那这个心脏是怎么跳动起来的呢?
这得从“定时器”说起,由于本文的重点不是讲单片机基础的,如果对这个名字还陌生的同学,那还是回去先看看基础再来看这个吧。2430有4个定时/计数器,其中timer4用来做系统计时。如果认为是timer2的同学请看一下halTimerRemap这个函数。在上述osal_timer_activate函数中,开启了系统计时,并将timer4的初始设为TICK_TIME(1000),这样timer4就开始了从1000开始的减计数,减到0以后呢?寄存器TIMIF会产生一个溢出标志,那么它会立即产生中断并进入中断服务程序吗?不会的。
我们看一下第1节主函数里的“Hal_ProcessPoll(); // 先不管1”(不管的东西早晚要管的,只是时间的问题而已) 这个函数里调用了HalTimerTick,这个函数就是专门来检查是否有硬件定时器溢出的,如果有的话会调用halTimerSendCallBack这个函数,对溢出事件做处理。
回过头来说系统节拍,那timer4在计数满1000(即1ms)后做了些什么事呢,那我们看一下halTimerSendCallBack 这个函数
void halTimerSendCallBack (uint8 timerId, uint8 channel, uint8 channelMode)
{
uint8 hwtimerid;
hwtimerid = halTimerRemap (timerId);
if (halTimerRecord[hwtimerid].callBackFunc)
(halTimerRecord[hwtimerid].callBackFunc) (timerId, channel, channelMode);
}
这里面调用了“callBackFunc”函数,也就是说每个定时器溢出后都有一个callBackFunc函数,它在哪里呢,我们再看一下HalTimerConfig这个函数,它可以对每个定时器进行定义。那什么时候定义的呢?--InitBoard,即板子上电初始化的时候就做了这个定义的。我说什么来?“先不管”的东西,“后要管”的。。。
我们看到timer4的callBackFunc函数是Onboard_TimerCallBack,最终指向osalTimerUpdate,这个函数厉害了~
从上面的分析中我们知道它是每1ms被调用一次的,这样它就为应用程序提供了一个ms计时器,应用程序所用的定时往往以ms为单位足够了,这样的话就不用另外再占用硬件计时器了,毕竟只有4个嘛。。。同时这个函数还提供了一个系统时钟-osal_systemClock,看看它能计时多久吧,它是“uint32”型的,也就是2^32ms=49.7天,怎么样?你不会让这个系统时钟overflow吧:)
第3节、系统的消息处理机制
结合第1、2节中的内容,让我们一起进入到系统最核心的部分-消息处理中来吧(这个句型怎么这么耳熟~~~)
第1节中我们说了,tasksEvents数组存放了一个任务是否该被运行的序列,但是这个序列是如何产生的呢?如果了解了这个问题,那也就知道了OSAL系统的运作方式。
再插句广告:在浩如烟海的程序中搜索最重要的东西,就像大浪淘沙,其实也是蛮享受的一件事情--by outman from zigbeetech
source insight "ctr+/",整个项目搜索,我们发现了一个“osal_set_event”的函数是专门来设置tasksEvents的,但是似乎并不能帮到我们。继续搜!有两个很重要的地方引起了我们的注意:osalTimerUpdate和osal_msg_send这两个函数
osalTimerUpdate,这个称得上“厉害”的函数还记得吧?它会去设置tasksEvents?那不就是说,它可以让任务在主循环中被运行到?答对了,这就是它“厉害”的地方。。。那看看它运行任务的条件吧?
// When timeout, execute the task
if ( srchTimer->timeout == 0 )
{
osal_set_event( srchTimer->task_id, srchTimer->event_flag );
... ...
也就是说,计时器溢出--恩。。。不多说了,我们埋个伏笔,先介绍另一个朋友-osal_start_timerEx,先看下它的自我介绍
/*********************************************************************
* @fn osal_start_timerEx
*
* @brief
*
* This is called to start a timer to expire in n mSecs.
* When the timer expires, the calling task will get the specified event.
*
* @param byte taskID - task id to set timer for
* @param UINT16 event_id - event to be notified with
* @param UNINT16 timeout_value - in milliseconds.
*
* @return ZSUCCESS, or NO_TIMER_AVAIL.
*/
byte osal_start_timerEx( byte taskID, UINT16 event_id, UINT16 timeout_value )
也就是说,它会开始一个timeout_value(ms)的计时器,当这个计时器溢出时,则会对taskID这个task,设置一个event_id,让这个任务在后面的主循环中运行到,但是是怎么实现的呢?还是要请osalTimerUpdate来帮忙。。。
那位同学说啥?复杂了,听不懂?
唉,还是上图吧
还是先从数据结构说起吧,不知道啥是“数据链表”的同学,把谭老师的书拿过来再读几遍。。。
这个表就是osalTimerUpdate函数的“任务表”,上面不是说过这个函数给应用程序提供了“软计时”了吗?就是体现在这里,osal_start_timerEx通过osalAddTimer向链表里添加了“定时任务”,由osalTimerUpdate来以ms为单位对这些“软定时器”减计数,溢出时,即调用osal_set_event,实现主循环里对任务的调用。
好了,到此讲了上面提到的"set event"函数中的一个osal_start_timerEx, 还有一个更厉害的还在外面呢,osal_msg_send,这就渐入佳境,进入最重要的消息处理机制了。。。
-- by outman 2010-4-14 18:00 下班啦,老婆在家等着回去一起做饭哪~~~晚上见~~~
为了更好地说明这个问题,还是拿一个具体的例子来讲比较直观。不过在这个笔记中,我尽量不涉及具体开发板,而讲一些通用的知识,因为这样会让更多的人受益。在TI官方zstack 2006中有4个例子,其中一个叫GenericApp最基本的通信的例程,如果没有安装zstack的同学可以到“本站专用下载贴”中下载。当然由于讲的是些比较通用的东西,所以手头有开发板的同学可以用自己的开发板来试验,效果更好。。。
在这样的通信例程中,一般会有一个按键触发,然后会和相邻的模块进行通信,当然由于这部分是讲OSAL的系统框架的,我们先不涉及通信的内容,只是看一下按键是如何产生的,及如何调用相应的接口程序。
按OSAL的模块定义,按键可能在哪层来?硬件服务相关的,恩。。。是不是在HAL层呢?到Hal_ProcessEvent看看?有个HalKeyPoll函数不是?恩,这就是检测按键的地方~~不过,我可不是像上面这样这么容易猜出来的,这几句话足足用了我大半个钟头呢。。。过程我不细说了,有兴趣的话我可以再补充一下。
在HalKeyPoll函数中,无论按键是ADC方式,或者是扫描IO口的方式,最后都会生成一个键值keys, 然后通过下面的语句来调用按键服务程序
/* Invoke Callback if new keys were depressed */
if (keys && (pHalKeyProcess))
{
(pHalKeyProcess) (keys, HAL_KEY_STATE_NORMAL);
}
这里调用的服务程序,在InitBoard中被初始化为OnBoard_KeyCallback,这个函数又通过OnBoard_SendKeys运行下面语句
{
// Send the address to the task
msgPtr = (keyChange_t *)osal_msg_allocate( sizeof(keyChange_t) );
if ( msgPtr )
{
msgPtr->hdr.event = KEY_CHANGE;
msgPtr->state = state;
msgPtr->keys = keys;
osal_msg_send( registeredKeysTaskID, (uint8 *)msgPtr );
}
return ( ZSuccess );
}
下面我们就看下osal_msg_send是如何向上级应用程序发送消息的。终于要讲消息量的数据结构了,好像绕得有点远。。。。还是先上图
在理解了消息量的数据链表后,再来理解osal_msg_send里的语句就不难了
OSAL_MSG_ID( msg_ptr ) = destination_task;//设置消息数据对应是属于哪个任务的
// 将要发送的消息数据链接到以osal_qHead开头的数据链表中
osal_msg_enqueue( &osal_qHead, msg_ptr );
// 通知主循环有任务等待处理
osal_set_event( destination_task, SYS_EVENT_MSG );
这样用户任务GenericApp_ProcessEvent就收到一个按键的处理任务,并通过GenericApp_HandleKeys来执行相应的操作。
好了,现在应该对OSAL的消息处理机制有个了解了吧?我们再来复习一下这个按键的处理过程:任务驱动层Hal_ProcessEvent负责对按键进行持续扫描,发现有按键事件后OnBoard_KeyCallback函数向应用层GenericApp_ProcessEvent发送一个有按键需要处理的消息,最终由GenericApp_HandleKeys来负责执行具体的操作。
让我们再回到最初的问题,任务处理表tasksEvents是怎么被改动的呢?初始化程序、其他任务或者本任务主要通过下面几种方式对其操作:
1、设置计时器,当其溢出时,触发事件处理
2、直接通过任务间的消息传递机制触发
3
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