Contiki内核原理

一．数据结构

Contiki既利用了事件驱动系统节省内存和高效使用CPU的优势，又实现了多进程系统的阻塞机制从而带来开发便利性。自然，Contiki内核最重要的2个数据结构是：进程链表和事件循环数组，分别如图1和图2所示。

图1  Contiki系统进程链表

图2  Contiki系统事件循环数组

二．主循环

从图3可以看出，Contiki系统运行在一个无限循环之中，通过查询POLL或EVENT标识调用对应进程的主体函数，充分体现了它建立在事件驱动的基础上。

图3  Contiki系统主循环流程

三．内核调度

1.      定时器事件的实现

如图4所示，当定时器中断发生时，ISR程序向etimer_process设置needspoll标识，主循环调用do_poll()时会进入etimer_process的主体函数，该主体函数给process_i发送异步事件后退出，主循环调用do_event()时进入process_i的主体函数并传递TIMER事件，这里process_i可以处理定时器到期的事件了。

图4定时器中断，etimer进程和应用进程调度时序图

2.      中断服务程序通知进程

在Contiki系统中，ISR通知进程的方式是设置needspoll标识，不能够发送异步或者同步事件，它的解释如图5所示。

图5中断服务程序利用poll通知进程

3.      进程响应不同事件

一个进程经典的逻辑是：响应外部传入的不同事件而执行对应的动作，Contiki系统的进程也不例外，它的时序图如图6所示，经典的编程模式如图7所示的代码清单。

图6进程响应不同消息的时序图

图7进程通过判断事件类型来执行不同的逻辑流程

4.      数据共享

基于OS的系统最需要慎重考虑的是数据共享（竞态）问题，它很容易产生（一个全局变量或者一个共享硬件），但隐蔽性很强（一般无法通过源码测试发现，同时难以复现），解决竞态的问题最好是从设计层面避免。

如图8所示，Contiki系统的进程是基于事件驱动顺序执行，仅可能被ISR中断，因此竞态错误只可能发生在ISR与进程的共享数据之上。

图8  Contiki系统顺序执行流

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