OSAL--操作系统抽象层初始化流程分析

川长思鸟来 2022-04-17 05:22 234阅读 0赞

详细ZIGBEE学习介绍博客

我使用的协议栈版本及例子信息:

ZigBee2006\\Texas Instruments\\ZStack-1.4.3-1.2.1\\Projects\\zstack\\Samples\\SampleApp

OSAL作为操作系统抽象层，是整个Z-Stack运行的基础，用户自己建立的任务和应用程序都必须在此基础上运行，那我们知道整个Z-Stack协议就是用C语言编写的，既然使用C语言编写的，那程序的入口点就是main（）函数，而且整个Z-Stack都只有一个main（）函数入口，那我们的入口点也是main()函数，我们首先找到main（）函数，在SampleApp这个工程文件列表中，我们可以看到ZMain文件，在展开该文件后，就可以看到有一个ZMain.c文件，通过文件名我们也可以看出来，里面应该包括main()函数，

那我们首先看看自己添加的应用任务程序唉Z-Stack中的调用过程是怎样的：

(1).main() 执行(在ZMain.c中)

main() ---> osal\_init\_system()

(2). osal\_init\_system()调用osalInitTasks(), (在OSAL.c中)

osal\_init\_system() ---> osalInitTasks()

(3). osalInitTasks()调用SampleApp\_Init() , (在OSAL\_SampleApp.c中)

osalInitTasks() ---> SampleApp\_Init()

在osalInitTasks()中实现了从MAC层到ZigBee设备应用层任务处理函数，而用户自己的初始化函数在最后，也就就优先级是最低的，taskID依次增加，taskID越高优先级也就越低。

这在下面会看到具体的分析。

1． 首先，我们来看一下main()函数，在上篇文章中，我已经用流程图的形式画出了在main()函数中，各个初始化函数的执行流程，这里简单的用代码演示一下,

ZSEG int main( void )//主函数的功能就是完成初始化任务，然后进入OSAL

// Turn off interrupts  关闭所有的中断

osal\_int\_disable( INTS\_ALL );

// Initialize HAL 初始化硬件抽象层

HAL\_BOARD\_INIT();

// Make sure supply voltage is high enough to run

//检测电压，以确保提供足够的电压，支持运行

zmain\_vdd\_check();

// Initialize stack memory  初始化内存中的堆

zmain\_ram\_init();

// Initialize board I/O 初始化板子上的I/O口

InitBoard( OB\_COLD );

// Initialze HAL drivers 初始化硬件抽象层的驱动

HalDriverInit();

// Initialize NV System 初始化非易失性系统

osal\_nv\_init( NULL );

// Determine the extended address 确定扩展地址 也就是64位的IEEE地址

zmain\_ext\_addr();

// Initialize basic NV items 初始化基本的NV条目

zgInit();

// Initialize the MAC 初始化化MAC层

ZMacInit();

\#ifndef NONWK

// Since the AF isn't a task, call it's initialization routine

afInit();

\#endif

// Initialize the operating system 初始化化操作系统

osal\_init\_system();

// Allow interrupts  打开中断 允许中断

osal\_int\_enable( INTS\_ALL );

// Final board initialization 最终的板载初始化

InitBoard( OB\_READY );

// Display information about this device 显示设备的信息

zmain\_dev\_info();

/\* Display the device info on the LCD \*/ 在LCD屏上显示设备信息

\#ifdef LCD\_SUPPORTED

zmain\_lcd\_init();

\#endif

osal\_start\_system(); // No Return from here 没有返回值，启动操作系统

\} // main()

注意： 整个main()函数按照一定的顺序的对整个系统进行初始化工作，其中比较重要的，也是和应用开发比较重要的有两个函数，一个是osal\_init\_system();函数，注释中写的是初始化操作系统，其中和我们相关的是它里面的osalInitTasks();，另一个是osal\_start\_system(); ，所有的初始化后开始真正的启动操作系统。

下面我们就重点看一下osal\_init\_system();函数，

2. 操作系统初始化流程

2.1．osal\_init\_system()

byte osal\_init\_system( void )

// Initialize the Memory Allocation System

//初始化内存分配系统

osal\_mem\_init();

// Initialize the message queue

//初始化消息队列 任务之间的通信就是靠任务队列

osal\_qHead = NULL;

\#if defined( OSAL\_TOTAL\_MEM )

osal\_msg\_cnt = 0;

\#endif

// Initialize the timers 初始化定时器

osalTimerInit();

// Initialize the Power Management System 初始化电源管理系统

osal\_pwrmgr\_init();

// Initialize the system tasks. 初始化系统任务，这个是我们重点关注的

osalInitTasks();

// Setup efficient search for the first free block of heap.设置有效的查找堆上的第一个空闲块

osal\_mem\_kick();

return ( ZSUCCESS );

注意：在这个函数中初始化了操作系统用到的重要信息，比如：内存，堆栈等，但我们重点关注的是初始化系统任务函数osalInitTasks();在这个函数中初始化了Z-Stack自己定义的各层的，和用户自己定义的任务。

2.2 任务初始化函数-------osalInitTasks();

void osalInitTasks( void )

uint8 taskID = 0; //任务ID

//osal\_mem\_alloc()该函数是OSAL中的内存管理函数，是一个存储分配函数，返回指向一个缓存的指针，参数是被分配缓存的大小，其tasksCnt的定义如下const uint8 tasksCnt = sizeof( tasksArr ) / sizeof( tasksArr\[0\] );tasksEvents指向被分配的内存空间，这里注意tasksArr\[\]函数指针数组的联系是一一对应的。tasksEvents就是指向第一个被分配的任务的内存空间。

tasksEvents = (uint16 \*)osal\_mem\_alloc( sizeof( uint16 ) \* tasksCnt);

//把申请的内存空间全部设置为0，tasksCnt任务数 \* 单个任务占的内存空间（4byte）

osal\_memset( tasksEvents, 0, (sizeof( uint16 ) \* tasksCnt));

//下面就是Z-Stack协议栈中，从MAC层到ZDO层的初始化函数，其中的参数都是任务的ID，不过ID号是依次递增的，

macTaskInit( taskID++ ); //mac\_ID = 0

nwk\_init( taskID++ );   //nwk\_ID = 1

Hal\_Init( taskID++ );  //Hal\_ID = 2

\#if defined( MT\_TASK )

MT\_TaskInit( taskID++ ); //mt\_ID = 3

\#endif

APS\_Init( taskID++ ); //APS\_ID =4

ZDApp\_Init( taskID++ );//ZDO\_ID =5

SampleApp\_Init( taskID ); //sapp\_ID = 6 这里是用户创建的自己的任务的id,优先级最低

注意：任务初始化，就是为系统的各个任务分配存储空间,当然,这个空间初始化时为全0(NULL),然后为各任务分配taskID;这里的顺序要注意.系统主循环函数里tasksEvents\[ idx\]和tasksArr\[ idx\]的idx与这里taskID是一一对应关系。我们可以在OSAL\_SampleApp.c文件中看到有下面的一个数组的定义，数组中的每个成员都是一个函数，这里的函数和上面的初始化顺序是一样的，也是和tasksEvents所指向的任务的内存地址一保持一致。在这个数组中我们仍然重点观注的是最后一个SampleApp\_ProcessEvent，这个是用户应用层任务处理函数。

const pTaskEventHandlerFn tasksArr\[\] = \{

macEventLoop,

nwk\_event\_loop,

Hal\_ProcessEvent,

\#if defined( MT\_TASK )

MT\_ProcessEvent,

\#endif

APS\_event\_loop,

ZDApp\_event\_loop,

SampleApp\_ProcessEvent

\};

指针数组tasksEvents\[ \]里面最终分别指向的是各任务存储空间

指针数组tasksArr\[ \]里面最终分别指向的是各任务事件处理函数

这两个指针数组里面各元素的顺序要一一对应,因为后面需要相应任务调用相应事件处理函数.

由于MAC层和NWK层是不开源的，这里面的代码我们看不到，还是重点看一个用户的任何函数吧，

2.3. SampleApp\_init()---用户自己定义的任务处理函数

void SampleApp\_Init( uint8 task\_id )

SampleApp\_TaskID = task\_id;//OSAL分配的任务ID，从前面可知这里是6.

SampleApp\_NwkState = DEV\_INIT;//设备状态的初始化，这里的DEV\_INIT表示设备初始化并且没有任何的连接，这里在下面具体讲解

SampleApp\_TransID = 0;//这是唯一的消息ID

// Device hardware initialization can be added here or in main() (Zmain.c).

// If the hardware is application specific - add it here.

// If the hardware is other parts of the device add it in main().

\#if defined ( SOFT\_START )

//编译器选项作为协调器时使用

// The "Demo" target is setup to have SOFT\_START and HOLD\_AUTO\_START

// SOFT\_START is a compile option that allows the device to start

//  as a coordinator if one isn't found.

// We are looking at a jumper (defined in SampleAppHw.c) to be jumpered

// together - if they are - we will start up a coordinator. Otherwise,

// the device will start as a router.

// 检查跳线，决定作为协调器还是作为路由器

if ( readCoordinatorJumper() )

zgDeviceLogicalType = ZG\_DEVICETYPE\_COORDINATOR;

else

zgDeviceLogicalType = ZG\_DEVICETYPE\_ROUTER;

\#endif // SOFT\_START

\#if defined ( HOLD\_AUTO\_START )

//编译器选项如果定义了HOLD\_AUTO\_STAT，则调用层的ZDOInitDevice，按照默认顺     
    //序网络中的第一个设备作为协调器，其他的设备作为子设备

// HOLD\_AUTO\_START is a compile option that will surpress ZDApp

//  from starting the device and wait for the application to

//  start the device.

ZDOInitDevice(0);

\#endif

// Setup for the periodic message's destination address

// Broadcast to everyone

//下面的几行代码都是在设备传送数据的格式

SampleApp\_Periodic\_DstAddr.addrMode = (afAddrMode\_t)AddrBroadcast;//发送模式（广播）

SampleApp\_Periodic\_DstAddr.endPoint = SAMPLEAPP\_ENDPOINT; //指定的端点号EP20

SampleApp\_Periodic\_DstAddr.addr.shortAddr = 0xFFFF;//指定的网络短地址为广播地址

// Setup for the flash command's destination address - Group 1

//flash消息发送到组

SampleApp\_Flash\_DstAddr.addrMode = (afAddrMode\_t)afAddrGroup;//组寻址

SampleApp\_Flash\_DstAddr.endPoint = SAMPLEAPP\_ENDPOINT;//指定的端点号EP２０

SampleApp\_Flash\_DstAddr.addr.shortAddr = SAMPLEAPP\_FLASH\_GROUP;//flash发送的组ID，\#define SAMPLEAPP\_FLASH\_GROUP                  0x0001

// Fill out the endpoint description.

//定义设备用来通信的APS层的端点描述符

SampleApp\_epDesc.endPoint = SAMPLEAPP\_ENDPOINT;//EP号，EP=20

SampleApp\_epDesc.task\_id = &SampleApp\_TaskID;//任务ID号，这里是6

SampleApp\_epDesc.simpleDesc

= (SimpleDescriptionFormat\_t \*)&SampleApp\_SimpleDesc;//SampleApp EP的简单描述符

SampleApp\_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;

// Register the endpoint description with the AF

//向AF层注册EP描述符，应用程序中的每一个EP都必须使用该函数进行注册，告诉应用层有一个EP已经可以使用

afRegister( &SampleApp\_epDesc );

// Register for all key events - This app will handle all key events

//注册所有的按键事件

RegisterForKeys( SampleApp\_TaskID );

// By default, all devices start out in Group 1

SampleApp\_Group.ID = 0x0001; //组号

osal\_memcpy( SampleApp\_Group.name, "Group 1", 7  );//组名

aps\_AddGroup( SAMPLEAPP\_ENDPOINT, &SampleApp\_Group );//把组添加到APS中

\#if defined ( LCD\_SUPPORTED )//如果定义胃LCD\_SUPPORTED，在LCD上显示

HalLcdWriteString( "SampleApp", HAL\_LCD\_LINE\_1 );

\#endif

注意：在上面的程序中有这样一句话，SampleApp\_NwkState = DEV\_INIT;其中,SampleApp\_NwkState是下面这样一个枚举类型，这句话主要是初始化应用设备的网络类型，设备类型的改变都要产生一个事件—ZDO\_STATE\_CHANGE，说明ZDO状态发生了改变。所以在设备初始化的时候一定要把它初始化为DEV\_INIT状态。那么它就要去检测整个环境，看是否能重新建立或者加入存在的网络。但是有一种情况例外，就是当NV\_RESTORE被设置的时候（NV\_RESTORE是把信息保存在非易失存储器中），那么当设备断电或者某种意外重启时，由于网络状态存储在非易失存储器中，那么此时就只需要恢复其网络状态，而不需要重新建立或者加入网络了\*/

typedef enum

DEV\_HOLD,               // Initialized - not started automatically

DEV\_INIT,               // Initialized - not connected to anything

DEV\_NWK\_DISC,           // Discovering PAN's to join

DEV\_NWK\_JOINING,        // Joining a PAN

DEV\_NWK\_REJOIN,         // ReJoining a PAN, only for end devices

DEV\_END\_DEVICE\_UNAUTH,  // Joined but not yet authenticated by trust center

DEV\_END\_DEVICE,         // Started as device after authentication

DEV\_ROUTER,             // Device joined, authenticated and is a router

DEV\_COORD\_STARTING,     // Started as Zigbee Coordinator

DEV\_ZB\_COORD,           // Started as Zigbee Coordinator

DEV\_NWK\_ORPHAN          // Device has lost information about its parent..

\} devStates\_t;

上面的代码中还有一个很重要的数据结构，SampleApp\_Periodic\_DstAddr;它其实就是数据发送模式和地址等参数的设置，

typedef struct

union

uint16  shortAddr;

\} addr;

afAddrMode\_t addrMode;

byte endPoint;

\} afAddrType\_t;

这个结构体在上一篇文章解析AF\_DataRequest函数中，有比较详细的介绍，可以参考那篇文章。在SamleAPP的例子中，应用层提供了两中发送数据的方式，一种是周期性发送，一种是Flash发送。 用户应用任务初始化大致是: 在osalInitTasks( void )函数中添加应用初始化函数SampleApp\_Init( taskID )。然后在应用初始化函数中，设置本应用发送数据的方式和目的地址寻址模式,登记注册本应用所用到的端点,以及配置相关发送模式所需的参数.

所有初始化结束以后开始进入osal\_start\_system()，也就是真正的开始启动操作系统.

在这里参考了网上的很多文章，有一篇非常不错，

网址是：[http://wjf88223.blog.163.com/blog/static/35168001201032373919480/][http_wjf88223.blog.163.com_blog_static_35168001201032373919480]

看一下有点不同，有点注释不同

[http_wjf88223.blog.163.com_blog_static_35168001201032373919480]: http://wjf88223.blog.163.com/blog/static/35168001201032373919480/