近日，21ic論壇TI無線連接論壇板塊分享了一張OSAL調(diào)度機(jī)制的圖，圖片如下

OSAL調(diào)度機(jī)制是何方神圣？

OSAL為Operating System Abstraction Layer，即操作系統(tǒng)抽象層，支持多任務(wù)運(yùn)行，它并不是一個(gè)傳統(tǒng)意義上的操作系統(tǒng)，但是實(shí)現(xiàn)了部分類似操作系統(tǒng)的功能。

OSAL概念是由TI公司在ZIGBEE協(xié)議棧引入,他的意思是”模擬操作系統(tǒng)”,此OS,并非一個(gè)真正的OS,而是模擬OS的一些方法為廣大編程者提供一種寫MCU程序的方法.當(dāng)有一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)候，OSAL負(fù)責(zé)將此事件分配給能夠處理此事件的任務(wù)，然后此任務(wù)判斷事件的類型，調(diào)用相應(yīng)的事件處理程序進(jìn)行處理。

現(xiàn)有的嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類，即通用的多任務(wù)操作系統(tǒng)(General—purpose Multi-tasking OS)和事件驅(qū)動(dòng)的操作系統(tǒng)(Event-driven OS)。前者能夠很好地支持多任務(wù)或者多線程，但是會(huì)隨著內(nèi)部任務(wù)切換頻率的增加而產(chǎn)生很大的開銷，這類操作系統(tǒng)有：uC／OS-II、嵌入式Linux、WinCE等。后者支持?jǐn)?shù)據(jù)流的高效并發(fā)，并且考慮了系統(tǒng)的低功耗要求，在功耗、運(yùn)行開銷等方面具有優(yōu)勢(shì)。典型的代表如TinyOSl291。

目前TinyOS操作系統(tǒng)支持的平臺(tái)有ATMEL公司的AVR系列、TI公司的MSP430系列。由于TinyOS操作系統(tǒng)還沒有對(duì)Chipcon公司（才知道TI把它收購(gòu)了）提供CC2430開發(fā)平臺(tái)提供支持，因此，要在CC2430開發(fā)平臺(tái)上使用TinyOS系統(tǒng)來開發(fā)Zigbee協(xié)議棧軟件，就必須首先對(duì)TinyOS進(jìn)行移植。

因此Chipcon公司為自己設(shè)計(jì)的ZStack協(xié)議棧中提供了一個(gè)名為操作系統(tǒng)抽象層OSAL的協(xié)議棧調(diào)度程序。

Osal主要提供如下功能:任務(wù)注冊(cè)、任務(wù)間同步互斥、中斷處理

存儲(chǔ)器分配和管理、提供定時(shí)器功能

OSAL的調(diào)度機(jī)制

協(xié)議棧調(diào)度程序（OSAL）的調(diào)度機(jī)制分為三部分：1、任務(wù)調(diào)度；2、時(shí)間管理；3、原語(yǔ)通信。

1、任務(wù)調(diào)度：osal采用一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)來管理協(xié)議棧各層相應(yīng)任務(wù)。相關(guān)操作函數(shù)有，添加任務(wù)到鏈表中；獲取下一個(gè)活動(dòng)任務(wù)；根據(jù)taskID查找下一個(gè)任務(wù)。osal采用輪詢?nèi)蝿?wù)調(diào)度隊(duì)列（任務(wù)鏈表），通過兩個(gè)函數(shù)：調(diào)度程序主循環(huán)函數(shù)和設(shè)置事件發(fā)生標(biāo)志函數(shù)。

2、時(shí)間管理：通過為事件設(shè)置超時(shí)等待時(shí)間，一旦等待時(shí)間結(jié)束，便為對(duì)應(yīng)任務(wù)設(shè)置事件發(fā)生標(biāo)志，從而達(dá)到對(duì)事件進(jìn)行延時(shí)處理目的。

3、原語(yǔ)通信：請(qǐng)求響應(yīng)原語(yǔ)操作：一旦調(diào)用了下層相關(guān)函數(shù)后，就立即返回。下層處理函數(shù)在操作結(jié)束后，將結(jié)果以消息的形式發(fā)送到上層并產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)事件，調(diào)度程序發(fā)現(xiàn)這個(gè)事件后就會(huì)調(diào)用相應(yīng)的事件處理函數(shù)對(duì)它進(jìn)行處理。兩個(gè)相關(guān)函數(shù)：向目標(biāo)任務(wù)發(fā)送消息的函數(shù)；消息提取函數(shù)。

OSAL管理的實(shí)現(xiàn)

如果實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的低耦合，使軟件不經(jīng)改動(dòng)或很少改動(dòng)即可應(yīng)用在另外的硬件上，這樣就方便硬件改造、升級(jí)、遷移后，軟件的移植。HAL硬件抽象層正是用來抽象各種硬件的資源，告知給軟件。其作用類似于嵌入式系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的定義硬件資源的h頭文件。

BLE低功耗藍(lán)牙系統(tǒng)架構(gòu):

軟件功能是由任務(wù)事件來實(shí)現(xiàn)的，創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)事件需要以下工作：

1. 創(chuàng)建task identifier任務(wù)ID；2. 編寫任務(wù)初始化（task initialization routine）進(jìn)程，并需要添加到OSAL初始化進(jìn)程中，這就是說系統(tǒng)啟動(dòng)后不能動(dòng)態(tài)添加功能；3. 編寫任務(wù)處理程序；4. 如有需要提供消息服務(wù)。BLE協(xié)議棧的各層都是以O(shè)SAL任務(wù)方式實(shí)現(xiàn)，由于LL控制室的時(shí)間要求最為迫切，所以其任務(wù)優(yōu)先級(jí)最高。為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理，OSAL通過消息處理(messageprocess)，存儲(chǔ)管理，計(jì)時(shí)器定時(shí)等附加服務(wù)實(shí)現(xiàn)。

OSAL的系統(tǒng)啟動(dòng)流程

為了使用OSAL，在main函數(shù)的最后要啟動(dòng)一個(gè)名叫osal_start_system的進(jìn)程，該進(jìn)程會(huì)調(diào)用由特定應(yīng)用決定的啟動(dòng)函數(shù)osalInitTasks（來啟動(dòng)系統(tǒng)）。osalInitTasks逐個(gè)調(diào)用BLE協(xié)議棧各層的啟動(dòng)進(jìn)程來初始化協(xié)議棧。隨后，設(shè)置一個(gè)任務(wù)的8bit任務(wù)ID（task ID），跳入循環(huán)等待執(zhí)行任務(wù)，系統(tǒng)啟動(dòng)完成。1. 任務(wù)優(yōu)先級(jí)決定于任務(wù)ID，任務(wù)ID越小，優(yōu)先級(jí)越高2. BLE協(xié)議棧各層的任務(wù)優(yōu)先級(jí)比應(yīng)用程序的高3. 初始化協(xié)議棧后，越早調(diào)入的任務(wù)，任務(wù)ID越高，優(yōu)先級(jí)越低，即系統(tǒng)傾向于處理新到的任務(wù)每個(gè)事件任務(wù)由對(duì)應(yīng)的16bit事件變量來標(biāo)示，事件狀態(tài)由旗號(hào)（taskflag）來標(biāo)示。如果事件處理程序已經(jīng)完成，但其旗號(hào)并沒有移除，OSAL會(huì)認(rèn)為事情還沒有完成而繼續(xù)在該程序中不返回。比如，在SimpleBLEPeripheral實(shí)例工程中，當(dāng)事件START_DEVICE_EVT發(fā)生，其處理函數(shù)SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent就運(yùn)行，結(jié)束后返回16bit事件變量，并清除旗語(yǔ)SBP_START_DEVICE_EVT。每當(dāng)OSAL事件檢測(cè)到了有任務(wù)事件，其相應(yīng)的處理進(jìn)程將被添加到由處理進(jìn)程指針構(gòu)成的事件處理表單中，該表單名叫taskArr（taskarray）。taskArr中各個(gè)事件進(jìn)程的順序和osalInitTasks初始化函數(shù)中任務(wù)ID的順序是對(duì)應(yīng)的。有兩種，最簡(jiǎn)單的方法是使用osal_set_event函數(shù)（函數(shù)原型在OSAL.h文件中），在這個(gè)函數(shù)中，用戶可以像定義函數(shù)參數(shù)一樣設(shè)置任務(wù)ID和事件旗語(yǔ)。第二種方法是使用osal_start_timerEx函數(shù)（函數(shù)原型在OSAL_Timers.h文件中），使用方法同osal_set_event函數(shù)，而第三個(gè)以毫秒為單位的參數(shù)osal_start_timerEx則指示該事件處理必須要在這個(gè)限定時(shí)間內(nèi)，通過定時(shí)器來為事件處理計(jì)時(shí)。

類似于Linux嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存分配C函數(shù)mem_alloc，OSAL利用osal_mem_alloc提供基本的存儲(chǔ)管理，但osal_mem_alloc只有一個(gè)用于定義byte數(shù)的參數(shù)。對(duì)應(yīng)的內(nèi)存釋放函數(shù)為osal_mem_free。不同的子系統(tǒng)通過OSAL的消息機(jī)制通信。消息即為數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)種類和長(zhǎng)度都不限定。消息收發(fā)過程描述如下：

接收信息，調(diào)用函數(shù)osal_msg_allocate創(chuàng)建消息占用內(nèi)存空間（已經(jīng)包含了osal_mem_alloc函數(shù)功能），需要為該函數(shù)指定空間大小，該函數(shù)返回內(nèi)存空間地址指針，利用該指針就可把所需數(shù)據(jù)拷貝到該空間。

發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)用函數(shù)osal_msg_send，需為該函數(shù)指定發(fā)送目標(biāo)任務(wù)，OSAL通過旗語(yǔ)SYS_EVENT_MSG告知目標(biāo)任務(wù)，目標(biāo)任務(wù)的處理函數(shù)調(diào)用osal_msg_receive來接收發(fā)來的數(shù)據(jù)。建議每個(gè)OSAL任務(wù)都有一個(gè)消息處理函數(shù)，每當(dāng)任務(wù)收到一個(gè)消息后，通過消息的種類來確定需要本任務(wù)做相應(yīng)處理。消息接收并處理完成，調(diào)用函數(shù)osal_msg_deallocate來釋放內(nèi)存（已經(jīng)包含了osal_mem_free函數(shù)功能）。

為了實(shí)現(xiàn)更好的移植性，協(xié)議棧將硬件層抽象出了一個(gè)HAL硬件抽象層，當(dāng)新的硬件平臺(tái)做好后，只需修改HAL，而不需修改HAL之上的協(xié)議棧的其他組件和應(yīng)用程序。