現(xiàn)成輪子OSAL操作系統(tǒng)抽象層的移植

簡(jiǎn)單介紹一下Z-STACK中的OSAL，值得一看的現(xiàn)成輪子；

什么是 OSAL?

今天同學(xué)忽然問我有沒有搞過OSAL，忽然間一頭霧水，于是在搜索引擎上找到了答案，發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)十分實(shí)用的東西。

OSAL(operating system abstraction layer)，操作系統(tǒng)抽象層，是一種以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)為核心的系統(tǒng)資源管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了類似RTOS的某些功能，但并不能稱之為真正意義上的RTOS，因?yàn)槠浔旧磉€不支持任務(wù)的掛起，任務(wù)的搶占等等功能。

但是這種機(jī)制，實(shí)現(xiàn)的代碼十分精簡(jiǎn)，占用資源也非常少，對(duì)于資源十分緊張的嵌入式平臺(tái)，也可以完成比較復(fù)雜的邏輯功能。

在TI CC2530的ZIGBEE協(xié)議棧Z-STACK中可以找到OSAL的身影，可以在官網(wǎng)上搜索z-stack下載相關(guān)的源碼，其中就包含了OSAL實(shí)現(xiàn)的源碼；

移除掉一些無關(guān)功能的代碼之后，剩下OSAL的源碼總共約1100多行代碼，全部由C語言實(shí)現(xiàn)，資源占用約為

• RAM：512Byte
• ROM：2KB

理論上可以移植到絕大多數(shù)的芯片平臺(tái)上。

源碼安裝

目前官網(wǎng)上最新的版本，下載安裝到本地；

安裝完成之后，可以到安裝目錄下，找到相應(yīng)的源碼，不過這里基本上是zigbee的協(xié)議棧，所以OSAL相關(guān)的部分在下圖所示的路徑中；

進(jìn)入到osal路徑下的文件結(jié)構(gòu)如下圖所示；

這個(gè)OSAL操作系統(tǒng)抽象層用于保護(hù)協(xié)議棧軟件組件不受程序硬件細(xì)節(jié)的影響，減少程序的耦合性，提高可移植性和復(fù)用性。它可以獨(dú)立于程序環(huán)境，并且提供了以下功能。

1. 任務(wù)注冊(cè)、初始化、啟動(dòng)；
2. 任務(wù)間的消息交換；
3. 任務(wù)同步；
4. 中斷處理；
5. 計(jì)時(shí)器；
6. 內(nèi)存分配；

Linux 上OSAL的移植

可以嘗試把OSAL的框架移植到單片機(jī)上，進(jìn)行測(cè)試，這里是GitHub上fork的一個(gè)倉庫OSAL ，已經(jīng)具體的移植方法，可以在Linux平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，

void osal_main(void)
{
    //系統(tǒng)硬件、外設(shè)等初始化

    //禁止中斷
    HAL_DISABLE_INTERRUPTS();

    //osal操作系統(tǒng)初始化
    osal_init_system();

    //添加任務(wù)
    osal_add_Task(print_task_init, print_task_event_process, 1);
    osal_add_Task(statistics_task_init, statistics_task_event_process, 2);

    //添加的任務(wù)統(tǒng)一進(jìn)行初始化
    osal_Task_init();

    osal_mem_kick();

    //允許中斷
    HAL_ENABLE_INTERRUPTS();

    //設(shè)置初始任務(wù)事件，上電就需要自動(dòng)輪詢的任務(wù)事件可在此添加

    //啟動(dòng)osal系統(tǒng)，不會(huì)再返回
    osal_start_system();
}

STM32上OSAL的移植

如果直接使用ti官方的代碼改動(dòng)會(huì)相對(duì)比較大，這里直接在github上找到一份移植到stm32的工程，直接fork了一份改成HAL庫，可以參考一下stm32-osal， 克隆代碼之后，直接復(fù)制osal文件夾到CubeIDE工程目錄下，然后對(duì)工程文件列表進(jìn)行刷新，可以看到如下圖所示；

下面是作者基于ti的osal的移植說明：

1. 完成 OSAL\hal\timer.c文件，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘；
2. 修改 OSAL\include\type.h文件中的全局中斷開關(guān)函數(shù)（可以為空），添加芯片對(duì)應(yīng)的頭文件，根據(jù)需要修改數(shù)據(jù)類型重定義，根據(jù)芯片字長(zhǎng)修改halDataAlign_t類型；
3. 根據(jù)需要修改 OSAL\osal\osal_memory.h文件中的內(nèi)存池大小定義，文件中osalMemHdr_t類型需要確保長(zhǎng)度為16bit或以上，非8位單片機(jī)需要設(shè)定內(nèi)存池的字節(jié)對(duì)齊；
4. 添加任務(wù)函數(shù)中的任務(wù)優(yōu)先級(jí)數(shù)值大的任務(wù)則優(yōu)先級(jí)高；
5. 根據(jù)需要修改 OSAL\include\osal_memory.h文件中的OSALMEM_METRICS定義，有效則開啟內(nèi)存統(tǒng)計(jì)功能；

關(guān)鍵點(diǎn)

總體來說，因?yàn)檎驹诰奕说募绨蛏?，整體的代碼需要修改的部分已經(jīng)很少了。首先這個(gè)機(jī)制是根據(jù)時(shí)間片輪詢調(diào)度的，所以會(huì)對(duì)每個(gè)任務(wù)分配一個(gè)ID以及一個(gè)任務(wù)專屬的定時(shí)器，同時(shí)，使用一個(gè)鏈表管理每個(gè)任務(wù)的定時(shí)器，同樣的，每個(gè)定時(shí)器會(huì)更加任務(wù)ID來進(jìn)行匹配，所以，需要在hal增加對(duì)定時(shí)器更新的函數(shù)；如下所示；

因?yàn)槭褂肅ubeMX修改配置，重新生成代碼后會(huì)覆蓋原文件stm32f1xx_it.c，所以，重新生成的時(shí)候，注意添加osal_update_timers()，如果對(duì)其他內(nèi)容感興趣的話，可以參考一下源碼；

測(cè)試代碼

使用串口3進(jìn)行任務(wù)測(cè)試，定義了兩個(gè)任務(wù)，先貼出其中的一部分，詳細(xì)的可以全部的工程代碼；

int osal_main(void)
{    
    HAL_DISABLE_INTERRUPTS();
    osal_init_system();
    
 osal_add_Task(Serial_Task_Init,Serial_Task_EventProcess, 1);
 osal_add_Task(Serial_Task_02_Init,Serial_Task_02_EventProcess, 2);
 osal_Task_init();
 osal_mem_kick();
 HAL_ENABLE_INTERRUPTS(); 
 //"hello task 01\r\n";
 osal_start_reload_timer( Serial_TaskID, PRINTF_STR, 100);
 //"hello task 02\r\n";
 osal_start_reload_timer( Serial_Task_02_ID, PRINTF_STR_TASK_02, 500);
 
 osal_start_system();
}

下面是運(yùn)行結(jié)果：

結(jié)語

如果不使用RTOS，那么OSAL也是不錯(cuò)的選擇，不過還需要對(duì)其源碼需要進(jìn)一步的理解，這樣在出現(xiàn)問題的時(shí)候，才可以對(duì)癥下藥。

附件

該工程基于CubeIDE 1.3：
百度網(wǎng)盤：https://pan.baidu.com/s/1zXkEp7jNoO-ODqMtU5YxBA)
提取碼：ncry

Github：https://github.com/hotsauce1861/osal.git