事件驱动类模拟操作系统OSAL

只看该作者 · 2016-10-12 20:42

本帖最后由 yuleying 于 2016-11-9 12:32 编辑

什么是OSAL:

目前本人已知OSAL概念是由TI公司在ZIGBEE协议栈引入,他的意思是”模拟操作系统”,此OS,并非一个真正的OS,而是模拟OS的一些方法为广大编程者提供一种写MCU程序的方法.

EventDrivenClassOSAL:

是一个由事件驱动类的OSAL,顾名思义此OSAL完全由事件进行驱动,没有事件任务就没有事干,那么OSAL就会调度空闲任务,等待事件的发生.

EventDrivenClassOSAL特点:

此系统完全由C语言编写,不会涉及汇编,摒弃了内存管理,链表等复杂的方法,且代码量非常少,整个系统不足1000行;适合初学者使用,内存占用小,也适用于各类MCU,不挑剔硬件平台,依耐于硬件的资源只需要一个定时器.

EventDrivenClassOSAL适用性:

此OSAL适用于对实时性不严格,对产品成本严格控制,使用较低端的MCU的场景.可适于以上场景的用绝大部分应用.

关于内存占用情况:

基于新唐NUVOTON M0-58MCU硬件平台,使用官方标准库,一个示例代码(代码包括4个按键驱动示例程序,一个软件BUZZ驱动程序,2个任务,用来作按键消息分发和按键消息处理,可以说一个简单的应用已经完成80%.)内存使用情况如下:

Program Size: Code=6132 RO-data=472RW-data=64 ZI-data=672

可以看出OSAL内存是占用远远于一般的OS,并且OSAL已经实现任务的消息队,列把任务/事件/定时器的堆空间已经包括,在写应用代码时不会在重复创建.

后续会补充一个基于8051的示例代码内存使用情况.

鸣谢:

特别感谢我的同事”罗天浩,LTH”提供了OSAL的部分框架,特别是万能的消息队列,使OS部得更简洁.

感谢业界各位朋友提供宝贵的意见和建议.

感谢“ Seven Pounds 反馈队列未进入临界保护等

声明:

文档中部分见解属于个人见解,未经过验证(如:OSAL定义),如果错误敬请谅解,欢迎批评指导.

作者:余乐瀛

QQ:470284225

讨论群: 413012273

EMAIL:yuleying@126.com

时间:20160926

概要:

OSAL由”任务Task”,”事件Event”,”定时器Timer”,”队列Queue”组成.

任务:

任务通常指所接受的工作，所担负的职责，是指为了完成某个有方向性的目的而产生的活动。

任务一旦被创建就会一直存在,因为考虑系统设计的原因,没有删除任务,只要没有消息触发任务,那么任务就不会运行.

事件:

事件一般是临时突发的，不可预期的，需要快速响应处理的一类活动，事件与项目，任务的显著区别就是事件是没有明确的目的的，完全不可预期。

事件的显著特性就是其临时性和突发性，可能并不会经常发生，只是偶然性，以致不可预期。

事件可以是即时事件,也可以是延时事件,任务创建后只会运行一次,如果希望事件能各周期运行,那么只需要在事件运行时,重新创建一次就行.

事件在未执行时再次被创建时,系统不会再次创建一个新的事件,而是将已经创建但未执行的事件延时重新设置.

事件在未执行前可以被清除.

定时器:

定时器属于用软件实现了不同的硬件定时器;定时器基于系统定时器(TICK)来运行的.

定时器一旦被创建将会周期性自动运行,不需要重装初值,直到被删除.

如果需要一次性定时器,推荐使用事件来完成.

由于定时器是在中断里面完成,所有定时器处理的事件不能太久,以免影响系统的正常运行.

队列:

任务创建时已经为任务创建一个队列来传递消息给任务.

用于如果需要自定义不各种格式的队列,可以自行创建.

只看该作者 · 2016-10-12 23:29

ZigBee的协议栈，是个准系统的东西。

只看该作者 · 2016-10-13 14:54

事件驱动是不是就是相当于中断一样的，有了任务就加入系统执行。

1万 · 2016-10-14 21:18

任务通常指所接受的工作，所担负的职责，是指为了完成某个有方向性的目的而产生的活动。

只看该作者 · 2016-10-15 21:39

定时器属于用软件实现了不同的硬件定时器;定时器基于系统定时器(TICK)来运行的.

1万 · 2016-10-16 08:39

OSAL (Operating System Abstraction Layer),翻译为“操作系统抽象层”。OSAL就是一种支持多任务运行的系统资源分配机制。OSAL与标准的操作系统还是有很大的区别的。

1万 · 2016-10-17 11:03

OSAL适用于对实时性不严格,对产品成本严格控制,使用较低端的MCU的场景

只看该作者 · 2016-10-18 16:03

是不是用了这个系统，不能使用各种中断了、

只看该作者 · 2016-10-21 14:25

wahahaheihei 发表于 2016-10-18 16:03
是不是用了这个系统，不能使用各种中断了、

OSAL对中断没有限制,可以使用

只看该作者 · 2016-10-21 14:30

天灵灵地灵灵发表于 2016-10-14 21:18
任务通常指所接受的工作，所担负的职责，是指为了完成某个有方向性的目的而产生的活动。 ...

对于专业术语描述不当的请谅解.
以下是网上对OS中术语解释:

blog.csdn.net/last_impression/article/details/7429043
14．任务(Tasks)
任务是OS中独立运行的单元。

只看该作者 · 2016-10-21 14:35

dongnanxibei 发表于 2016-10-16 08:39
OSAL (Operating System Abstraction Layer),翻译为“操作系统抽象层”。OSAL就是一种支持多任务运行的系统 ...

正解是"操作系统抽象层",但我认为对于新手来说不易理解,叫"模拟操作系统更容易理解.以机是**电子对TI,的BLE的OSAL解释:
5.3 E BLE 栈协议栈 L OSAL 介绍
BLE 协议栈包含了 BLE 协议所规定的基本功能，这些功能是以函数的形式实现的，
为了便于管理这些函数集，BLE 协议栈内称为 OSAL (操作系统抽象层Operating System
Abstraction Layer), 并非真正意义上的操作系统)。
非计算机专业的读者对操作系统知识较为欠缺，但是 BLE 协议栈里内嵌的操作系统
很简单，实际上就是一个大的while(1)循环，读者只需要做几个小实验，会很快掌握整个
OSAL 的工作原理。
OSAL (Operating System Abstraction Layer)，即操作系统抽象层，如何理解 OSAL
呢？
从字面意思看是跟操作系统有关，但是后面为什么又加上“抽象层”呢？在 BLE 协
议栈中，OSAL 有什么作用呢？下面将对上述问题进行讨论

只看该作者 · 2016-10-21 14:37

heisexingqisi 发表于 2016-10-15 21:39
定时器属于用软件实现了不同的硬件定时器;定时器基于系统定时器(TICK)来运行的. ...

实现方式是这样,只是定时器是在中断中回调的,所有可以看成多个硬件定时器

只看该作者 · 2016-10-21 14:45

这里引用一下**电子《1.BLE-入门与提高教程(2014.10.22)》的专业术语,本人并非高手,也是菜鸟一枚,之所以把源码贴出来就是希望有更多的朋友参与来讨论,能够从中学习,感谢各位的意见和建议.
5.3.1 L OSAL  常用术语
在讲解之前，先介绍操作系统有关的部分基础知识。
操作系统(OS)基本术语如下：
① 资源( (  Resource)
任何任务所占用的实体都可以称为资源，如一个变量、数组、结构体等。

② 共享资源( ( d Shared  Resource)
至少可以被两个任务使用的资源称为共享资源，为了防止共享资源被破坏，每个
任务在操作共享资源时，必须保证是独占该资源。
③ 任务 (Task)
一个任务，又称作一个线程，是一个简单的程序的执行过程，在任务执行过程中，
可以认为 CPU 完全属于该任务。在任务设计时，需要将问题尽可能地分为多个任务，
每个任务独立完成某种功能，同时被赋予一定的优先级，拥有自己的 CPU 寄存器和
堆栈空间。一般将任务设计为一个无限循环。
④ 多任务运行（k Muti-task  Running ）
实际上只有一个任务在运行，但是 CPU可以使用任务调度策略将多个任务进行调
度，每个任务执行特定的时间，时间片到了以后，就进行任务切换，由于每个任务执
行时间很短，例如：10ms，因此，任务切换很频繁，这就造成了多任务同时运行的“假
象”。
⑤ 内核( (  Kernel)
在多任务系统中，内核负责管理各个任务，主要包括：为每个任务分配 CPU 时
问；任务调度：负责任务间的通信。内核提供的基本的内核服务是任务切换。使用内
核可以大大简化应用系统的程序设计方法，借助内核提供的任务切换功能，可以将应
用程序分为不同的任务来实现。
⑥ 互斥( ( l Mutual  Exclusion)
多任务间通信最简单，常用的方法是使用共享数据结构。对于单片机系统，所有
任务都在单一的地址空间下，使用共享的数据结构包括全局变量、指针、缓冲区等。
虽然共享数据结构的方法简单，但是必须保证对共享数据结构的写操作具有唯一性，
以避免不同任务对同一个数据操作引起不同步从而数据出错。
保护共享资源最常用的方法是：
·关中断；
·禁止任务切换；
·使用信号量。
其中，在 BLE 协议栈内嵌操作系统中，经常使用的方法是关中断。
⑦ 消息队列( ( e Message  Queue)
消息队列用于任务间传递消息，通常包含任务间同步的信息。通过内核提供的服
务、任务或者中断服务程序将一条消息放入消息队列，然后，其他任务可以使用内核
提供的服务从消息队列中获取属于自己的消息。为了降低传递消息的开支，通常传递
指向消息的指针。在 BLE 协议栈中，OSAL 主要提供如下功能：
·任务注册、初始化和启动：
·任务的同步、互斥：
·中断处理；
·存储器分配和管理。