1、.OSAL的工作原理 ZigBee 協(xié)議棧依據(jù) IEEE 802.15.4 標準和 ZigBee 協(xié)議規(guī)范。ZigBee 網(wǎng)絡中的各種操作需要 ，利用協(xié)議棧各層所提供的原語操作來共同完成。原語操作的實現(xiàn)過程往往需要向下一層發(fā)起一 個原語操作并且通過下層返回的操作結果來判斷出下一條要執(zhí)行的原語操作。IEEE 802 15 4 標準和 ZigBee 協(xié)議規(guī)范中定義的各層原語操作多達數(shù)十條，原語的操作過程也比較復雜，它 已經(jīng)不是一個簡單的單任務軟件。對于這樣一個復雜的嵌入式通信軟件來說，其實現(xiàn)通常需要 依靠嵌入式操作系統(tǒng)來完成。 挪威半導體公司 Chipcon( 目前已經(jīng)被TI 公司收購)作為業(yè)界領

2、先的 ZigBee 一站式方案供應 商，在推出其 CC2530 開發(fā)平臺時，也向用戶提供了自己的 ZigBee 協(xié)議棧軟件-Z-Stack 。這是 一款業(yè)界領先的商業(yè)級協(xié)議棧，使用 CC2530 射頻芯片，可以使用戶很容易的開發(fā)出具體的應 用程序來。Z-Stack 使用瑞典公司 IAR 開發(fā)的 IAR Embedded Workbench for MCS 51 作為它的 集成開發(fā)環(huán)境。Chipcon 公司為自己設計的 Z-Stack 協(xié)議棧中提供了一個名為操作系統(tǒng)抽象層 OSAL 的協(xié)議棧調(diào)度程序。對于用戶來說，除了能夠看到這個調(diào)度程序外，其它任何協(xié)議棧操 作的具體實現(xiàn)細節(jié)都被封裝在庫代碼中。

3、用戶在進行具體的應用開發(fā)時只能夠通過調(diào)用API 接 口來進行，而無權知道 Zig,Bee 協(xié)議棧實現(xiàn)的具體細節(jié)。 Z-Stack1.4.3及以后的版本中引入了一個OSAL(Operating System Abstraction Layer 操作系統(tǒng)抽象層)，但在我們整個的ZigBee協(xié)議棧的結構圖中，我并沒有能夠發(fā)現(xiàn)這個層在哪個位置。但是整個的協(xié)議棧都要在OS的基礎上才能運行。OSAL和我們通常所說的RTOS，pc上的操作系統(tǒng)還是有很大的不同，ZigBee2006中只是利用了操作系統(tǒng)的概念和思想，利用OS把Z-Stack軟件組件從特殊的處理過程相分離，并將軟件成分保護了起來。它提供了如下的管

4、理功能：任務的注冊、初始化、開始 任務間的消息交換 任務同步 中斷處理 時間管理 內(nèi)存分配OSAL主要是這樣一種機制,一種任務分配資源的機制,從而形成了一個簡單多任務的操作系統(tǒng)。首先,osal初始化系統(tǒng)，包括軟件系統(tǒng)初始化和資源初始化其中軟件系統(tǒng)初始化就是初始化一些變量，比如osal重要的組成部分任務表，任務結構體和序列號資源初始化主要包括內(nèi)存，中斷，等各種設備模塊資源這就和我們嵌入式系統(tǒng)中的RTOS操作系統(tǒng)C/OS-II有了很大的相似處。C/OS-II中也是通過建立任務把一個問題進行分解，任務之間可以通過消息隊列的方式進行通信。 接著，osal通過osal_add_task添加任務到任務表中

5、，形成一個任務鏈表這個任務鏈表是以任務的優(yōu)先級先后排序的優(yōu)先級高的排在前，低者排于后 最后，開始運行系統(tǒng)，系統(tǒng)是以一個死循環(huán)的形式工作的在循環(huán)體當中不斷地檢測各個任務，看是否要運行等這就相當于我們平時用的linux和window等多任務系統(tǒng)，把分成個時間片（有多少任務就分成多少時間片），只要處理頻率高，就相當于多任務同時運行了。下面我們來結合sampleAPP來說明一下OSAL的具體工作情況。 Sample Application是ZStack協(xié)議棧提供的一個非常簡單的演示實例，實例中的每個設備都可以發(fā)送和接收兩種信息：周期信息和閃爍信息。周期信息-當設備加入該網(wǎng)絡后，所有設備每隔 5S（加上

6、一個隨機數(shù)，毫秒mS為單位）發(fā)送一個周期信息，該信息的數(shù)據(jù)載荷為發(fā)送信息的次數(shù)。閃爍信息-通過按下按鍵 SW1發(fā)送一個控制LED燈閃爍的廣播信息，該廣播信息只針對組 1 內(nèi)的所有設備。所有設備初始化都被加入組 1，所以網(wǎng)絡一旦建立完成便可執(zhí)行LED燈閃爍實驗。可以通過按下設備的 SW2 退出組 1，如果設備退出組1則不再接收來自組1的消息，其按鍵SW1發(fā)送的消息也不再控制組1LED燈的閃爍。通過再次按下 SW2 便可讓設備再次加入到組1，從而又可以接受來自組1的消息，其SW1也可以控制組1內(nèi)設備的LED燈閃爍了。當設備接收到閃爍信息會閃爍LED燈，而當接收到周期信息時協(xié)議棧沒有提供具體的實驗現(xiàn)

7、象，留給了用戶自行處理，可以根據(jù)實際需要自行更改實驗代碼。在該工程中使用了兩個按鍵SW1和SW2。即ZStack協(xié)議棧中的HAL_KEY_SW_1和HAL_KEY_SW_2。同時工程中也定義了一個事件用來處理周期信息事件，即SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVTSampleApp.h。二、一般工程說明： 在學習ZStack協(xié)議棧的時候我們要把握一個重點就是事件的產(chǎn)生和事件的處理。任務的初始化為事件的產(chǎn)生制造了“溫床”，是事件產(chǎn)生的前提，任何工程都需要先初始化。當有事件產(chǎn)生OS就會調(diào)用相應的處理函數(shù)進行處理。在OS循環(huán)那一節(jié)我們可以看到在任務初始化的最后一項就是應用層的初

8、始化，而在指向處理函數(shù)的指針數(shù)組中最后一項是對應的應用層的處理函數(shù)。應用層相關事件會由應用層處理函數(shù)進行處理。每一層都是相互對應，各司其職。程序執(zhí)行流程如下：ZMain.c的main()-osal.c的osal_init_system()-OSAL_SampleApp.c的osalInitTasks()之后分兩部分執(zhí)行-首先執(zhí)行SampleApp.c的SampleApp_Init()，接著執(zhí)行osal.c中的事件循環(huán)，不停的執(zhí)行SampleApp_ProcessEvent()，進行應用層事件檢測。兩個關鍵函數(shù)1.SampleApp_Init2.SampleApp_ProcessEvent具體代

9、碼如下：SampleApp_initvoid SampleApp_Init( uint8 task_id )/osal應用層的任務ID賦值SampleApp_TaskID = task_id;/設備狀態(tài)設定為ZDO層中定義的初始化狀態(tài)SampleApp_NwkState = DEV_INIT;/定義消息IDSampleApp_TransID = 0;/后面的demo例子中用到這個編譯選項#if defined ( SOFT_START )/如果選擇了SOFT編譯選項，則作為協(xié)調(diào)器啟動 zgDeviceLogicalType = ZG_DEVICETYPE_COORDINATOR;#endif

10、/ SOFT_START/如果定義了HOLD_AUTO_START選項，則調(diào)用層的ZDOInitDevice，按照默認順/序網(wǎng)絡中的第一個設備作為協(xié)調(diào)器，其他的設備作為子設備#if defined ( HOLD_AUTO_START )ZDOInitDevice(0);#endif/定義廣播地址/地址模式SampleApp_Periodic_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)AddrBroadcast;/指定端點號SampleApp_Periodic_DstAddr.endPoint = SAMPLEAPP_ENDPOINT/指定目的網(wǎng)絡地址為廣播地址Sampl

11、eApp_Periodic_DstAddr.addr.shortAddr = 0xFFFF;/ 設定flash中命令即按鍵命令要發(fā)送的目的地址SampleApp_Flash_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)afAddrGroup;SampleApp_Flash_DstAddr.endPoint = SAMPLEAPP_ENDPOINT;SampleApp_Flash_DstAddr.addr.shortAddr = SAMPLEAPP_FLASH_GROUP;/ 定義本設備用來通信的APS層端點描述符/端點號SampleApp_epDesc.endPoint

12、= SAMPLEAPP_ENDPOINT;/任務IDSampleApp_epDesc.task_id = &SampleApp_TaskID;/簡單描述符SampleApp_epDesc.simpleDesc = (SimpleDescriptionFormat_t *)&SampleApp_SimpleDesc;/延時策略SampleApp_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;/ 向AF層注冊端點描述符afRegister( &SampleApp_epDesc );/ 向osal層注冊按鍵消息RegisterForKeys( SampleApp_TaskID

13、);/ 設定一個新的組/組號SampleApp_Group.ID = 0x0003;/設定組名osal_memcpy( SampleApp_G, Group 3, 7 );/把該組添加到網(wǎng)絡中aps_AddGroup( SAMPLEAPP_ENDPOINT, &SampleApp_Group );#if defined ( LCD_SUPPORTED )/如果選擇了LCD_SUPPORTED編譯選項，會打印一串字符Print8(HAL_LCD_LINE_2,20,SampleApp,1);#endifuint16 SampleApp_ProcessEvent( uint8 t

14、ask_id, uint16 events )/定義應用層數(shù)據(jù)包afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;/判斷osal層的消息類型/如果系統(tǒng)消息到來if ( events & SYS_EVENT_MSG ) /接收數(shù)據(jù)包 MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive(SampleApp_TaskID ); /如果數(shù)據(jù)包不為空 while ( MSGpkt ) /判斷消息類型 switch ( MSGpkt-hdr.event ) / 如果是按鍵消息 case KEY_CHANGE: /調(diào)用按鍵處理函數(shù) SampleAp

15、p_HandleKeys( (keyChange_t *)MSGpkt)-state,(keyChange_t *)MSGpkt)-keys ); break; / 如果是別的組設備周期發(fā)送的消息 case AF_INCOMING_MSG_CMD: /調(diào)用對周期消息的處理函數(shù) SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt ); break; / 如果是設備狀態(tài)變換的命令 case ZDO_STATE_CHANGE: /獲取設備狀態(tài) SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt-hdr.status); /如果是三種狀態(tài)之一 if ( (Sa

16、mpleApp_NwkState = DEV_ZB_COORD) | (SampleApp_NwkState = DEV_ROUTER) | (SampleApp_NwkState = DEV_END_DEVICE) ) / 按正常間隔啟動一個定時器 osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT ); else /設備不在網(wǎng)絡中的不做任何處理 / Device is no longer in the network break;

17、 default: break; / 釋放消息占用的存儲區(qū) osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt ); / 判斷操作系統(tǒng)層是否有未處理的數(shù)據(jù)包,繼續(xù)處理緩沖區(qū)中的包 MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive(SampleApp_TaskID ); /判斷是否有未處理的系統(tǒng)消息，有則接收數(shù)據(jù)包，放到緩沖區(qū)一個個處理 return (events SYS_EVENT_MSG);/ 判斷是否有定時消息if ( events & SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT ) / 定時時間到發(fā)送一個消息 SampleApp_SendPeriodicMessage(); / 重新啟動定時器 osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID,SAMPLEAPP_SEND_PE