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前言： 前文已经有多次地方提及到协议栈，但是迟迟没有做一个介绍。呵呵，不是不讲，时候未到！我们需要在最适合的时候做最适合的事。今天，我们来讲述一下协议栈的工作原理，这个东西将是我们以后接触得最多的东西，从学习到项目开发，你不得不和他打交道。由于我们的学习平台是基于TI公司的，所以讲述的当然也是TI的Z-STACK。
内容讲解：
相信大家已经知道CC2530集成了增强型的8051内核，在这个内核中进行组网通讯时候，如果再像以前基础实验的方法来写程序，相信大家都会望而止步，ZigBee也不会在今天火起来了。所以ZigBee的生产商很聪明，比如TI公司，他们问你搭建一个小型的操作系统（本质也是大型的程序），名叫Z-stack。他们帮你考虑底层和网络层的内容，将复杂部分屏蔽掉。让用户通过API函数就可以轻易用ZigBee。这样大家使用他们的产品也理所当然了，确实高明。
也就是说，协议栈是一个小操作系统。大家不要听到是操作系统就感觉到很复杂。回想我们当初学习51单片机时候是不是会用到定时器的功能？嗯，我们会利用定时器计时，令LED一秒改变一次状态。好，现在进一步，我们利用同一个定时器计时，令LED1 一秒闪烁一次，LED2 二秒闪烁一次。这样就有2个任务了。再进一步…有n个LED,就有n个任务执行了。协议栈的最终工作原理也一样。从它工作开始，定时器周而复始地计时，有发送、接收…等任务要执行时就执行。这个方式称为任务轮询。
图1任务轮询
协议栈很久没打开了吧？没什么神秘的，我直接拿他们的东西来解剖！我们打开协议栈文件夹 TexasInstruments\Projects\zstack 。里面包含了TI公司的例程和工具。其中的功能我们会在用的的实验里讲解。再打开Samples文件夹：
图2
Samples文件夹里面有三个例子: GenericApp、SampleApp、SimpleApp在这里们选择SampleApp对协议栈的工作流程进行讲解。打开\SampleApp\CC2530DB 下工程文件 SampleApp.eww。留意左边的工程目录，我们暂时只需要关注Zmain文件夹和App文件夹。
图3
任何程序都在main函数开始运行，Z-STACK也不例外。打开Zmain.C,找到int main( void ) 函数。我们大概浏览一下main函数代码：
图4
/*********************************************************************
* @fn main * @brief First function called after startup. * @return don't care */ int main( void ) { // Turn off interrupts osal_int_disable( INTS_ALL ); //关闭所有中断 // Initialization for board related stuff such as LEDs HAL_BOARD_INIT(); //初始化系统时钟 // Make suresupply voltage is high enough to run zmain_vdd_check(); //检查芯片电压是否正常 // Initializeboard I/O InitBoard(OB_COLD ); //初始化I/O ，LED 、Timer 等 // Initialze HALdrivers HalDriverInit(); //初始化芯片各硬件模块 // Initialize NVSystem osal_nv_init(NULL ); // 初始化Flash 存储器 // Initialize theMAC ZMacInit(); //初始化MAC 层 // Determine theextended address zmain_ext_addr(); //确定IEEE 64位地址 // Initialize basic NV items zgInit(); // 初始化非易失变量 #ifndef NONWK // Since the AF isn't a task, call it's initializationroutine afInit(); #endif // Initialize theoperating system osal_init_system(); // 初始化操作系统 // Allow interrupts osal_int_enable( INTS_ALL ); // 使能全部中断 // Final board initialization InitBoard(OB_READY ); // 初始化按键 // Display information about this device zmain_dev_info(); //显示设备信息 /* Display the device info on the LCD */ #ifdef LCD_SUPPORTED zmain_lcd_init(); #endif #ifdef WDT_IN_PM1 /* If WDT is used, this is a good place to enable it. */ WatchDogEnable( WDTIMX ); #endif osal_start_system(); // NoReturn from here 执行操作系统，进去后不会返回 return 0; // Shouldn't gethere. } 我们大概看了上面的代码后，可能感觉很多函数不认识。没关系，代码很有条理性，开始先执行初始化工作。包括硬件、网络层、任务等的初始化。然后执行osal_start_system();操作系统。进去后可不会回来了。在这里，我们重点了解2个函数： 1、初始化操作系统 osal_init_system(); 2、运行操作系统 osal_start_system(); *怎么看？在函数名上单击右键——go to definition of…，便可以进入函数。 1、 我们先来看osal_init_system();系统初始化函数，进入函数。发现里面有6个初始化函数，没事，我们需要做的是掐住咽喉。这里我们只关心 osalInitTasks();任务初始化函数。继续由该函数进入。
图5
终于到尽头了。这一下子代码更不熟悉了。不过我们可以发现，函数好像能在taskID这个变量上找到一定的规律。请看下面程序注释。
图6
void osalInitTasks( void ) { uint8 taskID = 0; // 分配内存，返回指向缓冲区的指针 tasksEvents = (uint16 *)osal_mem_alloc(sizeof( uint16 ) * tasksCnt); // 设置所分配的内存空间单元值为0 osal_memset( tasksEvents,0, (sizeof( uint16 ) * tasksCnt)); // 任务优先级由高向低依次排列，高优先级对应taskID 的值反而小 macTaskInit( taskID++ ); //macTaskInit(0) ，用户不需考虑 nwk_init( taskID++ ); //nwk_init(1)，用户不需考虑 Hal_Init( taskID++ ); //Hal_Init(2) ，用户需考虑 #if defined( MT_TASK ) MT_TaskInit( taskID++ ); #endif APS_Init( taskID++ ); //APS_Init(3) ，用户不需考虑 #if defined (ZIGBEE_FRAGMENTATION ) APSF_Init( taskID++ ); #endif ZDApp_Init( taskID++ ); //ZDApp_Init(4) ，用户需考虑 #if defined (ZIGBEE_FREQ_AGILITY ) || defined ( ZIGBEE_PANID_CONFLICT ) ZDNwkMgr_Init( taskID++ ); #endif SampleApp_Init( taskID ); // SampleApp_Init _Init(5) ，用户需考虑 } 我们可以这样理解，函数对taskID个东西进行初始化，每初始化一个，taskID++。大家看到了注释后面有些写着用户需要考虑，有些则写着用户不需考虑。没错，需要考虑的用户可以根据自己的硬件平台或者其他设置，而写着不需考虑的也是不能修改的。TI公司出品协议栈已完成的东西。这里先提前卖个关子SampleApp_Init( taskID );很重要，也是我们应用协议栈例程的必需要函数，用户通常在这里初始化自己的东西。 至此，osal_init_system();大概了解完毕。 2、 我们再来看第二个函数 osal_start_system();运行操作系统。同样用go to definition 的方法进入该函数。呵呵，结果发现很不理想。甚至很多函数形式没见过。看代码吧：
图7
/******************************************************************* *@fn osal_start_system *@brief* * This function is the main loop function ofthe task system. It * will look through all task events and callthe task_event_processor() * function for the task with the event. If there are no events (for * all tasks), this function puts the processorinto Sleep. * This Function doesn't return. 翻译：这个是任务系统轮询的主要函数。他会查找发生的事件然后调用相应的事件执行函数。如果没有事件登记要发生，那么就进入睡眠模式。这个函数是永远不会返回的。 ---是不是看完官方的介绍清晰了一点？我的英语水平都可以，相信你用心也可以的。--- *@param void *@return none *******************************************/ void osal_start_system(void )
{
#if!defined ( ZBIT ) && !defined ( UBIT )
for(;;) // Forever Loop
#endif
{
uint8 idx = 0;
osalTimeUpdate();//这里是在扫描哪个事件被触发了，然后置相应的标志位
Hal_ProcessPoll(); // This replaces MT_SerialPoll() andosal_check_timer().
do {
if (tasksEvents[idx]) // Task ishighest priority that is ready.
{
break; // 得到待处理的最高优先级任务索引号 idx
}
} while (++idx < tasksCnt);
if(idx < tasksCnt)
{
uint16 events;
halIntState_t intState;
HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState); // 进入临界区,保护
events= tasksEvents[idx]; //提取需要处理的任务中的事件
tasksEvents[idx] = 0; // Clear theEvents for this task.清除本次任务的事件
HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState); // 退出临界区
events = (tasksArr[idx])( idx, events );//通过指针调用任务处理函数，关键
HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);//进入临界区
tasksEvents[idx] |= events; // Add backunprocessed events to the current task.保存未处理的事件 HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState); // 退出临界区
}
#if defined( POWER_SAVING)
else // Complete pass through all task events withno activity?
{
osal_pwrmgr_powerconserve(); // Put the processor/system into sleep
}
#endif
}
}
我们来关注一下events = tasksEvents[idx]; 进入tasksEvents[idx]数组定义，发现恰好在刚刚osalInitTasks( void )函数上面。而且taskID一一对应。这就是初始化与调用的关系。taskID把任务联系起来了。
图8
关于协议栈的介绍先到这里，其他会在以后的实例中结合程序来介绍，这样会更直观。大家可以根据需要再熟悉一下函数里面的内容。游一下这个代码的海洋。我们可以总结出一个协议栈简单的工作流程。
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发表于 2016-4-13 21:04:49
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