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zigbee笔记：十、ZStack（2.3.0-1.4.0）的OSAL使用分析

news 来源：原创 2024/9/20 20:36:43

zigbee笔记：九中，我们已经学会了利用模板，定制自己的个性开发工程，本文为协议栈（ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0）代码使用分析笔记，来进一步掌握协议栈的使用。

一、协议栈使用知识点

1、协调器、路由器、终端代码下载

通过选项卡选择不同的节点类型工程（分别是协调器、路由节点和终端节点工程），就会导致参与编译的配置文件不同，配置不同就会导致部分宏定义不同，宏定义不同就会导致工程里某些宏的值不同。这些宏值的不同会影响程序执行的流程，就会导致出现不同的功能，，如下图所示。

在选项卡里每一种版本模块都貌似有2个分为不带Pro和带Pro。zigbee协议在发展过程中经历了3个版本，其中zigbee在7出的是最新的规范这个规范有2个版本 zigbee2007和 zigbeePro他们之间的区别是，功能基本相同，Pro版本功能稍微强大咱们一般都选 Pro 。

2、信道选择与网络PANID设置

在工程配置文件f8wConfig.cfg中，参数-DDEFAULT_CHANLIST和-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID。

（1）-DDEFAULT_CHANLIST 参数

信道编码采用64位独热码，当需要多信道通信时，可以采用或运算，如编码为0x00001800表示采用11和12信道，把结果作为 DEFAULT CHANLIST值。

路由器和终端:可以在参与或操作的这些信道上选择一个相对于我来说最佳的网络，加入进去。

协调器： 可以在参与或操作的这些信道上选择一个最佳的信道并在这个信道上创建自己的Zigbee网络（）。

（2）-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID 参数

-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID值非0xFFFF时：

路由器和终端：必须要加入到PANID为参数值这样一个Zigbee无线局域网。

协调器：我要创建一个网络，并且把这个参数值作为这个网络的PANID。

-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID值为0xFFFF时：

路由器和终端：在加入网络的时候没有PANID的限制。

协调器：可以随机生成一个值，把这个随机值作为这个网络的PANID。

（3）补充：

问1： 当2个模块下载相同的协调器代码，并且指走的PANID参数值为非0xFFFF，后果会怎样?

答：先上电的模块可以创建0xFFFB这样-个zigbee网络，后上电的模块创建一个在DXFFF8基础上加1的网络。

问2：网络创建成功后，协调器的网络短地址固定为0x0000。

3、引脚初始化准备

启动osal之前main函数中还初始化调用了TI的一些硬件实验，其中很多引脚的功能已经被初始化为片上外设了，所以我们使用时要自己修改，不能漏步骤。如果添加自己的一些外设初始化要放在osal_start_system函数前面，WatchDogEnable之后，如初始化LED，如果缺少配置为普通IO模式这一步骤，可能会导致LED无法使用。

4、OSAL操作系统

OSAL（Operating System Abstraction Layer），能够实现任务调度的微操作系统，在OSAL操作系统中非常重要的两个概念是任务和事件，还有消息也比较重要

（1）OSAL的启动流程

如下图所示，系统启动后，先完成一系列的初始化，然后进入如无轮询主循环。

在zstack协议栈工程目录ZMAIN下的ZMain.c包含了主程序的入口地址

（2）两个重要的函数

main函数中完成了一系列的初始，其中对开发者比较重要有两个函数

1）OSAL初始化函数 osal_init_system()

函数osal_init_system() 其中包含的任务初始化函数osalInitTasks()，完成系统任务和用户自定义任务

函数osalInitTasks()包含的任务初始化函数完成系统任务和用户自定义任务

2）系统启动函数 osal_start_system()，其功能是不断查询任务事件数组，如果有事件产生，则根据事件在taskArr数组中查询任务事件处理函数进行处理。从tasksEvents数组中tasksEvent[0]（0号任务事件变量）去读一直读到tasksEvent[8]，如果发现哪一个任务事件变量值为非0，就会跳出循环，此时的idx值就是它的任务ID。跳出上面的循环后，此时就会将idx中存的任务ID和event中存的任务事件变量值，通过函数指针的方法调用相应的任务事件处理函数。

（3） OSAL（操作系统抽象层）原理

1）应用层是一个任务，它有一个系统分配给它的数值唯一的编号叫做任务ID。

2）任务可以处理事件，处理事件的这些代码都在一个函数里，这个函数叫做应用层任务事件处理函数。应用层任务还有一个2个字节的变量，这个变量叫做任务事件变量，如果事件变量和某个事件的宏值&操作为1，那么表示应用层任务将要处理这个事件。

3）系统在运行的时候，会不断地读取应用层任务事件变量，如果应用层任务事件变量为非0，就会认为应用层任务有事件需要处理，此时就会调用应用层任务事件处理函数StarryApp_ProcessEvent，并将任务事件变量的值传给events，在处理函数中会将events分别与应用层定义的所有任务事件宏值进行与操作，如果值为1，就会去执行这个事件处理的相应代码；当发现任务事件变量为0的时候，就会认为应用层任务没有事件需要处理。

4）函数 uint8 osal_set_event( uint8 task_id, uint16 event_flag ) 为事件产生函数，调用执行某个任务中的某个事件， para1是任务ID，para2是任务中的某个事件宏。

本质是，把taskID（应用层任务）的任务事件变量中对应于宏event_flag值为1的那个位变为1，这样的话首先这个任务事件变量就变成了非0，系统在检测到任务事件变量为非0，就会去调用任务事件处理函数***App_ProcessEvent。在这个函数里，任务事件变量肯定和任务宏的值与操作为1，所以必定会执行这个事件相关的代码。

5）在ZStack里按照代码功能来划分，分成不同的层，比如，硬件操作相关硬件层，网络相关的代码叫网络层，自己写应用程序部分叫应用层。几乎每一个层都是一个任务，系统为每一个任务分配一个字节的唯一数值编号，我们把这个数值编号叫做任务ID（task_id）。每一个任务都能处理一些他们能够处理的事物，叫做事件（event_flag）。TI在设计的时候把任务事件处理函数和任务事件变量都封装成了数组：

函数数组={任务事件处理函数A，任务事件处理函数B，任务事件处理函数C...}

变量数组={任务事件变量A，任务事件变量B，任务事件变量C...}

6）任务ID，系统不是随便分配的，我们可以通过这个值立即找到这个任务自己的任务事件处理函数和任务事件变量。任务ID就是数组的下标，通过下标就可以找到相应的任务事件处理函数和任务事件变量。由函数osalInitTasks()包含的任务初始化函数完成系统任务和用户自定义任务，详见 4（2）。

7）事件是系统需要处理的事情，必须有对应的任务进行处理，事件采用16位独热码，即每种任务可以有16种事件（event_flag）。例如，在应用层，系统事件已被定义，占用编码为0x8000，还有15种用户可定义的事件。

8）所有Zstack协议栈在稳定工作时，它的行为是在for(;;){}死循环里不断去读所有任务的任务事件变量。如果发现所有任务的任务事件变量都为0，没问题，说明所有任务都没有事件将要去处理；不断重复这个过程，直到发现，某个任务事件变量不为0，就会通过不为0的这个任务ID找到这个任务事件处理函数，去处理相应的事件。

9）当事件数量较多，编码无法表示时，可采用消息，系统事件就是采用消息进行事件传递的。 OSAL任务与事件的关系，如下图所示。

10）消息*******************************************

4、事件处理函数的编写

以应用层任务的事件为例，事件处理函数要在xxApp.c里的xx应用事件处理函数中编写（xxApp_ProcessEvent），如下图所示。

5、函数总结：

（1）uint8 osal_set_event( uint8 task_id, uint16 event_flag );

事件产生函数，调用执行某个任务中的某个事件， para1是任务ID，para2是任务中的事件

（2）uint8 osal_start_timerEx( uint8 task_id, uint16 event_flag,unit16 timeout_value );

事件定时器触发函数，等待一定时间执行某个任务中的某个事件，para1是任务编号，para2是参数是要处理的事务，para3是是时间（毫秒）。

（3）**uint8 osal_msg_send( uint8 destination_taskID, uint8 *msg_ptr );**

发送消息的函数，para1是要接收此Message的目标任务ID，para2是所要发送的消息Message指针。

（4）MSGpkt =(afIncomingMSGPacket t *)osal_msg_receive( SampleApp TasklD );

接收消息的函数，para1是任务ID的参数，用于指定从哪个任务的消息队列中接收消息。osal_msg_receive函数从任务的消息队列中取出一个消息，该消息是一个指向afIncomingMSGPacket_t 类型的指针，然后将其强制类型转换为 afIncomingMSGPacket_t 类型（osal_msg_receive()函数返回的是一个指向 void 类型的指针），最后将其赋值给 MSGpkt 变量，这个操作通常在一个任务中用于接收其他任务发送的消息，以便进行进一步的处理。