Contiki是一個開源的、高度可移植的多任務(wù)操作系統(tǒng),適用于聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò),Contiki適用于存儲器資源十分受限的嵌入式單片機(jī)系統(tǒng),典型的配置下Contiki只占用約2Kbytes的RAM以及40Kbytes的Flash存儲器。Contiki中還包括一個可選的GUI子系統(tǒng),可以提供對本地串口終端、基于VNC的網(wǎng)絡(luò)化虛擬顯示或者Telnet的圖形化支持。
Contiki進(jìn)程的阻塞是建立在“函數(shù)返回”的基礎(chǔ)上的,如上圖所示,當(dāng)進(jìn)程調(diào)用PROCESS_YIELD()本質(zhì)就是return,它向ContikiOS讓出系統(tǒng)控制權(quán)。
當(dāng)進(jìn)程需要處理更復(fù)雜的邏輯時,如果把所有的阻塞語句“裹挾”在進(jìn)程主體函數(shù)時,就會帶來如下問題:主體函數(shù)會很冗長,并且很復(fù)雜。這違背軟件開發(fā)的精髓----降低程序的復(fù)雜度。
以uc/os-ii為代表的RTOS對于任務(wù)阻塞(一般使用等待:信號量、郵箱、消息隊列等)是很輕松的,這種基于“上下文切換”(Context Switch)的系統(tǒng),可以在任務(wù)調(diào)用的任意函數(shù)語句中“掛起自己”,如上圖所示。
其實(shí)Contiki進(jìn)程可以調(diào)用protothread實(shí)現(xiàn)“函數(shù)級阻塞”,如上圖所示:
①當(dāng)protothread等待事件時,它先向process調(diào)用PT_YIELD()“掛起函數(shù)”;process收到protothread的PT_YIELDED返回值時,執(zhí)行PROCESS_YIELD()“掛起進(jìn)程”,向ContikiOS讓出系統(tǒng)控制權(quán)。
②當(dāng)外部事件(一般為中斷)向ContikiOS發(fā)消息時,ContikiOS先調(diào)度對應(yīng)的process,process則繼續(xù)調(diào)用protothread,protothread再處理該事件。
③當(dāng)protothread處理完所有邏輯后,它向process返回PT_ENDED,此時process知道該protothread已經(jīng)完成工作。
通過這種“函數(shù)級阻塞”技術(shù),可以將邏輯復(fù)雜的進(jìn)程分解成多個protothread,采用分而冶之的辦法,讓程序設(shè)計和維護(hù)代價大大降低。
小結(jié):Contiki系統(tǒng)調(diào)度和阻塞實(shí)質(zhì)是“函數(shù)返回”,因此進(jìn)程設(shè)計有3條原則:
① 每個進(jìn)程響應(yīng)一個硬件的poll消息;
② 多個硬件之間的時序交給ISR用狀態(tài)機(jī)完成;
③ 進(jìn)程主體函數(shù)盡可能簡單,如果復(fù)雜將拆分成多個protothread。
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