Contiki調(diào)用protothread程序設(shè)計(jì)

Contiki是一個(gè)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，Contiki適用于存儲(chǔ)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(chǔ)器。Contiki中還包括一個(gè)可選的GUI子系統(tǒng)，可以提供對(duì)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(shí)，如果把所有的阻塞語(yǔ)句“裹挾”在進(jìn)程主體函數(shù)時(shí)，就會(huì)帶來(lái)如下問題：主體函數(shù)會(huì)很冗長(zhǎng)，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u(píng)c/os-ii為代表的RTOS對(duì)于任務(wù)阻塞（一般使用等待：信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)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(yǔ)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(jí)阻塞”，如上圖所示：

①當(dāng)protothread等待事件時(shí)，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(shí)，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(shí)，ContikiOS先調(diào)度對(duì)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(shí)process知道該protothread已經(jīng)完成工作。

通過這種“函數(shù)級(jí)阻塞”技術(shù)，可以將邏輯復(fù)雜的進(jìn)程分解成多個(gè)protothread，采用分而冶之的辦法，讓程序設(shè)計(jì)和維護(hù)代價(jià)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(jì)有3條原則：

① 每個(gè)進(jìn)程響應(yīng)一個(gè)硬件的poll消息；

② 多個(gè)硬件之間的時(shí)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(jiǎn)單，如果復(fù)雜將拆分成多個(gè)protothread。