STM32 OSAL操作系統抽象層的移植

 

 

文章目錄

• 什么是 OSAL?
• 源碼安裝
• Linux 上OSAL的移植
• STM32上OSAL的移植
• 關鍵點
• 測試代碼
• 結語
• 附件

 

什么是 OSAL?

今天同學忽然問我有沒有搞過OSAL，忽然間一頭霧水，於是在搜索引擎上找到了答案，發現這是一個十分實用的東西。
OSAL(operating system abstraction layer)，操作系統抽象層，是一種以實現多任務為核心的系統資源管理機制，實現了類似RTOS的某些功能，但並不能稱之為真正意義上的RTOS，因為其本身還不支持任務的掛起，任務的搶占等等功能，但是這種機制，實現的代碼十分精簡，占用資源也非常少，對於資源十分緊張的嵌入式平台，也可以完成比較復雜的邏輯功能。
在TI CC2530的ZIGBEE協議棧Z-STACK中可以找到OSAL的身影，可以在官網上搜索z-stack下載相關的源碼，其中就包含了OSAL機制實現的源碼；移除掉一些無關功能的代碼之后，剩下OSAL的源碼總共約1100多行代碼，全部由C語言實現，資源占用約為RAM：512Byte，ROM：2KB。理論上可以移植到絕大多數的芯片平台上。

源碼安裝

目前官網上最新的版本，下載安裝到本地；

安裝完成之后，可以到安裝目錄下，找到相應的源碼，不過這里基本上是zigbee的協議棧，所以OSAL相關的部分在下圖所示的路徑中；

進入到osal路徑下的文件結構如下圖所示；

這個OSAL操作系統抽象層用於保護協議棧軟件組件不受程序硬件細節的影響，減少程序的耦合性，提高可移植性和復用性。它可以獨立於程序環境，並且提供了以下功能。

1. 任務注冊、初始化、啟動；
2. 任務間的消息交換；
3. 任務同步；
4. 中斷處理；
5. 計時器；
6. 內存分配；

Linux 上OSAL的移植

可以嘗試把OSAL的框架移植到單片機上，進行測試，這里是GitHub上fork的一個倉庫OSAL ，已經具體的移植方法，可以在Linux平台上進行測試，

void osal_main(void)
{
    //系統硬件、外設等初始化

    //禁止中斷
    HAL_DISABLE_INTERRUPTS();

    //osal操作系統初始化
    osal_init_system();

    //添加任務
    osal_add_Task(print_task_init, print_task_event_process, 1);
    osal_add_Task(statistics_task_init, statistics_task_event_process, 2);

    //添加的任務統一進行初始化
    osal_Task_init();

    osal_mem_kick();

    //允許中斷
    HAL_ENABLE_INTERRUPTS();

    //設置初始任務事件，上電就需要自動輪詢的任務事件可在此添加

    //啟動osal系統，不會再返回
    osal_start_system();
}

STM32上OSAL的移植

如果直接使用ti官方的代碼改動會相對比較大，這里直接在github上找到一份移植到stm32的工程，直接fork了一份改成HAL庫，可以參考一下stm32-osal，
克隆代碼之后，直接復制osal文件夾到CubeIDE工程目錄下，然后對工程文件列表進行刷新，可以看到如下圖所示；

下面是作者基於ti的osal的移植說明：

1. 完成OSAL\hal\timer.c文件，為系統提供時鍾；
2. 修改OSAL\include\type.h文件中的全局中斷開關函數（可以為空），添加芯片對應的頭文件，根據需要修改數據類型重定義，根據芯片字長修改halDataAlign_t類型；
3. 根據需要修改OSAL\osal\osal_memory.h文件中的內存池大小定義，文件中osalMemHdr_t類型需要確保長度為16bit或以上，非8位單片機需要設定內存池的字節對齊；
4. 添加任務函數中的任務優先級數值大的任務則優先級高；
5. 根據需要修改OSAL\include\osal_memory.h文件中的OSALMEM_METRICS定義，有效則開啟內存統計功能；

關鍵點

總體來說，因為站在舉人的肩膀上，或者純粹是拿來主義，所以總體代碼需要修改的量已經很少了。首先這個機制是根據時間片輪詢調度的，所以會對每個任務分配一個ID以及一個任務專屬的定時器，同時，使用一個鏈表管理每個任務的定時器，同樣的，每個定時器會更加任務ID來進行匹配，所以，需要在hal增加對定時器更新的函數；如下所示；

因為使用CubeMX修改配置，重新生成代碼后會覆蓋原文件stm32f1xx_it.c，所以，重新生成的時候，注意添加osal_update_timers()，如果對其他內容感興趣的話，可以參考一下源碼；

測試代碼

使用串口3進行任務測試，定義了兩個任務，先貼出其中的一部分，詳細的可以全部的工程代碼；

int osal_main(void)
{    
    HAL_DISABLE_INTERRUPTS();
    osal_init_system();
    
	osal_add_Task(Serial_Task_Init,Serial_Task_EventProcess, 1);
	osal_add_Task(Serial_Task_02_Init,Serial_Task_02_EventProcess, 2);
	osal_Task_init();
	osal_mem_kick();
	HAL_ENABLE_INTERRUPTS();	
	//"hello task 01\r\n";
	osal_start_reload_timer( Serial_TaskID, PRINTF_STR, 100);
	//"hello task 02\r\n";
	osal_start_reload_timer( Serial_Task_02_ID, PRINTF_STR_TASK_02, 500);
	
	osal_start_system();
}

下面是運行結果：

結語

有條件的話還是用RTOS吧，支持的功能也比較多，如果不用rtos的話，osal的話感覺也是不錯的選擇，不過還需要對其源碼需要進一步的理解，這樣在出現問題的時候，才可以對症下葯。

附件

該工程基於CubeIDE 1.3：
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