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一概述
OSAL (Operating System Abstraction Layer)，翻譯為“操作系統(tǒng)抽象層”。OSAL就是一種支持多任務運行的系統(tǒng)資源分配機制。OSAL與標準的操作系統(tǒng)還是有很大的區(qū)別的。簡單而言，OSAL實現(xiàn)了類似操作系統(tǒng)的某些功能，但并不能稱之為真正意義上的操作系統(tǒng)。
二、OSAL任務運行方式
我們以TI1.2.1的BLE協(xié)議棧中的SimpleBLEPeripheral為例，分析一下OSAL。其中有一個simpleBLEPeripheral.c文件，里面有2個比較重要的函數(shù)：SimpleBLEPeripheral_Init和SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent。SimpleBLEPeripheral_Init是任務的初始化函數(shù)，而SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent則負責處理傳遞給此任務的事件。
大概瀏覽一下SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent這個函數(shù)，我們可以發(fā)現(xiàn)，此函數(shù)的主要功能是判斷由參數(shù)傳遞的事件類型，然后執(zhí)行相應的事件處理函數(shù)。由此，可以推斷出BLE協(xié)議棧應用程序的運行機制如下圖所示：
當有一個事件發(fā)生的時候，OSAL負責將此事件分配給能夠處理此事件的任務，然后此任務判斷事件的類型，調用相應的事件處理程序進行處理。
明白了這個問題，新的問題又擺在了我們的面前：OSAL是如何傳遞事件給任務的。
三、OSAL的事件傳遞機制
在試圖弄清楚這個問題之前，我們需要弄清楚另外一個十分基礎而重要的問題。那就是如何向我們的應用程序中添加一個任務。
我們先來看看simpleBLEPeripheral.c是如何添加任務的。
我們打開OSAL_SimpleBLEPeripheral.c文件。這里我們可以找到一個很重要的數(shù)組tasksArr和一個同樣很重要的函數(shù)osalInitTasks。
TaskArr這個數(shù)組里存放了所有任務的事件處理函數(shù)的地址，在這里事件處理函數(shù)就代表了任務本身，也就是說事件處理函數(shù)標識了與其對應的任務。
osalInitTasks是OSAL的任務初始化函數(shù)，所有任務的初始化工作都在這里面完成，并且自動給每個任務分配一個ID。
要添加新任務，我們需要編寫新任務的事件處理函數(shù)和初始化函數(shù)，然后將事件處理函數(shù)的地址加入此數(shù)組。然后在osalInitTasks中調用此任務的初始化函數(shù)。在此例中，我們此前提到過的SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent這個函數(shù)被添加到了數(shù)組的末尾， SimpleBLEPeripheral_Init這個函數(shù)在osalInitTasks中被調用。
值得注意的是，TaskArr數(shù)組里各任務函數(shù)的排列順序要與osalInitTasks函數(shù)中調用各任務初始化函數(shù)的順序必須一致，只有這樣才能夠保證每個任務能夠通過初始化函數(shù)接收到正確的任務ID。
另外，為了保存任務初始化函數(shù)所接收的任務ID，我們需要給每一個任務定義一個全局變量來保存這個ID。在SimpleBLEPeripheral中SimpleBLEPeripheral.c中定義了一個全局變量SimpleBLEPeripheral_TaskID;并且在SimpleBLEPeripheral_Init函數(shù)中進行了賦值
{
SimpleBLEPeripheral_TaskID = task_id;
}
這條語句將分配給SimpleBLEPeripheral的任務ID保存了下來。
到此，我們就給應用程序中完整的添加了一個任務。
我們回到OSAL如何將事件分配給任務這個問題上來
在OSAL_SimpleBLEPeripheral.c這個文件中，在定義TaskArr這個數(shù)組之后，又定義了兩個全局變量。
tasksCnt這個變量保存了當前的任務個數(shù)。
tasksEvents是一個指向數(shù)組的指針，此數(shù)組保存了當前任務的狀態(tài)。在任務初始化函數(shù)中做了如下操作
{
tasksEvents = (uint16 *)osal_mem_alloc( sizeof( uint16 ) * tasksCnt);
osal_memset( tasksEvents, 0, (sizeof( uint16 ) * tasksCnt));
}
/*osal_mem_alloc()為當前OSAL中的各任務分配存儲空間(實際上是一個任務數(shù)組),
函數(shù)返回指向任務緩沖區(qū)的指針，因此tasksEvents指向該任務數(shù)組(任務隊列).注意
tasksEvents和后面談到的tasksArr[]里的順序是一一對應的, tasksArr[ ]中的第i個
事件處理函數(shù)對應于tasksEvents中的第i個任務的事件.*/
/*osal_memset（）把開辟的內存全部設置為0；sizeof( uint16 )是2個字節(jié)，即一個任務的長度（任務函數(shù)同樣是uint16定義），乘以任務數(shù)量tasksCnt，即全部內存空間*/
我們可以看出所有任務的狀態(tài)都被初始化為0。代表了當前任務沒有需要響應的事件。
緊接著，我們來到了main()函數(shù)。此SimpleBLEPeripheral_Main.c文件中。略過許多對當前來說并非重要的語句，我們先來看osal_init_system()這個函數(shù)。在此函數(shù)中，osalInitTasks()被調用，從而tasksEvents中的所有內容被初始化為0。
之后，在main()函數(shù)中，我們進入了osal_start_system()函數(shù)，此函數(shù)為一個死循環(huán)，在這個循環(huán)中，完成了所有的事件分配。
首先我們來看這樣一段代碼：
{
do
{
if (tasksEvents[idx])
{
break;
}
} while (++idx < tasksCnt);
}
當tasksEvents這個數(shù)組中的某個元素不為0，即代表此任務有事件需要相應，事件類型取決于這個元素的值。這個do-while循環(huán)會選出當前優(yōu)先級最高的需要響應的任務，
{
events = (tasksArr[idx])( idx, events );
}
此語句調用tasksArr數(shù)組里面相應的事件處理函數(shù)來響應事件。如果我們新添加的任務有了需要響應的事件，那么此任務的事件處理程序將會被調用。
就這樣，OSAL就將需要響應的事件傳遞給了對應的任務處理函數(shù)進行處理。
附：詳解events = (tasksArr[idx])( idx, events )；
(tasksArr[idx])( idx, events )是一個函數(shù)指針數(shù)組。那么什么是函數(shù)指針數(shù)組呢？顧名思義，函數(shù)指針數(shù)組是一個數(shù)組，數(shù)組中存放的元素類型是函數(shù)的指針。表達式舉例：char（*p[]）(int i) ;對于這個表達式我們從語法上解釋為，p是一個數(shù)組變量名，數(shù)組變量類型是char（*）（int i），存放元素的類型是：char（int i）函數(shù)的指針。
tasksArr[idx]就是一個函數(shù)指針數(shù)組，里面存儲的就是函數(shù)的指針。
const pTaskEventHandlerFn tasksArr[] =
{
LL_ProcessEvent, // task 0
Hal_ProcessEvent, // task 1
HCI_ProcessEvent, // task 2
#if defined ( OSAL_CBTIMER_NUM_TASKS )
OSAL_CBTIMER_PROCESS_EVENT( osal_CbTimerProcessEvent ), // task 3
#endif
L2CAP_ProcessEvent, // task 4
GAP_ProcessEvent, // task 5
GATT_ProcessEvent, // task 6
SM_ProcessEvent, // task 7
GAPRole_ProcessEvent, // task 8
GAPBondMgr_ProcessEvent, // task 9
GATTServApp_ProcessEvent, // task 10
SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent // task 11
};
假設idx=11;
那么events = (tasksArr[11])( 11, events );
也就是調用了SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent這個函數(shù)，其中傳入的參數(shù)就是（11，events）
也就是調用了events = (tasksArr[11])( 11, events )
其實就是執(zhí)行了SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent(11,events);
四、事件的捕獲
不過接下來就有了更加深入的問題了，事件是如何被捕獲的？直觀一些來說就是，tasksEvents這個數(shù)組里的元素是什么時候被設定為非零數(shù)，來表示有事件需要處理的？為了詳細的說明這個過程，我將以SimpleBLEPeripheral這個例程中響應按鍵的過程來進行說明。其他的事件雖然稍有差別，卻是大同小異。
按鍵在我們的應用里面應該屬于硬件資源，所以OSAL理應為我們提供使用和管理這些硬件的服務。稍微留意一下我們之前說過的tasksArr這樣一個數(shù)組，它保存了所有任務的事件處理函數(shù)。我們從中發(fā)現(xiàn)了一個很重要的信息：Hal_ProcessEvent。HAL（Hardware Abstraction Layer）翻譯為“硬件抽象層”。許多人在這里經(jīng)常把將BLE的硬件抽象層與物理層混為一談。在這里，我們應該將BLE的硬件抽象層與物理層區(qū)分開來。硬件抽象層所包含的范圍是我們當前硬件電路上面所有對于系統(tǒng)可用的設備資源。而物理層則是針對無線通信而言，它所包含的僅限于支持無線通訊的硬件設備。
通過這個重要的信息，我們可以得出這樣一個結論：OSAL將硬件的管理也作為一個任務來處理。那么我們很自然的去尋找Hal_ProcessEvent這個事件處理函數(shù)，看看它究竟是如何管理硬件資源的。
在“HAL\Commn\ hal_drivers.c”這個文件中，我們找到了這個函數(shù)。我們直接分析與按鍵有關的一部分。
{
if (events & HAL_KEY_EVENT)
{
#if (defined HAL_KEY) && (HAL_KEY == TRUE)
/* Check for keys */
HalKeyPoll();
/* if interrupt disabled, do next polling */
if (!Hal_KeyIntEnable)
{
osal_start_timerEx( Hal_TaskID, HAL_KEY_EVENT, 100);
}
#endif // HAL_KEY
return events ^ HAL_KEY_EVENT;
}
}
在事件處理函數(shù)接收到HAL_KEY_EVENT這樣一個事件后，首先執(zhí)行HalKeyPoll()函數(shù)。由于這個例程的按鍵采用查詢的方法獲取，所以是禁止中斷的，于是表達式（!Hal_KeyIntEnable）的值為真。那么osal_start_timerEx( Hal_TaskID, HAL_KEY_EVENT, 100)得以執(zhí)行。osal_start_timerEx這是一個很常用的函數(shù)，它在這里的功能是經(jīng)過100毫秒后，向Hal_TaskID這個ID所標示的任務（也就是其本身）發(fā)送一個HAL_KEY_EVENT事件。這樣以來，每經(jīng)過100毫秒，Hal_ProcessEvent這個事件處理函數(shù)都會至少執(zhí)行一次來處理HAL_KEY_EVENT事件。也就是說每隔100毫秒都會執(zhí)行HalKeyPoll()函數(shù)。
那么我們來看看HalKeyPoll函數(shù)到底在搞什么鬼！
代碼中給的注釋為：
/* Check for keys */
HalKeyPoll();
于是我們推斷這個函數(shù)的作用是檢查當前的按鍵情況。進入函數(shù)一看，果不其然。雖然這個函數(shù)很長很復雜，不過憑借著非凡的聰明才智，我們還是十分清楚的明白了，經(jīng)過一系列的if語句和賦值語句，在接近函數(shù)末尾的地方， keys變量（在函數(shù)起始位置定義的）獲得了當前按鍵的狀態(tài)。最后，有一個十分重要的函數(shù)調用。
(pHalKeyProcessFunction) (keys, HAL_KEY_STATE_NORMAL);
pHalKeyProcessFunction這個函數(shù)指針指向了哪個函數(shù)我們現(xiàn)在依然不清楚，但是為了我們有個清晰而不間斷的思路，我在這里先告訴大家。在這里調用的是
void OnBoard_KeyCallback ( uint8 keys, uint8 state )
這個函數(shù)。此函數(shù)在“OnBoard .c”文件中可以找到。在這個函數(shù)中，又調用了
void OnBoard_KeyCallback ( uint8 keys, uint8 state )
在這個函數(shù)中，按鍵的狀態(tài)信息被封裝到了一個消息結構體中（對于消息，我們稍后再說）。最后有一個極其重要的函數(shù)被調用了。
osal_msg_send( registeredKeysTaskID, (uint8 *)msgPtr );
與前面的pHalKeyProcessFunction相同，我先直接告訴大家registeredKeysTaskID所指示的任務正是我們需要響應按鍵的SimpleBLEPeripheral這個任務。
那么也就是說，在這里我們向SimpleBLEPeripheral發(fā)送了一個附帶按鍵信息的消息。在osal_msg_send函數(shù)中
osal_set_event( destination_task, SYS_EVENT_MSG );
被調用，它在這里的作用是設置destination_task這個任務的事件為SYS_EVENT_MSG。而這個destination_task正式由osal_msg_send這個函數(shù)通過參數(shù)傳遞而來的，它也指示的是SimpleBLEPeripheral這個任務。在osal_set_event這個函數(shù)中，有這樣一個語句：
{
tasksEvents[task_id] |= event_flag;
}
至此，剛才所提到的問題得到了解決。我們再將這個過程整理一遍。
首先，OSAL專門建立了一個任務來對硬件資源進行管理，這個任務的事件處理函數(shù)是Hal_ProcessEvent。在這個函數(shù)中通過調用osal_start_timerEx( Hal_TaskID, HAL_KEY_EVENT, 100);這個函數(shù)使得每隔100毫秒就會執(zhí)行一次HalKeyPoll()函數(shù)。HalKeyPoll()獲取當前按鍵的狀態(tài)，并且通過調用OnBoard_KeyCallback函數(shù)向SimpleBLEPeripheral任務發(fā)送一個按鍵消息，并且設置tasksEvents中SimpleBLEPeripheral所對應的值為非零。如此，當main函數(shù)里這樣一段代碼
{
do
{
if (tasksEvents[idx])
{
break;
}
} while (++idx < tasksCnt);
}
執(zhí)行了以后，SimpleBLEPeripheral這個任務就會被挑選出來。然后通過
events = (tasksArr[idx])( idx, events )；
這個函數(shù)調用其事件處理函數(shù)，完成事件的響應。
現(xiàn)在，我們回過頭來處理我們之前遺留下來的問題。
第一、pHalKeyProcessFunction這個函數(shù)指針為何指向了OnBoard_KeyCallback函數(shù)。
在HAL\Common\ hal_drivers.c這個文件中，我們找到了HalDriverInit這個函數(shù)，在這個函數(shù)中，按鍵的初始化函數(shù)HalKeyInit被調用。在HalKeyInit中有這樣的語句：
{
pHalKeyProcessFunction = NULL;
}
這說明在初始化以后pHalKeyProcessFunction并沒有指向任何一個函數(shù)。那pHalKeyProcessFunction是什么時候被賦值的呢？
就在HalKeyInit的下方有一個這樣的函數(shù)HalKeyConfig。其中有這樣一條語句：
pHalKeyProcessFunction = cback；
cback是HalKeyConfig所傳進來的參數(shù)，所以，想要知道它所指向的函數(shù)，必須找到其調用的地方。經(jīng)過簡單的搜索我們不難找出答案。在main函數(shù)中有這樣一個函數(shù)調用：InitBoard( OB_READY );此函數(shù)中做了如下調用：
{
HalKeyConfig( OnboardKeyIntEnable, OnBoard_KeyCallback);
}
第二、registeredKeysTaskID為什么標識了SimpleBLEPeripheral這個任務？
由于OSAL是一個支持多任務的調度機制，所以在同一時間內將會有多個任務同時運行。但是從邏輯上來講，一個事件只能由一個任務來處理。按鍵事件也不例外。
那么如何向OSAL聲明處理按鍵事件的任務是SimpleBLEPeripheral呢？
在SimpleBLEPeripheral_Init（SimpleBLEPeripheral的任務初始化函數(shù)）中有這么一個語句：
{
RegisterForKeys( SimpleBLEPeripheral_TaskID );
}
RegisterForKeys函數(shù)向OSAL聲明按鍵事件將由SimpleBLEPeripheral任務來處理。在RegisterForKeys函數(shù)中：
{
registeredKeysTaskID = task_id;
}
我想我不用再做多余的解釋了，聰明的您肯定可以理解。
五、消息隊列
首先我需要向大家解釋清楚消息與事件的聯(lián)系。事件是驅動任務去執(zhí)行某些操作的條件，當系統(tǒng)產(chǎn)生了一個事件，將這個傳遞給相應的任務后，任務才能執(zhí)行一個相應的操作。但是某些事件在它發(fā)生的同時，又伴隨著一些附加信息的產(chǎn)生。任務的事件處理函數(shù)在處理這個事件的時候，還需要參考其附加信息。最典型的一類便是按鍵消息，它同時產(chǎn)生了一個哪個按鍵被按下了附加信息。所以在OnBoard_SendKeys這個函數(shù)中，不僅向SimpleBLEPeripheral發(fā)送了事件，還通過調用osal_msg_send函數(shù)向SimpleBLEPeripheral發(fā)送了一個消息，這個消息記錄了這個事件的附加信息。在SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent中，通過
{
MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SimpleBLEPeripheral_TaskID );
}
獲取了這樣一個消息，然后再進一步處理。
OSAL在后臺維護了一個消息隊列，每一個消息都會被放到這個消息隊列中去，當任務接收到事件以后，從消息隊列中獲取屬于自己的消息，然后進行處理。
以上就是我就將OSAL這樣一個事件驅動的多任務的資源分配機制做了一個簡明扼要的介紹，希望對大家有所幫助。
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