现成轮子OSAL操作系统抽象层的移植

简单介绍一下Z-STACK中的OSAL，值得一看的现成轮子；

什么是 OSAL?

今天同学忽然问我有没有搞过OSAL，忽然间一头雾水，于是在搜索引擎上找到了答案，发现这是一个十分实用的东西。

OSAL(operating system abstraction layer)，操作系统抽象层，是一种以实现多任务为核心的系统资源管理机制，实现了类似RTOS的某些功能，但并不能称之为真正意义上的RTOS，因为其本身还不支持任务的挂起，任务的抢占等等功能。

但是这种机制，实现的代码十分精简，占用资源也非常少，对于资源十分紧张的嵌入式平台，也可以完成比较复杂的逻辑功能。

在TI CC2530的ZIGBEE协议栈Z-STACK中可以找到OSAL的身影，可以在官网上搜索z-stack下载相关的源码，其中就包含了OSAL实现的源码；

移除掉一些无关功能的代码之后，剩下OSAL的源码总共约1100多行代码，全部由C语言实现，资源占用约为

• RAM：512Byte
• ROM：2KB

理论上可以移植到绝大多数的芯片平台上。

源码安装

目前官网上最新的版本，下载安装到本地；

TI官网下载的z-stack

安装完成之后，可以到安装目录下，找到相应的源码，不过这里基本上是zigbee的协议栈，所以OSAL相关的部分在下图所示的路径中；

目录结构

进入到osal路径下的文件结构如下图所示；

这个OSAL操作系统抽象层用于保护协议栈软件组件不受程序硬件细节的影响，减少程序的耦合性，提高可移植性和复用性。它可以独立于程序环境，并且提供了以下功能。

1. 任务注册、初始化、启动；
2. 任务间的消息交换；
3. 任务同步；
4. 中断处理；
5. 计时器；
6. 内存分配；

Linux 上OSAL的移植

可以尝试把OSAL的框架移植到单片机上，进行测试，这里是GitHub上fork的一个仓库OSAL ，已经具体的移植方法，可以在Linux平台上进行测试，

void osal_main(void)
{
    //系统硬件、外设等初始化

    //禁止中断
    HAL_DISABLE_INTERRUPTS();

    //osal操作系统初始化
    osal_init_system();

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

    //添加的任务统一进行初始化
    osal_Task_init();

    osal_mem_kick();

    //允许中断
    HAL_ENABLE_INTERRUPTS();

    //设置初始任务事件，上电就需要自动轮询的任务事件可在此添加

    //启动osal系统，不会再返回
    osal_start_system();
}

STM32上OSAL的移植

如果直接使用ti官方的代码改动会相对比较大，这里直接在github上找到一份移植到stm32的工程，直接fork了一份改成HAL库，可以参考一下stm32-osal， 克隆代码之后，直接复制osal文件夹到CubeIDE工程目录下，然后对工程文件列表进行刷新，可以看到如下图所示；

下面是作者基于ti的osal的移植说明：

1. 完成OSAL\hal\timer.c文件，为系统提供时钟；
2. 修改OSAL\include\type.h文件中的全局中断开关函数（可以为空），添加芯片对应的头文件，根据需要修改数据类型重定义，根据芯片字长修改halDataAlign_t类型；
3. 根据需要修改OSAL\osal\osal_memory.h文件中的内存池大小定义，文件中osalMemHdr_t类型需要确保长度为16bit或以上，非8位单片机需要设定内存池的字节对齐；
4. 添加任务函数中的任务优先级数值大的任务则优先级高；
5. 根据需要修改OSAL\include\osal_memory.h文件中的OSALMEM_METRICS定义，有效则开启内存统计功能；

关键点

总体来说，因为站在巨人的肩膀上，整体的代码需要修改的部分已经很少了。首先这个机制是根据时间片轮询调度的，所以会对每个任务分配一个ID以及一个任务专属的定时器，同时，使用一个链表管理每个任务的定时器，同样的，每个定时器会更加任务ID来进行匹配，所以，需要在hal增加对定时器更新的函数；如下所示；

因为使用CubeMX修改配置，重新生成代码后会覆盖原文件stm32f1xx_it.c，所以，重新生成的时候，注意添加osal_update_timers()，如果对其他内容感兴趣的话，可以参考一下源码；

测试代码

使用串口3进行任务测试，定义了两个任务，先贴出其中的一部分，详细的可以全部的工程代码；

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();
}

下面是运行结果：

结语

如果不使用RTOS，那么OSAL也是不错的选择，不过还需要对其源码需要进一步的理解，这样在出现问题的时候，才可以对症下药。

附件

该工程基于CubeIDE 1.3：
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1zXkEp7jNoO-ODqMtU5YxBA)
提取码：ncry

Github：https://github.com/hotsauce1861/osal.git

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