ZigBee协议栈工作原理

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

  ZigBee的任务轮询如下图：

  打开协议栈文件夹Texas Instruments\Projects\zstack，里面包含了TI公司的例程和工具。再打开Samples文件夹：

  Samples文件夹里面有三个例子，即GenericApp、SampleApp、SimpleApp。在这里我们选择SampleApp对协议栈的工作流程进行讲解。打开SampleApp\CC2530DB下的工程文件SampleApp.eww，留意左边的工程目录，我们暂时只需要关注Zmain文件夹和App文件夹。

  任何程序都在main函数开始运行，Z-STACK也不例外。打开Zmain.C，找到main函数。大概浏览一下main函数的代码：

int main ( void ) { 
   
    osal_int_disable ( INTS_ALL ); /* Turn off interrupts 关闭所有中断 */
    HAL_BOARD_INIT(); /* Initialization for board related stuff such as LEDs */
    zmain_vdd_check(); /* Make sure supply voltage is high enough to run 检查芯片电压是否正常 */
    InitBoard ( OB_COLD ); /* Initialize board I/O 初始化I/O、LED、Timer等 */
    HalDriverInit(); /* Initialze HAL drivers 初始化芯片各硬件模块 */
    osal_nv_init ( NULL ); /* Initialize NV System 初始化Flash存储器 */
    ZmacInit(); /* Initialize the MAC 初始化MAC层 */
    zmain_ext_addr(); /* Determine the extended address 确定“IEEE 64”位地址 */
    zgInit(); /* Initialize basic NV items 初始化非易失变量 */
#ifndef NONWK
    afInit(); /* Since the AF isn't a task, call it's initialization routine */
#endif
    osal_init_system(); /* Initialize the operating system 初始化操作系统 */
    osal_int_enable ( INTS_ALL ); /* Allow interrupts 使能全部中断 */
    InitBoard ( OB_READY ); /* Final board initialization 初始化按键 */
    zmain_dev_info(); /* Display information about this device 显示设备信息 */
#ifdef LCD_SUPPORTED /* Display the device info on the LCD */
    zmain_lcd_init();
#endif
#ifdef WDT_IN_PM1
    WatchDogEnable ( WDTIMX ); /* If WDT is used, this is a good place to enable it. */
#endif
    osal_start_system(); /* No Return from here 执行操作系统，进去后不会返回 */
    return 0; /* Shouldn't get here. */
}

  我们重点了解2个函数：初始化操作系统osal_init_system，运行操作系统osal_start_system。先来看osal_init_system系统初始化函数。进入该函数，发现里面有6个初始化函数，这里只关心osalInitTasks任务初始化函数：

void osalInitTasks ( void ) { 
   
    uint8 taskID = 0;
    tasksEvents = ( uint16 * ) osal_mem_alloc ( sizeof ( uint16 ) * tasksCnt ); /* 分配内存，返回指向缓冲区的指针 */
    osal_memset ( tasksEvents, 0, ( sizeof ( uint16 ) * tasksCnt ) ); /* 设置所分配的内存空间单元值为0 */
    /* 任务优先级由高向低依次排列，高优先级对应taskID的值反而小 */
    macTaskInit ( taskID++ ); /* macTaskInit(0)，用户不需考虑 */
    nwk_init ( taskID++ ); /* nwk_init(1)，用户不需考虑 */
    Hal_Init ( taskID++ ); /* Hal_Init(2)，用户需考虑 */
#if defined( MT_TASK )
    MT_TaskInit ( taskID++ );
#endif
    APS_Init ( taskID++ ); /* APS_Init(3)，用户不需考虑 */
#if defined ( ZIGBEE_FRAGMENTATION )
    APSF_Init ( taskID++ );
#endif
    ZDApp_Init ( taskID++ ); /* ZDApp_Init(4)，用户需考虑 */
#if defined ( ZIGBEE_FREQ_AGILITY ) || defined ( ZIGBEE_PANID_CONFLICT )
    ZDNwkMgr_Init ( taskID ++ );
#endif
    SampleApp_Init ( taskID ); /* SampleApp_Init(5)，用户需考虑 */
}

  我们可以这样理解，函数对taskID这个东西进行初始化，每初始化一个任务，taskID加一。大家看到了注释后面有些写着用户需要考虑，有些则写着用户不需考虑。写着需要考虑的，用户可以根据自己的硬件平台进行设置；写着不需考虑的，则是不能修改的。
  我们再来看第二个函数osal_start_system运行操作系统。TI对该函数的描述为This function is the main loop function of the task system. It will look through all task events and call the task_event_processor() function for the task with the event. If there are no events (for all tasks), this function puts the processor into Sleep. This Function doesn't return.，翻译成中文是这个是任务系统轮询的主要函数，它会查找发生的事件，然后调用相应的事件执行函数。如果没有事件登记要发生，那么就进入睡眠模式。这个函数是永远不会返回的。

void osal_start_system ( void ) { 
   
#if !defined ( ZBIT ) && !defined ( UBIT )
    for ( ;; ) /* Forever Loop */
#endif
    { 
   
        uint8 idx = 0;
        osalTimeUpdate(); /* 这里是在扫描哪个事件被触发了，然后置相应的标志位 */
        Hal_ProcessPoll(); /* This replaces MT_SerialPoll() and osal_check_timer(). */

        Do { 
   
            if ( tasksEvents[idx] ) { 
    /* Task is highest priority that is ready. */
                break; /* 得到待处理的最高优先级任务索引号idx */
            }
        } while ( ++idx < tasksCnt );

        if ( idx < tasksCnt ) { 
   
            uint16 events;
            halIntState_t intState;
            HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION ( intState ); /* 进入临界区，保护 */
            events = tasksEvents[idx]; /* 提取需要处理的任务中的事件 */
            tasksEvents[idx] = 0; /* Clear the Events for this task. 清除本次任务的事件 */
            HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION ( intState ); /* 退出临界区 */
            events = ( tasksArr[idx] ) ( idx, events ); /* 通过指针调用任务处理函数，关键 */
            HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION ( intState ); /* 进入临界区 */
            tasksEvents[idx] |= events; /* Add back unprocessed events to the current task. 保存未处理的事件 */
            HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION ( intState ); /* 退出临界区 */
        }
#if defined( POWER_SAVING )
        else { 
    /* Complete pass through all task events with no activity? */
            osal_pwrmgr_powerconserve(); /* Put the processor/system into sleep */
        }
#endif
    }
}